第一章 概述 1
第一节 中国煤层气资源状况 1
一、煤层气资源／储量状况 1
二、我国煤层气资源分布与储层特点 1
第二节 煤层气勘探开发技术发展现状 4
一、技术现状 4
二、技术发展方向 6
第三节 中国煤层气勘探开发现状 6
一、具有煤层气商业化开发前景的十大重要勘探区块 7
二、煤层气地面开发情况 9
三、矿井瓦斯（煤层气）抽放利用 9
第四节 我国煤层气“十一五”发展规划目标 10
第二章 煤层气富集的地下水条件研究 12
第一节 沁水盆地地质和储层特征 12
一、地质构造背景 12
二、含煤地层和煤层 13
三、煤储层和含气性特征 14
四、沁水盆地煤层气资源 18
第二节 沁水盆地区域水文地质特征和煤层气富集条件 18
一、沁水盆地煤系基底水文地质特征 18
二、沁水盆地煤系水文地质特征 24
第三节 不同水文地质系统与煤层气富集的关系 28
一、边界条件的影响作用 28
二、煤层气富集的地下水系统模式 32
三、地下水条件与煤层含气量、储层压力和渗透性作用关系分析 39
第四节 古水动力场演化模拟及其对煤层气运移富集的影响 40
一、沁水盆地南部古水动力场演化模拟 40
二、水动力场演化对煤层气赋存和产能的影响分析 45
第三章 煤层气欠平衡钻井技术研究 47
一、美国欠平衡钻井技术现状 47
二、加拿大欠平衡钻井技术现状 48
三、中国欠平衡钻井现状 48
第一节 煤储层物性分析及伤害机理研究 50
一、概述 50
二、实验数据分析与评价 51
第二节 煤层气空气钻井工艺技术研究 66
一、空气钻井井壁稳性理论研究 67
二、地层产出流体分析及其处理技术 71
三、井下安全性分析 75
四、合理井身结构 82
五、井筒流动计算模型及数值算法 82
第三节 空气雾化钻井装备配置及地面系统 91
一、注入管汇系统设计 91
二、井口装置组合系统设计 93
三、排出管汇系统设计 94
四、入井钻具组合设计 96
第四节 空气钻井后的煤储层改造技术方案 98
一、裸眼完井小型扩孔的原理 98
二、储层改造技术方案 98
第五节 空气钻井过程中的动态分析技术 99
一、煤层段空气钻井随钻测试手段 100
二、煤层钻穿后储层测试办法 102
第六节 欠平衡钻井技术在辽宁沈北和山西沁南地区的应用 102
一、辽宁沈北欠平衡钻井及完井效果分析 102
二、山西沁南煤层气欠平衡钻井效果分析 103
第四章 煤层气测井评价技术 106
第一节 测井解释煤层含气量 106
一、煤层含气量与测井响应相关性分析 106
二、煤层含气量解释和分析 109
第二节 煤层力学参数测井评价及应用 112
一、煤层力学参数评价 112
二、井眼稳定性分析 119
三、地层强度分析 122
四、水力压裂裂缝高度预测 122
第五章 氮气泡沫压裂技术研究 126
第一节 泡沫压裂液分类、特点和性能影响因素 126
一、泡沫压裂液的组成和分类 126
二、泡沫液的类型 126
三、泡沫压裂液特点 127
四、影响泡沫压裂液性能的因素 128
第二节 孔隙结构和相对渗透率特征 128
一、煤层气流动规律及影响因素 129
二、煤样的孔隙特征 130
三、相对渗透率特征 132
第三节 煤储层的损害特征研究 133
一、煤的化学结构 133
二、煤的孔隙结构 134
三、基液采用去离子水的污染实验 135
第四节 压裂液基液特征研究 149
一、作用原理 149
二、压裂液性能 149
三、压裂液的特点 153
第五节 泡沫压裂液特征研究 153
一、泡沫的结构 153
二、泡沫稳定性 154
三、泡沫流变性 155
四、携砂能力 155
五、降滤失性 156
六、减阻性 156
七、泡沫压裂液的使用性能 157
第六节 氮气泡沫压裂工艺技术 159
一、概述 159
