本书通过梳理国家科技重大专项中煤层气勘探开发所取得的成果，展示了我国煤层气勘探开发技术现状和进展，剖析了我国煤层气勘探开发技术瓶颈、存在问题和技术需求，用实践验证了各项勘探开发技术的推广前景，为广大煤层气技术工作人员呈现了我国煤层气勘探开发和技术研究的鸟瞰图。
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序一
序二
前言
第一篇 总体篇
第一章 我国煤层气产业发展现状与技术前景 3
第一节 煤层气地面开发发展现状 3
一、国际煤层气地面开发现状 3
二、中国煤层气地面开发现状 6
第二节 煤层气地面开发形势与挑战 17
一、产业发展面临形势 17
二、煤层气发展存在挑战 18
三、技术瓶颈 19
第三节 煤层气地面开发技术发展方向 20
一、甜点区高效预测理论和技术 20
二、提高单井产量理论和技术 21
三、深部煤层气及煤系地层天然气开发理论与技术 21
四、已开发区稳产增产技术 21
五、煤层气田智能信息技术 22
六、探索煤炭地下气化技术 22
七、高能物理激光技术 22
第二章 我国煤矿瓦斯抽采现状及发展方向 23
第一节 我国煤矿瓦斯抽采发展现状 23
一、瓦斯抽采发展阶段 23
二、瓦斯抽采利用主要成就 25
三、存在的主要问题 27
第二节 我国煤矿瓦斯抽采先进模式 29
一、地面钻井预抽三区联动抽采 29
二、卸压开采煤与瓦斯共采 31
三、强化增透抽采 36
第三节 我国煤矿瓦斯抽采发展形势和要求 37
一、瓦斯抽采面临形势和挑战 37
二、瓦斯抽采总体要求 38
第四节 煤矿瓦斯抽采技术发展方向 38
一、优先发展地面井抽采 39
二、强化推行开采保护层卸压抽采 39
三、组织大钻、定向钻技术装备工艺攻关 39
四、提高煤矿瓦斯抽采标准，推动瓦斯抽采零排放 39
五、组织瓦斯精准预测攻关，实现精准抽采 40
六、统筹协调煤层气开发、煤炭开采和瓦斯抽采利用 40
主要参考文献 40
第二篇 技术篇
第三章 煤层气资源潜力与富集规律 45
第一节 概况 45
一、煤层气特点 45
二、煤层气特殊性及形成条件 46
第二节 煤层气资源潜力 48
一、我国煤层气资源潜力 48
二、我国煤层气有利目标优选 49
三、有效资源潜力 52
第三节 主要理论、技术进展 57
一、中高阶煤煤层气“三元耦合”高产地质控制认识 57
二、低阶煤煤层气“多源补给”富集成藏模式 64
三、中深层煤系天然气“同源叠置”立体成藏模式 68
四、煤储层物性测试及评价技术 73
第四节 典型煤层气田评价 78
一、沁水樊庄煤层气田 78
二、鄂尔多斯东缘保德气田 79
三、内蒙古二连吉尔嘎朗图区块 81
第五节 发展方向 81
一、有效提高单井产量 81
二、有效恢复低效区产能 82
三、深层煤层气资源规模有效动用 82
四、煤系“三气”高效合采 83
五、前景展望 83
主要参考文献 83
第四章 煤储层地质动态分析与预测技术 85
第一节 概况 85
第二节 煤储层动态地质评价与预测基础理论 85
一、中-高阶煤煤层气井高产主控地质因素及高产井区地质模式 86
二、煤储层物性动态规律及其定量表征 89
三、多层叠置含煤层气系统地质理论 93
第三节 关键技术 96
一、煤层气有利建产区地质综合评价技术 96
二、叠置含煤层气系统开发工艺优化设计技术 105
三、煤储层开发地质动态数值模拟技术 120
第四节 成果应用 127
第五节 发展方向 128
主要参考文献 131
第五章 煤系地层多气合采技术 133
第一节 概述 133
第二节 理论认识及技术进展 134
一、叠置含气系统识别及产层组合优化方法 134
二、产层组穿层致裂机理及增产改造技术 141
三、合层排采生产控制技术 148
四、多气综合开发一体化集输技术 163
第三节 多层合采理论认识及技术成果应用 169
第四节 技术发展方向 171
一、煤层气开发机理研究及革命性技术突破 171
二、地质-工程一体化适配性技术 172
主要参考文献 172
第六章 煤矿区煤层气与煤协调开发理论与技术 175
第一节 概况 175
第二节 煤矿区煤层气与煤协调开发理论 176
