本書(shū)實(shí)驗(yàn)挑選了目前煤層氣直井所用的活性水、胍膠、多組分酸等常規(guī)壓裂液配方，系統(tǒng)分析了這些壓裂液在施工過(guò)程中對(duì)煤儲(chǔ)層導(dǎo)流能力的正、負(fù)效應(yīng)，構(gòu)建了相應(yīng)的數(shù)理模型，優(yōu)化了泵注參數(shù)，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和效果評(píng)價(jià)。通過(guò)室內(nèi)氮?dú)?二氧化碳與甲烷氣體的置換驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，考慮解吸過(guò)程中基質(zhì)收縮效應(yīng)，初步揭示出氮?dú)?二氧化碳置換甲烷過(guò)程中煤基質(zhì)收縮/膨脹影響下的滲透率變化規(guī)律；通過(guò)二氧化碳與水反應(yīng)形成的碳酸溶液作用煤前/后的滲透率測(cè)試，得出作用煤前/后滲透率的變化規(guī)律。通過(guò)煤層氮?dú)獍樽毫压に嚭投趸級(jí)毫压に噾?yīng)用實(shí)例，評(píng)價(jià)了其應(yīng)用效果和適用性。后，根據(jù)典型區(qū)的煤儲(chǔ)層和圍巖特征，闡述了多煤層合層壓裂、連續(xù)多次壓裂等特殊活性水壓裂工藝的技術(shù)原理和適用性。本書(shū)所反映的研究成果豐富了我國(guó)煤層氣直井儲(chǔ)層改造理論，為現(xiàn)場(chǎng)不同煤儲(chǔ)層改造工藝施工提供了重要的借鑒。本書(shū)可供煤層氣地質(zhì)及勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的高年級(jí)本科生、研究生及科研院所的科技人員、工程技術(shù)人員參考使用。
筆者以目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的煤儲(chǔ)層壓裂工藝技術(shù)為研究對(duì)象，對(duì)不同的壓裂液與煤層的配伍性進(jìn)行了分析和研究，設(shè)計(jì)了不同壓裂液下煤儲(chǔ)層改造的泵注程序，并對(duì)其適應(yīng)性進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)。本書(shū)所反映的研究成果豐富了我國(guó)煤層氣直井儲(chǔ)層改造理論，為現(xiàn)場(chǎng)不同煤儲(chǔ)層改造工藝施工提供了重要的借鑒。
倪小明，河南理工大學(xué)，教授，河南省高校科技創(chuàng)新人才、河南省青年骨干教師，河南省煤層氣工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和構(gòu)造煤創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研究骨干。 主要從事瓦斯地質(zhì)與煤層氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的科研與教學(xué)工作。主持或參與了油氣重大專項(xiàng)、“973”、國(guó)家自然基金、河南省重大公益項(xiàng)目、企業(yè)委托項(xiàng)目等項(xiàng)目20余項(xiàng)。獲省部級(jí)二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，三等獎(jiǎng)3項(xiàng)。
及時(shí)章緒論001
及時(shí)節(jié)煤層氣直井儲(chǔ)層改造技術(shù)研究意義002
第二節(jié)國(guó)內(nèi)外煤層氣井壓裂工藝技術(shù)進(jìn)展004
一、煤層氣儲(chǔ)層改造技術(shù)研究進(jìn)展004
二、壓裂液配方研究進(jìn)展010
三、壓裂液對(duì)煤儲(chǔ)層傷害研究進(jìn)展015
四、壓裂工藝參數(shù)優(yōu)化研究進(jìn)展016
第三節(jié)煤層氣直井儲(chǔ)層改造技術(shù)研究方案018
一、主要研究?jī)?nèi)容018
二、研究方法與技術(shù)路線019
三、預(yù)期目標(biāo)019
第二章煤層氣直井儲(chǔ)層改造技術(shù)一般工藝流程與類型021
及時(shí)節(jié)煤儲(chǔ)層改造的目的與特殊性022
一、煤儲(chǔ)層改造的目的022
二、煤儲(chǔ)層改造的特殊性022
第二節(jié)煤層壓裂與砂巖層壓裂的異同024
一、煤層壓裂與砂巖層壓裂的相同點(diǎn)024
二、煤層壓裂與砂巖層壓裂的不同點(diǎn)025
第三節(jié)煤層氣直井儲(chǔ)層改造的一般工藝流程029
第四節(jié)煤儲(chǔ)層改造類型劃分及工藝選型033
一、煤儲(chǔ)層改造類型劃分關(guān)鍵指標(biāo)的確定033
二、煤儲(chǔ)層改造類型劃分關(guān)鍵指標(biāo)臨界值的確定及劃分034
三、煤儲(chǔ)層改造工藝選型建議036
第三章活性水常規(guī)改造單一煤層關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用038
及時(shí)節(jié)活性水常規(guī)改造單一煤層關(guān)鍵技術(shù)039
一、開(kāi)發(fā)層系的選擇039
二、射孔方式及密度選擇040
三、壓裂液配方實(shí)驗(yàn)挑選042
四、支撐劑的選擇045
五、不同煤體結(jié)構(gòu)活性水壓裂裂縫形態(tài)051
六、不同煤體結(jié)構(gòu)活性水壓裂泵注參數(shù)優(yōu)化064
第二節(jié)活性水改造單一煤層應(yīng)用與效果評(píng)價(jià)068
一、低中滲Ⅱ類煤為主儲(chǔ)層活性水改造技術(shù)應(yīng)用068
二、低滲Ⅲ類煤為主煤儲(chǔ)層活性水改造技術(shù)應(yīng)用071
