●序一
序二
前言
第一篇總體篇
第一章我國煤層氣產業發展現狀與技術前景3
第一節煤層氣地面開發發展現狀3
一、國際煤層氣地面開發現狀3
二、中國煤層氣地面開發現狀6
第二節煤層氣地面開發形勢與挑戰17
一、產業發展面臨形勢17
二、煤層氣發展存在挑戰18
三、技術瓶頸19
第三節煤層氣地面開發技術發展方向20
一、甜點區高效預測理論和技術20
二、提高單井產量理論和技術21
三、深部煤層氣及煤繫地層天然氣開發理論與技術21
四、已開發區穩產增產技術21
五、煤層氣田智能信息技術22
六、探索煤炭地下氣化技術22
七、高能物理激光技術22
第二章我國煤礦瓦斯抽采現狀及發展方向23
第一節我國煤礦瓦斯抽采發展現狀23
一、瓦斯抽采發展階段23
二、瓦斯抽采利用主要成就25
三、存在的主要問題27
第二節我國煤礦瓦斯抽采優選模式29
一、地面鑽井預抽三區聯動抽采29
二、卸壓開采煤與瓦斯共采31
三、強化增透抽采36
第三節我國煤礦瓦斯抽采發展形勢和要求37
一、瓦斯抽采面臨形勢和挑戰37
二、瓦斯抽采總體要求38
第四節煤礦瓦斯抽采技術發展方向38
一、優先發展地面井抽采39
二、強化推行開采保護層卸壓抽采39
三、組織大鑽、定向鑽技術裝備工藝攻關39
四、提高煤礦瓦斯抽采標準，推動瓦斯抽采零排放39
五、組織瓦斯精準預測攻關，實現精準抽采40
六、統籌協調煤層氣開發、煤炭開采和瓦斯抽采利用40
主要參考文獻40
第二篇技術篇
第三章煤層氣資源潛力與富集規律45
第一節概況45
一、煤層氣特點45
二、煤層氣特殊性及形成條件46
第二節煤層氣資源潛力48
一、我國煤層氣資源潛力48
二、我國煤層氣有利目標優選49
三、有效資源潛力52
第三節主要理論、技術進展57
一、中高階煤煤層耦合”高產地質控制認識57
二、低階煤煤層氣“多源補給”富集成藏模式64
三、中深層煤繫天然氣“同源疊置”立體成藏模式68
四、煤儲層物性測試及評價技術73
第四節典型煤層氣田評價78
一、沁水樊莊煤層氣田78
二、鄂爾多斯東緣保德氣田79
三、內蒙古二連吉爾嘎朗圖區塊81
第五節發展方向81
一、有效提高單井產量81
二、有效恢復低效區產能82
三、深層煤層氣資源規模有效動用82
四、煤繫“三氣”高效合采83
五、前景展望83
主要參考文獻83
第四章煤儲層地質動態分析與預測技術85
第一節概況85
第二節煤儲層動態地質評價與預測基礎理論85
一、中-高階煤煤層氣井高產主控地質因素及高產井區地質模式86
二、煤儲層物性動態規律及其定量表征89
三、多層疊置含煤層氣繫統地質理論93
第三節關鍵技術96
一、煤層氣有利建產區地質綜合評價技術96
二、疊置含煤層氣繫統開發工藝優化設計技術105
三、煤儲層開發地質動態數值模擬技術120
第四節成果應用127
第五節發展方向128
主要參考文獻131
第五章煤繫地層多氣合采技術133
第一節概述133
第二節理論認識及技術進展134
一、疊置含氣繫統識別及產層組合優化方法134
二、產層組穿層致裂機理及增產改造技術141
三、合層排采生產控制技術148
四、多氣綜合開發一體化集輸技術163
第三節多層合采理論認識及技術成果應用169
第四節技術發展方向171
一、煤層氣開發機理研究及革命性技術突破171
二、地質-工程一體化適配性技術172
主要參考文獻172
第六章煤礦區煤層氣與煤協調開發理論與技術175
第一節概況175
第二節煤礦區煤層氣與煤協調開發理論176
一、煤礦區瓦斯富集規律及控制因素176
二、煤層氣與煤協調開發模式178
三、采氣與采煤協調開發評價方法181
第三節煤礦區煤層氣與煤協調開發技術182
一、煤層氣與煤地質條件精細探測技術182
二、煤礦區煤層氣抽采產能預測技術186
三、未采動區地面煤層氣抽采技術190
四、采動區地面煤層氣抽采技術194
五、煤礦區煤層氣井下抽采鑽孔施工技術200
六、低透氣性煤層煤層氣增產技術207
七、煤礦區煤層氣安全集輸技術211
