第1章 绪论 1
1.1 研究意义 1
1.2 国内外研究现状与评述 2
1.2.1 煤对煤层气的吸附／解吸研究现状 2
1.2.2 煤层气渗流的研究现状 8
1.3 本书主要内容 10
第2章 可控声震法实验系统设计 12
2.1 超声波收发装置设计 12
2.1.1 超声波收发器的性能指标 12
2.1.2 超声波收发装置工作原理 12
2.1.3 超声波收发装置结构框图 13
2.2 超声波收发装置软硬件设计 14
2.2.1 信号发生模块 14
2.2.2 信号接收模块设计 22
2.3 可控声震法实验系统设计 29
2.3.1 声场作用下甲烷吸附／解吸装置 29
2.3.2 声场作用下甲烷渗流装置 32
2.4 本章小结 35
第3章 声波在煤储层中的传播及衰减规律 36
3.1 声波在煤储层中的传播理论 36
3.1.1 声波在煤体中传播的波动方程和速度 36
3.1.2 声波在煤层气中传播的波动方程和速度 39
3.1.3 波动方程求解 40
3.2 声波在煤体中的衰减规律 47
3.2.1 声波的特征量 47
3.2.2 声波的衰减与衰减系数 48
3.3 本章小结 52
第4章 不加声场和加声场作用下甲烷吸附解吸特性及模型 53
4.1 实验煤样工业分析 53
4.2 煤体的微观孔隙结构 55
4.2.1 煤微观孔隙结构研究方法 55
4.2.2 煤孔隙结构的分类 56
4.2.3 煤孔隙的成因类型 56
4.2.4 煤体微观孔隙结构的实验研究 57
4.3 不加声场和加声场作用下甲烷吸附特性及模型 67
4.3.1 吸附模型 67
4.3.2 不加声场作用下甲烷吸附特性 69
4.3.3 声场作用下甲烷吸附特性 70
4.3.4 声场作用下煤吸附甲烷模型 75
4.3.5 声场影响煤吸附甲烷的机理 77
4.4 不加声场和加声场作用下甲烷解吸特性及模型 78
4.4.1 解吸模型 78
4.4.2 不加声场作用下甲烷解吸特性 79
4.4.3 声场作用下甲烷解吸特性 82
4.4.4 声场作用下甲烷解吸模型 91
4.5 本章小结 92
第5章 声震法促进煤层气解吸扩散的机理 94
5.1 煤层气扩散 94
5.1.1 Fick型扩散 95
5.1.2 Knudsen型扩散 102
5.1.3 过渡型扩散 102
5.2 双扩散模型 103
5.3 本章小结 107
第6章 声震法提高煤储层渗透率的机理 108
6.1 煤层气的渗透特性与渗流方程 108
6.1.1 煤层气的渗透特性 108
6.1.2 煤层气渗流方程的研究 112
6.2 声场促进煤层气渗流的实验研究 113
6.2.1 试件加工 113
6.2.2 煤样变形特性的实验研究 113
6.2.3 温度对煤体变形特性的影响 115
6.2.4 气体渗透率计算公式 116
6.2.5 不加声场作用下甲烷气渗流特性的实验研究 116
6.3 地应力、地温、声场中煤层气渗流方程 124
6.3.1 煤层气运动方程 125
6.3.2 煤层气流动的连续性方程 125
6.3.3 煤层气状态方程 125
6.3.4 煤层气含量方程 126
6.3.5 煤层气渗流方程 127
6.4 煤层气渗流特性的数值模拟 127
6.4.1 单场与多场作用下煤层气渗流数值模拟 127
6.4.2 声场作用下煤层气渗流特性的数值模拟 132
6.5 声场促进甲烷气解吸扩散渗流的机理 136
6.5.1 机械振动作用 136
6.5.2 热效应作用 136
6.5.3 煤与甲烷分子间的作用关系 138
6.6 本章小结 139
第7章 声震法促进煤层气渗流的现场试验研究 140
7.1 提高煤层气抽采率的激励技术 140
7.2 声震法促进煤层气渗流的现场试验 144
7.2.1 实验现场情况 144
7.2.2 现场实验方法与数据分析 146
7.3 本章小结 149
参考文献 150