基本介紹
內容簡介,作者簡介,目錄,
內容簡介
本書以我國沁水盆地這一典型實例為依託,套用煤層氣地質學、煤田地質學和油氣地質學等多學科理論，通過實驗分析、理論研究和數值模擬計算等方法，系統研究煤層氣儲層地質條件及其主要受控因素，主要包括煤儲層厚度及其預測、煤岩、煤質特徵及煤變質作用、煤儲層孔滲性及其控制因素、煤儲層含氣性及其預測方法、煤的吸附與解吸特性和現代地應力及其對煤儲層滲透性的控制；揭示煤層氣賦存地質規律及高產富集因素。
在此基礎上，對煤層氣開發中的相關地質問題如煤儲層物理力學性質及其壓裂機理和煤層氣井下抽采和地面開發模式等進行了探討，為我國下一步煤層氣大規模、合理化開發提供了地質依據。
作者簡介
孟召平(1963—)，男，湖南省汨羅市人，博士，教授，博士生導師，主要從事礦井工程地質和煤層氣地質的教學與科研工作。先後主持和參加完成國家、部重點攻關及部門科研課題50餘項，目前主持國家“973計畫”項目、國家自然科學基金項目和教育部專項基金等項目多項。曾獲得國家科技進步二等獎1項，煤炭部特等獎1項和部級科技進步獎7項，2002年度全國百篇優秀博士學位論文獲得者，2003年度獲第十二屆“中國科技發展基金會孫越崎青年科技獎”。2003年國家公派1年在德國柏林工業大學套用地球科學系進行深部開採地質條件研究。完成專著3部，在國內外重要刊物和國際會議上發表學術論文90餘篇，其中50餘篇被SCI、EI、ISTP收錄。
田永東(1969—)，男，博士。高級工程師，自1993年開始一直在晉城煤業集團從事地面煤層氣開發和研究工作，中國煤炭學會煤層氣專業委員會成員，第五屆中國煤炭標準委員會成員。先後主持和參加完成10多項科研課題，曾獲國家和省部級科技進步獎多項，發表學術論文10餘篇。
李國富(1965—)，男，山西晉城市人，博士，教授級高工，自1991年開始，先後在潘莊井組、棗園井組，寺河礦區從事煤層氣開發利用工作。先後主持和參加完成多項科研課題，發表學術論文10餘篇。目前主要從事山西晉城礦區採煤採氣一體化安全高效協調開採工作。
目錄
前言第1章 緒論
1.1 煤層氣開發地質學研究目的與意義
1.2 煤層氣勘探及開發研究現狀
1.2.1 國外研究現狀
1.2.2 國內研究現狀
1.3 本書研究的內容與方法 參考文獻
第2章 煤的物質組成及其基本物理化學性質
2.1 引言
2.2 煤的物質組成
2.2.1 煤儲層固態物質組成
2.2.2 煤中的水和氣
2.3 煤化作用及煤層氣的形成
2.3.1 煤化作用
2.3.2 煤化作用特點及煤化程度指標
2.3.3 煤層氣的形成
2.4 煤的基本物理化學性質
2.4.1 煤的基本物理性質
2.4.2 煤的基本化學性質
2.5 基於測井曲線的煤質參數預測
2.5.1 研究區煤層煤質特徵
2.5.2 煤的工業分析與測井參數之間關係
2.5.3 煤質參數預測的多元回歸模型
2.5.4 煤質參數預測的BP神經網路模型
2.5.5 兩種模型的對比分析 參考文獻
第3章 煤儲層厚度及其預測技術
3.1 引言
3.2 煤層的形成與煤厚變化的控制因素
3.2.1 煤層的形成
3.2.2 煤厚變化的控制因素
3.3 煤儲層厚度穩定性評價
3.3.1 煤儲層厚度穩定性評價步驟和方法
3.3.2 煤儲層厚度及其穩定性分析
3.4 基於地震屬性的煤儲層厚度預測技術