八、低濃度煤層氣梯級利用技術215
第四節發展方向221
一、國際煤礦區煤層氣科技發展趨勢221
二、國內煤礦區煤層氣科技發展趨勢223
三、煤礦區煤層氣與煤炭協調開發技術預測223
主要參考文獻225
第三篇實踐篇
第七章沁水盆地高階煤煤層氣勘探開發技術及展望229
第一節勘探開發理論229
一”勘探理論229
二、“三要素”控產理論232
三、疏導式開發理論234
四、排采控制理論239
第二節主要技術成果242
一、基三素”理論的富集高產區評價技術242
二、基於疏導理論的水平井優化設計技術246
三、可控水平井優快鑽完井技術250
四、疏導式改造增產技術262
五、智能排采及地面集輸技術269
第三節取得的成效274
第四節發展方向275
主要參考文獻275
第八章鄂爾多斯盆地東緣煤層氣開發技術及發展需求278
第一節煤繫多目的層甜點評價技術278
一、中低階煤煤層氣富集理論279
二、煤層氣三維地震評價技術279
三、多目的層三維地震評價技術280
四、煤層氣“甜點”評價技術280
五、鄂東緣頁岩氣評價283
第二節煤繫地層鑽完井技術285
一、煤層氣叢式淺造斜鑽井技術285
二、煤層氣叢式井工廠化作業的方法體繫286
三、多類型煤層氣水平井鑽完井技術287
第三節煤繫多目的層增產改造技術290
一、煤層氣叢式井量化高效壓裂技術290
二、煤層氣水平井分段壓裂技術291
三、煤繫地層水平井儲層改造技術293
四、小曲率半徑定向井配套壓裂工藝新技術295
第四節煤繫地層生產優化技術296
一、“雙控制逐級排采區域降壓法”煤層氣排采技術297
二、合采測試工藝298
三、深層煤層氣與煤繫天然氣合采工藝301
四、煤繫地層天然氣井生產優化配套技術303
第五節地面集輸流程及工藝技術304
一、低成本地面集輸工藝技術305
二、低成本氣質控制技術306
三、采出水物理處理技術307
四、“同溝敷設、氣水分輸、集中處理”煤層氣地面集輸繫統308
五、一體化、撬裝化裝置309
第六節示範成效310
一、在鄂東緣建成中低煤階的保德示範區310
二、帶動鄂東緣煤層氣和煤繫地層天然氣的綜合開發311
三、推動國內中低階煤煤層氣產業的發展312
四、引領煤層氣行業標準規範制定313
五、建成重量煤層氣科技創新平臺313
六、煤層氣規模開發，帶來顯著社會經濟效益313
第七節技術需求313
一、煤層氣已開發區提升開發效益技術313
二、鄂東緣深層煤層氣和煤繫地層多氣合采開發技術315
主要參考文獻317
第九章深層煤層氣勘探開發技術與實踐318
第一節概況318
第二節深層煤層氣勘探開發理論319
一、深層煤層氣富集高”控氣理論319
二、深層煤層氣排采機理研究336
第三節深層煤層氣勘探開發技術346
一、深層煤層氣選區綜合評價技術346
二、低成本開發工程工藝技術354
三、精細化排采技術358
第四節發展方向363
主要參考文獻364
第十章新疆煤層氣勘探開發技術及前景367
第一節概況367
一、資源概況及特點367
二、地面煤層氣勘查開發現狀368
三、井下瓦斯抽采利用現狀369
第二節重點地區煤層氣地質特征及煤礦區采動影響特征370
一、準噶爾盆地南緣中低階煤煤層氣富集規律及資源可采性370
二、大傾角多煤組煤礦區采動影響特征375
第三節新疆煤層氣勘查開發與瓦斯抽采技術發展377
一、大傾角、多厚煤層快速鑽完井工藝技術377
二、大傾角、多厚煤層高效壓裂工藝技術382
三、大傾角、多煤層合層排采工藝技術389
四、阜康深部煤層氣高效開發技術理論398
五、大傾角多煤組采動區和碎軟低滲首采層瓦斯抽采工藝技術406
第四節應用效果409
一、落實煤層氣探明儲量164億m3，建成煤層氣地面開發年產能1.65億m3409
二、優化的適應性工程技術繫列，為新疆煤層氣勘查開發提供了有力技術支撐410
三、深部煤層氣開發效果顯著415
四、大傾角、碎軟煤層礦井瓦斯抽采工藝技術應用效果明顯416
