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第一章 绪论1

第一节 煤层气直井储层改造技术研究意义2

第二节 国内外煤层气井压裂工艺技术进展4

一、煤层气储层改造技术研究进展4

二、压裂液配方研究进展10

三、压裂液对煤储层伤害研究进展15

四、压裂工艺参数优化研究进展16

第三节 煤层气直井储层改造技术研究方案18

一、主要研究内容18

二、研究方法与技术路线19

三、预期目标19

第二章 煤层气直井储层改造技术一般工艺流程与类型21

第一节 煤储层改造的目的与特殊性22

一、煤储层改造的目的22

二、煤储层改造的特殊性22

第二节 煤层压裂与砂岩层压裂的异同24

一、煤层压裂与砂岩层压裂的相同点24

二、煤层压裂与砂岩层压裂的不同点25

第三节 煤层气直井储层改造的一般工艺流程29

第四节 煤储层改造类型划分及工艺选型33

一、煤储层改造类型划分关键指标的确定33

二、煤储层改造类型划分关键指标临界值的确定及划分34

三、煤储层改造工艺选型建议36

第三章 活性水常规改造单一煤层关键技术与应用38

第一节 活性水常规改造单一煤层关键技术39

一、开发层系的选择39

二、射孔方式及密度选择40

三、压裂液配方实验优选42

四、支撑剂的选择45

五、不同煤体结构活性水压裂裂缝形态51

六、不同煤体结构活性水压裂泵注参数优化64

第二节 活性水改造单一煤层应用与效果评价68

一、低中渗Ⅱ类煤为主储层活性水改造技术应用68

二、低渗Ⅲ类煤为主煤储层活性水改造技术应用71

第四章 酸化压裂改造煤层关键技术与应用77

第一节 酸化压裂改造煤层关键技术78

一、开发层系的选择78

二、酸化压裂液配方优选78

三、不同煤阶煤酸化前后表面结构及渗透率变化特征93

四、酸液与其他不同压裂液混合压裂泵注程序设计118

第二节 酸化压裂煤层适用性评价及应用119

一、现场应用120

二、适用性评价120

第五章 胍胶压裂改造煤层关键技术与应用122

第一节 胍胶压裂液低温破胶剂实验优选123

一、实验方案123

二、实验测试结果124

三、破胶剂实验优选结果129

第二节 HPG压裂煤储层的主要伤害负效应研究129

一、HPG压裂液引起支撑剂导流能力变化研究130

二、破胶液对煤心渗透率伤害实验研究133

第三节 胍胶压裂液改造煤储层综合导流能力研究136

一、HPG压裂工艺流程137

二、压裂造缝时裂缝长度和宽度计算137

三、HPG携砂形成的有效支撑裂缝形态138

四、不同条件下支撑剂铺置有效支撑缝长149

五、HPG和活性水压裂导流能力对比155

第四节 胍胶压裂泵注程序设计158

第五节 胍胶压裂工艺的工程应用与适用性评价159

一、研究区地质概况160

二、HPG压裂主要参数的确定160

三、煤层气直井压裂效果评价161

四、胍胶压裂液适用性评价162

第六章 氮气伴注压裂改造煤层关键技术与应用165

第一节 注氮气对煤储层的增能作用166

一、二元气体等温吸附／置换实验研究166

二、注氮气引起的储层压力变化规律168

第二节 注氮气对煤储层的增透作用172

一、氮气驱替甲烷过程煤基质变形规律172

二、注氮气引起的煤孔裂隙结构变化特征179

三、注氮气对煤储层孔裂隙导流能力的影响180

第三节 氮气伴注压裂工程应用及适用性评价184

一、水力压裂伴注氮气提高煤层气直井采收率的影响因素184

二、氮气伴注压裂工程应用185

三、氮气伴注压裂适用性评价187

第七章 二氧化碳压裂改造煤层关键技术与应用190

第一节 CO2注入后吸附-解吸及置换特征191

一、注CO2后气体吸附-解吸特征191

二、注CO2后置换CH4特征196

三、超临界条件下注CO2后气体吸附、解吸、置换特征199

第二节 CO2注入后的化学作用引起煤储层渗透率影响机理205

一、CO2注入后化学作用引起的煤储层渗透率变化特征206

二、CO2注入后化学作用引起的渗透率变化机理217

第三节 CO2注入后物理作用引起煤储层渗透率变化特征222

一、CO2注入后物理作用引起的煤储层渗透率变化实验研究222

二、CO2置换CH4过程渗透率变化特征227

第四节 CO2压裂技术工程应用及适用性评价236

一、二氧化碳泡沫压裂工程应用237

二、二氧化碳泡沫压裂的适用性240

第八章 几种特殊活性水改造煤层关键技术与应用241

第一节 多煤层合层压裂改造关键技术与应用242

一、多煤层合层投球压裂技术原理242

二、合层水力压裂关键参数优化243

三、应用效果评价247

第二节 连续多次水力压裂煤层关键技术与应用249

一、连续多次水力压裂技术原理249

二、晋城矿区连续多次水力压裂裂缝展布特征250

三、应用效果评价258

第三节 单一煤层重复水力压裂综合选井技术259

一、单一煤层重复水力压裂选井评价指标的构建259

二、基于多层次模糊综合评价的重复水力压裂选井方法261

三、应用与评价262

参考文献266