3.4.1 背景技術
3.4.2 關於厚度預測方法
3.4.3 煤儲層厚度預測的基本原理
3.4.4 淮南謝橋煤礦13—1煤儲層厚度預測分析
3.5 煤儲層厚度對煤層氣井產能的影響
3.5.1 煤層分布特徵對煤層氣井產能的影響
3.5.2 煤儲層厚度對煤層氣井產能的控制分析
3.5.3 沁水盆地南部煤儲層厚度與煤層氣井產氣量對比分析
參考文獻
第4章 煤儲層孔隙—裂隙特徵及其孔滲性
4.1 引言
4.2 煤的孔隙特徵
4.2.1 煤孔隙結構
4.2.2 煤的孔隙成因
4.2.3 煤的孔隙表征參數
4.2.4 煤的孔隙結構測定方法
4.3 煤儲層裂隙系統
4.3.1 煤中節理(裂隙)類型
4.3.2 煤中節理(裂隙)的分級及特徵
4.3.3 煤中節理(裂隙)的表征參數
4.4 煤儲層滲透性及其評價
4.4.1 煤儲層滲透性
4.4.2 煤儲層滲透性評價分類
4.5 煤儲層滲透性影響因素
4.5.1 地質構造
4.5.2 煤體結構
4.5.3 煤層埋藏深度
4.5.4 現今地應力
4.6 基於最大主曲率的煤儲層滲透性預測及套用
4.6.1 滲透性預測的基本原理
4.6.2 煤儲層滲透率預測的套用 參考文獻
第5章 煤儲層含氣性及其控制理論
5.1 引言
5.2 煤層氣的賦存狀態及氣體組分特徵
5.2.1 煤層氣的賦存狀態
5.2.2 煤層氣的氣體組分特徵
5.3 煤層含氣量測試方法
5.3.1 煤層含氣量的解吸法
5.3.2 逸散/損失氣量的估算
5.4 煤儲層壓力
5.4.1 煤儲層壓力基本概念
5.4.2 煤儲層壓力的影響因素
5.5 煤儲層含氣飽和度
5.5.1 含氣飽和度的基本概念
5.5.2 含氣飽和度的影響因素
5.5.3 臨界解吸壓力
5.6 影響煤層氣富集的地質因素及其控氣理論
5.6.1 地質構造及其控氣作用
5.6.2 煤變質作用對煤層含氣性的影響
5.6.3 有效埋藏深度及其控氣作用
5.6.4 上覆地層厚度及其控氣作用
5.6.5 煤層頂底板岩性及其控氣作用
5.6.6 煤岩、煤質特徵的影響
5.6.7 水文地質條件的控氣作用
5.7 煤層含氣量的預測方法
5.7.1 基於Langmuir方程的煤層含氣量預測方法
5.7.2 煤層含氣量BP網路預測方法
5.8 煤層含氣量對煤層氣井產能的控制
參考文獻
第6章 煤的吸附與解吸特徵
6.1 引言
6.2 吸附與解吸理論
6.2.1 氣固吸附及吸附熱力學
6.2.2 吸附等溫式
6.2.3 吸附滯後現象
6.2.4 吸附/解吸等溫試驗
6.3 煤的吸附與解吸特徵
6.3.1 煤的吸附特徵
6.3.2 煤的解吸特徵
6.3.3 吸附質
6.3.4 吸附時間
6.4 煤的吸附與解吸差異性實驗研究
6.4.1 等溫吸附與解吸實驗
6.4.2 煤樣的“解吸滯後”特徵
6.5 煤的吸附解吸特性對煤層氣開發的影響
6.5.1 對煤層氣井臨界解吸壓力的影響
6.5.2 對煤層氣井產量的影響
6.5.3 對煤層氣井採收率的影響 參考文獻
第7章 水文地質條件及其對煤層氣開發的影響
7.1 引言
7.2 水文地質條件 7.2.1 地下水類型及特徵
7.2.2 主要含水層和隔水層類型
7.3 水文地質條件的控氣作用
7.3.1 煤層氣隨地下水運移逸散作用
7.3.2 水力封閉控氣作用
