低渗透煤层气开采理论及其应用PDF电子书下载

第一章　绪论 1

1-1　低渗透煤层气开采和增产理论研究背景、目的和意义 1

1-2　煤层气开采理论和储层数值模拟技术的国内外研究现状 4

1-3 注气开采煤层气增产技术的国内外研究现状 7

第二章　低渗透煤层气流固耦合渗流的基本概念及力学定律 10

2-1 引言 10

2-2 多孔介质 10

2-2-1　储容性 10

2-2-2　渗透性 11

2-2-3 比表面积 12

2-2-4　孔隙结构 12

2-3　连续介质场 14

2-3-1　连续流体 14

2-3-2　连续多孔介质 16

2-4　流体的力学性质 17

2-4-1　流体的重量及重力势能 17

2-4-2　流体的质量和惯性力 17

2-4-3　流体的黏度和黏滞力 18

2-4-4　流体的可压缩性 19

2-5　多孔介质力学性质 20

2-5-1　多孔介质的压缩性 20

2-5-2　有效应力原理 21

2-5-3　煤岩应力应变全程曲线 22

2-5-4　煤岩变形破坏机制与强度准则 22

2-6　流固耦合渗流运动学基本概念 25

2-6-1　渗流速度 25

2-6-2　描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法 26

2-6-3　物理量的质点导数和局部导数 28

2-7-1　达西定律 29

2-7　线性达西渗流规律 29

2-7-2　达西定律的适用范围 32

2-8　低渗透煤层中的渗流规律 33

2-8-1　低渗透煤层非达西渗流规律 33

2-8-2　低渗透气体渗流的滑脱效应 35

2-9　多相渗流基本知识 37

2-9-1　流体饱和度 37

2-9-2　界面张力和湿润性 38

2-9-3　毛管力 39

2-9-4　相渗透率和相对渗透率 40

2-9-5　低渗透煤层气藏两相流非达西渗流定律 41

2-10　小结 41

3-2　煤层气的储层特征 42

3-2-1　煤的孔隙类型 42

第三章　煤层气的储层特征和储集、运移和产出机理 42

3-1　引言 42

3-2-2　煤的孔隙系统 43

3-2-3　煤层的渗透性 44

3-2-4　煤的内表面积 44

3-3　煤层气储集机理 46

3-3-1　溶解态储集机理 46

3-3-2　游离态储集机理 46

3-3-3　吸附气储集机理 47

3-4　煤层气运移和产出机理 54

3-4-1　煤层气的解吸机理 54

3-4-2　煤层气的扩散机理 55

3-4-3　煤层气的渗流机理 57

3-5　小结 59

第四章　低渗透煤层气、水两相流流固耦合模型及数值解法 60

4-1　引言 60

4-2　基本假设 60

4-3　煤储层双重介质结构 61

4-4 低渗透双重介质煤层气、水两相流流固耦合模型的建立 62

4-4-1 煤层甲烷解吸、扩散和渗流过程的气、水两相流流场控制方程 63

4-4-2　辅助方程和状态方程 65

4-4-3　煤岩体变形场控制方程 66

4-4-4　流场与变形场的耦合媒介 67

4-4-5　流场与变形场的定解条件 68

4-5 低渗透双重介质煤层气、水两相流流固耦合模型的数值解法 69

4-5-1　割理裂隙系统渗流场的有限差分数值解法 69

4-5-2　基质系统扩散项的有限差分数值解法 78

4-5-3　变形场有限元数值解法 79

4-6 三维双重介质煤层气藏流固耦合模型数值模拟程序设计 82

4-6-1　双重介质的空间离散化网格处理 83

4-6-2　程序设计结构和框图 83

4-7 小结 87

第五章　低渗透双重介质煤层气藏流固耦合理论的应用 88

5-1 引言 88

5-2　新集矿区地质概况 89

5-3　新集矿区储层基本特征 89

5-4　煤层气试验井气水产量曲线 93

5-5　试验区煤储层模拟 95

5-5-1　模拟区域和网格划分及主要参数 95

5-5-2　SX-02井和SX-03试井气、水产能预测 96

5-5-3　单井开采耦合与非耦合储层压力、饱和度、浓度和产能变化规律 98

5-5-4 两井联合开采耦合与非耦合储层压力等量变化规律及井间干扰 104

5-5-5　耦合与非耦合引起储层压力等量变化规律差异的机理分析 110

5-5-6　井群开采布井间距对产能等量的影响 110

5-5-7　扩散系数和渗透率对产能的影响 117

5-5-8　启动压力和滑脱效应对产能的影响 119

5-6　小结 121

第六章　注气开采煤层气增产机理的数值模拟及其应用 123

6-1 引言 123

6-2　二氧化碳和煤层甲烷的置换驱替实验 124

6-2-1　样品制备 124

6-2-2　测量仪器 124

6-2-3　实验的主要结果 125

6-3-1 基本假设和气体混合物浓度速度流动物理量的定义 127

6-3 注气开采煤层气多组分流体流固耦合模型的建立 127

6-3-2　基质系统多组分气体的扩散控制方程 128

6-3-3　割理裂隙系统多组分气、水两相流流固耦合模型控制方程 129

6-3-4　辅助方程 129

6-3-5　定解条件 130

6-4　五井布置注气增产机理及规律的数值模拟 131

6-4-1　模拟范围和布井方式及参数的确定 131

6-4-2　储层压力和水饱和度变化规律 131

6-4-3　基质孔隙系统煤层甲烷浓度变化规律 135

6-4-4 基质孔隙系统煤层CO2浓度和裂隙系统CO2饱和度变化规律 137

6-4-5　注气前后产能的变化规律 141

6-4-6　注气开采煤层气和石油增产机理的主要差异 143

6-5　小结 144

第七章　结论 145

参考文献 148