{正版现货新书} 煤层气开发地质学 9787564666347 编者:李勇//孟艳军//陈跃|

第1章 绪论............1

1.1 煤层气开发地质学发展历史............1

1.2 煤层气开发地质学基本内容和研究方法............2

1.3 煤层气开发管理中的地质科学............5

1.4 煤层气开发地质学资料特征和要求............6

1.5 参考文献............8

第2章 煤岩物质组成............9

2.1 煤炭分类............9

2.2 宏观煤岩............10

2.3 显微煤岩............13

2.4 化学组成............29

2.5 思考题............33

2.6 参考文献............34

第3章 成煤环境和煤化作用............36

3.1 成煤作用阶段............36

3.2 成煤环境............36

3.3 煤化作用............40

3.4 思考题............47

3.5 参考文献............47

第4章 煤层含气性及其测试方法............50

4.1 煤层气成因及地球化学特征............50

4.2 煤层气赋存状态............54

4.3 煤层气吸附-解吸特征............56

4.4 含气性测试及预测方法............63

4.5 思考题............71

4.6 参考文献............72

第5章 煤储层孔裂隙特征............73

5.1 孔隙和裂隙组成............73

5.2 孔隙度和渗透率............79

5.3 多尺度孔径测试方法............85

5.4 渗透率动态变化............90

5.5 思考题............94

5.6 参考文献............94

第6章 煤岩力学性质及地应力............96

6.1 力学性质............96

6.2 煤岩破坏准则............101

6.3 地应力............108

6.4 煤体结构............110

6.5 煤储层改造方法与排采技术............113

6.6 思考题............116

6.7 参考文献............116

第7章 煤层气藏描述和建模............118

7.1 煤层气藏分类............118

7.2 气藏精细描述方法............125

7.3 地质建模............128

7.4 数值模拟............131

7.5 思考题............136

7.6 参考文献............136

第8章 煤层气试井与产能评价............137

8.1 煤层气试井方法............137

8.2 煤层气井产能评价与预测方法............145

8.3 思考题............150

8.4 参考文献............150

第9章 钻井、压裂和排采技术............151

9.1 钻井技术............151

9.2 完井技术............161

9.3 压裂技术............162

9.4 排采工艺与技术............165

9.5 思考题............177

9.6 参考文献............177

第10章 煤层气开发方案............178

10.1 煤层气开发方案编制的原则............178

10.2 煤层气开发方案编制的任务............178

10.3 煤层气开发方案编制的内容............179

10.4 煤层气开发方案报告编写要求............184

10.5 思考题............184

10.6 参考文献............185

第11章 煤层气开发环境效应............186

11.1 煤层气钻井工程环境效应............186

11.2 煤储层改造工程环境效应............193

11.3 煤层气井产出水环境效应............195

11.4 煤层气开采地下水位影响............197

11.5 煤层气开采地表变形与沉降............198

11.6 思考题............199

11.7 参考文献............199

第1章绪论

煤层气是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分的天然气，以吸附态和游离态赋存在煤基质表面和孔裂隙系统中,同时可以溶解于煤层水。开发利用煤层气，具有经济、安全和环保三重效益:①增加天然气供应，保障国家能源安全;②减少煤矿安全事故,服务安全生产;增加洁净能源供给，减少碳排放。

煤层气开发是通过钻井、压裂和排采等工程技术方法,改变煤层气赋存环境并产出煤层气的过程。煤层气开发地质学是研究煤层气开发工程活动与煤层气赋存地质条件之间相互作用和相互影响的一门学科;也是与煤层气开发工程活动相关的应用科学,包括煤层气的开发地质条件以及评价、预测和有效开发等学科内容。

1.1煤层气开发地质学发展历史

现今世界上有30多个国家或地区开展煤层气勘探、开发和研究活动,其中美国、加拿大、中国和澳大利亚实现了商业性开发,印度尼西亚、印度等国家也开展了煤层气勘探开发试验。