7.4 煤層氣井開發的排水降壓過程
7.4.1 煤層氣單井的排采規律
7.4.2 煤層氣單井的排采階段及特徵
7.4.3 煤層氣單井排采的局限性
7.4.4 煤層氣井井間干擾
7.5 水文地質條件對煤層氣井產能的影響
7.5.1 主要含水層條件對煤層氣開發的影響
7.5.2 煤層自身水文地質條件對煤層氣井產能的影響
7.5.3 煤層頂底板的水文地質條件對煤層氣井產能的影響
7.5.4 考慮地下水影響的煤層氣井產量預測
7.6 煤層氣開發的水文地質條件評價分類
7.6.1 礦井水文地質類型
7.6.2 煤層氣開發的水文地質條件評價分類 參考文獻
第8章 現今地應力及其對煤儲層滲透性的控制
8.1 引言
8.2 地應力成因類型及應力狀態
8.2.1 地應力成因類型
8.2.2 岩體天然應力狀態及其類型
8.2.3 有效應力
8.2.4 煤儲層的壓縮係數
8.3 沁水盆地南部現代地應力場特徵
8.3.1 地應力隨深度的變化
8.3.2 最小水平主應力、垂直主應力和孔隙壓力之間的關係
8.3.3 垂直應力與水平應力之間的關係
8.3.4 現今地應力方向
8.4 煤儲層滲透性與現今地應力之間的關係
8.5 地應力對煤儲層滲透性影響機理分析
8.5.1 裂隙岩體滲透特性與應力耦合關係
8.5.2 煤儲層中的應力和變形對滲透性的影響 參考文獻
第9章 煤、岩石力學性質及其壓裂機理研究
9.1 引言
9.2 煤、岩石力學性質
9.2.1 煤、岩石變形及強度參數
9.2.2 煤的變形力學特性
9.2.3 煤、岩石破壞的基本形式和機制
9.3 煤、岩破壞準則
9.3.1 莫爾—庫侖(Mohr—Coulomb)準則
9.3.2 格里菲斯準則
9.4 煤層氣井壓裂的基本原理及套用分析
9.4.1 水力壓裂的基本原理
9.4.2 沁水盆地南部水力壓裂試驗結果及分析
9.5 煤岩壓裂的裂縫形態及其影響因素
9.5.1 煤岩壓裂的裂縫形態
9.5.2 地應力對壓裂裂縫擴展的影響
9.5.3 岩性對水力壓裂裂縫擴展的影響
9.5.4 原生裂隙對水力壓裂裂縫擴展的影響 參考文獻
第10章 煤層氣產出規律及其開發技術
10.1 引言
10.2 煤層氣產出規律
10.2.1 煤層氣井產出的動態規律
10.2.2 煤層氣井排采特徵
10.2.3 礦井瓦斯自然排放衰減規律
10.3 煤層氣開發方式
10.3.1 概況 10.3.2 煤礦井下抽采
10.3.3 地面鑽井開發
10.4 煤層氣地面垂直井開採及採收率預測
10.4.1 煤層氣勘探開發選區評價
10.4.2 煤層氣地面開發的井網最佳化
10.4.3 單井開發及井組開發產能比較
10.4.4 採收率預測
參考文獻
1.1 煤層氣開發地質學研究目的與意義
1.2 煤層氣勘探及開發研究現狀
1.2.1 國外研究現狀
1.2.2 國內研究現狀
1.3 本書研究的內容與方法 參考文獻
第2章 煤的物質組成及其基本物理化學性質
2.1 引言
2.2 煤的物質組成
2.2.1 煤儲層固態物質組成
2.2.2 煤中的水和氣
2.3 煤化作用及煤層氣的形成
2.3.1 煤化作用
2.3.2 煤化作用特點及煤化程度指標
2.3.3 煤層氣的形成
2.4 煤的基本物理化學性質
2.4.1 煤的基本物理性質
2.4.2 煤的基本化學性質
