內容簡介
本書系統介紹煤層氣開發理論與工程實踐方面的內容，包括煤層氣開發領域涉及的主要排采理論、工藝技術、設備及修井作業系統和增產措施等，以理論方法為主，兼顧工程技術人員關注的基本工藝原理、技術、計算方法和工程實例。全書共8章，第1章主要總結煤層氣開發資源概況、開發現狀與開發技術以及目前開發中存在的問題；第2章主要闡述煤層氣井產氣通道的形成與破壞等基礎理論；第3章介紹煤層氣井產氣通道內煤粉運移與適度攜煤粉技術；第4章探討煤層氣井井筒中煤粉運移規律與排煤粉技術；第5章介紹煤層氣井排采技術評價與井下設備設計；第6章分析煤層氣井三抽排采系統最佳化設計以及桿管配置與最佳化設計等；第7章探討煤層氣井作業的相關技術,包括負壓射流舉升裝置設計、同心雙管柱結構設計、地面裝置設計與選型；第8章討論煤層氣井增產措施與技術研究成果。本書內容可為煤層氣開發提供基礎理論依據和技術支持，可供從事煤層氣開發理論和技術研究的科技人員、高校師生和其他相關科研工作者參考。
目錄
第1章 煤層氣開發基礎
1．1 煤層氣開發
1．1．1 豐富的煤層氣資源
1．1．2 開發煤層氣的必要性
1．1．3 我國煤層氣開發存在的問題
1．2 國內外煤層氣開發現狀
1．2．1 國外煤層氣開發現狀
1．2．2 國內煤層氣開發現狀
1．2．3 煤粉產出量預測技術研究現狀
1．2．4 煤層氣井防煤粉技術研究現狀
1．2．5 煤層氣井防煤粉泵研究現狀
1．2．6 排采管規格篩選研究現狀
1．3 目前煤層氣開發技術分析
1．3．1 煤層氣排采工藝分析
1．3．2 煤層氣排采設備分析
第2章 煤層氣井產氣通道的形成與破壞
2．1 煤粉成因
2．2 產氣通道形成機理及影響因素
2．2．1 煤層氣井產氣通道的形成
2．2．2 產氣通道導流能力數學模型
2．2．3 裂縫導流能力對單井日產量的影響
2．2．4 煤粉填充對產氣通道的影響
2．2．5 煤粉對產氣潛能的影響
2．3 產氣通道自由煤粉產出的臨界條件
2．3．1 通道中自由煤粉的力學模型
2．3．2 自由煤粉運移的臨界速度
2．4 產氣通道骨架煤粉產出的臨界條件
2．4．1 通道中骨架煤粉的臨界生產壓差
2．4．2 骨架煤粉運移的臨界速度
2．5 煤儲層煤粉產出量預測方法
2．5．1 煤層流體滲流數學模型
2．5．2 煤岩通道管流數學模型
2．5．3 煤岩通道中煤粉產出量預測模型
2．5．4 煤粉產出量預測與實例分析
2．6 產氣通道破壞出煤粉機理及判別方法
2．6．1 排采階段煤層出煤粉機理
2．6．2 關井、修井時煤粉產出機理
2．6．3 較近井地帶煤層出煤粉條件
2．6．4 近井、遠井地帶煤層出煤粉條件
第3章 煤層氣井產氣通道內煤粉運移與適度攜煤粉技術
3．1 產氣通道內煤粉顆粒運動基本特性
3．1．1 煤粉顆粒在產氣通道內的運動形式
3．1．2 平均流速與產氣通道內液固兩相流的流動狀態
3．2 產氣通道內煤粉滾動啟動條件
3．2．1 單個煤粉顆粒滾動啟動條件
3．2．2 不同形狀的煤粉滾動啟動條件
3．2．3 脫落煤粉不同排列方式下的滾動啟動條件
3．3 產氣通道內煤粉懸浮移動條件
3．3．1 單個煤粉顆粒受力分析
3．3．2 產氣通道內煤粉顆粒懸浮條件
3．3．3 不同形狀煤粉顆粒懸浮臨界速度的確定
3．3．4 煤粉顆粒群懸浮運移
3．3．5 懸浮煤粉排出條件
3．4 支撐劑不被排出臨界條件
3．4．1 支撐劑顆粒受力分析
3．4．2 支撐劑不被排出臨界流速
3．5 適度攜煤粉模型建立
3．5．1 適度攜煤粉分析
3．5．2 煤粉排出對孔隙度和滲透率的影響
3．5．3 適度攜煤粉關鍵參數設計
3．6 適度攜煤粉最佳地層液流速
3．6．1 適度攜煤粉最小流速
3．6．2 攜煤粉最大流速
3．6．3 攜煤粉最佳速度的確定
3．7 產氣通道內煤粉運移規律分析（懸浮運移）
3．7．1 產氣通道內煤粉顆粒運移模型（以遠井地帶為例）
3．7．2 產氣通道內攜煤粉流動壓降計算模型
3．7．3 攜煤粉運移實驗研究
第4章 煤層氣井井筒中煤粉運移規律與排煤粉技術
4．1 管套環空中煤粉沉降規律
4．1．1 球形煤粉顆粒的沉降特性
4．1．2 考慮煤粉顆粒形狀的沉降特性
4．1．3 環空中群體煤粉顆粒的沉降特性
4．2 桿管環空中固液兩相管流數學模型
4．2．1 固液兩相流的基本方程與本構方程
4．2．2 桿管環空中固液兩相流動計算模型
4．2．3 桿管環空中固液兩相管流問題求解
4．3 桿管環空中煤粉運移規律分析
4．3．1 固液兩相管流計算結果
4．3．2 固液兩相管流仿真分析
4．3．3 固液兩相管流規律分析
4．4 桿管環空中井液流動規律
4．4．1 實際井液運動微分方程
4．4．2 桿管環空中井液運動分析
