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第1章 绪论 1

1.1 煤层气定义 1

1.2 世界煤层气资源评估 3

1.3 典型煤层气藏特征 4

1.4 煤层气模拟模型的构建 8

1.5 煤层气先导性试验 9

1.6 煤层气开采特征 12

1.7 煤层气开采面临的挑战 13

参考文献 14

第2章 煤岩学基础知识 16

2.1 煤阶 16

2.2 工业分析和元素分析 18

例2.1 干燥无灰基和干燥无矿物质基组分对比 20

2.3 样品数量和置信限 21

例2.2 Arkoma盆地Hartshorne煤岩密度 24

2.4 样品采集和保存 25

2.5 显微组分 26

2.6 割理 27

2.7 煤岩孔隙度 29

2.8 煤岩密度 33

例2.3 San Juan盆地Fruitland煤层有机组分密度和灰分密度 34

2.9 煤层气组分和煤层气性质 36

例2.4 平均煤层气Z系数 40

2.10 煤层气解吸作用 42

例2.5 解吸时间 45

2.11 煤岩力学性质 46

符号说明 49

参考文献 50

第3章 煤层气藏工程地质概念 55

3.1 成煤时期、资源分布和沉积环境 55

3.2 煤阶 65

3.3 煤岩割理 68

3.4 煤层气成因和组分——热成因气和生物成因气 69

3.5 煤层气藏工程地质学新概念 75

3.6 电缆测井 77

符号说明 83

参考文献 84

第4章 煤层气含量测定方法 90

4.1 直接法 90

4.2 损失气量估算 99

4.3 残余气量估算 101

4.4 USBM直接法 102

4.5 Smith-Williams法 103

4.6 曲线拟合法 105

4.7 质量标准化煤层气含量 106

4.8 煤层气含量测定误差来源 108

4.9 典型煤层气含量分析 109

4.10 气测录井法 110

4.11 煤样数量 110

符号说明 118

参考文献 119

第5章 煤层气吸附特征 121

5.1 朗格缪尔方程 121

5.2 灰分和水分的影响，干燥无灰基和干燥无矿物质基吸附等温线 125

5.3 煤阶对吸附特征的影响 127

5.4 温度对吸附特征的影响 128

例5.1 温度对吸附等温线的影响实例——美国Powder River盆地Dietz 3号煤层 130

5.5 必需的等温线条数 132

5.6 欠饱和现象 137

5.7 二氧化碳、氮气及其他气体的吸附等温线 138

5.8 多组分朗格缪尔等温线 140

5.9 过饱和假象 140

符号说明 141

参考文献 142

第6章 煤层渗透率 146

6.1 煤层理论绝对渗透率 147

例6.1 Arkoma盆地Hartshorne煤层割理渗透率和孔隙度 149

6.2 应力对煤层渗透率的影响 149

6.3 煤层气水相对渗透率 154

6.4 煤基质吸附变形特性 162

6.5 应力和煤基质收缩对煤层渗透率的综合影响 163

符号说明 168

参考文献 169

第7章 煤层气井不稳定试井技术 172

7.1 注入／压降试井 172

例7.1 煤层气井压裂前压降测试 174

7.2 DST测试 178

7.3 罐注入测试 179

7.4 段塞流试井 180

7.5 诊断破裂注入测试 180

7.6 压降试井和压力恢复试井 182

例7.2 煤层气井压力恢复试井 185

7.7 吸附压缩系数 190

7.8 两相拟压力 192

7.9 煤层气井试井过程中双重孔隙介质特征不明显的原因 193

7.10 干扰试井 195

7.11 微型先导性注入试验 196

符号说明 197

参考文献 199

第8章 煤层气藏物质平衡方程 202

8.1 煤层气物质平衡方程 202

8.2 煤层气物质平衡方程求解方法 208

例8.1 King方法煤层气储量计算实例——GRI煤层气井 208

例8.2 King方法煤层气储量计算实例——美国Powder River盆地Canyon煤层 211

8.3 修正King方法 212

