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第1章 绪论1

1.1 煤层气开发地质学研究目的与意义1

1.2 煤层气勘探及开发研究现状2

1.2.1 国外研究现状2

1.2.2 国内研究现状4

1.3 本书研究的内容与方法7

参考文献9

第2章 煤的物质组成及其基本物理化学性质12

2.1 引言12

2.2 煤的物质组成12

2.2.1 煤储层固态物质组成12

2.2.2 煤中的水和气16

2.3 煤化作用及煤层气的形成17

2.3.1 煤化作用17

2.3.2 煤化作用特点及煤化程度指标17

2.3.3 煤层气的形成19

2.4 煤的基本物理化学性质21

2.4.1 煤的基本物理性质21

2.4.2 煤的基本化学性质25

2.5 基于测井曲线的煤质参数预测27

2.5.1 研究区煤层煤质特征28

2.5.2 煤的工业分析与测井参数之间关系29

2.5.3 煤质参数预测的多元回归模型33

2.5.4 煤质参数预测的BP神经网络模型35

2.5.5 两种模型的对比分析37

参考文献39

第3章 煤储层厚度及其预测技术41

3.1 引言41

3.2 煤层的形成与煤厚变化的控制因素41

3.2.1 煤层的形成41

3.2.2 煤厚变化的控制因素43

3.3 煤储层厚度稳定性评价48

3.3.1 煤储层厚度稳定性评价步骤和方法49

3.3.2 煤储层厚度及其稳定性分析50

3.4 基于地震属性的煤储层厚度预测技术53

3.4.1 背景技术53

3.4.2 关于厚度预测方法54

3.4.3 煤储层厚度预测的基本原理56

3.4.4 淮南谢桥煤矿13-1煤储层厚度预测分析60

3.5 煤储层厚度对煤层气井产能的影响63

3.5.1 煤层分布特征对煤层气井产能的影响63

3.5.2 煤储层厚度对煤层气井产能的控制分析64

3.5.3 沁水盆地南部煤储层厚度与煤层气井产气量对比分析65

参考文献67

第4章 煤储层孔隙-裂隙特征及其孔渗性69

4.1 引言69

4.2 煤的孔隙特征69

4.2.1 煤孔隙结构69

4.2.2 煤的孔隙成因70

4.2.3 煤的孔隙表征参数71

4.2.4 煤的孔隙结构测定方法73

4.3 煤储层裂隙系统78

4.3.1 煤中节理（裂隙）类型78

4.3.2 煤中节理（裂隙）的分级及特征79

4.3.3 煤中节理（裂隙）的表征参数82

4.4 煤储层渗透性及其评价90

4.4.1 煤储层渗透性90

4.4.2 煤储层渗透性评价分类95

4.5 煤储层渗透性影响因素99

4.5.1 地质构造99

4.5.2 煤体结构102

4.5.3 煤层埋藏深度104

4.5.4 现今地应力105

4.6 基于最大主曲率的煤储层渗透性预测及应用106

4.6.1 渗透性预测的基本原理106

4.6.2 煤储层渗透率预测的应用109

参考文献111

第5章 煤储层含气性及其控制理论113

5.1 引言113

5.2 煤层气的赋存状态及气体组分特征113

5.2.1 煤层气的赋存状态113

5.2.2 煤层气的气体组分特征115

5.3 煤层含气量测试方法116

5.3.1 煤层含气量的解吸法117

5.3.2 逸散／损失气量的估算118

5.4 煤储层压力118

5.4.1 煤储层压力基本概念118

5.4.2 煤储层压力的影响因素120

5.5 煤储层含气饱和度123

5.5.1 含气饱和度的基本概念123

5.5.2 含气饱和度的影响因素124

5.5.3 临界解吸压力125

5.6 影响煤层气富集的地质因素及其控气理论125

5.6.1 地质构造及其控气作用125

5.6.2 煤变质作用对煤层含气性的影响129

5.6.3 有效埋藏深度及其控气作用130

5.6.4 上覆地层厚度及其控气作用133

5.6.5 煤层顶底板岩性及其控气作用135

5.6.6 煤岩、煤质特征的影响138

5.6.7 水文地质条件的控气作用138

5.7 煤层含气量的预测方法139

5.7.1 基于Langmuir方程的煤层含气量预测方法139

5.7.2 煤层含气量BP网络预测方法143

5.8 煤层含气量对煤层气井产能的控制147

参考文献149

第6章 煤的吸附与解吸特征150