二、资料准备和参数分析 159
三、支撑剂评价 160
四、氮气泡沫压裂设计方案 162
五、压前及压后效果评估分析 164
六、施工安全及注意事项 164
七、排液和试采要求 165
第七节 现场工业试验 166
一、PH1-006井的基本数据 166
二、PH1-006井施工方案 166
三、PH1-006井现场准备 167
四、PH1-006井现场施工 167
五、PH1-006井压裂结果及分析 169
六、PH1井的基本数据 169
七、PH1井施工方案 171
八、PH1井现场准备 171
九、PH1井现场施工 171
十、PH1井压裂结果及分析 173
第六章 水力携砂压裂技术 175
第一节 煤层气井水力压裂裂缝特征及裂缝形状 176
一、煤岩的岩石力学特征 176
二、煤岩的裂缝启裂与展布特征 177
三、煤层压裂裂缝类型 178
第二节 压裂液应用分析 179
一、煤层水力压裂能够应用的压裂液类型及主要性能特征 179
二、沁南地区应用的主要压裂液 180
三、现场应用情况对比分析 181
四、沁水地区压裂液伤害实验分析 181
五、适用于该区的压裂液筛选 185
第三节 支撑剂应用分析 186
一、煤层压裂对支撑剂的基本要求 186
二、常用支撑剂的主要性能指标 186
三、支撑剂现场应用情况 186
第四节 泵注程序应用分析 187
一、常用的水力加砂压裂泵注程序 187
二、沁南地区煤层水力加砂压裂泵注程序 187
三、现场应用情况分析 187
四、适用于该区煤层水力加砂压裂的一般泵注程序 188
第五节 压裂裂缝监测技术应用分析 188
一、压前压后分析 188
二、该区已应用的压裂监测技术 189
三、该区煤层压裂裂缝形态 190
四、推荐使用的压裂监测技术 190
第六节 典型压裂井实例分析 190
一、P21井压裂实例分析 190
二、P35井压裂实例分析 192
三、TL-003井压裂实例分析 195
第七章 注CO2提高煤层气采收率技术 197
第一节 单相和多相气体置换煤层甲烷的实验研究 197
一、CO2置换煤层CH4的机理 197
二、煤岩分析及工业分析 201
三、相对渗透率特征 202
四、吸附解吸与置换实验结果 204
五、实验效果分析和评价 209
六、置换实验对工业试验的指导作用 218
第二节 沁水盆地南部注CO2提高煤层气采收率微型先导性试验 224
一、TL-003井注CO2微型先导性试验流程和工艺技术 224
二、注入后生产试验结果 230
第三节 注CO2提高煤层气采收率微型先导性试验数值模拟 237
一、概述 237
二、地质模型 237
三、数值模型和数值模拟描述 239
第四节 微型先导性试验的生产历史拟合 242
一、历史拟合方法 242
二、数值模拟预测分析 249
第五节 注CO2提高煤层气采收率预测研究 250
一、多井先导性试验预测模型 250
二、多井先导性试验的模拟预测 250
三、注CO2提高煤层气采收率的影响因素分析 250
第八章 沁南煤层气排采技术及煤层气井排采分析 254
第一节 国内煤层气排采设备及工艺技术概述 254
一、排采设备概况 254
二、排采工作制度 257
第二节 沁南地区典型单井、井组排采曲线实例分析 258
一、TL-003井 258
二、FZ-002井 260
三、FZ-015井 261
四、枣园井组排采 262
五、晋试井组排采 262
第三节 产能影响因素分析 263
一、储层参数对产能影响 263
二、构造因素对产能影响 265
三、排采组合方式直接影响产气效果 267
四、关井停排对产气将产生负面影响 268
五、日平均产气量与关井停排天数似乎呈负相关 269
六、气井成功率与压裂液类型有关 270
七、小结 272
参考文献 273