第五節發展方向417
主要參考文獻418
第十一章山西晉城礦區煤層氣與煤炭協調開發工程示範419
第一節晉城礦區煤層氣與煤炭賦存地質條件419
第二節煤礦區三區聯動整體抽采理論與模式420
一、三區的采氣采煤時空布局概念模型421
二、三區聯動抽采指標閾值確定模型422
三、抽采效果評價424
第三節規劃區地面超前預抽繫列技術429
一、垂直井大面積超前預抽技術429
二、碎軟低滲煤層分段壓裂水平井技術434
三、過采空區抽采下組煤煤層氣技術437
四、徑向井壓裂快速抽采技術442
第四節準備區井上下聯合抽采繫列技術444
一、地面壓裂與井下長鑽孔聯合抽采繫列技術444
二、本煤層區域遞進式定向鑽進抽采技術446
三、碎軟低滲煤層梳狀孔抽采技術447
第五節生產區精準抽采繫列技術452
一、地面采動井抽采技術452
二、高位鑽孔抽采技術456
第六節煤層氣與煤炭協調開發及推廣應用效果458
一、推廣輻射效應明顯458
二、支撐了煤層氣產量大幅提升，保障了煤礦安全生產458
三、帶動了地方政府對煤層氣行業的政策、資金等支持458
四、形成完備的煤層氣開發全產業鏈發展商業模式460
五、環保效益明顯，社會效益顯著460
六、促進國內外煤層氣行業間的交流460
主要參考文獻460
第十二章兩淮礦區煤層群開采條件下煤層氣抽采技術462
第一節概述462
一、背景462
二、兩淮礦區煤層氣賦存及開發情況462
第二節低透氣性煤層群無煤柱煤與瓦斯共采關鍵技術464
一、技術突破464
二、留巷鑽孔法煤與瓦斯共采方法與理論466
三、留巷鑽孔法煤與瓦斯共采技術涉及的三項新技術467
第三節煤層群開采條件下井上下立體抽采技術470
一、淮南礦區煤層群條件井上下立體抽采模式470
二、淮北礦區煤層群條件井上下立體抽采模式471
第四節地面鑽井卸壓煤層氣抽采技術475
一、厚流沙段套管斷裂方式476
二、采動造成的鑽井斷裂的軸向力的來源476
三、采動區地面鑽井破壞因素及原理476
四、新型防斷地面鑽井結構477
五、采動岩層防斷地面鑽井施工關鍵技術478
六、采動區地面鑽井抽采煤層群卸壓瓦斯方法、井位設計479
七、形成深厚表土層高地應力條件下卸壓瓦斯地面高效開采模式480
第五節松軟低透氣性煤層地面水平井壓裂抽采技術480
一、壓裂目標區井位優化部署480
二、新型井身結構與準確鑽井481
三、水平分段壓裂工程485
四、高效排采487
第六節松軟低透氣性煤層強化抽采技術488
一、水力壓裂強化抽采技術488
二、鑽割一體化強化抽采技術493
三、水力衝孔強化抽采技術495
四、掏穴擴孔強化抽采技術498
第七節“以孔代巷”煤層氣抽采技術501
一、定向長鑽孔合理的層位確定501
二、“以孔代巷”長鑽孔設計501
三、抽采效果顯著提高502
第八節“一孔兩消”煤層氣抽采技術504
一、鑽場鑽孔設計504
二、施工裝備選型505
三、施工技術難題與解決方案507
四、抽采效果顯著508
第九節復雜地質條件下打鑽抽采技術與工藝510
一、囊袋封孔技術510
二、全程篩管快速護孔技術511
三、下向孔排水排渣技術513
第十節推廣應用516

本書由能源局發起，煤層氣中心組織。該書總結了"大型油氣田和煤層氣"重大專項從2011年以來取得的成果，幾乎涵蓋了煤層氣的所有項目，梳理總結了我國"十一五"以來煤層氣領域的理論認識、技術成果以及技術推廣和應用前景，展望了"十四五"煤層氣開發技術需求，內容覆蓋了煤層氣地面開發、立體抽采、地質理論、富集規律、區塊優選評價、地質動態分析與評價預測、開發效果以及煤礦瓦斯抽采、低濃度瓦斯提純、煤與煤層氣協調開發，充分展示了國家科技重大專項引領示範作用，對加強煤層氣國家科技重大專項創新技術成果交流與信息共享、面向全行業推廣應用煤層氣勘探開發優選適用技術和裝備、促進煤層氣技術裝備及成果的互用互通搭建了良好的平臺，必將助推我國煤層氣行業整體技術裝備水平快速提升和煤層氣資源規模化開發利用。