低滲透煤層氣開採理論及其套用

《低滲透煤層氣開採理論及其套用》是2006年4月1日科學出版社出版的圖書，作者是梁冰、孫可明。

基本介紹

• 書名：低滲透煤層氣開採理論及其套用
• 作者：梁冰、孫可明
• ISBN：9787030166050
• 頁數：150
• 出版社：科學出版社
• 出版時間：2006年4月1日
• 裝幀：精裝
• 開本：16開
• 所屬分類：圖書 > 工程 > 礦業工程

內容簡介

《低滲透煤層氣開採理論及其套用》根據國內外大量煤層氣生產和科研資料，結合作者近期的科研成果撰寫而成。書中系統地闡述了低滲透煤層氣開採與注氣增產流固耦合理論及套用。全書共分七章。第一章主要介紹了低滲透煤層氣開採和增產理論的研究背景、煤層氣開採理論和儲層模擬技術以及注氣開採煤層氣增產技術的國內外研究現狀；第二、三章敘述了低滲透煤層氣流固耦合滲流基本概念及基本力學定律，以及煤層氣的儲層特徵和儲集、運移及產出機理；第四章至第六章詳細地闡述了低滲透煤層氣開採與注氣增產流固耦合理論、儲層數值模擬技術及其套用；第七章主要對流固耦合作用下的低滲透煤層氣開採與注氣增產的數值模擬規律進行了總結。

