本发明属于煤层气地质与油气藏工程技术领域，具体涉及一种煤层气多层合采条件下气水两相渗流实验装置，并进一步公开基于该实验装置的测试方法，解决了现有煤层气合采模拟实验装置无法客观模拟地层条件下煤层气多层合采气水两相渗流过程的问题。本发明所述煤层气多层合采气水两相渗流实验装置，包括沿管路中气体流向依次设置的气体注入系统、抽真空系统、模型系统和计量系统。通过本发明所述的实验装置，可以有效模拟真实地层条件下煤层气多层合采的气水两相流动，实现层内渗流、层间窜流与沿程压力变化的实时监测，更符合地层条件和实际生产条件。