本書以煤系氣儲層特性和煤系氣運移產出機理的研究為前提，研制了煤系氣儲層水力壓裂專用的防水鎖、防水敏、防速敏壓裂液體系，并對其增產機理進行探討；提出煤系氣儲層縫網改造技術，建立了基于損傷力學的縫網改造數理模型，在ANSYS軟件平臺下進行了數值模擬。這一技術在水平井和垂直井中得到了成功的應用。
目錄
前言
第1章儲層的巖石學特征 1
1.1煤儲層的巖石學特征 1
1.1.1煤巖學特征 1
1.1.2煤中類石墨微晶的特征和演化 7
1.2泥頁巖的巖石學特征 15
1.2.1礦物組成 15
1.2.2有機質豐度 19
1.2.3有機質類型 20
1.3致密砂巖的巖石學特征 22
第2章儲層物性特征 25
2.1煤儲層孔裂隙特征 25
2.1.1基質孔隙 25
2.1.2煤儲層中的裂隙 31
2.2泥頁巖的孔裂隙特征 35
2.2.1孔隙特征 35
2.2.2裂隙特征 39
2.3致密砂巖的孔裂隙特征 41
2.3.1孔隙特征 41
2.3.2裂隙特征 43
2.4麵性 45
2.4.1儲層滲透性特征 45
2.4.2影響因素 46
2.4.3各階段滲透率的獲取 55
第3章儲層的其他性質 58
3.1儲層力學性質 58
3.1.1完整煤巖體力學參數獲取 58
3.1.2非完整煤巖體力學參數獲取 61
3.2地應力與儲層壓力 63
3.2.1地應力 63
3.2.2儲層壓力 68
3.3地下水動力學 77
3.3.1地下水對煤系氣的運移和富集的影響 77
3.3.2地下水對煤系氣開發的影響 78
第4章煤系氣的運移產出過程 81
4.1煤系氣理論含量垂向變化 81
4.1.1煤系氣的客觀存在 81
4.1.2煤系氣理論含量垂向變化 84
4.2煤系氣的微孔超壓賦存環境 85
4.2.1微孔超壓環境的形成機制 86
4.2.2基于微孔超壓的煤與瓦斯突出機理 91
4.2.3微孔超壓環境對煤系氣資源量估算的影響 92
4.3煤系氣的運移產出機理 97
4.3.1飽和單相水流階段 98
4.3.2不飽和單相水流階段 99
4.3.3氣水兩相流階段 103
4.4氣水兩相流階段的段塞流形成機理 114
4.4.1非穩態段塞流實驗 116
4.4.2液相物性參數對段塞流特性影響研究 121
4.4.3煤儲層段塞流的形成機理 122
第5章縫網改造壓裂液增產機理 128
5.1含氣相壓裂液的增產機理 128
5.1.1含氣相壓裂液研究概述 128
5.1.2自生氮壓裂液 129
5.1.3伴注液氮壓裂液 137
5.1.4伴注二氧化破壓裂液 137
5.2強氧化性壓裂液增產機理 142
5.2.1強氧化性壓裂液的研究現狀 142
5.2.2強氧化性壓裂液的制備 143
5.2.3增解作用 143
5.2.4溶蝕增透作用 152
5.2.5增產機理 154
5.3含微生物壓裂液的增產機理 169
5.3.1煤層氣生物工程的研究現狀 169
5.3.2生物氣的資源貢獻 171
5.3.3增解作用 173
5.3.4增產機理 174
5.4表面活性劑增產機理 182
5.4.1表面活性劑的優選 183
5.4.2防水敏增產機理 187
5.4.3防速敏增產機理 191
5.4.4防水鎖增產機理 198
5.5不同壓裂液的配伍性 206
5.5.1自生氮壓裂液與AN的配伍性 206
5.5.2二氧化氯與AN的配伍性 208
5.5.3生物菌液與AN的配伍性 210
第6章縫網改造技術原理 213
6.1縫網改造歷史與現狀 213
6.1.1水力壓裂 213
6.1.2縫網改造 214
6.1.3煤巖體彈脆性損傷模型研究現狀 215
6.1.4損傷力學在壓裂中的應用現狀 216
6.2縫網改造增透機理 217
6.2.1徑向引張裂縫 217
6.2.2剪切裂縫 219
6.2.3周緣引張裂縫 219
6.2.4裂縫轉向與多級裂縫的形成 220
6.3基于損傷力學的縫網改造數理模型 222
6.3.1煤巖體損傷模型 222
6.3.2孔隙流體流動的微分方程 226
6.3.3張拉劈裂準則 227
6.3.4滑動劈裂準則 228
6.3.5損傷滲透率 229
6.4縫網改造數值模擬 230
6.4.1縫網演化計算流程 230
6.4.2水力壓裂基本參數 231
6.4.3縫網演化規律及影響因素 233
6.5煤系氣儲層縫網演化規律實驗研究 239
6.5.1應力狀態對縫網演化的影響 239
6.5.2不同排量壓裂實驗研究 244
6.5.3分段壓裂實驗研究 248
第7章縫網改造技術 254
7.1四變壓裂技術 254
7.1.1變排量壓裂 254
7.1.2變砂比壓裂 255
7.1.3變壓裂液與支撐劑技術 256
7.1.4其他措施 257
7.2水平井縫網改造技術 258
7.2.1水平井井位選擇及井身結構 258
7.2.2分段(層）多簇射孔原則 260
7.2.3分段壓裂工藝 260
7.2.4入井材料 264
7.2.5泵注程序 264
7.3垂直井縫網改造技術 265
7.3.1開發層系的選擇 265
7.3.2射孔方式 266
7.3.3入井材料 267
7.3.4壓裂工藝 268
7.4空氣動力激蕩縫網改造技術 268
7.4.1技術原理 269
7.4.2空氣動力激蕩技術 273
第8章縫網改造技術的應用 276
8.1煤系氣儲層垂直井縫網改造技術的應用 276
8.1.1煤系氣儲層基本屬性 276
8.1.2垂直井壓裂模擬 282
8.1.3縫網改造實施 286
8.1.4縫網改造效果分析 290
8.1.5下一步開發建議 299
8.2煤系氣儲層水平井縫網改造技術應用 299
8.2.1煤系氣儲層基本屬性 299
8.2.2水平井縫網改造工藝參數優化 302
8.2.3試驗區水平井縫網改造施工情況 308
8.2.4試驗區水平井縫網改造效果評價 310
參考文獻 312
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