合理地计划和控制煤层气投资和开发成本，是煤层气项目成功的关键。而要合理规划和控制煤层气投资和开发成本，必须了解煤层气开发的生产过程和管理的基本情况。
(一)煤层气的生产过程
煤层气的生产过程主要包括3个阶段，即气源勘探、矿山生产建设和气体排采。后两个阶段的开发技术流程主要为:确定井位、钻井、下套管固井(表层套管和生产套管)、射孔完井、压裂和排采等。
1.煤层气井钻井
煤层气井钻井与固井及完井同属煤层气地面开采的一个重要部分，它主要是提供能满足压裂和排采作业的优质井孔条件，其主要要求是防止或减少煤储层污染、保证井身质量、固井质量。煤层气钻井主要有采空区(洞穴)钻井、垂直钻井和水平钻井3种，其中垂直钻井是目前煤层气开采的主要钻井方式。
煤层气主要吸附在煤的内表面上，煤的割理与其他裂隙一般为水所充填，只有排水解吸，煤层气才能运移出来，所以煤层气的产能很低。另外，煤层气解吸首先是扩散运移，然后在割理和裂隙中实现达西流运移，这一过程比较缓慢，所以单井日产量低。煤层气井的最大井距一般为300m，井眼显然十分密集。尽管煤层气井一般较浅，但是较低的单井日产气量和密集的钻井，造成整个开采区高的钻井费用。从固定资产投入上讲，这一阶段的投资较高。
美国在过去的研究中，在钻井方面已经解决了煤储层保护、煤层钻井和煤层取心等问题和关键技术。在规模煤层气生产中，这一阶段的主要任务是选择好钻井位置和井距排列，以及钻井设计、钻井类型与钻井方式。
2.测井
所谓测井是指一种井下测量，这种测量以深度为函数，通过测量随深度变化的物理性质，可以推断出岩石的各种性质，以及流体的流动情况、水泥胶结质量和套管腐蚀等。其主要工作是利用测井资料进行地层分析、岩性判断、构造研究;计算煤储层参数;测量钻井井径、斜度;检测固井质量;检测压裂效果等。利用测井资料和其他资料相结合，可获得潜在目标煤层的关键储层特性，确定开发方案。
3.完井
从地面钻井到达目标煤层后，要进行完井处理，使煤层气井与煤层的天然裂隙和割理系统建立有效联系。煤层气完井方法是指煤层气井与煤层的连通方式，以及为实现特定连通方式所采用的井身结构、井口装置和有关的技术措施。完井过程中有时可能会造成对煤层的损害，使渗透率降低。因此在选择煤层气井的完井方法时必须最大限度保护煤层，防止对目标煤层造成伤害，减少煤层气流入井筒的阻力。煤层气完井主要采用裸眼完井、套管完井、混合完井、裸眼洞穴完井和水平井完井等方式。
4.煤层压裂
虽然大多数煤层在自然状态下都存在原生裂隙，但为了达到工业性产气量，通常需要对煤层进行水力压裂，以产生裂缝使解吸的煤层气很容易地流向井筒。
完井和压裂是煤层气开采的关键环节，也是提高采收率的有效措施。对于煤层气的完井，可以分为不同类型，按完井的煤层数可以分为单煤层完井和多煤层完井;按完井的井型可以分为直井完井和水平完井。美国的有关研究表明，煤层气资源的70%左右可用直井采出，但一些地区采用水平井可以获得更大的效益，采用水平井完井的优点在于提供与煤层的最大接触面，提高采收率。
进行煤层压裂的目的是使井筒与煤层的天然裂缝更有效连通，扩大煤层的连通性，提高产气量。在压裂中采用不同的压裂液对于提高采收率在时间和增量上是不同的。压裂技术和压裂液的选择主要是以煤层的特性为依据的。
5.排水采气
由于煤层气储层与天然气储层有很大差别，所以煤层气生产与天然气生产不同。煤层中天然裂隙或割理通常被水饱和，煤中甲烷吸附在煤上。要采出甲烷，首先要让它从煤中解吸出来。只有在抽出足够的水之后，煤层压力降至煤的解吸压力后解吸开始。煤层压力小于或等于解吸压力，气体从煤中解吸，顺割理流动到压裂裂缝，然后流到井筒中。因此，煤层气开始产气之前首先要排出大量的水。
图6－9是美国黑勇士盆地煤层气井典型的产水量和产气量曲线［139］。从图中可看出，开采初期有大量的水被排出，随着储层压力的降低，产水量下降。何时开始产气，与煤层气含量、储层压力和吸附等温线三者密切相关。产气量对储层特性极其敏感。黑勇士盆地的开发经验显示，在许多井中，最大产气阶段在3年或3年以后。获得最大产量的时间长度随渗透率的降低和井间距离的增大而延长。
为了能够降低储层压力，促使气体从煤体上解吸附，必须不间断地进行排水。因此，降低含水饱和度也可以提高储层的气相相对渗透率，从而提高煤层气通过天然裂缝(割理)流向井眼的能力。近井地带较高的含水饱和度可以影响产气量。据观测，当一口井在煤层截面处排水采气时，煤层中的水能积聚超过1m深，影响产气量。而降低泵挂深度使液面始终低于煤层，则产气量增加。因此，降低近井地带的含水饱和度，可以提高煤层气的产量。
