刘雄飞， 郭建设， 汪道兵， 董永存， 李秀辉， 宇 波

(1.中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院， 北京 102249; 2.东北石油大学石油工程学院， 大庆 163318； 3.中国石油吐哈油田分公司， 哈密 838202； 4.北京石油化工学院机械工程学院， 北京 102617； 5.北京石油化工学院， 深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室， 北京 102617)

煤岩是由有机物质和无机矿物质混合组成的复杂不均匀介质，具有很强的非均质性[1-2]。煤层气开采时渗透率和孔隙度受温度场、流动压力和岩石变形三者共同影响作用，地下煤岩的渗透率和孔隙度变化过程本质上为非均质岩体内热流固耦合过程[3-4]。CT扫描实验表明煤岩内部发育大量割理与裂隙[1,5-8]，此特征使得煤岩存在强宏观力学非均质性，因此传统的均匀连续性假设与地下真实情况不相符，建立在传统均质假设基础上的孔隙度与渗透率时空演化分析方法受到严重挑战，这成为目前煤层气开采过程中亟待解决的关键力学问题。

煤层气开采过程中，受甲烷热传导、解吸和吸附的综合作用，煤岩温度发生变化[9-12]。实验证明，甲烷解吸过程中煤岩温度下降5 ℃左右[5-10]。因此，温度引起的热应力作用使得煤岩变形，从而将影响煤岩渗透率和孔隙度变化。在数值模拟方面，杨天鸿等[12]建立了考虑甲烷气体解吸、吸附作用的气体渗流—应力耦合作用模型，模拟结果表明：围压对瓦斯抽放效果影响较大，高围压下，若没有卸压作用，渗流阻力较大，瓦斯开采效果较差，但是该模型未考虑温度效应对煤岩渗透性的影响。……