煤层气压裂优化设计理论与应用pdf电子书版本下载

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第0章 绪论 1

0.1 煤层气储量分布状况 1

0.1.1 美国 2

0.1.2 加拿大 3

0.1.3 澳大利亚 4

0.1.4 中国 5

0.2 煤层气开发利用现状 6

0.2.1 美国 6

0.2.2 加拿大 7

0.2.3 澳大利亚 8

0.2.4 中国 8

0.2.5 我国煤层气开发面临的问题 11

0.2.6 煤层气主要开发技术 11

0.3 煤层水力压裂现状 13

0.3.1 煤层水力压裂改造需求 13

0.3.2 煤层水力压裂工艺技术 14

0.3.3 压裂液技术 17

0.3.4 支撑剂技术 19

0.3.5 裂缝监测技术 20

0.4 煤层压裂优化设计研究概述 23

0.4.1 压裂裂缝形态研究 23

0.4.2 压裂模型研究 24

0.4.3 压裂设计软件发展现状 25

0.4.4 压裂设计的优化方法 25

参考文献 26

第1章 煤层气储层基本特性 29

1.1 煤储层结构特征 29

1.1.1 割理特性 29

1.1.2 割理起源 33

1.1.3 割理和煤层气 34

1.2 煤层气储存、运移及产出特征 35

1.2.1 煤层气生成及赋存特征 35

1.2.2 煤层气产出机理 38

1.3 煤储层物性特征 42

1.3.1 煤储层的孔隙特征 42

1.3.2 煤储层的渗透特征 45

1.3.3 煤储层的基质收缩与应力敏感性 47

1.4 煤岩力学特性 48

1.4.1 沁水盆地煤岩力学性质 48

1.4.2 宁武盆地煤岩力学性质 56

1.5 煤层地应力特性 60

1.5.1 地应力的影响因素 60

1.5.2 煤岩地应力模型 62

1.5.3 单因素分析 65

1.5.4 黏弹性地应力模型的应用 70

1.5.5 煤层分层地应力特征分析 73

参考文献 75

第2章 煤层气压裂裂缝复杂性 78

2.1 水平缝与竖直缝 78

2.1.1 煤层水力压裂中的水平缝与竖直缝 78

2.1.2 水平缝与竖直缝的形成条件 79

2.2 多裂缝 81

2.2.1 煤层水力压裂中的多裂缝 81

2.2.2 多裂缝的形成条件 82

2.3 T型缝 86

2.3.1 煤层水力压裂中的T型缝 86

2.3.2 T型缝的形成条件 87

2.4 煤岩水力压裂物理模拟 89

2.4.1 实验设备 90

2.4.2 实验方案 91

2.4.3 实验步骤 92

2.4.4 实验结果 93

2.4.5 实验结果分析 105

参考文献 108

第3章 煤层气压裂经典几何模型 110

3.1 二维模型 110

3.1.1 PKN模型 111

3.1.2 KGD模型 113

3.2 拟三维模型 114

3.2.1 裂缝几何尺寸的计算公式 114

3.2.2 裂缝几何尺寸的计算方法 119

3.3 全三维模型 121

3.3.1 全三维裂缝扩展模型的基本方程 121

3.3.2 基本方程的数值解法 125

参考文献 127

第4章 煤层气压裂复杂几何模型 128

4.1 T型缝模型 128

4.1.1 T型缝延伸模型的建立 128

4.1.2 T型缝延伸模型的求解 136

4.2 多裂缝模型 137

4.2.1 多裂缝几何模型的建立 137

4.2.2 多裂缝延伸模型的建立 139

4.2.3 多裂缝延伸模型的求解 144

参考文献 147

第5章 煤层气压裂液摩阻分析与支撑剂运移分布 149

5.1 煤层气压裂液摩阻分析 149

5.1.1 压裂液的流变性 149

5.1.2 幂律流体流动过程中的表观黏度计算 152

5.1.3 摩阻计算 153

5.2 支撑剂沉降规律及其影响因素 157

5.2.1 支撑剂单颗粒自由沉降 157

5.2.2 支撑剂单颗粒自由沉降速度的修正 162

5.2.3 煤层气压裂支撑剂沉降影响因素分析 165

5.3 支撑剂运移分布模型 168

5.3.1 竖直缝支撑剂运移分布模型 169

5.3.2 竖直缝支撑剂输运模型数值解法 172

5.3.3 水平缝支撑剂运移分布模型 178

5.3.4 水平缝支撑剂浓度数值计算模型 181

参考文献 182

第6章 煤层气压裂产能分析 183

6.1 煤层气压裂产能模拟数学模型 183

6.1.1 煤层气的解吸与扩散 183

6.1.2 流体连续性方程 185

6.1.3 流体渗流方程 186

6.1.4 煤岩物性的应力敏感性 187

6.1.5 辅助方程 188

6.1.6 定解条件 188

6.2 煤层气井生产动态分析 189

6.2.1 未压裂直井生产动态 190

6.2.2 压裂直井生产动态 191

6.2.3 未压裂水平井生产动态 192

6.2.4 压裂水平井生产动态 193

6.2.5 多分支水平井生产动态 195

6.3 未压裂直井产能分析 195

6.3.1 井距的影响 196

6.3.2 储层压力的变化 197

6.3.3 储层含气饱和度的变化 198

6.3.4 储层气体采收率的变化 199

6.4 压裂直井产能分析 200

6.4.1 压裂直井几何模型 200

6.4.2 煤层气产量的变化 200

6.4.3 储层压力的变化 202

6.4.4 储层含气饱和度的变化 204

6.4.5 储层气体采收率的变化 206

6.4.6 物性参数对产能的影响 208

6.5 未压裂水平井产能分析 212

6.5.1 水平井几何模型 212

6.5.2 煤层气产量的变化 212

6.5.3 储层压力的变化 214

6.5.4 储层含气饱和度的变化 215

6.5.5 储层气体采收率的变化 216

6.5.6 水平段长度的优选 216

6.5.7 布井方位的选择 217

6.6 压裂水平井产能分析 218

6.6.1 压裂水平井几何模型 218

6.6.2 压裂裂缝间距的影响 219

6.6.3 裂缝半长的影响 228

6.6.4 裂缝参数优化 230

6.7 多分支水平井产能分析 232

6.7.1 多分支水平井几何模型 232

6.7.2 煤层气产量的变化 233

6.7.3 储层压力的变化 234

6.7.4 储层含气饱和度的变化 236

6.7.5 储层气体采收率的变化 237

参考文献 237

第7章 煤层气压裂经济评价 239

7.1 压裂经济评价指标 239

7.2 压裂经济评价模型 240

7.2.1 统一压裂设计方法 240

7.2.2 经济最优化模型 241

7.3 压裂经济评价分析 242

参考文献 247

第8章 煤层气井压裂实践 249

8.1 区域地质特征概述 249

8.1.1 区域地质概况 249

8.1.2 区域构造演化 250

8.1.3 煤层分布特征 251

8.2 煤储层特征参数的确定 252

8.2.1 煤岩物性参数的确定 252

8.2.2 煤岩力学参数的确定 253

8.2.3 地应力剖面的确定 253

8.3 典型区块煤层气开发实践 254

8.3.1 沁水盆地南缘 254

8.3.2 沁水盆地北缘 272

8.3.3 压裂实践小结 290

参考文献 290