一、煤矿区瓦斯富集规律及控制因素 176
二、煤层气与煤协调开发模式 178
三、采气与采煤协调开发评价方法 181
第三节 煤矿区煤层气与煤协调开发技术 182
一、煤层气与煤地质条件精细探测技术 182
二、煤矿区煤层气抽采产能预测技术 186
三、未采动区地面煤层气抽采技术 190
四、采动区地面煤层气抽采技术 194
五、煤矿区煤层气井下抽采钻孔施工技术 200
六、低透气性煤层煤层气增产技术 207
七、煤矿区煤层气安全集输技术 211
八、低浓度煤层气梯级利用技术 215
第四节 发展方向 221
一、国际煤矿区煤层气科技发展趋势 221
二、国内煤矿区煤层气科技发展趋势 223
三、煤矿区煤层气与煤炭协调开发技术预测 223
主要参考文献 225
第三篇 实践篇
第七章 沁水盆地高阶煤煤层气勘探开发技术及展望 229
第一节 勘探开发理论 229
一、“四元”勘探理论 229
二、“三要素”控产理论 232
三、疏导式开发理论 234
四、排采控制理论 239
第二节 主要技术成果 242
一、基于“四元三素”理论的富集高产区评价技术 242
二、基于疏导理论的水平井优化设计技术 246
三、可控水平井优快钻完井技术 250
四、疏导式改造增产技术 262
五、智能排采及地面集输技术 269
第三节 取得的成效 274
第四节 发展方向 275
主要参考文献 275
第八章 鄂尔多斯盆地东缘煤层气开发技术及发展需求 278
第一节 煤系多目的层甜点评价技术 278
一、中低阶煤煤层气富集理论 279
二、煤层气三维地震评价技术 279
三、多目的层三维地震评价技术 280
四、煤层气“甜点”评价技术 280
五、鄂东缘页岩气评价 283
第二节 煤系地层钻完井技术 285
一、煤层气丛式浅造斜钻井技术 285
二、煤层气丛式井工厂化作业的方法体系 286
三、多类型煤层气水平井钻完井技术 287
第三节 煤系多目的层增产改造技术 290
一、煤层气丛式井量化高效压裂技术 290
二、煤层气水平井分段压裂技术 291
三、煤系地层水平井储层改造技术 293
四、小曲率半径定向井配套压裂工艺新技术 295
第四节 煤系地层生产优化技术 296
一、“双控制逐级排采区域降压法”煤层气排采技术 297
二、合采测试工艺 298
三、深层煤层气与煤系天然气合采工艺 301
四、煤系地层天然气井生产优化配套技术 303
第五节 地面集输流程及工艺技术 304
一、低成本地面集输工艺技术 305
二、低成本气质控制技术 306
三、采出水物理处理技术 307
四、“同沟敷设、气水分输、集中处理”煤层气地面集输系统 308
五、一体化、撬装化装置 309
第六节 示范成效 310
一、在鄂东缘建成中低煤阶的保德示范区 310
二、带动鄂东缘煤层气和煤系地层天然气的综合开发 311
三、推动国内中低阶煤煤层气产业的发展 312
四、引领煤层气行业标准规范制定 313
五、建成国家级煤层气科技创新平台 313
六、煤层气规模开发，带来显著社会经济效益 313
第七节 技术需求 313
一、煤层气已开发区提升开发效益技术 313
二、鄂东缘深层煤层气和煤系地层多气合采开发技术 315
主要参考文献 317
第九章 深层煤层气勘探开发技术与实践 318
第一节 概况 318
第二节 深层煤层气勘探开发理论 319
一、深层煤层气富集高产“五元”控气理论 319
二、深层煤层气排采机理研究 336
第三节 深层煤层气勘探开发技术 346
一、深层煤层气选区综合评价技术 346
二、低成本开发工程工艺技术 354
三、精细化排采技术 358
第四节 发展方向 363
主要参考文献 364
第十章 新疆煤层气勘探开发技术及前景 367
第一节 概况 367
一、资源概况及特点 367
二、地面煤层气勘查开发现状 368
三、井下瓦斯抽采利用现状 369
第二节 重点地区煤层气地质特征及煤矿区采动影响特征 370
一、准噶尔盆地南缘中低阶煤煤层气富集规律及资源可采性 370
二、大倾角多煤组煤矿区采动影响特征 375
第三节 新疆煤层气勘查开发与瓦斯抽采技术发展 377
