中國煤層氣地質與開發基礎理論（簡體書）

《煤層氣成藏機制及經濟開采基礎研究叢書（卷11）：中國煤層氣地質與開發基礎理論》適合煤層氣研究人員和相關專業人員閱讀，也可作為高等院校相關專業的參考用書。
煤層氣是我國資源潛力大、開發程度低的非常規天然氣資源，也是我國目前最現實的接替能源。《煤層氣成藏機制及經濟開采基礎研究叢書（卷11）：中國煤層氣地質與開發基礎理論》針對煤層氣勘探開發的難點，圍繞“煤層氣生成的動力學過程、煤層氣儲集機理及成藏響應、煤層氣藏富集分布及主控因素、煤層氣經濟開采的基礎理論”4個科學問題開展研究，主要內容包括3個方面：煤層氣勘探開發現狀及研究基礎；煤層氣地質理論與評價預測技術；煤層氣開采機理與技術。《煤層氣成藏機制及經濟開采基礎研究叢書（卷11）：中國煤層氣地質與開發基礎理論》闡述了我國煤層氣成因、賦存、成藏和滲透率變化等方面的規律和機制；形成了從煤層氣可采資源預測、綜合地質評價到地球物理探測、開采優化設計的技術系列，并服務于煤層氣開發實踐，是一部理論與實踐結合密切的煤層氣領域專著。

序
序二
前言
第一章 煤層氣勘探開發現狀及研究基礎
第一節 國外煤層氣產業發展狀況及啟示
一、美國煤層氣產業發展
二、其他國家煤層氣產業發展
第二節 中國煤層氣產業發展歷程及理論技術研究現狀
一、中國煤層氣產業發展歷程
二、中國煤層氣基礎研究新進展
三、中國煤層氣勘探開發技術現狀和進展
第三節 中國煤層氣勘探開發面臨的關鍵科學技術問題

第二章 煤層氣的成因類型及判識標準
第一節 煤層氣的地球化學特征及其與天然氣的差異性
一、樣品測試方法
二、煤層氣的組分構成與基本特征
三、煤層氣的同位素組成與分布范圍
四、煤層氣與常規天然氣同位素組成的差異及其特殊性
第二節 影響煤層氣甲烷碳同位素指標的主要因素
一、煤層氣甲烷碳同位素的解吸分餾作用
二、次生生物氣的生成對煤層甲烷碳同位素組成的影響
三、煤巖顯微組分的含量變化對煤層甲烷碳同位素組成的影響
第三節 煤層氣成因類型劃分和地球化學示蹤指標體系
一、原生生物成因煤層氣
二、熱降解煤層氣
三、熱裂解煤層氣
四、次生生物成因煤層氣
五、混合成因煤層氣
六、煤層氣成因類型的示蹤指標體系
第四節 次生生物氣的特征與形成機制
一、次生生物氣的特征
二、煤巖有機地球化學與微生物降解特征

第三章 煤層氣有利儲層表征及控制因素
第一節 煤儲層儲集空間特征
一、煤儲層孔隙系統
二、煤儲層裂隙系統
第二節 有利煤儲層表征與數學模型
一、煤儲層孔隙系統模型
二、煤層氣儲層非均質性模型
第三節 有利煤儲層成因機理與控制因素
一、有利煤儲層沉積成巖控制作用
二、煤化作用過程孔滲性變化
三、煤儲層構造應力應變響應
四、盆地演化對煤儲層物性的控制作用

第四章 地層條件下煤的吸附特征與吸附模型
第一節 溫度、壓力綜合影響下煤吸附特征的實驗研究
一、等溫吸附實驗研究
二、變溫變壓吸附實驗研究
第二節 地層條件下煤的吸附特征
一、溫度對煤吸附能力的影響
二、溫度和壓力綜合影響下煤的吸附性能
三、地層條件下煤吸附能力變化的機理解釋
第三節 地層條件下煤吸附模型
一、煤對甲烷的吸附特征曲線
二、高壓等溫吸附實驗特征曲線及對K值的修正
三、建立吸附模型
第四節 模型檢驗及應用
一、用不同溫度等溫吸附試驗結果檢驗模型
二、變溫變壓實驗結果與模型
三、沁水盆地不同埋深、煤變質條件綜合影響下的煤吸附量
四、科學及應用價值

