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第1章 绪论1

1.1 研究意义1

1.2 国内外研究现状与评述2

1.2.1 煤对煤层气的吸附／解吸研究现状2

1.2.2 煤层气渗流的研究现状8

1.3 本书主要内容10

第2章 可控声震法实验系统设计12

2.1 超声波收发装置设计12

2.1.1 超声波收发器的性能指标12

2.1.2 超声波收发装置工作原理12

2.1.3 超声波收发装置结构框图13

2.2 超声波收发装置软硬件设计14

2.2.1 信号发生模块14

2.2.2 信号接收模块设计22

2.3 可控声震法实验系统设计29

2.3.1 声场作用下甲烷吸附／解吸装置29

2.3.2 声场作用下甲烷渗流装置32

2.4 本章小结35

第3章 声波在煤储层中的传播及衰减规律36

3.1 声波在煤储层中的传播理论36

3.1.1 声波在煤体中传播的波动方程和速度36

3.1.2 声波在煤层气中传播的波动方程和速度39

3.1.3 波动方程求解40

3.2 声波在煤体中的衰减规律47

3.2.1 声波的特征量47

3.2.2 声波的衰减与衰减系数48

3.3 本章小结52

第4章 不加声场和加声场作用下甲烷吸附解吸特性及模型53

4.1 实验煤样工业分析53

4.2 煤体的微观孔隙结构55

4.2.1 煤微观孔隙结构研究方法55

4.2.2 煤孔隙结构的分类56

4.2.3 煤孔隙的成因类型56

4.2.4 煤体微观孔隙结构的实验研究57

4.3 不加声场和加声场作用下甲烷吸附特性及模型67

4.3.1 吸附模型67

4.3.2 不加声场作用下甲烷吸附特性69

4.3.3 声场作用下甲烷吸附特性70

4.3.4 声场作用下煤吸附甲烷模型75

4.3.5 声场影响煤吸附甲烷的机理77

4.4 不加声场和加声场作用下甲烷解吸特性及模型78

4.4.1 解吸模型78

4.4.2 不加声场作用下甲烷解吸特性79

4.4.3 声场作用下甲烷解吸特性82

4.4.4 声场作用下甲烷解吸模型91

4.5 本章小结92

第5章 声震法促进煤层气解吸扩散的机理94

5.1 煤层气扩散94

5.1.1 Fick型扩散95

5.1.2 Knudsen型扩散102

5.1.3 过渡型扩散102

5.2 双扩散模型103

5.3 本章小结107

第6章 声震法提高煤储层渗透率的机理108

6.1 煤层气的渗透特性与渗流方程108

6.1.1 煤层气的渗透特性108

6.1.2 煤层气渗流方程的研究112

6.2 声场促进煤层气渗流的实验研究113

6.2.1 试件加工113

6.2.2 煤样变形特性的实验研究113

6.2.3 温度对煤体变形特性的影响115

6.2.4 气体渗透率计算公式116

6.2.5 不加声场作用下甲烷气渗流特性的实验研究116

6.3 地应力、地温、声场中煤层气渗流方程124

6.3.1 煤层气运动方程125

6.3.2 煤层气流动的连续性方程125

6.3.3 煤层气状态方程125

6.3.4 煤层气含量方程126

6.3.5 煤层气渗流方程127

6.4 煤层气渗流特性的数值模拟127

6.4.1 单场与多场作用下煤层气渗流数值模拟127

6.4.2 声场作用下煤层气渗流特性的数值模拟132

6.5 声场促进甲烷气解吸扩散渗流的机理136

6.5.1 机械振动作用136

6.5.2 热效应作用136

6.5.3 煤与甲烷分子间的作用关系138

6.6 本章小结139

第7章 声震法促进煤层气渗流的现场试验研究140

7.1 提高煤层气抽采率的激励技术140

7.2 声震法促进煤层气渗流的现场试验144

7.2.1 实验现场情况144

7.2.2 现场实验方法与数据分析146

7.3 本章小结149

参考文献150