(二)煤层气生产
煤层气与其他气藏相比具有3个方面的特点:①煤层气在煤中的储集是以吸附状态附着于煤的表面。②在进行大量开采之前，必须降低平均储层压力。③储层中一般都有水，在采气的同时，必须进行排水以及排水处理。由于煤层的这些特点，在从事煤层气的生产时，技术上涉及几个方面的问题:最大限度地降低井口压力;水、气的地面分离;采出气压缩到输送压力;采出水的处置或处理。因此，与常规天然气生产项目不同，煤层气开采项目需要增加一些特殊设备和相应的操作费用，如井下泵、分离器和水处理装置等。由于煤层气一般只能提供较低的煤层气产量，所以煤层气项目的特点是固定资产投资费用较低，而生产和维护费用较高。
煤层气的开采方法和开采设备主要包括地面设备的设计布局、井的设计、排水泵的类型、气水分离器、集输管线、流量测试的选择、气体的处理和压缩，以及水处理工艺方法等。
有效开采煤层气的关键是保持低成本和确定如何维持产气量。其经济上的好坏很大程度上取决于日常操作成本费用，包括维护保养、修理、材料费用、设备租金、井维修费用、药品与处理费用、泵送与野外技术监督费用、道路维护费用、电力费用、资本回收等。如果设计得当，初期生产设备选用合理，可以降低这些费用。
操作成本的大小因项目的不同有很大的差异，即使同一个项目，整个开采过程的费用也不一样。随着设备投入运行，成本会趋于更高。使用自动化数据库跟踪日操作成本，可以降低操作费用，提高操作效率。
当然，每口井都有其自己的运行规律，掌握这一规律对于确定采用何种措施来提高目前的产气量，维持或提高投资收益率，是十分必要的。因此，安装足够的计量设备和地面设施，对于良好的生产管理至关重要。如果生产经营者具有数据库，可将日生产数据和月生产数据按完井方式的不同、地理位置或操作区域进行分类，然后进行开采曲线分析和关联，随时掌握生产动态的变化。
图6－9 典型的煤层气井产水量和产气量开采曲线［139］
(三)煤层气投资与生产成本分析
1.煤层气生产的固定资产投入
煤层气开采的主要投资包括:地质勘探量、地球物理测井量、矿业权使用费及价款、钻井量、完井量、实施增产措施量、产气设备及安装量、气体收集设施及安装量、水处理系统建设量。
(1)地质勘探、地球物理测井、矿业权使用费及价款。在煤层气开采之前，首先要对获得租地的位置、地质勘探和地球物理测井的费用和基础工程费用进行可行性研究。除此之外，还有租借权和许可证的支出。这些初期费用相差很大，对于一个具有商业性开发价值的项目来说，每口井在这方面的花费在10万～30万元之间。
(2)土地使用费。土地使用费主要是征地使用费。
(3)钻井、完井和增产措施费。煤层气井要比常规气井浅，因此其钻井和完井成本通常较低。通常采用泥浆基钻井液旋转钻开煤层气井，并且全井下套管。近年来，国外的裸眼洞穴完井得到普及，就是在煤层段不下套管，让其自然地形成洞穴。一般来讲，一口600m深的井，其钻井和完井费用在50万～120万元之间。
(4)生产设备费用。煤层气开采需要专门的矿场和生产设备。大多数的煤层气开采都伴有大量的水产出，因此，地面设施应包括:人工举升、气水分离及水处理系统。每口井的地面装置成本在25万～30万元之间，其中包括井口设备和抽水采气设备费用。
(5)气体处理和压缩费用。煤层气的气体处理和压缩费用通常在总费用中要占很大的比例。由于煤层气井一般是在低于700kPa的低回压条件下操作，故对大多数煤层气井来说，都需要进行压缩，把井口压力提高到4M～7MPa的管线压力。在气体处理中，需要脱除占总气体4%～6%的CO2(有时超过10%)。气体的处理和压缩费用通常由管道或气体集输公司支付。
(6)其他费用。投资费用还要加上10%的工程费、管理费和其他不可预见费用。
2.煤层气生产成本分析
煤层气井的开采和维修费用通常比常规气井高得多。除了正常的井维修和矿场维修外，煤层气井需要对产出气和产出水进行处理。开采和维修费用包括一些日常的活动经费，如现场人员费用、修井成本、设备维修和动力供给成本。通常，每口井每年的开采和维修费用约为13.88万元。如果将工程和维修费用划归到井上，根据煤层气井开采的难易程度和开采的规模，每口井每年又要花费3万～5万元。根据采用的水处理技术，产出水的处理费用在28.74元/m3。气体的处理和压缩费用是36.88元/m3。当然，这些费用根据现在应用装置的数量和类型有所变化。