第五章 煤層氣成藏動力學條件與聚散機制
第一節 煤層氣成藏的構造動力條件
一、盆地構造演化奠定了煤層氣成藏基礎條件
二、盆內構造分異導致煤層氣成藏構造動力條件復雜化
三、構造動力對煤儲層的改造控制了煤層氣高滲區段分布格局
四、構造動力條件組合控制了煤層氣成藏分布基本格局
第二節 煤層氣成藏熱動力條件與聚散歷史
一、石炭系一二疊系煤層受熱歷史
二、燕山中期構造熱事件及其熱動力來源
三、煤層氣聚散歷史數值模擬
四、熱動力條件對煤層氣成藏效應的控制作用
第三節 地下水動力系統與煤層氣聚集關系及其機制
一、水文地質單元邊界及其內部構造差異性與煤層氣聚散特征
二、地下水動力條件分區分帶與煤層含氣性特征
三、地下水地球化學場與煤層氣保存條件
四、地下水水頭高度與煤層含氣性特征
五、地下水動力條件控氣效應及其顯現形式
六、水動力條件與煤層氣富集區的關系
第四節 煤層氣成藏動力條件耦合控藏效應
一、地質動力條件耦合控藏效應分析思路
二、表象動力條件疊合控藏作用
三、煤層氣能量動態平衡系統及其地質演化過程
四、煤層氣成藏效應與聚散模式

第六章 煤層氣藏形成與分布
第一節 煤層氣藏的含義與類型
一、煤層氣藏含義
二、煤層氣藏與常規天然氣藏的差異性對比
三、煤層氣藏的邊界及類型
四、煤層氣藏類型
第二節 中高煤階煤層氣成藏過程及成藏機制
一、煤層氣成藏研究的理論基礎
二、典型煤層氣藏成藏機理分析
三、不同地質背景下煤層氣藏成藏模式
第三節 高低煤階煤層氣成藏機理對比及成藏有利條件分析
一、高低煤階煤層氣藏形成的氣源條件對比
二、高低煤階煤層氣藏形成的儲集條件對比
三、高、低煤階煤層氣藏形成的賦存特征對比
四、高、低煤階煤層氣成藏過程對比
五、高、低煤階煤層氣藏水文地質條件對比
第四節 煤層氣富集控制因素及分布規律
一、構造控藏及關鍵時刻
二、煤層頂、底板及上覆地層有效厚度控藏
三、向斜富集理論

第七章 煤層氣技術可采資源評價及預測
第一節 煤層氣資源量分類系統
第二節 煤層氣技術可采資源預測方法
一、煤層氣可采性影響因素分析
二、煤層氣重要參數確定方法
三、煤層氣技術可采資源量預測方法
第三節 中國煤層氣技術可采資源潛力分析
一、中國煤層氣富集單元劃分
二、中國煤層氣技術可采資源量預測成果
三、中國煤層氣技術可采資源分布特征

第八章 煤層氣有利區的地震預測技術
第一節 煤層氣賦存的主要地質屬性分析及預測
一、煤層埋深的地震探測
二、煤層厚度的地震反演
三、利用地震多屬性分析技術反演煤層頂板巖性
四、煤層含氣性分布預測的地震波形分類技術
第二節 煤層裂隙的多波地震響應及預測
一、煤層中直立裂隙的多波地震響應
二、煤層中直立裂隙的多波地震探測
第三節 AVO反演及煤層氣富集區預測
一、AVO理論的動力學依據
二、使用AVO探測煤層氣的依據
三、控制煤層氣富集的主要地質參數的AVO響應
四、煤層氣富集區的AVO響應
五、煤層氣富集區的三參數AVO方法
六、煤層氣富集區的三參數AVO預測

第九章 煤層氣開發地質條件綜合評價
第一節 中國煤層氣資源開發有利區選擇
一、中國煤層氣資源概況
二、煤層氣開發有利區綜合評價與優選
第二節 重點盆地煤層氣富氣帶（目標區）的評價與優選
一、選區評價方法、參數體系與評價標準
二、重點含煤盆地煤層氣富氣帶（目標區）評價

第十章 煤層氣開采過程中解吸一滲流機理與開發方式優選
第一節 煤巖在多相介質中的彈性力學性質
一、多相介質煤巖體的三軸力學實驗
二、實驗原理
三、多介質煤巖體三軸力學特征
四、體積壓縮系數和體積模量
第二節 開采過程中煤儲層滲透性變化規律
一、煤巖滲透率測試
二、煤層變形介質自調節效應模型
第三節 開采過程中煤層氣的解吸一滲流機理
一、煤層氣產出特征分析
二、煤層氣解吸動力學特征及解吸行為研究
三、多孔煤介質中煤層氣滲流機理研究
第四節 典型煤層氣藏開發方式優選
一、不同開發方式煤層氣生產動態分析
二、開發方案對比

第十一章 煤層氣增產機理及應用效果
第一節 水力壓裂增產機理
一、水力壓裂增產機理實驗研究
二、水力壓裂井壓裂裂縫展布特征
三、水力壓裂裂縫展布模型
四、提高水力壓裂效果的措施和技術優選
第二節 多分支水平井開采增產機理
一、煤層氣多分支水平井開采的數學模型和數值模型
二、煤層氣多分支水平井增產機理研究
三、煤層氣多分支水平井的應用條件及經濟性分析
第三節 應用實例及其效果分析
一、壓裂井的現場實施及壓裂效果分析
二、多分支水平井的現場實施及效果分析
結束語
參考文獻

