在煤层气的开采过程中,由于高速冲击井底的钻井液与地层发生热交换,使地层温度在短时间急剧改变,地应力也随之改变,这使得井周煤岩井壁受到不均衡的地层压力,容易发生井壁坍塌。而目前对于温度场对煤岩力学变形机理的研究尚不明确,本文基于室内三轴高温试验来研究不同温度下煤岩力学变形的作用机理,通过计算分析、优化实验设计;以温度场为核心,综合力学实验结果,建立了考虑黏土含量对煤岩力学特性影响的力学模型。通过建立的井周煤岩力学模型并结合数值模拟软件(COMSOL Multiphysics),对不同温度条件下井眼的应力情况分析、井眼变形分析及井周渗流情况分析。研究内容如下:(1)在不同的温度条件下,进行室内三轴高温试验,分析煤岩力学变形的作用机理,在不同温度条件下的强度特性、变形特性等;进行煤岩的常规三轴力学试验,测试得到了煤岩的抗压强度、内摩擦角、泊松比及弹性模量等基本力学参数。(2)考虑黏土含量的基础上,建立了煤岩孔隙率、渗透率方程,并且结合有效应力原理,建立了不同温度条件下的井周煤岩渗流控制方程、温度场控制方程和变形场控制方程;并且结合有限元软件COMSOLMultiphysics确定了所建立的井周煤岩力学模型的准确性。(3)本文结合红河油田延安组的多套煤层井壁坊塌问题的实际工区情况,将所建立的数学模型导入COMSOLMultiphysics软件,对不同温度条件下的井周煤岩应力情况、变形情况、孔隙率、渗透率及井周达西速度大小进行了数值分析,得到的结论对煤层井壁防塌问题的解决具有指导意义。油气钻井过程中钻遇煤层或者煤层气钻井过程中,由于煤岩力学性质的特殊性,加之煤岩具有较强的应力敏感性,所以煤岩与传统的页岩、砂岩、泥岩等岩石相比,热膨胀效应较为明显。本文的研究成果加深了对受变温作用影响的煤层气井井壁稳定机理的认识。