根据前述煤层气研究与开发利用工作的现状，特别是针对我国煤层气基础地质研究中存在的问题，本项目拟解决的关键科学问题为：1）煤层气生成的动力学过程；2）煤层气储集机理及成藏响应；3）煤层气藏富集分布及主控因素；4）煤层气经济开采的基础理论。 　　科学问题1、煤层气生成的动力学过程 　　在地下不同地质环境中，煤层气的形成受着多种作用的影响，如生物降解作用、热解作用等，其动力学过程也有很大差别，从而形成不同成因类型的煤层气。煤层气在生成和富集过程中存在着地球化学分异效应，从而使煤层气具有独特的地球化学特征。 　　煤层气具有多种成因类型，但研究工作甚少，缺乏成熟的判识指标体系。从热动力学角度研究煤层的生气过程，着重研究煤层气的同位素组成及其在解吸、运移过程中的分馏变化，建立成熟的区分煤层气和煤成气、煤层气成因类型的地球化学判识指标体系，提出煤层气分类方案。 　　科学问题2、煤层气储集机理及成藏响应 　　煤层中的气体以吸附、游离、水溶三种相态赋存，其中吸附态最为重要。煤储层是处于地层状态下的固-液-气三相体系，目前对这种条件下煤的吸附特征的研究还相当薄弱。通过实验研究和理论分析，结合生产实践，提出可精确描述超临界状态下煤吸附等温线的数学模型，对各类煤层的储气机理与储气能力进行全面研究。同时，研究气藏内多相流体相互作用及成藏动力学过程。 　　煤层是一种物性高度非均匀的储集层，这直接关系到煤储层的含气性、孔隙流体压力、渗透性等的分布状况，但至今没有对其进行定量描述和精确预测的模型。研究不同地质背景下煤储层物性非均质性的发育规律，阐明高渗煤储层形成的地质机理，建立煤储层物性非均质性的精细定量描述方法和煤层渗透性预测模式。 　　科学问题3、煤层气藏富集分布及主控因素 　　煤层气的成藏机制是煤层气基础地质理论中的核心问题。煤层气藏是指在地层压力作用下保有一定数量气体的同一含煤地层的煤岩体，具有独立的构造形态，是进行煤层气勘探和开发的基本地质单元。目前尚未从"成藏"的理论高度进行系统研究。对此，需借鉴常规天然气地质学的理论和方法，根据煤层气自身的特点，从动力学角度出发，研究煤层气的成藏机理和形成过程；通过典型煤层气藏的详细解剖，分析煤层气的控气地质因素及其特殊性，建立煤层气成藏地质模式，划分煤层气藏类型；分析煤层气藏富集的主控因素，总结中国煤层气的分布规律，为优选煤层气开发有利区块提供理论依据。 　　科学问题4、煤层气经济开采的基础理论 　　煤层的渗透性和流体渗流特征是选择开发技术和预测煤层气井产能的关键因素。与常规天然气相比，煤层气属致密低渗透气藏，煤层气井必须通过强化增产措施才能达到工业性开发价值。煤储层具有储层介质的多重性和变形性、岩石物性的多变性、渗流方式的多样性等一系列的特殊性和复杂性。必须从水-岩相互作用和水-气互动的过程，研究致密低渗透煤层气解吸、流动规律，建立复杂介质条件下多相流体物理-化学渗流与流-固耦合渗流理论；提出增大煤层导流能力、提高煤层气解吸及渗流速度的方法，为合理地开发我国致密低渗透煤层气提供基础理论依据。