3.煤層氣藏演化歷史
（1）盆地演化史
阜新盆地的演化歷史大體可分為4個階段：晚侏羅世、早白堊世、晚白堊世和新生代。
?晚侏羅世：太平洋板塊向歐亞大陸方向俯沖，一方面在強大的北西西一南東東擠壓應力作用下，大柳河溝一閭山地背斜更加強烈地拱曲上升，促使其核部產生大量的北北東向的縱張斷裂；另一方面，一些先存的基底斷裂網絡，如走向北北東、北東和近南北斷裂此時轉變為向地背斜核部傾斜并呈扇形展部的復合式“二次縱張”斷裂。在上述走向近北北東向的縱張斷裂作用下，在大柳河溝一間山地背斜核部產生了總體走向呈北北東向展布的地塹構造，形成阜新盆地的雛形。
?早白堊世：太平洋板塊不斷向歐亞大陸方向俯沖，使大陸邊緣（包括阜新地區）的深部上地幔溫度不斷上升，促使大柳河溝一閭山隆起不斷擴大，盆地所在區進一步拉張，加劇下沉，盆地進入擴展發展時期，此時阜新盆地的主要含煤地層形成。
沙海期：北西西一北西向的進一步拉張，促使北北東向的斷裂（特別是盆緣斷裂）活動進一步加劇，使盆地不斷擴大加深。而北西西一北西向的壓性斷層，如佛寺一後三家子斷裂南盤上沖，造成以該斷層為界的阜新盆地南北兩部分出現了沉降差異。南部相對抬升，北部相對下降，造成斷裂南北兩側沉積環境和聚煤作用的差別。本期構造運動方式為北西西一南東東向引張兼有右旋剪切。在此應力場作用下，盆地內產生北西一北北西向的同沉積褶皺構造活動，并可形成北北東、北東、北東東向同沉積斷層。
阜新期：北北東一南南西的擠壓活動仍在進行，以北西向的佛寺一後三家子斷裂繼續逆沖，使阜新盆地繼續南抬北降，因此而引發盆地內部北西西一北西向的同沉積褶皺活動。以佛寺一後三家子斷裂為界，盆地南北兩部分沉積和聚煤環境出現明顯差異。
阜新期末盆地區域應力場由沙海期的北西西一南東東向拉伸逐漸轉化為北西西一南東東向擠壓兼有左旋剪切作用。盆地開始萎縮封閉。
?晚白堊世：早期受燕山運動影響，盆地兩側處于左旋南北對扭和東西擠壓應力場作用，以北西一南東最大主應力的擠壓機制占主導地位，使之出現軸向北北東一北東的右型斜列的長軸褶皺，整個盆地具有總體抬升趨勢。中期盆地的抬升使本區地殼上部又產生北西一南東向的拉張，從而使大體呈北東向展布的盆緣斷裂再次發生斷陷活動，此時王營一劉家煤層氣藏已經形成，但形成的邊界斷層可能是開放性的。末期北北東一北東向褶皺得到繼承性發展，并卷進了上白堊統的地層，同時一度變為張性正斷層為主的北北東、近南北和北東向斷裂在該時期最終全部轉化為以壓沖為主的斷裂，阜新盆地最終萎縮封閉。
?新生代：除受太平洋板塊向大陸邊緣下俯沖消亡的作用影響外，同時還受來自印度洋板塊的北東一南西向擠壓作用。這兩種作用力就造成本區的主壓應力方向由原來的北北西向轉化為北北東一北東向。煤層氣藏的邊界斷層由張性轉化為壓性或壓扭性，為封閉性斷層。這一階段為煤層氣藏的調整與改造階段。
太平洋板塊在大陸邊緣下消亡，誘發形成華北深地幔的次生熱動力流，并使之上升擴容，導致華北斷塊區東部隆起。深部巖漿巖物質上涌，導致火山噴發，其規模有由西向東逐漸增強的趨勢。在本區雖未見火山噴發，但巖漿侵入活動強烈，尤其以古近紀、新近紀侵入的輝綠巖墻、巖床遍布該區。從巖墻的產狀看，其走向總體是沿北東東一近東西向展布，這正是沿著晚白堊世北東東一近東西向的基底斷裂侵入的，此時，該方向的基底深斷裂已由中生代晚期以前的壓扭性轉變為張扭性。
（2）埋藏史、熱史及熱成熟度史
阜新烴源巖埋藏史可分為4個階段（圖6.31）。第一階段（阜新期）：邊緣斷裂活動再次減弱，湖水變淺，植物繁茂，沉積了阜新組5大煤層群；第二階段（晚白堊世初期）：整個盆地具有總體抬升趨勢；第三階段（晚白堊世中晚期）：局部沉積了孫家灣組地層；第四階段（第三紀以來）：喜馬拉雅運動使本區整體抬升，大量巖漿侵入，造成廣泛侵蝕，含煤地層廣泛遭受剝蝕。
……