煤层气与煤炭协调开发理论与技术

目录
前言
第1章煤矿区煤层气与煤炭协调开发1
1.1煤矿区瓦斯富集规律及控制因素1
1.1.1我国煤层含气性的基本特征1
1.1.2我国煤层渗透性的基本特征及其控制因素3
1.2煤层气与煤炭协调开发模式5
1.2.1煤层气与煤炭协调开发模式定义5
1.2.2煤层气与煤炭协调开发模式分类方法、模型及指标8
1.2.3煤层气与煤炭协调开发模式分类结果及典型案例10
第2章煤矿区煤层气地质条件精细探测技术24
2.1煤矿区煤层气富集区地面探测技术24
2.1.1煤层气富集区地震预测技术24
2.1.2地面井碎软煤层煤体结构参数探测及量化判识技术装备31
2.2煤矿区煤层气富集区井下探测技术33
2.2.1煤层气富集区井下电磁波透视技术与装备33
2.2.2煤层气富集区井下地震探测技术38
2.2.3煤矿井下随钻无缆测井技术及装备44
2.2.4采动区裂缝带微震监测技术与装备46
2.3煤层气抽采区块优选及钻孔优化设计技术52
2.3.1煤层厚度分析52
2.3.2煤层气储层储集条件分析54
2.3.3煤层气保存条件分析59
2.3.4煤层气AVO含气性分析60
2.3.5有利区块优选63
2.3.6钻孔优化布置63
第3章煤矿区煤层气抽采产能预测技术66
3.1煤矿区煤层气参数测试技术与装置67
3.1.1煤层气含量测试技术67
3.1.2煤矿井下储层渗透率测试方法68
3.1.3矿井瓦斯含量与压力快速测定装置71
3.2煤矿井下煤层密闭取心技术与装备73
3.2.1煤层取心技术要求74
3.2.2密闭取心装置构成及工作原理76
3.2.3密闭取心装置特点及用途78
3.2.4密闭取心技术及工艺79
3.2.5煤矿井下密闭取心测试技术应用79
3.3煤矿区煤层气开发工程优化设计技术80
3.3.1优化设计技术思路81
3.3.2不同条件下煤层气开发方式选择83
3.3.3煤矿规划区煤层气开发工程优化技术88
3.3.4采动区煤层气开发工程优化技术88
3.4碎软低渗煤层煤层气开发区优选90
3.4.1碎软低渗煤层区地质评价方法90
3.4.2碎软低渗煤层区煤层气高产区评价参数90
3.4.3评价体系90
3.4.4碎软低渗煤层抽采井田优选方法92
3.5煤矿区煤层气抽采产能数值模拟技术92
3.5.1原始条件下地面煤层气产能预测技术93
3.5.2采动条件下地面煤层气产能预测技术93
3.5.3保护层开采条件下煤层气产能预测技术101
第4章未采动区地面煤层气钻井技术112
4.1煤层气井钻进装备112
4.1.1全液压车载钻机112
4.1.2山地模块化钻机118
4.1.3泥浆泵及固控系统120
4.1.4配套钻具及钻头121
4.2测斜仪器128
4.2.1有线随钻测量系统128
4.2.2无线随钻测量系统132
4.2.3旋转磁测距系统136
4.3煤层气井成井工艺技术138
4.3.1煤层气井钻进工艺138
4.3.2煤层气井完井技术141
4.3.3典型应用案例143
第5章采动区煤层气地面抽采技术146
5.1采动覆岩裂缝场演化及瓦斯富集规律147
5.1.1岩层移动变形破坏时空分布基本规律147
5.1.2采动裂缝场演化规律153
5.1.3采动区瓦斯富集规律155
5.2采动活跃区地面井抽采技术156
5.2.1地面井与采动覆岩的耦合变形作用156
5.2.2地面垂直井损害防治技术160
5.2.3地面L形井优化设计技术168
5.2.4地面井布井指导原则175
5.3采动稳定区地面井抽采技术176
5.3.1采动稳定区煤层气可采储量估算技术176
5.3.2采动稳定区煤层气地面抽采设计技术180
5.3.3煤层气地面井抽采试验182
5.4采动区井上下联合抽采技术185
5.4.1性能特点及适用范围185
5.4.2典型应用187
5.5采动区煤层气地面抽采安全控制技术193
5.5.1地面安全抽采主要控制指标及其临界值193
5.5.2地面安全抽采系统及其组成196
5.5.3地面系统安全运行及其控制技术200
第6章煤矿区煤层气井下抽采钻孔施工技术202
6.1中硬煤层定向钻进技术202
6.1.1中硬煤层大功率定向钻机202
6.1.2大流量泥浆泵车208
6.1.3矿用有线随钻测量系统211
6.1.4矿用无线随钻测量系统216
6.1.5定向钻进用钻具组合223
6.1.6定向钻进工艺技术224
6.1.7应用实例226
6.2碎软突出煤层钻进技术228
6.2.1碎软煤层螺旋钻进技术229
6.2.2液动螺杆马达复合排渣定向钻进技术231
6.2.3空气螺杆马达钻进技术235
6.2.4井下小曲率梳状钻孔钻进技术239
6.3大直径高位岩石长钻孔钻进技术242
6.3.1大直径高位岩石定向长钻孔施工装备配套242
6.3.2大直径高位岩石定向长钻孔成孔工艺技术244
6.3.3大直径高位岩石定向长钻孔瓦斯抽采技术245
6.3.4应用实例245
6.4井下地质导向钻进技术249
6.4.1基于自然伽马的地质导向钻进技术原理249
6.4.2地层随钻识别技术250
6.4.3钻进装备251
6.4.4应用实例252
6.5遥控自动化钻机254