目錄

前言

第一章 緒論

1．1 低滲透煤層氣開採和增產理論研究背景、目的和意義

1．2 煤層氣開採理論和儲層數值模擬技術的國內外研究現狀

1．3 注氣開採煤層氣增產技術的國內外研究現狀

第二章 低滲透煤層氣流固耦合滲流的基本概念及力學定律

2．1 引言

2．2 多孔介質

2．2．1 儲容性

2．2．2 滲透性

2．2．3 比表面積

2．2．4 孔隙結構

2．3 連續介質場

2．3．1 連續流體

2．3．2 連續多孔介質

2．4 流體的力學性質

2．4．1 流體的重量及重力勢能

2．4．2 流體的質量和慣性力

2．4．3 流體的黏度和黏滯力

2．4．4 流體的可壓縮性

2．5 多孔介質力學性質

2．5．1 多孔介質的壓縮性

2．5．2 有效應力原理

2．5．3 煤岩應力應變全程曲線

2．5．4 煤岩變形破壞機制與強度準則

2．6 流固耦合滲流運動學基本概念

2．6．1 滲流速度

2．6．2 描述流體運動的拉格朗日法和歐拉法

2．6．3 物理量的質點導數和局部導數

2．7 線性達西滲流規律

2．7．1 達西定律．

2．7．2 達西定律的適用範圍

2．8 低滲透煤層中的滲流規律

2．8．J低滲透煤層非達西滲流規律

2．8．2 低滲透氣體滲流的滑脫效應

2．9 多相滲流基本知識

2．9．1 流體飽和度

2．9．2 界面張力和濕潤性

2．9．3 毛管力

2．9．4 相滲透率和相對滲透率

2．9．5 低滲透煤層氣藏兩相流非達西滲流定律

2．10 小結

第三章 煤層氣的儲層特徵和儲集、運移和產出機理

3．1 引言

3．2 煤層氣的儲層特徵

3．2．1 煤的孔隙類型

3．2．2 煤的孔隙系統

3．2．3 煤層的滲透性

3．2．4 煤的內表面積

3．3 煤層氣儲集機理

3．3．1 溶解態儲集機理

3．3．2 游離態儲集機理

3．3．3 吸附氣儲集機理

3．4 煤層氣運移和產出機理

3．4．1 煤層氣的解吸機理

3．4．2 煤層氣的擴散機理

3．4．3 煤層氣的滲流機理

3．5 小結

第四章 低滲透煤層氣、水兩相流流固耦合模型及數值解法

4．1．引言

4．2 基本假設

4．3 煤儲層雙重介質結構

4．4 低滲透雙重介質煤層氣、水兩相流流固耦合模型的建立

4．4．1 煤層甲烷解吸、擴散和滲流過程的氣、水兩相流流場控制方程

4．4．2 輔助方程和狀態方程

4．4．3 煤岩體變形場控制方程

4．4．4 流場與變形場的耦合媒介

4．4．5 流場與變形場的定解條件

4．5 低滲透雙重介質煤層氣、水兩相流流固耦合模型的數值解法

4．5．1 割理裂隙系統滲流場的有限差分數值解法

4．5．2 基質系統擴散項的有限差分數值解法

4．5．3 變形場有限元數值解法

4．6 三維雙重介質煤層氣藏流固耦合模型數值模擬程式設計

4．6．1 雙重介質的空間離散化格線處理

4．6．2 程式設計結構和框圖

4．7 小結

第五章 低滲透雙重介質煤層氣藏流固耦合理論的套用

5．1 引言

5．2 新集礦區地質概況

5．3 新集礦區儲層基本特徵

5．4 煤層氣試驗井氣水產量曲線

5．5 試驗區煤儲層模擬

5．5．1 模擬區域和格線劃分及主要參數

5．5．2 SX一02井和SX一03試井氣、水產能預測

5．5．3 單井開採耦合與非耦合儲層壓力、飽和度、濃度和產能變化規律

5．5．4 兩井聯合開採耦合與非耦合儲層壓力等量變化規律及井間干擾

5．5．5 耦合與非耦合引起儲層壓力等量變化規律差異的機理分析

5．5．6 井群開採布井間距對產能等量的影響

5．5．7 擴散係數和滲透率對產能的影響

5．5．8 啟動壓力和滑脫效應對產能的影響

5．6 小結

第六章 注氣開採煤層氣增產機理的數值模擬及其套用

6．1 引言

6．2 二氧化碳和煤層甲烷的置換驅替實驗

6．2．1 樣品製備

6．2．2 測量儀器

6．2．3 實驗的主要結果

6．3 注氣開採煤層氣多組分流體流固耦合模型的建立

6．3．1 基本假設和氣體混合物濃度速度流動物理量的定義

6．3．2 基質系統多組分氣體的擴散控制方程

6．3．3 割理裂隙系統多組分氣、水兩相流流固耦合模型控制方程

6．3．4 輔助方程

6．3．5 定解條件

6．4 五井布置注氣增產機理及規律的數值模擬

6．4．1 模擬範圍和布井方式及參數的確定

6．4．2 儲層壓力和水飽和度變化規律

6．4．3 基質孔隙系統煤層甲烷濃度變化規律

6．4．4 基質孔隙系統煤層CO2濃度和裂隙系統CO2飽和度變化規律

6．4．5 注氣前後產能的變化規律

6．4．6 注氣開採煤層氣和石油增產機理的主要差異

6．5 小結

第七章結論

參考文獻

前言

煤層氣是一種由煤層生成並主要以吸附狀態儲集於煤層中的非常規天然氣，是近20年來崛起的優質潔淨新能源。其開發與利用對彌補我國常規能源的不足，從根本上消除煤礦生產中造成的瓦斯爆炸、瓦斯突出等災害，減少大量瓦斯排放造成的環境污染以及改善我國的能源結構，加速我國以煤為主的能源系統逐漸向環境無害化的可持續發展模式的轉化過程，形成潔淨能源新產業，均具有重要的戰略意義。

中國不僅是煤炭資源大國，而且煤層氣資源也極為豐富，我國政府和有關工業部門高度重視煤層氣的勘探開發，在引進、消化、吸收國外煤層氣開發經驗的基礎上，煤層氣勘探開發理論與技術等方面也取得了一定的進展。但迄今為止，從全國總的試驗情況看，絕大多數煤層氣試井產量低、產量遞減快，難以形成穩定的工業性氣源。其主要原因是我國煤層普遍滲透率低、吸附強、開採淺層煤層氣的原始壓力不高、解吸速度慢，使得煤層氣解吸及其在煤層中的運移十分困難，而且低滲透煤層甲烷吸附、解吸、擴散、滲流運移過程表現出相互制約和非達西滲流以及煤層甲烷運移受排采降壓引起的流固耦合作用較明顯的突出特點。反映優良儲層特性的國外煤層氣開採理論和借用常規的油氣開採理論，不能完全適應我國低滲透煤層氣的開採。目前，煤層氣的增產技術普遍沿用油氣田開採中的水力壓裂提高滲透率方式來提高煤層氣的產量，而在促使煤層氣產生解吸，使吸附在煤基質孔隙內表面的煤層甲烷儘可能由吸附狀態轉變為游離狀態，擴大煤層氣由基質向微孔、向裂隙的擴散能力等增產措施方面研究較少。