随着国民经济的高速发展,能源日趋紧张。煤层气作为储量巨大的新兴洁净能源,日益受到关注。我国是富含煤国家,煤炭和煤层气资源十分丰富,煤层气资源量处于世界第二位,浅层煤层气与天然气总量相当,约占世界煤层气总资源量的13%。煤层气的开发利用具有广阔前景;开发利用煤层气,对减少煤矿安全生产事故、保护大气环境、缓解常规油气供应紧张状况具有十分重要的意义。本论文共调研国内外文献275篇,较为系统地掌握国内外煤层气井压裂动态和发展趋势。根据煤层气特殊的岩石构造及气体的运移方式,综合应用线弹性断裂力学、流体力学、传热学、计算数学等方面的知识,进一步研究了压裂裂缝的延伸模拟,包括裂缝三维延伸模型、温度场的数值模型及压裂参数的采集。主要取得了以下成果:(1)完成了煤层气井压裂技术调研与分析,较为系统掌握国内外煤层气井压裂动态和发展趋势。(2)完善了复杂地层条件下的裂缝三维延伸模型。该模型考虑了地层的多层和非均质特征,能模拟任意多层地层厚度、地应力和岩石力学参数(如泊松比、弹性模量、断裂韧性)变化的影响,适用于各种应力分布模式以及裂缝穿层前后的延伸情况。(3)完善了综合考虑弹性变形与水力冲刷作用下的裂缝三维延伸模型。应用流体力学、岩石力学等相关理论,对水力冲刷作用进行了机理分析,建立了综合考虑弹性变形与水力冲刷作用下的裂缝三维延伸模型。(4)探讨了压裂参数的采集问题,收集了煤岩的杨氏模量、水平最小主应力等煤层岩石力学参数的实验测试结果,并进行了数据处理,对认识煤层岩石力学特征有重大意义。(5)通过计算实例表明了模型的准确性和程序的实用性,能满足煤层压裂的需要。