低滲透煤層瓦斯強(qiáng)化抽采理論及應(yīng)用

內(nèi)容概要

本書(shū)系統(tǒng)論述了低滲透煤層的煤層氣開(kāi)采、抽放理論與技術(shù)。全書(shū)共分為七章，分別從低滲透煤層的分布、形成機(jī)理、研究方法、開(kāi)采工藝等方面對(duì)低滲透煤層的煤層氣進(jìn)行了詳細(xì)的分析。其中：第1章介紹了煤層氣的生成與儲(chǔ)存特征，并總結(jié)了全世界主要產(chǎn)煤國(guó)的煤層氣開(kāi)采現(xiàn)狀；第2章詳細(xì)介紹了瓦斯抽放及煤層氣開(kāi)發(fā)的技術(shù)發(fā)展歷程以及目前常用的抽放技術(shù)；第3章介紹了煤中孔隙、裂隙的成因、特征及其研究方法；第4章詳細(xì)介紹了瓦斯賦存的朗繆爾吸附定律、運(yùn)移所遵循的菲克擴(kuò)散規(guī)律及達(dá)西滲流定律、固體變形的胡克定律及其與變形滲流相關(guān)的固流耦合理論等基本規(guī)律；第5章詳細(xì)介紹了低滲透煤體的大型三維固氣耦合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究方法與結(jié)果，分析了影響煤體滲透率的幾個(gè)重要因素及非均質(zhì)模型的數(shù)值解法；第6章詳細(xì)介紹了低滲透煤層的非均質(zhì)模型的數(shù)值解法及數(shù)值計(jì)算的結(jié)果分析；第7章介紹了水力割縫強(qiáng)化瓦斯抽放技術(shù)在潞安礦區(qū)五陽(yáng)煤礦的工業(yè)性試驗(yàn)的情況?！　　　”緯?shū)內(nèi)容豐富，資料充實(shí)。從瓦斯賦存與運(yùn)移、煤體變形的基礎(chǔ)理論，大煤樣的室內(nèi)瓦斯抽放與割縫試驗(yàn)，模擬瓦斯流動(dòng)的數(shù)值試驗(yàn)，及水力割縫強(qiáng)化瓦斯抽放的大型實(shí)驗(yàn)室中試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)等方面對(duì)低滲透煤層的煤層氣開(kāi)采進(jìn)行了詳細(xì)的研究。本書(shū)可供采煤專(zhuān)業(yè)及煤層氣開(kāi)采專(zhuān)業(yè)方面的生產(chǎn)單位及相關(guān)科研部門(mén)、大專(zhuān)院校的研究人員、師生和管理者參考。