例8.3 修正King方法煤层气储量计算实例——GRI煤层气井 213

例8.4 修正King方法煤层气储量计算实例——Canyon煤层气井 214

8.4 Jensen—Smith修正后的物质平衡方程 215

例8.5 Jensen—Smith方法煤层气储量计算实例——GRI煤层气井 215

例8.6 Jensen—Smith方法煤层气储量计算实例——Canyon煤层气井 216

8.5 煤层气采收率 217

例8.7 GRI某煤层气井煤层气采收率的计算 218

例8.8 Canyon煤层气井煤层气采收率的计算 219

8.6 欠饱和煤层气藏物质平衡方程 220

8.7 多组分煤层气物质平衡方程 222

例8.9 多组分煤层气采收率的计算 224

符号说明 227

参考文献 228

第9章 煤层气水流动方程 229

9.1 煤层气流动方程 229

例9.1 达到拟稳定流动所需要的时间 233

9.2 吸附特征时间和达西流动特征时间 235

9.3 无限大地层恒定产气量条件下井底压力求解方法 237

例9.2 Warrior盆地煤层气井井底流压的计算 238

9.4 有边界泄流区恒定产气量条件下井底压力求解方法 240

例9.3 Arkoma盆地煤层气井井底流压的计算 241

9.5 拟稳定流动状态下产气量求解方法 242

9.6 有边界泄流区恒定井底压力条件下产气量求解方法 243

9.7 煤层水流动方程 243

例9.4 欠饱和煤层气井井底流压的计算 244

符号说明 246

参考文献 248

第10章 煤层气藏衰竭式开采特征 250

10.1 煤层气藏衰竭式开采零维模型 251

例10.1 Uinta盆地Drunkard's Wash煤层气田Utah#25-7-6井的衰竭式开采特征 253

10.2 干煤层煤层气开采特征 262

例10.2 Arkoma盆地两口煤层气井的衰竭式开采特征 262

10.3 欠饱和煤层气藏衰竭式开采特征 265

例10.3 Warrior盆地Rock Creek项目Marylee煤层气井的衰竭式开采特征 267

10.4 煤层气井递减曲线分析 269

例10.4 犹他州Drunkard's Wash煤层气田Utah#25-7-6井递减曲线分析 271

例10.5 Arkoma盆地两口煤层气井的递减曲线分析 272

10.5 衰竭式开采过程中煤层气组分变化特征 273

例10.6 室内衰竭式开采试验过程中煤层气组分变化特征 277

例10.7 San Juan盆地煤层气井衰竭式开采过程中煤层气组分变化特征 281

10.6 渗透率变化对煤层气衰竭式开采特征的影响 282

符号说明 283

参考文献 285

第11章 煤层气藏数值模拟技术 289

11.1 煤层气数值模型的发展 289

11.2 数值模拟在煤储层综合评价中的应用 292

11.3 煤层气井随机模拟技术 293

11.4 注气提高煤层气采收率和二氧化碳封存数值模拟研究 295

11.5 基础数据 296

11.6 历史拟合 297

例11.1 利用零维模型和网格模型对欠饱和煤层进行数值模拟研究 300

例11.2 欠饱和煤层割理压缩系数的影响 304

例11.3 吸附时间对煤层气井生产动态特征的影响 306

符号说明 310

参考文献 311

第12章 注气提高煤层气采收率和二氧化碳封存技术 316

12.1 二元朗格缪尔吸附方程 316

例12.1 双组分气体混合物的煤层气含量 317

12.2 注气提高煤层气采收率（ECBM）和二氧化碳煤层封存的早期历史 318

12.3 煤层气藏线性驱替评价方法 325

例12.2 San Juan盆地Tiffany区块注气提高煤层气采收率先导性试验区的氮气突进 330

例12.3 注气提高煤层气采收率过程中朗格缪尔压力对二氧化碳突破的影响 333

12.4 注气提高煤层气采收率或二氧化碳封存过程中煤层绝对渗透率的变化 337

12.5 二氧化碳封存零维模型 339

例12.4 San Juan煤层二氧化碳封存数值模拟研究 341

符号说明 345

参考文献 346