●第一章煤層氣繫統
第一節含油氣繫統簡介1
一、含油氣繫統研究歷史1
二、含油氣繫統研究內容與方法3
三、含油氣繫統分類3
第二節煤層氣繫統4
一、煤層氣繫統的概念4
二、煤層氣繫統基本內容5
第三節沁水盆地煤層氣繫統9
一、區域地質背景10
二、煤層氣的成因13
三、煤層氣含量與封閉19
四、水動力學特征21
五、煤層氣儲層特征22
六、區域對比25
第二章煤儲層的原始滲透率
第一節煤體結構與滲透率的關繫27
一、煤體結構27
二、煤體結構與滲透率的關繫30
第二節滲透率預測方法31
一、Hoek-Brown破裂準則31
二、煤岩體強度因子的建立33
三、煤岩體分形維數35
第三節沁水盆地東南部煤體變形特征36
一、煤體變形特征36
二、煤體變形空間展布38
三、強度因子與分形維數39
四、強度因子、分形維數與構造的關繫39
五、強度因子、分形維數與煤體變形的關繫40
六、斷層對煤體變形的影響41
七、煤體變形與高滲區的展布44
第四節地應力對滲透率的影響44
一、地應力參數的獲取45
二、沁水盆地東南部現今地應力狀態46
三、地應力與煤層氣井產量關繫分析48
四、沁水盆地東南部高滲高產區預測50
第三章煤層氣開發井型選擇及井網布置
第一節煤層氣開發井型概況52
一、中國煤層氣鑽完井工藝發展歷程52
二、垂直壓裂井井身結構54
三、多分支水平井井身結構55
第二節煤層氣井型選擇56
一、兩種煤層氣井的異同56
二、井型選擇的影響因素57
三、煤層氣井型選擇評判體繫58
四、煤層氣開發井型選擇60
第三節煤層氣開發井網布置60
一、井網布置的一般流程61
二、垂直壓裂井井網優化61
三、多分支水平井井網優化72
第四節沁水盆地東南部井型選擇及井網布置79
一、沁水盆地東南部井型選擇79
二、沁水盆地東南部井網布置81
第四章水力壓裂基本原理及壓裂後煤儲層的滲透率
第一節煤層氣垂直井的水力壓裂機理88
一、煤層氣垂直井水力壓裂的目的88
二、煤層氣垂直井水力壓裂的原理89
三、水力壓裂的主要設備及施工工序89
四、水力壓裂效果的影響因素93
五、水力壓裂施工工藝參數優化95
第二節煤層氣垂直井水力壓裂裂縫形態的主控因素105
一、地應力對裂縫形態的影響105
二、上下圍岩與煤層組合關繫對裂縫形態的影響105
三、煤岩性質對裂縫形態的影響106
四、壓裂施工作業對裂縫形態的影響106
五、不同煤體結構水力壓裂後主裂縫方位107
第三節煤層氣垂直井水力壓裂後煤儲層的滲透率112
一、壓裂後煤儲層滲透率的預測模型建立思路112
二、水力壓裂測量地應力原理及計算方法112
三、水力壓裂後滲透率預測模型113
第四節沁水盆地東南部水力壓裂後滲透率預測115
一、沁水盆地東南部地區地應力計算115
二、沁水盆地東南部地區水力壓裂後滲透率預測116
第五章煤層氣井的產氣機理及產能的主控因素
第一節煤層氣運移產出機理119
一、煤儲層孔隙結構模型119
二、煤層氣賦存狀態120
三、煤儲層吸附性能的主要影響因素122
四、煤層氣產出的先決條件及控制因素124
五、煤層氣產出機理125
第二節煤層氣垂直井產能主控因素131
一、儲層、資源狀況、地質、構造對煤層氣垂直井產能的影響131
二、鑽完井、壓裂工藝對煤層氣垂直井產能的附加影響135
三、排采工作制度對煤層氣垂直井產能的影響145
第三節多分支水平井產氣產能的主控因素148
一、產氣機理148
二、儲層、資源狀況、地質、構造對多分支水平井產能的影響150
三、鑽完井、井身結構關鍵參數對多分支水平井產能的影響151
四、排采工作制度對多分支井產能的影響156
第六章煤層氣井排采過程的物性參數變化
第一節煤層氣垂直井壓降動態變化模型157
一、煤儲層孔-裂隙體繫及模型157
二、煤層氣垂直井排采過程壓力傳遞的影響因素158
三、不同滲透率條件下的壓力傳遞變化規律160
四、煤層氣垂直井排采階段重新劃分165
五、煤層氣垂直井壓降動態變化模型168
第二節不同排采階段垂直井物性參數變化模型171
一、煤層氣井排采過程煤儲層滲透率的主要影響因素171
二、飽和水單相流階段物性參數變化模型172
三、氣水兩相流壓力平穩傳遞階段物性參數變化模型175
四、兩相流壓力僅在某些方向傳遞階段物性參數變化模型180
第三節煤層氣垂直井排采不同階段各物性參數變化的內在機理183
一、飽和水單相流階段各物性參數變化的內在機理183
二、兩相流壓力平穩傳遞階段各物性參數變化的內在機理183
三、壓力僅在某些方向傳遞階段各物性參數變化的內在機理183
第四節多分支水平井排采過程壓降動態變化模型184
第七章煤層氣井的排采控制
第一節煤層氣垂直井不同排采階段井底流壓的計算185
一、飽和水單相流態井底壓力計算模型185
二、氣水兩相流態井底壓力計算模型185
第二節煤層氣垂直井不同排采階段產水量動態預測模型186
一、無越流補給不同排采階段產水量動態預測187
二、有越流補給不同排采階段產水量動態預測189
第三節煤層氣垂直井排采控制理論及排采曲線191
一、各排采階段的劃分標識191
二、各排采階段的排采強度模型及產水量、產氣量變化193
三、煤儲層滲透率與垂直井排采曲線關繫217
第四節沁水盆地東南部煤層氣垂直井排采控制217
一、理論解吸壓力與實測解吸壓力對比218
二、不同排采階段過渡處產水量預測結果與實際結果對比219
三、儲層改造前後不同情況下典型實測產氣量曲線對比220
四、不同排采階段排采控制預測結果與實際結果對比222
第五節多分支水平井排采控制224
第八章煤層氣開發過程的動態監測及生產管理
一、煤層氣有利選區評價階段227
二、小型井網試采階段227
三、滾動開發並調整管理階段227
第一節煤層氣井資料的錄取228
一、排液數據的錄取228
二、產氣數據的錄取232
第二節煤層氣井動態監測232
一、煤層氣井自動監控繫統總體結構232
二、煤層氣井自動監控繫統各部分主要功能233
第三節煤層氣生產井的管理238
一、排采作業生產管理238
二、排采設備管理240
參考文獻243

本書以沁水盆地煤層氣開發區資料為基礎，結合作者近期的研究成果，對煤層氣開發地質學的基本理論和研究方法進行了繫統論述，從而基本界定了煤層氣開發地質學的基本內容。全書共分八章，包括煤層氣繫統、煤儲層的原始滲透率、煤層氣開發井型選擇及井網布置、水力壓裂基本原理及壓裂後煤儲層的滲透率、煤層氣井的產氣機理及產能的主控因素、煤層氣井排采過程的物性參數變化、煤層氣井的排采控制和煤層氣開發過程的動態監測及生產管理。 本書可供從事煤層氣地質及勘探開發領域的高年級本科生、研究生及科研院所的科技人員、工程技術人員參考使用。