6.1 引言150

6.2 吸附与解吸理论150

6.2.1 气固吸附及吸附热力学150

6.2.2 吸附等温式154

6.2.3 吸附滞后现象156

6.2.4 吸附／解吸等温试验158

6.3 煤的吸附与解吸特征159

6.3.1 煤的吸附特征159

6.3.2 煤的解吸特征165

6.3.3 吸附质166

6.3.4 吸附时间167

6.4 煤的吸附与解吸差异性实验研究169

6.4.1 等温吸附与解吸实验169

6.4.2 煤样的“解吸滞后”特征177

6.5 煤的吸附解吸特性对煤层气开发的影响178

6.5.1 对煤层气井临界解吸压力的影响178

6.5.2 对煤层气井产量的影响180

6.5.3 对煤层气井采收率的影响181

参考文献183

第7章 水文地质条件及其对煤层气开发的影响184

7.1 引言184

7.2 水文地质条件184

7.2.1 地下水类型及特征184

7.2.2 主要含水层和隔水层类型187

7.3 水文地质条件的控气作用189

7.3.1 煤层气随地下水运移逸散作用189

7.3.2 水力封闭控气作用192

7.4 煤层气井开发的排水降压过程193

7.4.1 煤层气单井的排采规律193

7.4.2 煤层气单井的排采阶段及特征195

7.4.3 煤层气单井排采的局限性196

7.4.4 煤层气井井间干扰197

7.5 水文地质条件对煤层气井产能的影响198

7.5.1 主要含水层条件对煤层气开发的影响198

7.5.2 煤层自身水文地质条件对煤层气井产能的影响200

7.5.3 煤层顶底板的水文地质条件对煤层气井产能的影响202

7.5.4 考虑地下水影响的煤层气井产量预测203

7.6 煤层气开发的水文地质条件评价分类205

7.6.1 矿井水文地质类型205

7.6.2 煤层气开发的水文地质条件评价分类206

参考文献208

第8章 现今地应力及其对煤储层渗透性的控制209

8.1 引言209

8.2 地应力成因类型及应力状态209

8.2.1 地应力成因类型209

8.2.2 岩体天然应力状态及其类型211

8.2.3 有效应力213

8.2.4 煤储层的压缩系数216

8.3 沁水盆地南部现代地应力场特征218

8.3.1 地应力随深度的变化218

8.3.2 最小水平主应力、垂直主应力和孔隙压力之间的关系220

8.3.3 垂直应力与水平应力之间的关系222

8.3.4 现今地应力方向223

8.4 煤储层渗透性与现今地应力之间的关系225

8.5 地应力对煤储层渗透性影响机理分析229

8.5.1 裂隙岩体渗透特性与应力耦合关系229

8.5.2 煤储层中的应力和变形对渗透性的影响233

参考文献235

第9章煤、岩石力学性质及其压裂机理研究236

9.1 引言236

9.2 煤、岩石力学性质236

9.2.1 煤、岩石变形及强度参数236

9.2.2 煤的变形力学特性240

9.2.3 煤、岩石破坏的基本形式和机制244

9.3 煤、岩破坏准则246

9.3.1 莫尔-库仑（Mohr-Coulomb）准则246

9.3.2 格里菲斯准则248

9.4 煤层气井压裂的基本原理及应用分析249

9.4.1 水力压裂的基本原理249

9.4.2 沁水盆地南部水力压裂试验结果及分析252

9.5 煤岩压裂的裂缝形态及其影响因素253

9.5.1 煤岩压裂的裂缝形态253

9.5.2 地应力对压裂裂缝扩展的影响254

9.5.3 岩性对水力压裂裂缝扩展的影响257

9.5.4 原生裂隙对水力压裂裂缝扩展的影响259

参考文献260

第10章 煤层气产出规律及其开发技术262

10.1 引言262

10.2 煤层气产出规律263

10.2.1 煤层气井产出的动态规律263

10.2.2 煤层气井排采特征265

10.2.3 矿井瓦斯自然排放衰减规律270

10.3 煤层气开发方式271

10.3.1 概况271

10.3.2 煤矿井下抽采272

10.3.3 地面钻井开发278

10.4 煤层气地面垂直井开采及采收率预测287

10.4.1 煤层气勘探开发选区评价287

10.4.2 煤层气地面开发的井网优化290

10.4.3 单井开发及井组开发产能比较291

10.4.4 采收率预测295

参考文献298