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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