第四章酸化壓裂改造煤層關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用077
及時(shí)節(jié)酸化壓裂改造煤層關(guān)鍵技術(shù)078
一、開(kāi)發(fā)層系的選擇078
二、酸化壓裂液配方挑選078
三、不同煤階煤酸化前后表面結(jié)構(gòu)及滲透率變化特征093
四、酸液與其他不同壓裂液混合壓裂泵注程序設(shè)計(jì)118
第二節(jié)酸化壓裂煤層適用性評(píng)價(jià)及應(yīng)用119
一、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用120
二、適用性評(píng)價(jià)120
第五章胍膠壓裂改造煤層關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用122
及時(shí)節(jié)胍膠壓裂液低溫破膠劑實(shí)驗(yàn)挑選123
一、實(shí)驗(yàn)方案123
二、實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果124
三、破膠劑實(shí)驗(yàn)挑選結(jié)果129
第二節(jié)HPG壓裂煤儲(chǔ)層的主要傷害負(fù)效應(yīng)研究129
一、HPG壓裂液引起支撐劑導(dǎo)流能力變化研究130
二、破膠液對(duì)煤心滲透率傷害實(shí)驗(yàn)研究133
第三節(jié)胍膠壓裂液改造煤儲(chǔ)層綜合導(dǎo)流能力研究136
一、HPG壓裂工藝流程137
二、壓裂造縫時(shí)裂縫長(zhǎng)度和寬度計(jì)算137
三、HPG攜砂形成的有效支撐裂縫形態(tài)138
四、不同條件下支撐劑鋪置有效支撐縫長(zhǎng)149
五、HPG和活性水壓裂導(dǎo)流能力對(duì)比155
第四節(jié)胍膠壓裂泵注程序設(shè)計(jì)158
第五節(jié)胍膠壓裂工藝的工程應(yīng)用與適用性評(píng)價(jià)159
一、研究區(qū)地質(zhì)概況160
二、HPG壓裂主要參數(shù)的確定160
三、煤層氣直井壓裂效果評(píng)價(jià)161
四、胍膠壓裂液適用性評(píng)價(jià)162
第六章氮?dú)獍樽毫迅脑烀簩雨P(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用165
及時(shí)節(jié)注氮?dú)鈱?duì)煤儲(chǔ)層的增能作用166
一、二元?dú)怏w等溫吸附/置換實(shí)驗(yàn)研究166
二、注氮?dú)庖鸬膬?chǔ)層壓力變化規(guī)律168
第二節(jié)注氮?dú)鈱?duì)煤儲(chǔ)層的增透作用172
一、氮?dú)怛?qū)替甲烷過(guò)程煤基質(zhì)變形規(guī)律172
二、注氮?dú)庖鸬拿嚎琢严督Y(jié)構(gòu)變化特征179
三、注氮?dú)鈱?duì)煤儲(chǔ)層孔裂隙導(dǎo)流能力的影響180
第三節(jié)氮?dú)獍樽毫压こ虘?yīng)用及適用性評(píng)價(jià)184
一、水力壓裂伴注氮?dú)馓岣呙簩託庵本墒章实挠绊懸蛩?84
二、氮?dú)獍樽毫压こ虘?yīng)用185
三、氮?dú)獍樽毫堰m用性評(píng)價(jià)187
第七章二氧化碳?jí)毫迅脑烀簩雨P(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用190
及時(shí)節(jié)CO2注入后吸附-解吸及置換特征191
一、注CO2后氣體吸附-解吸特征191
二、注CO2后置換CH4特征196
三、超臨界條件下注CO2后氣體吸附、解吸、置換特征199
第二節(jié)CO2注入后的化學(xué)作用引起煤儲(chǔ)層滲透率影響機(jī)理205
一、CO2注入后化學(xué)作用引起的煤儲(chǔ)層滲透率變化特征206
二、CO2注入后化學(xué)作用引起的滲透率變化機(jī)理217
第三節(jié)CO2注入后物理作用引起煤儲(chǔ)層滲透率變化特征222
一、CO2注入后物理作用引起的煤儲(chǔ)層滲透率變化實(shí)驗(yàn)研究222
二、CO2置換CH4過(guò)程滲透率變化特征227
第四節(jié)CO2壓裂技術(shù)工程應(yīng)用及適用性評(píng)價(jià)236
一、二氧化碳泡沫壓裂工程應(yīng)用237
二、二氧化碳泡沫壓裂的適用性240
第八章幾種特殊活性水改造煤層關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用241
及時(shí)節(jié)多煤層合層壓裂改造關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用242
一、多煤層合層投球壓裂技術(shù)原理242
二、合層水力壓裂關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化243
三、應(yīng)用效果評(píng)價(jià)247
第二節(jié)連續(xù)多次水力壓裂煤層關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用249
一、連續(xù)多次水力壓裂技術(shù)原理249
二、晉城礦區(qū)連續(xù)多次水力壓裂裂縫展布特征250
三、應(yīng)用效果評(píng)價(jià)258
第三節(jié)單一煤層重復(fù)水力壓裂綜合選井技術(shù)259
一、單一煤層重復(fù)水力壓裂選井評(píng)價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建259
二、基于多層次模糊綜合評(píng)價(jià)的重復(fù)水力壓裂選井方法261
三、應(yīng)用與評(píng)價(jià)262
參考文獻(xiàn)266