6.5.1钻机自动化钻进系统254
6.5.2钻机远距离操控技术255
6.5.3自动化钻进装备256
6.5.4应用实例257
第7章低透气性煤层增渗技术259
7.1井下水力压裂增渗技术259
7.1.1井下水力压裂增渗机理259
7.1.2井下水力压裂增渗工艺技术及装备262
7.1.3井下特殊水力压裂工艺266
7.1.4井下水力压裂增渗工程应用实例268
7.1.5井下水力压裂增渗技术适用条件269
7.2井下水射流割缝增渗技术271
7.2.1水射流割缝增渗技术原理271
7.2.2超高压水射流割缝工艺技术及装备278
7.2.3超高压水力割缝技术案例279
7.3井下气体致裂增渗技术282
7.3.1气体致裂增渗机理282
7.3.2高压空气爆破增渗工艺287
7.3.3二氧化碳深孔预裂爆破增渗工艺292
7.3.4井下气体致裂增渗技术现场增渗案例302
第8章煤矿区煤层气安全集输技术306
8.1煤矿区煤层气参数测试技术与装置307
8.1.1煤层气抽采系统安全集输监测技术307
8.1.2煤层气利用监控系统311
8.2煤矿区煤层气集输管网智能调控技术及装备316
8.2.1煤层气集输管网运行状态智能分析与调控技术317
8.2.2煤层气集输管网漏气在线检测、堵漏技术322
8.3煤矿区煤层气智能混配技术325
8.3.1作用及技术原理325
8.3.2智能混配系统326
8.3.3煤层气智能混配技术工业化应用329
8.4煤矿区煤层气地面安全集输保障329
8.4.1输送管道瓦斯爆炸传播的基本特性330
8.4.2瓦斯管道输送安全保障技术337
8.5煤矿区煤层气排空与销毁341
8.5.1煤层气排空系统341
8.5.2煤层气销毁系统342
第9章低浓度煤层气利用技术344
9.1低浓度煤层气变压吸附浓缩利用技术345
9.1.1浓缩专用碳分子筛制备工艺技术346
9.1.2变压吸附浓缩技术348
9.1.3变压吸附浓缩装备351
9.1.4变压吸附浓缩利用技术工艺流程352
9.1.5变压吸附浓缩利用技术特点353
9.1.6变压吸附浓缩利用技术工业化应用353
9.2低浓度煤层气深冷液化技术356
9.2.1技术与装备特点357
9.2.2低浓度煤层气深冷液化工艺358
9.2.3低浓度煤层气深冷液化中试试验362
9.2.4低浓度煤层气深冷液化技术工业化应用369
9.3低浓度煤层气蓄热氧化利用技术370
9.3.1煤矿乏风瓦斯蓄热氧化工艺技术370
9.3.2多床式乏风瓦斯蓄热氧化工业化装置及试验375
9.4低浓度瓦斯工业安全燃烧技术388
9.4.1低浓度瓦斯工业燃烧机理388
9.4.2金属纤维燃烧器的设计加工及试验392
9.4.3低浓度瓦斯工业燃烧安全保障系统393
9.4.4低浓度瓦斯工业安全燃烧装置394
9.4.5低浓度瓦斯工业燃烧热能转化利用技术397
9.5低浓度煤层气发电提效技术398
9.5.1高效余热降温与机械联合脱水技术原理398
9.5.2高效机械脱水装置398
9.5.3低阻高效换热器399
9.5.4在线清洗干式阻火装置400
9.5.5实施效果401
第10章煤层气与煤炭协调开发示范工程404
10.1山西晋城矿区采气采煤一体化煤层气开发示范工程404
10.1.1晋城矿区煤炭与煤层气资源条件概述405
10.1.2晋城矿区三区联动井上下立体抽采采气采煤一体化技术体系综述405
10.1.3规划区煤层气地面抽采关键技术407
10.1.4准备区井上下联合抽采关键技术414
10.1.5生产区煤层气井下抽采关键技术417
10.1.6煤层气开发对煤炭开采的影响421
10.1.7晋城矿区煤层气抽采效果检验428
10.1.8晋城矿区煤层气分级利用情况综述435
10.1.9晋城矿区采气采煤一体化煤层气开发示范工程效果436
10.2两淮矿区煤层群开采条件下煤层气抽采示范工程438
10.2.1两淮矿区煤层气赋存情况438
10.2.2两淮矿区煤层群条件下地面抽采技术439
10.2.3两淮矿区煤层群条件井下增透技术455
10.2.4两淮矿区煤层群条件井上下立体抽采模式461
10.2.5两淮矿区煤层群开采条件下煤层气抽采实施效果470
10.3重庆松藻矿区复杂地质条件下煤层气开发示范工程472
10.3.1松藻矿区开采地质条件473
10.3.2突出煤层顺煤层预抽煤层气技术及工艺474
10.3.3底板穿层钻孔预抽煤层气技术及工艺477
10.3.4突出煤层井下水力化增透抽采技术479
10.3.5松藻矿区煤层气与煤炭协调开发模式492
10.3.6松藻矿区煤层气与煤炭协调开发效果497
第11章煤矿区煤层气与煤炭协调开发技术展望500
11.1煤矿区煤层气开发利用潜力评价500
11.1.1煤矿区煤层气开发潜力分析500
11.1.2煤矿区煤层气利用潜力预测504
11.2国内外煤矿区煤层气科技发展趋势505
11.2.1国际煤矿区煤层气科技发展趋势505
11.2.2国内煤矿区煤层气科技发展趋势506
11.3煤矿区煤层气与煤炭协调开发技术预测507
11.3.1优先领域507
11.3.2关键核心技术508
11.4煤矿区煤层气利用技术预