一、大倾角、多厚煤层快速钻完井工艺技术 377
二、大倾角、多厚煤层高效压裂工艺技术 382
三、大倾角、多煤层合层排采工艺技术 389
四、阜康深部煤层气高效开发技术理论 398
五、大倾角多煤组采动区和碎软低渗首采层瓦斯抽采工艺技术 406
第四节 应用效果 409
一、落实煤层气探明储量164 亿m3，建成煤层气地面开发年产能1.65 亿m3 409
二、优化的适应性工程技术系列，为新疆煤层气勘查开发提供了有力技术支撑 410
三、深部煤层气开发效果显著 415
四、大倾角、碎软煤层矿井瓦斯抽采工艺技术应用效果明显 416
第五节 发展方向 417
主要参考文献 418
第十一章 山西晋城矿区煤层气与煤炭协调开发工程示范 419
第一节 晋城矿区煤层气与煤炭赋存地质条件 419
第二节 煤矿区三区联动整体抽采理论与模式 420
一、三区的采气采煤时空布局概念模型 421
二、三区联动抽采指标阈值确定模型 422
三、抽采效果评价 424
第三节 规划区地面超前预抽系列技术 429
一、垂直井大面积超前预抽技术 429
二、碎软低渗煤层分段压裂水平井技术 434
三、过采空区抽采下组煤煤层气技术 437
四、径向井压裂快速抽采技术 442
第四节 准备区井上下联合抽采系列技术 444
一、地面压裂与井下长钻孔联合抽采系列技术 444
二、本煤层区域递进式定向钻进抽采技术 446
三、碎软低渗煤层梳状孔抽采技术 447
第五节 生产区精准抽采系列技术 452
一、地面采动井抽采技术 452
二、高位钻孔抽采技术 456
第六节 煤层气与煤炭协调开发及推广应用效果 458
一、推广辐射效应明显 458
二、支撑了煤层气产量大幅提升，保障了煤矿安全生产 458
三、带动了地方政府对煤层气行业的政策、资金等支持 458
四、形成完备的煤层气开发全产业链发展商业模式 460
五、环保效益明显，社会效益显著 460
六、促进国内外煤层气行业间的交流 460
主要参考文献 460
第十二章 两淮矿区煤层群开采条件下煤层气抽采技术 462
第一节 概述 462
一、背景 462
二、两淮矿区煤层气赋存及开发情况 462
第二节 低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术 464
一、技术突破 464
二、留巷钻孔法煤与瓦斯共采方法与理论 466
三、留巷钻孔法煤与瓦斯共采技术涉及的三项新技术 467
第三节 煤层群开采条件下井上下立体抽采技术 470
一、淮南矿区煤层群条件井上下立体抽采模式 470
二、淮北矿区煤层群条件井上下立体抽采模式 471
第四节 地面钻井卸压煤层气抽采技术 475
一、厚流沙段套管断裂方式 476
二、采动造成的钻井断裂的轴向力的来源 476
三、采动区地面钻井破坏因素及原理 476
四、新型防断地面钻井结构 477
五、采动岩层防断地面钻井施工关键技术 478
六、采动区地面钻井抽采煤层群卸压瓦斯方法、井位设计 479
七、形成深厚表土层高地应力条件下卸压瓦斯地面高效开采模式 480
第五节 松软低透气性煤层地面水平井压裂抽采技术 480
一、压裂目标区井位优化部署 480
二、新型井身结构与精确钻井 481
三、水平分段压裂工程 485
四、高效排采 487
第六节 松软低透气性煤层强化抽采技术 488
一、水力压裂强化抽采技术 488
二、钻割一体化强化抽采技术 493
三、水力冲孔强化抽采技术 495
四、掏穴扩孔强化抽采技术 498
第七节 “以孔代巷”煤层气抽采技术 501
一、定向长钻孔合理的层位确定 501
二、“以孔代巷”长钻孔设计 501
三、抽采效果显著提高 502
第八节 “一孔两消”煤层气抽采技术 504
一、钻场钻孔设计 504
二、施工装备选型 505
三、施工技术难题与解决方案 507
四、抽采效果显著 508
第九节 复杂地质条件下打钻抽采技术与工艺 510
一、囊袋封孔技术 510
二、全程筛管快速护孔技术 511
三、下向孔排水排渣技术 513
第十节 推广应用 516
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