2.5 基於測井曲線的煤質參數預測
2.5.1 研究區煤層煤質特徵
2.5.2 煤的工業分析與測井參數之間關係
2.5.3 煤質參數預測的多元回歸模型
2.5.4 煤質參數預測的BP神經網路模型
2.5.5 兩種模型的對比分析 參考文獻
第3章 煤儲層厚度及其預測技術
3.1 引言
3.2 煤層的形成與煤厚變化的控制因素
3.2.1 煤層的形成
3.2.2 煤厚變化的控制因素
3.3 煤儲層厚度穩定性評價
3.3.1 煤儲層厚度穩定性評價步驟和方法
3.3.2 煤儲層厚度及其穩定性分析
3.4 基於地震屬性的煤儲層厚度預測技術
3.4.1 背景技術
3.4.2 關於厚度預測方法
3.4.3 煤儲層厚度預測的基本原理
3.4.4 淮南謝橋煤礦13—1煤儲層厚度預測分析
3.5 煤儲層厚度對煤層氣井產能的影響
3.5.1 煤層分布特徵對煤層氣井產能的影響
3.5.2 煤儲層厚度對煤層氣井產能的控制分析
3.5.3 沁水盆地南部煤儲層厚度與煤層氣井產氣量對比分析
參考文獻
第4章 煤儲層孔隙—裂隙特徵及其孔滲性
4.1 引言
4.2 煤的孔隙特徵
4.2.1 煤孔隙結構
4.2.2 煤的孔隙成因
4.2.3 煤的孔隙表征參數
4.2.4 煤的孔隙結構測定方法
4.3 煤儲層裂隙系統
4.3.1 煤中節理(裂隙)類型
4.3.2 煤中節理(裂隙)的分級及特徵
4.3.3 煤中節理(裂隙)的表征參數
4.4 煤儲層滲透性及其評價
4.4.1 煤儲層滲透性
4.4.2 煤儲層滲透性評價分類
4.5 煤儲層滲透性影響因素
4.5.1 地質構造
4.5.2 煤體結構
4.5.3 煤層埋藏深度
4.5.4 現今地應力
4.6 基於最大主曲率的煤儲層滲透性預測及套用
4.6.1 滲透性預測的基本原理
4.6.2 煤儲層滲透率預測的套用 參考文獻
第5章 煤儲層含氣性及其控制理論
5.1 引言
5.2 煤層氣的賦存狀態及氣體組分特徵
5.2.1 煤層氣的賦存狀態
5.2.2 煤層氣的氣體組分特徵
5.3 煤層含氣量測試方法
5.3.1 煤層含氣量的解吸法
5.3.2 逸散/損失氣量的估算
5.4 煤儲層壓力
5.4.1 煤儲層壓力基本概念
5.4.2 煤儲層壓力的影響因素
5.5 煤儲層含氣飽和度
5.5.1 含氣飽和度的基本概念
5.5.2 含氣飽和度的影響因素
5.5.3 臨界解吸壓力
5.6 影響煤層氣富集的地質因素及其控氣理論
5.6.1 地質構造及其控氣作用
5.6.2 煤變質作用對煤層含氣性的影響
5.6.3 有效埋藏深度及其控氣作用
5.6.4 上覆地層厚度及其控氣作用
5.6.5 煤層頂底板岩性及其控氣作用
5.6.6 煤岩、煤質特徵的影響
5.6.7 水文地質條件的控氣作用
5.7 煤層含氣量的預測方法
5.7.1 基於Langmuir方程的煤層含氣量預測方法
5.7.2 煤層含氣量BP網路預測方法
5.8 煤層含氣量對煤層氣井產能的控制
參考文獻
第6章 煤的吸附與解吸特徵
6.1 引言
6.2 吸附與解吸理論
6.2.1 氣固吸附及吸附熱力學
6.2.2 吸附等溫式
6.2.3 吸附滯後現象
6.2.4 吸附/解吸等溫試驗
6.3 煤的吸附與解吸特徵
6.3.1 煤的吸附特徵
6.3.2 煤的解吸特徵
6.3.3 吸附質
6.3.4 吸附時間
