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第一章 煤层气系统 1

第一节 含油气系统简介 1

一、含油气系统研究历史 1

二、含油气系统研究内容与方法 3

三、含油气系统分类 3

第二节 煤层气系统 4

一、煤层气系统的概念 4

二、煤层气系统基本内容 5

第三节 沁水盆地煤层气系统 9

一、区域地质背景 10

二、煤层气的成因 13

三、煤层气含量与封闭 19

四、水动力学特征 21

五、煤层气储层特征 22

六、区域对比 25

第二章 煤储层的原始渗透率 27

第一节 煤体结构与渗透率的关系 27

一、煤体结构 27

二、煤体结构与渗透率的关系 30

第二节 渗透率预测方法 31

一、Hoek-Brown破裂准则 31

二、煤岩体强度因子的建立 33

三、煤岩体分形维数 35

第三节 沁水盆地东南部煤体变形特征 36

一、煤体变形特征 36

二、煤体变形空间展布 38

三、强度因子与分形维数 39

四、强度因子、分形维数与构造的关系 39

五、强度因子、分形维数与煤体变形的关系 40

六、断层对煤体变形的影响 41

七、煤体变形与高渗区的展布 44

第四节 地应力对渗透率的影响 44

一、地应力参数的获取 45

二、沁水盆地东南部现今地应力状态 46

三、地应力与煤层气井产量关系分析 48

四、沁水盆地东南部高渗高产区预测 50

第三章 煤层气开发井型选择及井网布置 52

第一节 煤层气开发井型概况 52

一、中国煤层气钻完井工艺发展历程 52

二、垂直压裂井井身结构 54

三、多分支水平井井身结构 55

第二节 煤层气井型选择 56

一、两种煤层气井的异同 56

二、井型选择的影响因素 57

三、煤层气井型选择评判体系 58

四、煤层气开发井型选择 60

第三节 煤层气开发井网布置 60

一、井网布置的一般流程 61

二、垂直压裂井井网优化 61

三、多分支水平井井网优化 72

第四节 沁水盆地东南部井型选择及井网布置 79

一、沁水盆地东南部井型选择 79

二、沁水盆地东南部井网布置 81

第四章 水力压裂基本原理及压裂后煤储层的渗透率 88

第一节 煤层气垂直井的水力压裂机理 88

一、煤层气垂直井水力压裂的目的 88

二、煤层气垂直井水力压裂的原理 89

三、水力压裂的主要设备及施工工序 89

四、水力压裂效果的影响因素 93

五、水力压裂施工工艺参数优化 95

第二节 煤层气垂直井水力压裂裂缝形态的主控因素 105

一、地应力对裂缝形态的影响 105

二、上下围岩与煤层组合关系对裂缝形态的影响 105

三、煤岩性质对裂缝形态的影响 106

四、压裂施工作业对裂缝形态的影响 106

五、不同煤体结构水力压裂后主裂缝方位 107

第三节 煤层气垂直井水力压裂后煤储层的渗透率 112

一、压裂后煤储层渗透率的预测模型建立思路 112

二、水力压裂测量地应力原理及计算方法 112

三、水力压裂后渗透率预测模型 113

第四节 沁水盆地东南部水力压裂后渗透率预测 115

一、沁水盆地东南部地区地应力计算 115

二、沁水盆地东南部地区水力压裂后渗透率预测 116

第五章 煤层气井的产气机理及产能的主控因素 119

第一节 煤层气运移产出机理 119

一、煤储层孔隙结构模型 119

二、煤层气赋存状态 120

三、煤储层吸附性能的主要影响因素 122

四、煤层气产出的先决条件及控制因素 124

五、煤层气产出机理 125

第二节 煤层气垂直井产能主控因素 131

一、储层、资源状况、地质、构造对煤层气垂直井产能的影响 131

二、钻完井、压裂工艺对煤层气垂直井产能的附加影响 135

三、排采工作制度对煤层气垂直井产能的影响 145

第三节 多分支水平井产气产能的主控因素 148

一、产气机理 148

二、储层、资源状况、地质、构造对多分支水平井产能的影响 150

三、钻完井、井身结构关键参数对多分支水平井产能的影响 151

四、排采工作制度对多分支井产能的影响 156

第六章 煤层气井排采过程的物性参数变化 157

第一节 煤层气垂直井压降动态变化模型 157

一、煤储层孔-裂隙体系及模型 157

二、煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素 158

三、不同渗透率条件下的压力传递变化规律 160

四、煤层气垂直井排采阶段重新划分 165

五、煤层气垂直井压降动态变化模型 168

第二节 不同排采阶段垂直井物性参数变化模型 171

一、煤层气井排采过程煤储层渗透率的主要影响因素 171

二、饱和水单相流阶段物性参数变化模型 172

三、气水两相流压力平稳传递阶段物性参数变化模型 175

四、两相流压力仅在某些方向传递阶段物性参数变化模型 180

第三节 煤层气垂直井排采不同阶段各物性参数变化的内在机理 183

一、饱和水单相流阶段各物性参数变化的内在机理 183

二、两相流压力平稳传递阶段各物性参数变化的内在机理 183

三、压力仅在某些方向传递阶段各物性参数变化的内在机理 183

第四节 多分支水平井排采过程压降动态变化模型 184

第七章 煤层气井的排采控制 185

第一节 煤层气垂直井不同排采阶段井底流压的计算 185

一、饱和水单相流态井底压力计算模型 185

二、气水两相流态井底压力计算模型 185

第二节 煤层气垂直井不同排采阶段产水量动态预测模型 186

一、无越流补给不同排采阶段产水量动态预测 187

二、有越流补给不同排采阶段产水量动态预测 189

第三节 煤层气垂直井排采控制理论及排采曲线 191

一、各排采阶段的划分标识 191

二、各排采阶段的排采强度模型及产水量、产气量变化 193

三、煤储层渗透率与垂直井排采曲线关系 217

第四节 沁水盆地东南部煤层气垂直井排采控制 217

一、理论解吸压力与实测解吸压力对比 218

二、不同排采阶段过渡处产水量预测结果与实际结果对比 219

三、储层改造前后不同情况下典型实测产气量曲线对比 220

四、不同排采阶段排采控制预测结果与实际结果对比 222

第五节 多分支水平井排采控制 224

第八章 煤层气开发过程的动态监测及生产管理 227

一、煤层气有利选区评价阶段 227

二、小型井网试采阶段 227

三、滚动开发并调整管理阶段 227

第一节 煤层气井资料的录取 228

一、排液数据的录取 228

二、产气数据的录取 232

第二节 煤层气井动态监测 232

一、煤层气井自动监控系统总体结构 232

二、煤层气井自动监控系统各部分主要功能 233

第三节 煤层气生产井的管理 238

一、排采作业生产管理 238

二、排采设备管理 240

参考文献 243