煤層氣經(jīng)濟(jì)開采增產(chǎn)機(jī)理研究

內(nèi)容概要

萬玉金等的《煤層氣經(jīng)濟(jì)開采增產(chǎn)機(jī)理研究》圍繞水力壓裂裂縫延展規(guī)律和多分支井增產(chǎn)機(jī)理兩大問題，在理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究基礎(chǔ)上揭示了水力壓裂和多分支水平井兩項(xiàng)技術(shù)的增產(chǎn)機(jī)理。在煤層氣井水力壓裂技術(shù)方面，深入研究了壓裂裂縫展布規(guī)律與形成機(jī)制，建立了多場裂縫擴(kuò)展耦合模型。利用損傷力學(xué)方法，建立了煤巖復(fù)雜介質(zhì)的裂縫演化方程，開發(fā)了煤層氣井水力壓裂計(jì)算軟件。在多分支水平井增產(chǎn)機(jī)理研究方面，首次系統(tǒng)完整地建立了煤層氣多分支水平井開采的數(shù)值模擬新方法，研發(fā)的煤層氣多分支水平井開采數(shù)值模擬軟件，為多分支水平井的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要手段。
《煤層氣經(jīng)濟(jì)開采增產(chǎn)機(jī)理研究》適合煤層氣研究人員和相關(guān)專業(yè)人員閱讀，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的參考用書。