6.4 煤的吸附與解吸差異性實驗研究
6.4.1 等溫吸附與解吸實驗
6.4.2 煤樣的“解吸滯後”特徵
6.5 煤的吸附解吸特性對煤層氣開發的影響
6.5.1 對煤層氣井臨界解吸壓力的影響
6.5.2 對煤層氣井產量的影響
6.5.3 對煤層氣井採收率的影響 參考文獻
第7章 水文地質條件及其對煤層氣開發的影響
7.1 引言
7.2 水文地質條件 7.2.1 地下水類型及特徵
7.2.2 主要含水層和隔水層類型
7.3 水文地質條件的控氣作用
7.3.1 煤層氣隨地下水運移逸散作用
7.3.2 水力封閉控氣作用
7.4 煤層氣井開發的排水降壓過程
7.4.1 煤層氣單井的排采規律
7.4.2 煤層氣單井的排采階段及特徵
7.4.3 煤層氣單井排采的局限性
7.4.4 煤層氣井井間干擾
7.5 水文地質條件對煤層氣井產能的影響
7.5.1 主要含水層條件對煤層氣開發的影響
7.5.2 煤層自身水文地質條件對煤層氣井產能的影響
7.5.3 煤層頂底板的水文地質條件對煤層氣井產能的影響
7.5.4 考慮地下水影響的煤層氣井產量預測
7.6 煤層氣開發的水文地質條件評價分類
7.6.1 礦井水文地質類型
7.6.2 煤層氣開發的水文地質條件評價分類 參考文獻
第8章 現今地應力及其對煤儲層滲透性的控制
8.1 引言
8.2 地應力成因類型及應力狀態
8.2.1 地應力成因類型
8.2.2 岩體天然應力狀態及其類型
8.2.3 有效應力
8.2.4 煤儲層的壓縮係數
8.3 沁水盆地南部現代地應力場特徵
8.3.1 地應力隨深度的變化
8.3.2 最小水平主應力、垂直主應力和孔隙壓力之間的關係
8.3.3 垂直應力與水平應力之間的關係
8.3.4 現今地應力方向
8.4 煤儲層滲透性與現今地應力之間的關係
8.5 地應力對煤儲層滲透性影響機理分析
8.5.1 裂隙岩體滲透特性與應力耦合關係
8.5.2 煤儲層中的應力和變形對滲透性的影響 參考文獻
第9章 煤、岩石力學性質及其壓裂機理研究
9.1 引言
9.2 煤、岩石力學性質
9.2.1 煤、岩石變形及強度參數
9.2.2 煤的變形力學特性
9.2.3 煤、岩石破壞的基本形式和機制
9.3 煤、岩破壞準則
9.3.1 莫爾—庫侖(Mohr—Coulomb)準則
9.3.2 格里菲斯準則
9.4 煤層氣井壓裂的基本原理及套用分析
9.4.1 水力壓裂的基本原理
9.4.2 沁水盆地南部水力壓裂試驗結果及分析
9.5 煤岩壓裂的裂縫形態及其影響因素
9.5.1 煤岩壓裂的裂縫形態
9.5.2 地應力對壓裂裂縫擴展的影響
9.5.3 岩性對水力壓裂裂縫擴展的影響
9.5.4 原生裂隙對水力壓裂裂縫擴展的影響 參考文獻
第10章 煤層氣產出規律及其開發技術
10.1 引言
10.2 煤層氣產出規律
10.2.1 煤層氣井產出的動態規律
10.2.2 煤層氣井排采特徵
10.2.3 礦井瓦斯自然排放衰減規律
10.3 煤層氣開發方式
10.3.1 概況 10.3.2 煤礦井下抽采
10.3.3 地面鑽井開發
10.4 煤層氣地面垂直井開採及採收率預測
10.4.1 煤層氣勘探開發選區評價
10.4.2 煤層氣地面開發的井網最佳化
10.4.3 單井開發及井組開發產能比較
10.4.4 採收率預測
參考文獻