20世纪80年代早期,美国开始进行地面煤层气开发的试验和研究,提出了煤层气产出“排水-降压-采气”的开发理论,从煤的双重孔隙和各向异性以及地层条件下甲烷的吸附-渗流机理出发,形成了中、低阶煤煤层气富集成藏理论和地质选区技术(Flores et al.,2024;李勇，,2015)。在开发工艺技术方面,成功应用了低、中阶煤高渗区空气钻井技术,裸眼洞穴完井技术(粉河盆地、圣胡安盆地),中阶煤中渗区直井压裂排采技术(黑勇士盆地),中、高阶煤低渗区直井压裂和羽状水平井开发技术(阿巴拉契亚盆地)等(Moore,2012)。加拿大煤层气商业开发起步于2002年,在技术试验和开发方面并没有照搬美国的经验和技术,而是针对其具体地质特点，研发了多煤层连续油管氨气压裂解堵技术,降低了煤层气开发风险和成本(罗平亚,2024)。在提高煤层气采收率研究方面,美国、加拿大、中国、日本和波兰等国家均进行过煤层注人CO和N,置换CH，的室内和现场试验,取得了良好的效果(张守仁等，2022).从20世纪80年代中期开始，我国开始参考美国有关理论进行煤层气地面开发研究和试验，在“八五”期间积极进行了煤层气可采性的理论探索(叶建平，2025)。同时，实施了联合国开发计划署(UNDP)援助项目“中国煤层气资源开发(UNDP/CPR/92/G31)”“深层煤层气勘探(UNDP/CPR/91/214)”以及我国煤炭工业部“全国煤层气资源评价”项目等，先后在山西柳林、山西晋城、辽宁铁法、安徽淮南、河北唐山、四川松藻等地开展了煤层气勘探开发评价试验，取得了大量储层物性参数。“九五”之后，我国煤层气勘探开发集中在沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘、铁法盆地和阜新盆地,实现了小规模商业化生产。经过“十一五”和“十二五”时期的持续努力,截至2020年我国施工煤层气井约20000 口,建成了沁水盆地和鄂尔多斯盆地两个千亿立方米级的煤层气田,实现了煤层气规模化商业开发。“十三五”以来，围绕“突破煤层气单井产量低”这一制约我国煤层气高效开发难题,借助国家科技重大专项和其他技术攻关研究，煤层气勘探开发理论认识和工程认识取得明显进展,主要包括:①在勘探开发地质理论方面,勘探理念从寻找富集甜点区向高产甜点区转变，初步实现了煤系气多层合采，开发部署由平铺式到精细化调整转变。②在高效增产技术方面,实现了二维地震向三维地震、直井(丛式井)向水平井拓展,创新形成了以储层改造为主的系列压裂技术,包括碎软煤间接压裂、方解石填充深层煤层气水平井少段多簇体积酸化压裂、特低渗深层煤层气水平井超大规模极限压裂等,初步解决了构造煤煤层气效益开发难题,突破了2 000 m以深煤层压裂改造技术瓶颈,推动煤层气开发从中浅层向深层拓展。③在排采管控技术方面,创新形成了定量化排采多目标优化设计、煤层气井无杆举升、负压排采等关键技术,推动煤层气排采控制由定性向半定量、定量转变,解决了丛式井组集成化排采和水平井下倾排采难题，有效提高了单井产量和煤层气采收率。④在稳产增产储备技术方面，创新提出了包括大直径水平井应力释放采气、煤层气可控温注氨驱替增产等技术,为实现煤层气二次开发提供了技术储备(秦勇等,2022;李勇等，2021),……

本书以煤层气藏为中心，由定性到定量、由宏观到微观，精细描述了煤层气藏“煤系-煤层-煤体-煤岩”体系七个方面的特征，包括地质特征、煤层特征、煤岩特征、物性特征、含气特征、力学特征以及动态生产特征。书中内容涉及煤层气成藏地质、赋存环境和开发工程条件、地下流体运动、气井产能的动态响应，以及可改善煤层气井开发效果与增加最终采收率的最佳工艺技术等。该书设置了课后思考题，有利于学生加深对基本理论和基础知识的记忆和运用。