書籍目錄

序一
序二
前言
第一章 國內(nèi)外煤層氣開發(fā)現(xiàn)狀
  一、國外煤層氣開發(fā)現(xiàn)狀
    (一)美國煤層氣開發(fā)現(xiàn)狀
    (二)加拿大煤層氣開發(fā)現(xiàn)狀
    (三)澳大利亞煤層氣開發(fā)現(xiàn)狀
  二、中國煤層氣開發(fā)現(xiàn)狀
    (一)資源狀況
    (二)開發(fā)現(xiàn)狀
  三、煤層氣開發(fā)增產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用效果
    (一)空氣一泡沫鉆井技術(shù)
    (二)裸眼洞穴完井技術(shù)
    (三)直井水力壓裂工藝技術(shù)
    (四)小型氮?dú)鈮毫鸭夹g(shù)
    (五)多分支水平井技術(shù)
    (六)MRD和TRD鉆井技術(shù)
    (七)注氣增產(chǎn)技術(shù)
第二章 水力壓裂增產(chǎn)機(jī)理
  一、水力壓裂增產(chǎn)實(shí)驗(yàn)機(jī)理研究
    (一)煤巖的力學(xué)性質(zhì)研究
    (二)煤巖的導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)
    (三)煤巖實(shí)驗(yàn)的成果和認(rèn)識
  二、水力壓裂井壓裂裂縫展布特征
    (一)水力壓裂裂縫方位和縫長診斷
    (二)水力壓裂裂縫縫高診斷
  三、水力壓裂裂縫展布模型
    (一)煤巖的本構(gòu)模型
    (二)數(shù)值方法
    (三)模型和控制方程
    (四)數(shù)值模擬求解算法
    (五)垂直和水平裂縫數(shù)值模擬分析
    (六)地應(yīng)力對裂縫擴(kuò)展影響數(shù)值模擬分析
    (七)天然裂縫存在對裂縫擴(kuò)展影響數(shù)值模擬分析
    (八)介質(zhì)的非均勻特性對裂縫擴(kuò)展影響數(shù)值模擬分析
    (九)非均勻溫度場對裂縫擴(kuò)展影響數(shù)值模擬分析
    (十)水力壓裂軟件在水力壓裂中的應(yīng)用
    (十一)水力壓裂裂縫展布數(shù)值模擬結(jié)論
  四、提高水力壓裂效果的措施和技術(shù)優(yōu)選
    (一)增加煤層氣井水力壓裂有效縫長技術(shù)
    (二)降低儲層二次傷害，提高裂縫導(dǎo)流能力技術(shù)
第三章 多分支水平井開采增產(chǎn)機(jī)理
  一、煤層氣開采數(shù)值模擬國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
  二、煤層氣地下運(yùn)移的一般特征
    (一)煤層介質(zhì)的結(jié)構(gòu)特性和含氣特性
    (二)煤層氣的吸附特征
    (三)煤層氣的解吸擴(kuò)散特征
    (四)煤層氣的輸運(yùn)特征
  三、煤層氣多分支水平井開采的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模型
    (一)煤層氣多分支水平井開采的數(shù)學(xué)模型
    (二)煤層氣多分支水平井開采的數(shù)值模型
  四、煤層氣多分支水平井增產(chǎn)機(jī)理研究
    (一)煤層氣多分支水平井?dāng)?shù)值模擬軟件
    (二)煤層氣多分支水平井開采的一般特征
    (三)煤層氣多分支水平井開采增產(chǎn)機(jī)理
    (四)多分支水平井方案優(yōu)化設(shè)計(jì)
    (五)多分支水平井氣產(chǎn)量擬合與預(yù)測
  五、多分支水平井?dāng)?shù)值模擬和增產(chǎn)機(jī)理總結(jié)
第四章 應(yīng)用實(shí)例及應(yīng)用效果分析
  一、壓裂井的現(xiàn)場實(shí)施及壓裂效果分析
  二、多分支水平井的現(xiàn)場實(shí)施及效果分析
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：第一章 國內(nèi)外煤層氣開發(fā)現(xiàn)狀煤層中蘊(yùn)藏著一種可燃?xì)怏w，即煤層氣，俗稱瓦斯，和天然氣一樣，主要成分為甲烷。首先，這種氣體有毒、易燃、易爆，是對煤礦安全生產(chǎn)危害極大的有害氣體，造成瓦斯爆炸事故時(shí)有發(fā)生；第二，甲烷是一種溫室氣體，長期以來，人們在采煤過程中，為了減少煤礦瓦斯災(zāi)害而進(jìn)行井下瓦斯抽放，將煤層氣大部分排放到大氣中去，破壞了生態(tài)環(huán)境；第三，煤層氣又是一種新型的優(yōu)質(zhì)能源，其中甲烷含量高達(dá)95%以上。因此，采煤前先采出煤層氣，對煤層氣進(jìn)行科學(xué)合理的開發(fā)和利用，在改善煤礦安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、能源補(bǔ)充三方面具有特殊的緊迫性和重要性。煤層氣作為接替性清潔能源的重要戰(zhàn)略價(jià)值以及“先采氣，后采煤”對煤礦安全和環(huán)保的重要促進(jìn)作用已經(jīng)受到越來越多能源生產(chǎn)國的高度重視。世界上已經(jīng)投入煤層氣勘探和開發(fā)的國家有美國、加拿大、澳大利亞、中國、印度、英國、德國、波蘭、西班牙、法國、捷克、新西蘭等十幾個(gè)國家。近年來，美國、加拿大、澳大利亞的煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，其中美國是世界上煤層氣商業(yè)化開發(fā)最成功的國家，迄今為止煤層氣產(chǎn)量位居第一位，2008年美國年產(chǎn)煤層氣約560×108m3，加拿大、澳大利亞年產(chǎn)量均超過60×108m3。中國煤層氣資源豐富，已進(jìn)入規(guī)模試采階段，開辟了多個(gè)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行開發(fā)評價(jià)。一、國外煤層氣開發(fā)現(xiàn)狀20世紀(jì)70年代，美國通過地面鉆孔的方式，第一次將煤層氣作為資源開采。美國煤層氣工業(yè)無論在技術(shù)水平還是在產(chǎn)業(yè)化方面均居世界前列，其煤層氣產(chǎn)量增長十分迅速。在美國開發(fā)煤層氣獲得成功之后，加拿大、澳大利亞等國家引進(jìn)美國的技術(shù)積極開發(fā)煤層氣資源，目前也取得了巨大的成功。（一）美國煤層氣開發(fā)現(xiàn)狀美國有著較豐富的煤層氣資源，也是世界上煤層氣商業(yè)開發(fā)最早且最為成功的國家。據(jù)美國天然氣研究所2001年的資源評價(jià)結(jié)果，美國煤層氣資源量為11.2×1012~~21.19×1012m3（翟光明、何文淵，2004）。其煤層氣勘探開發(fā)經(jīng)歷了三個(gè)階段：20世紀(jì)70年代至80年代初為評價(jià)試驗(yàn)階段。美國礦業(yè)局、鋼鐵公司和一些石油公司率先在位于亞拉巴馬州的黑勇士盆地和位于科羅拉多州和新墨西哥州之間的圣胡安盆地進(jìn)行勘探和井組試采，從此誕生了煤層氣工業(yè)。20世紀(jì)80年代中期至90年代中期為快速發(fā)展階段。隨著裸眼洞穴完井技術(shù)和空氣鉆井技術(shù)的形成和發(fā)展，大幅度提高了單井產(chǎn)量、降低了開發(fā)成本，煤層氣井?dāng)?shù)和產(chǎn)量快速增加，從1985年到1995年的十余年間，煤層氣年產(chǎn)量從1.7×108m3猛增至260×108m3（圖1.1），黑勇士、圣胡安兩大盆地迅速形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（趙慶波等，2009）。圖1.1美國煤層氣年產(chǎn)量歷年變化（數(shù)據(jù)引自美國能源信息管理官方網(wǎng)站）20世紀(jì)90年代后期進(jìn)入大發(fā)展階段。2002年年產(chǎn)量迅速增加到320×108m3，2008年年產(chǎn)煤層氣已超過560×108m3，占天然氣產(chǎn)量的8%~~10%。目前美國共有十多個(gè)重要的產(chǎn)煤層氣盆地（圖1.2），大規(guī)模開發(fā)的盆地有五個(gè)，包括黑勇士、圣胡安、尤因塔、粉河、拉頓盆地。其中圣胡安盆地、黑勇士盆地以及粉河盆地是美國煤層氣的重要產(chǎn)地。

編輯推薦

《煤層氣經(jīng)濟(jì)開采增產(chǎn)機(jī)理研究》為煤層氣成藏機(jī)制及經(jīng)濟(jì)開采基礎(chǔ)研究叢書·卷10之一。

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