書(shū)籍目錄

前言第1章　緒論  1.1　引言    1.1.1　瓦斯的形成    1.1.2　瓦斯的基本特征  1.2　中國(guó)煤層氣資源概況    1.2.1　中國(guó)煤層氣分布及儲(chǔ)層特征    1.2.2　中國(guó)煤層氣的開(kāi)采利用現(xiàn)狀    1.2.3　煤礦瓦斯抽放現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題    1.2.4　煤層氣強(qiáng)化抽放的方法分析  1.3　國(guó)外煤層氣資源概況及優(yōu)勢(shì)資源開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀    1.3.1　美國(guó)煤層氣的開(kāi)發(fā)利用    1.3.2　獨(dú)聯(lián)體煤層氣的開(kāi)發(fā)利用    1.3.3　英國(guó)煤層氣的開(kāi)發(fā)利用    1.3.4　德國(guó)煤層氣的開(kāi)發(fā)利用    1.3.5　澳大利亞煤層氣開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀    1.3.6　印度煤層氣的開(kāi)發(fā)利用    1.3.7　加拿大及波蘭煤層氣的開(kāi)發(fā)利用第2章　瓦斯抽放及煤層氣開(kāi)發(fā)的發(fā)展歷程  2.1　引言  2.2　鉆孔抽放煤層瓦斯    2.2.1　鉆孔周?chē)咚沽鲃?dòng)理論    2.2.2　平行鉆孔抽放瓦斯    2.2.3　交叉鉆孔抽放瓦斯  2.3　高位瓦斯抽放巷道    2.3.1　高位瓦斯抽放巷道技術(shù)    2.3.2　后偽高抽巷技術(shù)  2.4　煤層水力壓裂技術(shù)    2.4.1　水力壓裂技術(shù)的機(jī)理    2.4.2　水力壓裂的試驗(yàn)效果  2.5　多分支水平井技術(shù)    2.5.1　多分支水平井鉆井和完井工藝    2.5.2　多分支水平井的側(cè)鉆技術(shù)    2.5.3　多分支水平井的充氣欠平衡技術(shù)    2.5.4　煤層造洞穴技術(shù)    2.5.5　水平井與洞穴井的連通技術(shù)    2.5.6　工程實(shí)例第3章　煤孔隙、裂隙結(jié)構(gòu)特征  3.1　煤孔隙分類(lèi)  3.2　煤樣品的孔隙測(cè)量    3.2.1　壓汞法的基本原理    3.2.2　煤孔隙的分形特征    3.2.3　煤孔隙結(jié)構(gòu)分形維數(shù)計(jì)算    3.2.4　CT掃描測(cè)量煤體孔隙  3.3　煤孔徑分布與煤階關(guān)系  3.4　煤裂隙分類(lèi)    3.4.1　內(nèi)生裂隙的成因及特征    3.4.2　外生裂隙的成因及特征  3.5　煤裂隙研究方法    3.5.1　單一裂隙參數(shù)    3.5.2　多裂隙參數(shù)    3.5.3　裂隙的分形描述及意義  3.6　煤裂隙與煤體滲透性關(guān)系    3.6.1　煤體的滲透性測(cè)定    3.6.2　煤體的滲透性與裂隙分形維數(shù)的關(guān)系    3.6.3　裂隙巖體滲透性的各向異性  3.7　煤化程度與煤的物理性質(zhì)    3.7.1　煤的宏觀組成    3.7.2　煤的顯微硬度與煤的宏觀強(qiáng)度第4章　煤層瓦斯賦存與運(yùn)移的基本理論  4.1　煤層瓦斯的賦存方式    4.1.1　煤體表面的吸附作用    4.1.2　煤體表面的物理吸附模型  4.2　煤層瓦斯運(yùn)移的滲流理論    4.2.1　達(dá)西定律    4.2.2　滲透系數(shù)    4.2.3　滲透系數(shù)的測(cè)量    4.2.4　達(dá)西定律的適用范圍  4.3　煤層瓦斯運(yùn)移的擴(kuò)散理論  4.4　煤層瓦斯運(yùn)移與煤層變形  4.5　均質(zhì)煤體的固流耦合理論    4.5.1　煤體瓦斯氣體耦合理論的基本假設(shè)    4.5.2　煤體瓦斯氣體耦合理論的基本方程第5章　低滲透煤層的改性機(jī)理與實(shí)驗(yàn)  5.1　非均質(zhì)煤體的逾滲理論    5.1.1　多孔介質(zhì)的逾滲現(xiàn)象    5.1.2　多孔介質(zhì)的逾滲研究方法    5.1.3　基于顯微CT觀測(cè)的煤體逾滲研究方法    5.1.4　煤巖體的非均質(zhì)性與逾滲閾值的關(guān)系  5.2　低滲透煤儲(chǔ)層的改性理論    5.2.1　三維地層壓力與煤儲(chǔ)層滲透性的關(guān)系    5.2.2　水力壓裂技術(shù)對(duì)低滲透煤層改造的局限性    5.2.3　改造低滲透煤層的有效途徑  5.3　強(qiáng)化瓦斯抽放大型固氣耦合實(shí)驗(yàn)    5.3.1　實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備與方法    5.3.2　實(shí)驗(yàn)煤樣的采集與加工    5.3.3　試驗(yàn)現(xiàn)象及其分析  5.4　瓦斯排放規(guī)律及其對(duì)煤體應(yīng)力的影響    5.4.1　