煤层气开发地质学

　　《煤层气开发地质学》以沁水盆地煤层气开发区资料为基础，结合作者近期的研究成果，对煤层气开发地质学的基本理论和研究方法进行了系统论述，从而基本界定了煤层气开发地质学的基本内容。全书共分八章，包括煤层气系统、煤储层的原始渗透率、煤层气开发井型选择及井网布置、水力压裂基本原理及压裂后煤储层的渗透率、煤层气井的产气机理及产能的主控因素、煤层气井排采过程的物性参数变化、煤层气井的排采控制和煤层气开发过程的动态监测及生产管理。《煤层气开发地质学》可供从事煤层气地质及勘探开发领域的高年级本科生、研究生及科研院所的科技人员、工程技术人员参考使用。

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第一章 煤层气系统
第一节 含油气系统简介1
一、含油气系统研究历史1
二、含油气系统研究内容与方法3
三、含油气系统分类3
第二节 煤层气系统4
一、煤层气系统的概念4
二、煤层气系统基本内容5
第三节 沁水盆地煤层气系统9
一、区域地质背景10
二、煤层气的成因13
三、煤层气含量与封闭19
四、水动力学特征21
五、煤层气储层特征22
六、区域对比25
第二章 煤储层的原始渗透率
第一节 煤体结构与渗透率的关系27
一、煤体结构27
二、煤体结构与渗透率的关系30
第二节 渗透率预测方法31
一、HoekBrown破裂准则31
二、煤岩体强度因子的建立33
三、煤岩体分形维数35
第三节 沁水盆地东南部煤体变形特征36
一、煤体变形特征36
二、煤体变形空间展布38
三、强度因子与分形维数39
四、强度因子、分形维数与构造的关系39
五、强度因子、分形维数与煤体变形的关系40
六、断层对煤体变形的影响41
七、煤体变形与高渗区的展布44
第四节 地应力对渗透率的影响44
一、地应力参数的获取45
二、沁水盆地东南部现今地应力状态46
三、地应力与煤层气井产量关系分析48
四、沁水盆地东南部高渗高产区预测50
第三章 煤层气开发井型选择及井网布置
第一节 煤层气开发井型概况52
一、中国煤层气钻完井工艺发展历程52
二、垂直压裂井井身结构54
三、多分支水平井井身结构55
第二节 煤层气井型选择56
一、两种煤层气井的异同56
二、井型选择的影响因素57
三、煤层气井型选择评判体系58
四、煤层气开发井型选择60
第三节 煤层气开发井网布置60
一、井网布置的一般流程61
二、垂直压裂井井网优化61
三、多分支水平井井网优化72
第四节 沁水盆地东南部井型选择及井网布置79
一、沁水盆地东南部井型选择79
二、沁水盆地东南部井网布置81
第四章 水力压裂基本原理及压裂后煤储层的渗透率
第一节 煤层气垂直井的水力压裂机理88
一、煤层气垂直井水力压裂的目的88
二、煤层气垂直井水力压裂的原理89
三、水力压裂的主要设备及施工工序89
四、水力压裂效果的影响因素93
五、水力压裂施工工艺参数优化95
第二节 煤层气垂直井水力压裂裂缝形态的主控因素105
一、地应力对裂缝形态的影响105
二、上下围岩与煤层组合关系对裂缝形态的影响105
三、煤岩性质对裂缝形态的影响106
四、压裂施工作业对裂缝形态的影响106
五、不同煤体结构水力压裂后主裂缝方位107
第三节 煤层气垂直井水力压裂后煤储层的渗透率112
一、压裂后煤储层渗透率的预测模型建立思路112
二、水力压裂测量地应力原理及计算方法112
三、水力压裂后渗透率预测模型113
第四节 沁水盆地东南部水力压裂后渗透率预测115
一、沁水盆地东南部地区地应力计算115
二、沁水盆地东南部地区水力压裂后渗透率预测116
第五章 煤层气井的产气机理及产能的主控因素
第一节 煤层气运移产出机理119
一、煤储层孔隙结构模型119
二、煤层气赋存状态120
三、煤储层吸附性能的主要影响因素122
四、煤层气产出的先决条件及控制因素124
五、煤层气产出机理125
第二节 煤层气垂直井产能主控因素131
一、储层、资源状况、地质、构造对煤层气垂直井产能的影响131
二、钻完井、压裂工艺对煤层气垂直井产能的附加影响135
三、排采工作制度对煤层气垂直井产能的影响145
第三节 多分支水平井产气产能的主控因素148
一、产气机理148
二、储层、资源状况、地质、构造对多分支水平井产能的影响150
三、钻完井、井身结构关键参数对多分支水平井产能的影响151
四、排采工作制度对多分支井产能的影响156
第六章 煤层气井排采过程的物性参数变化
第一节 煤层气垂直井压降动态变化模型157
一、煤储层孔裂隙体系及模型157
二、煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素158
三、不同渗透率条件下的压力传递变化规律160
四、煤层气垂直井排采阶段重新划分165
五、煤层气垂直井压降动态变化模型168
第二节 不同排采阶段垂直井物性参数变化模型171
一、煤层气井排采过程煤储层渗透率的主要影响因素171
二、饱和水单相流阶段物性参数变化模型172
三、气水两相流压力平稳传递阶段物性参数变化模型175
四、两相流压力仅在某些方向传递阶段物性参数变化模型180
第三节 煤层气垂直井排采不同阶段各物性参数变化的内在机理183
一、饱和水单相流阶段各物性参数变化的内在机理183
二、两相流压力平稳传递阶段各物性参数变化的内在机理183
三、压力仅在某些方向传递阶段各物性参数变化的内在机理183
第四节 多分支水平井排采过程压降动态变化模型184
第七章 煤层气井的排采控制
第一节 煤层气垂直井不同排采阶段井底流压的计算185
一、饱和水单相流态井底压力计算模型185
二、气水两相流态井底压力计算模型185
第二节 煤层气垂直井不同排采阶段产水量动态预测模型186
一、无越流补给不同排采阶段产水量动态预测187
二、有越流补给不同排采阶段产水量动态预测189
第三节 煤层气垂直井排采控制理论及排采曲线191
一、各排采阶段的划分标识191
二、各排采阶段的排采强度模型及产水量、产气量变化193
三、煤储层渗透率与垂直井排采曲线关系217
第四节 沁水盆地东南部煤层气垂直井排采控制217
一、理论解吸压力与实测解吸压力对比218
二、不同排采阶段过渡处产水量预测结果与实际结果对比219
三、储层改造前后不同情况下典型实测产气量曲线对比220
四、不同排采阶段排采控制预测结果与实际结果对比222
第五节 多分支水平井排采控制224
第八章 煤层气开发过程的动态监测及生产管理
一、煤层气有利选区评价阶段227
二、小型井网试采阶段227
三、滚动开发并调整管理阶段227
第一节 煤层气井资料的录取228
一、排液数据的录取228
二、产气数据的录取232
第二节 煤层气井动态监测232
一、煤层气井自动监控系统总体结构232
二、煤层气井自动监控系统各部分主要功能233
第三节 煤层气生产井的管理238
一、排采作业生产管理238
二、排采设备管理240
参考文献243