煤层气井的生产从空间和时间上来说都是一个相对复杂的过程，空间上涉及煤层本身及其顶底板和相邻地层所组成的三维空间，时间上涵盖其排水采气的整个过程。因此，煤层气井的排水采气过程和机理研究必须采用系统的和动态的观点，分析整个系统在不同情况和不同时间的排水过程和甲烷生产过程。
煤层气井生产是通过抽排煤层中的承压水，从而降低煤储层压力使甲烷释放出来的，因此对煤层抽水降压是煤层气井产气的前提，能否有效地抽出地层中的承压水来降低煤层压力是煤层气井生产的关键。
煤层气井排采开始后，随着煤层中承压水的排出，煤层压力逐渐下降，煤层中的甲烷气体不断地解吸出来，并在以井筒为中心的煤层段形成一个水头压降漏斗，该压降漏斗随着抽水的延续不断扩大和加深。在地层稳定、地质条件简单的地区，煤层附近无补给边界且无越流补给时，煤层中的压力降落漏斗将随着抽水的延续不断扩大和加深，但其扩展的速度逐渐变慢，最终趋于稳定。因此，煤层气井排采可以看作是对承压含水层的抽水降压，其过程可以划分为如下两个阶段：
（１）初期定流量排水阶段。煤层气井抽排初期，抽出的水量依泵的排量而定，此时抽出的水量是一定的，但井中的液面不断下降。根据地下水动力学原理中无补给承压水完整井定流量非稳定流计算公式（Ｔｈｅｉｓ公式），抽水井影响范围内任一点任一时刻的水位降为［１］：
S=■Ｗ（ｕ）
ｕ=■（１）
Ｗ（ｕ）=-Ei（-ｕ）=■■dy
式中，T为导水系数，T=kM,表示水力坡度等于１时，通过整个含水层厚度上的单宽流量；?滋*为贮水系数，衡量承压含水层弹性释水能力的参数；S为煤层气井影响范围内，任一点任一时刻的液面降深；Q为煤层气井的产水量；r为计算点到煤层气井的距离。
将上式改写成无量纲降深形式，即■=Ｗ（ｕ），■=■并作出曲线Ｗ（ｕ）=■，如图１所示。
图１可见，随着■的增大，Ｗ（ｕ）减小，且曲线初期的斜率较大，后期逐渐趋向平缓，再根据式（１），定流量排水阶段，煤层气井影响范围内任一点的参数T，?滋*，Q，r，S是一定的，因此随着抽水时间t的延续，该点（包括煤层气井中的液面）降深S不断加大，但加大的速率逐渐减小，即煤层气井中的液面抽水初期下降速度较快，随后逐渐减缓。这和煤层气井的实际生产过程是一致的，其物理因素上是由于压力降落漏斗的扩大，使得汇水面积增加而引起的。因此该阶段煤层压力降落漏斗是逐渐增大的，但增大的速度逐渐变缓，同时压力降低到临界解吸压力以下的煤层开始产气，煤层气井井口的表现为产水量稳定，产气量逐渐增加。
（２）定降深排水阶段。当煤层气井中的液面降低到接近抽排煤层时，降深就无法再继续下去，此时煤层气井进入定降深排采阶段。由定流量阶段转入定降深阶段的时间主要取决于煤层的渗透系数和井壁的污染程度，渗透性差、井壁污染严重的煤层气井排采开始后很快进入定降深排水阶段。
根据地下水动力学原理中无越流补给侧向无限延伸承压含水层定降深井流的流量函数Ｇ（?姿），并作Ｇ（?姿）—?姿曲线，如图２所示。
Q=2?仔TSWＧ（?姿）
?姿=■（2）
从图２可见，随着?姿的增大，Ｇ（?姿）减小，且曲线同样是初期的斜率较大，后期逐渐趋向平缓。再根据式（２）可以看出，煤层气井定降深排水阶段，其影响范围内任一点的参数中导水系统T，贮水系统?滋*，煤层气井液面降深SW，煤层气井半径rW的值一定，随着抽排的延续，抽水时间t增大，?姿增大，Ｇ（?姿）减小，流量Q也随着减少，从而导致降落漏斗扩展的速度减缓。这和煤层气井的实际生产情况也是一致的，其物理原因是由于降落漏斗的扩大使得地层水运移至井口的距离逐渐增大而形成的。因此该阶段降落漏斗虽然仍在不断扩大，但由于产水量的降低，漏斗的扩展速度减小，并逐渐趋于稳定，井口表现为产水量逐渐降低，甲烷解吸由于降落漏斗的缓慢发展仍在继续，但解吸速度缓慢，产气量小，且逐渐降低。