瓦斯排放量變化規(guī)律    5.4.2　瓦斯排放速度變化規(guī)律    5.4.3　瓦斯排放過(guò)程中煤體瓦斯壓力的變化規(guī)律    5.4.4　瓦斯排放過(guò)程中煤體應(yīng)力的變化規(guī)律    5.4.5　煤體有效應(yīng)力系數(shù)的變化規(guī)律第6章　低滲透煤層非均質(zhì)固氣耦合理論及數(shù)值模擬  6.1　非均質(zhì)材料的破壞準(zhǔn)則    6.1.1　煤體強(qiáng)度與滲透系數(shù)的隨機(jī)非均勻性    6.1.2　非均質(zhì)材料的破壞準(zhǔn)則及其塑性分析  6.2　孔隙裂隙雙重介質(zhì)中瓦斯流動(dòng)理論  6.3　非均質(zhì)煤巖體的固氣耦合數(shù)學(xué)模型    6.3.1　非均質(zhì)固氣耦合的基本方程    6.3.2　非均質(zhì)固氣耦合的數(shù)值解法  6.4　鉆孔瓦斯抽放非均質(zhì)固氣耦合數(shù)值模擬    6.4.1　模型簡(jiǎn)化及計(jì)算方案    6.4.2　滲透系數(shù)的非均質(zhì)參數(shù)對(duì)瓦斯抽放量的影響規(guī)律    6.4.3　強(qiáng)度非均質(zhì)參數(shù)對(duì)瓦斯抽放量的影響規(guī)律  6.5　水力割縫瓦斯抽放非均質(zhì)固氣耦合數(shù)值模擬    6.5.1　數(shù)值計(jì)算力學(xué)模型    6.5.2　割縫區(qū)煤體卸壓范圍分析    6.5.3　割縫區(qū)的煤體破裂規(guī)律    6.5.4　割縫區(qū)的瓦斯抽放效果分析  6.6　水力割縫區(qū)瓦斯流動(dòng)規(guī)律    6.6.1　水力割縫瓦斯抽放中瓦斯壓力及流速變化規(guī)律    6.6.2　割縫長(zhǎng)度對(duì)瓦斯排放速度的影響規(guī)律    6.6.3　割縫及鉆孔的瓦斯累計(jì)抽放量與抽放率的比較    6.6.4　煤層埋深對(duì)瓦斯排放速度的影響第7章　水力割縫強(qiáng)化瓦斯抽放技術(shù)  7.1　礦用水射流連續(xù)推進(jìn)鉆機(jī)  7.2　水射流鉆孔割縫中試試驗(yàn)    7.2.1　水力割縫的實(shí)驗(yàn)室中試試驗(yàn)    7.2.2　水力割縫的井下實(shí)施方案  7.3　水力割縫強(qiáng)化瓦斯抽放工業(yè)性試驗(yàn)    7.3.1　試驗(yàn)工作面簡(jiǎn)介    7.3.2　試驗(yàn)區(qū)煤層的地質(zhì)狀況    7.3.3　水力割縫及測(cè)試技術(shù)  7.4　水力割縫抽放瓦斯測(cè)試結(jié)果    7.4.1　水力割縫抽放瓦斯實(shí)驗(yàn)結(jié)果    7.4.2　水力割縫強(qiáng)化抽放的效果分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章 緒論1.1 引言1.1.1　瓦斯的形成瓦斯主要由高等植物經(jīng)煤化作用形成。以高等植物為主的成煤原始質(zhì)料在沼澤中細(xì)菌參與下經(jīng)生物降解作用形成泥炭，泥炭經(jīng)成巖作用形成褐煤，再經(jīng)變質(zhì)作用有機(jī)質(zhì)發(fā)生熱裂解形成煙煤和無(wú)煙煤。在整個(gè)煤化階段的各個(gè)時(shí)期都不斷地有瓦斯生成，但各階段的產(chǎn)氣量及成分不同。在有機(jī)物沉積和地下水流動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)把氮和氧帶入煤層中，在煤化作用初期的氧化作用及煤炭母體的脫碳作用均會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。而甲烷的產(chǎn)生有幾種假說(shuō)，最常見(jiàn)的假說(shuō)認(rèn)為甲烷是脫甲烷作用的產(chǎn)物，簡(jiǎn)單分裂甲基支鏈的結(jié)果。甲烷及其他碳?xì)浠衔镆约皻錃庖部赡苁侵辨溁衔锼榱训慕Y(jié)果或者直接縮成環(huán)形結(jié)構(gòu)化合物時(shí)的產(chǎn)物；煤層瓦斯中的氦氣是放射性衰減的產(chǎn)物。瓦斯形成后，只有少部分游離氣體存在于煤層的節(jié)理和裂隙中，大部分瓦斯是吸附在微孔的內(nèi)部表面積上。由于煤層所處的地質(zhì)條件不同，瓦斯形成的機(jī)理也不盡相同，目前認(rèn)為瓦斯的形成主要有以下四種：第一種，有機(jī)質(zhì)在煤化作用過(guò)程中相伴生成；。 第二種，由于火成巖侵入或酸鹽受熱分解生成的CO2經(jīng)斷層等通道侵入到含煤地層之中而生成；第三種，放射性物質(zhì)蛻變過(guò)程生成；第四種，地下水放出的放射性惰性氣體氡及惰性氣體氦。其中，第一種為有機(jī)成因，第二、三、四種為無(wú)機(jī)成因。

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《低滲透煤層瓦斯強(qiáng)化抽采理論及應(yīng)用》由科學(xué)出版社出版。

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