随着煤层气勘探开发的深入，多煤层合层排采受到广泛关注。合层排采管控工艺是确保煤层气合采井高产稳产的关键，而多煤层组合条件下复杂的地质条件增加了合层排采管控的难度。数值模拟技术是研究煤层气井合层排采管控工艺的有效手段，科学、可靠的模拟结果可为合采井排采管控提供依据。考虑温度效应、煤基质收缩效应、有效应力作用对煤层流体运移规律以及渗透率等煤层物性参数的影响，建立了煤层气直井合层排采生产动态过程多物理场耦合数学模型，并进行了有限元法的多物理场耦合求解。通过对沁水盆地南部郑庄区块煤层气合采井组的模拟，探讨了不同排采速率下煤层气直井合层排采产气效果及渗透率等煤层物性参数动态演化特征，提出了煤层气直井合层排采工程建议。模拟结果显示，郑庄区块3号、15号煤层整体含气量较高，煤层气合采井组具有较大增产潜力，造成提高排采速率对提高煤层气采收率的效果不显著；排采过程中，煤基质收缩效应对渗透率的影响强于有效应力作用，是提高煤层气井排采速率的保障，确保了排采速率不超过煤层渗流能力上限的基础上，适当提高排采速率可实现煤层气井增产。基于模拟结果，建议排采速率的调整以控制动液面或液柱压力为主；以3号、15号煤层合采井增产为目标，产水阶段和憋压阶段郑庄区块煤层气直井合层排采速率以液柱压力降幅0.12～0.20 MPa/d或动液面降幅12～20 m/d为宜，既可实现煤层气增产，又可避免储层伤害。