L型水平井是煤层气开发的主力井型,目前国内煤层气L型水平井施工设备均为标准石油钻机,但石油钻机设备配置和安迁移运成本较高。而水源钻机购置成本低,且很多地勘单位原来都配备有水源钻机。为此,本文在研究总结常规水源钻机、石油钻机的设备原理、主要参数、差别特点的基础上,对TSJ-3000型水源钻机进行了4项改进设计,以达到标准石油钻机性能。同时,结合煤层气水平井地质条件、作业环境、施工工艺等特点,对改进TSJ-3000型水源钻机进行了4项提升设计,对随钻录井装置、液压大钳、潜水排污设备、气动绞车等进行改进,以满足煤层气L型水平井施工要求。应用改进TSJ-3000型水源钻机有效提高了钻完井工作效率和经济效益。

为解决传统煤层气往复式压缩机气量调节系统所存在的能耗大、运行效率低的问题,在对压缩机无级气量调节原理分析的基础上,对当前局部行程的无级气量调节系统所存在的问题进行总结,重点提出了无级气量调节系统液压站、蓄能器等设计思路。对所设计的无级气量调节系统的密封性能和执行机构响应性能进行测试。

煤层气（CBM）液化是对其开发利用的一种有效方式。我国煤层气中常常含有较多氮气，要作为能源加以利用，必须进行甲烷提浓。液化前通过变压吸附可以实现氮／甲烷的分离。构建了一种新型的吸附一液化一体化的氮膨胀液化流程，将吸附后排出的带余压氮气用于氮膨胀循环，为煤层气液化提供冷量。通过HYSYS软件模拟计算考察了不同含氮量和不同吸附余压下系统单位产品液化功的变化情况，并与普通氮膨胀液化流程进行比较。结果表明，高含氮量下，一体化的流程能够大大降低系统功耗。

针对高含氮量的煤层气液化,构建了适用于小型液化装置的氮膨胀液化流程。为考察煤层气中氮含量对液化流程的影响,分别以一定的液化率和甲烷回收率作为限定条件,通过HYSYS模拟计算对不同氮含量（0～70%）下的液化流程进行优化,并以单位产品液化功耗为主要指标,比较各种条件下的系统性能。结果表明,煤层气液化流程的性能随含氮量的变化而改变,但并非单调变化。

本文通过建模仿真的办法，分析了涡流/滚流参数、过量空气系数和点火提前角对煤层气发动机燃烧特性的影响。

橡胶膜密封煤层气储气柜是煤层气系统的重要设施,在频繁升降过程中,存在倾斜、扭曲、偏移等现象,通过活塞水平量、活塞旋转量、外密封间距、内密封间距四个参数可以及时掌握相关异常情况,传统人工检测手段存在无法在线监测、精准度低、检测效率低等特点.通过构建相关无线传感器、远传终端、监测系统为一体的橡胶膜密封煤层气储气柜重要运行参数监测系统,可以实现相关参数的在线监测及异常报警,保障气柜安全稳定运行.

近年来国家陆续出台了关于煤层气开采、应用的有关鼓励政策和办法,因此煤层气的开发技术具有非常广泛的前景和实际意义。文中介绍了下偏杠铃式抽油机在煤层气开采过程中的应用和相关技术性能。

针对目前煤层气无杆排采过程中工作人员劳动强度大、设备工作效率低、控制精度差等问题,设计了新型液压驱动无杆泵,并基于PLC设计了控制系统。所设计的控制系统可通过压力计,对井下流压进行实时测量,并将测量值反馈到PLC中,与设定值进行比较运算;基于比较运算结果,通过变频器完成了电机转速实时调控,进而实现了井底流压的动态调整;无杆泵由三通道油管内置动力液管加压后提供驱动力,在驱动力作用下往复运动,实现了阀体间自动上下切换,有效降低了工作人员劳动强度。试验结果表明:该系统可根据设定值对井底流压进行快速、精准调整,且超调量较小。