4．4．3 桿管環空中井液整體流速
4．5 煤層氣井排水採氣模擬實驗裝置
4．5．1 搭建模擬實驗裝置的目的
4．5．2 模擬實驗裝置的整體方案
4．5．3 模擬實驗裝置的結構與功能
4．6 桿管環空流場中煤粉沉降規律
4．6．1 桿管環空流場中煤粉沉降特性
4．6．2 桿管環空中井液攜煤粉能力
4．7 有桿泵泵閥的運動規律
4．7．1 泵閥開啟壓差確定
4．7．2 固定閥的運動規律
4．7．3 泵閥運動規律計算結果與分析
4．8 有桿泵排采泵閥開啟條件和合理沉沒度
4．8．1 有桿泵排采泵閥開啟臨界條件
4．8．2 泵閥開啟條件計算與分析
4．8．3 泵閥開啟條件實驗與分析
4．8．4 有桿泵合理沉沒度的確定
4．9 煤層氣井氣體對有桿泵抽汲運行的影響
4．9．1 有桿泵動態充滿度數學模型
4．9．2 有桿泵動態充滿度求解與分析
4．10 泵筒中井液攜煤粉運移規律
4．10．1 泵筒中井液流動規律
4．10．2 泵筒中煤粉運移規律
4．10．3 泵筒中固液兩相流動仿真分析
第5章 煤層氣井排采技術評價與井下設備設計
5．1 排采設備的特點及適應性
5．1．1 排采設備特點
5．1．2 排采設備適應性
5．2 基於AHP-FCE的煤層氣排采技術評價
5．2．1 多層次模糊評價技術
5．2．2 排采設備評價的多層次分析模型
5．2．3 指標體系權重的確定
5．3 模糊關係矩陣的建立與方案評價
5．3．1 動態主控指標的評價函式
5．3．2 靜態評價指標的評價函式
5．3．3 實例計算
5．4 煤層氣排采技術評價的計算機實現
5．5 機械濾煤粉管設計
5．5．1 機械濾煤粉管縫寬設計
5．5．2 直絲篩管結構與性能
5．5．3 直絲篩管的特性分析
5．6 井下防煤粉排采泵設計
5．6．1 防煤粉排呆泵的結構設計
5．6．2 防煤粉排采泵工作原理與功能
5．6．3 防煤粉排采泵設計計算
5．6．4 防煤粉排采泵檢驗與現場套用
第6章 煤層氣井三抽排采系統最佳化設計
6．1 抽水機系統分析
6．1．1 抽水機運動學分析
6．1．2 抽水機動力學分析
6．1．3 柱塞有效衝程計算
6．2 機桿泵系統最佳化模型的建立
6．2．1 確定目標函式
6．2．2 分析約束條件
6．2．3 建立數學模型
6．3 桿柱設計計算
6．3．1 桿柱計算分析
6．3．2 桿柱的設計
6．4 抽水機拖動裝置設計
6．4．1 拖動裝置優選方法
6．4．2 電動機系統效率分析
6．5 三抽系統工作參數設計
6．5．1 煤粉排出井筒條件分析
6．5．2 排采參數與煤粉排出量的關係
6．5．3 基於煤粉排出條件的桿管組合最佳化
6．6 基於VB的機桿泵系統優選
6．7 煤層氣井桿管規格組合設計
6．7．1 單級排采桿柱設計
6．7．2 多級組合排采桿柱設計
6．7．3 排采桿管規格組合選擇
6．7．4 實例計算與分析
6．8 煤層氣井桿管規格組合優選
6．8．1 桿管環空中煤粉排出條件
6．8．2 桿管環空大小對懸點載荷的影響
6．8．3 箍管環空大小對煤粉排出的影響
6．8．4 煤層氣井排采桿管組合優選
6．9 煤層氣井小接箍排采桿設計
6．9．1 小排采桿接箍設計
6．9．2 小接箍排采桿設計
6．9．3 小接箍排采桿檢驗與現場套用
第7章 煤層氣井作業系統設計
7．1 負壓射流排煤粉作業系統
7．1．1 快速排煤粉作業系統
7．1．2 不壓井排煤粉作業系統
7．1．3 兩種作業系統工藝特點對比分析
7．2 井下負壓射流舉升裝置結構設計
7．2．1 射流泵特性研究
7．2．2 射流泵主要零件的設計
7．2．3 射流泵詳細設計與校核
7．3 同心雙管柱結構設計
7．3．1 內外管柱同時下入作業方案
7．3．2 先下外管柱再下內管柱作業方案
7．3．3 同心管柱連線方案對比
7．4 地面裝置的設計與選型
7．4．1 工作泵的選擇
7．4．2 複合水龍頭的設計計算
7．4．3 井口密封系統
7．4．4 固液分離裝置
7．4．5 修井作業車
7．5 負壓射流排煤粉室內實驗裝置
7．5．1 室內實驗的目的
7．5．2 實驗方案的整體設計
7．5．3 實驗裝置的結構和功能
7．5．4 實驗內容和方法
7．5．5 實驗結果分析
第8章 煤層氣井增產措施
8．1 作業後煤層氣井產氣量降低原因分析
8．1．1 影響煤層氣井單井產氣量的因素
8．1．2 作業後煤層氣井產氣量降低原因分析
8．1．3 主要因素對產氣量的影響分析
8．1．4 煤層氣井作業後產氣量降低的主要因素判別
8．2 煤層氣井提高初始產能方法
8．3 煤層氣井增產技術
8．3．1 注入氣體增產方式
8．3．2 多分支井技術
8．3．3 注熱增產
8．3．4 其他增產技術
附錄
參考文獻
