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摘要
基于孔隙弹性介质假设，建立煤层气采收过程中应力–应变–解吸–扩散–渗流全耦合数值方程，通过离散裂隙网络方法构建包含天然垂直裂隙和水压裂隙的三维煤层几何模型，并采用COMSOL和有限元方法定量研究煤层气采收过程诱发的储层沉降及应力演化。模拟结果发现：(1)储层顶面沉降集中在裂隙的两侧，其沉降差异导致天然裂隙发生垂向位错，最大可达2 mm/a;(2)天然裂隙附近区域的应力分布具有第二和最小主应力明显变小，且最小主应力逐渐由压应力转变为拉应力的特征，拉应力可达3 MPa。基于修正的Morris筛选法，分析煤层气采收过程中影响储层位错和应力演化的主要因素。建议煤层气采收过程由沉降导致的灾害风险较小，但是仍需注意由于采收过程导致的储层天然裂隙位错及其附近区域应力大幅降低进而诱发地震和储层局部失稳破坏等次生灾害的可能性。
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