煤层气开发理论与工程实践

第1章 煤层气开发基础
1．1 煤层气开发
1．1．1 丰富的煤层气资源
1．1．2 开发煤层气的必要性
1．1．3 我国煤层气开发存在的问题
1．2 国内外煤层气开发现状
1．2．1 国外煤层气开发现状
1．2．2 国内煤层气开发现状
1．2．3 煤粉产出量预测技术研究现状
1．2．4 煤层气井防煤粉技术研究现状
1．2．5 煤层气井防煤粉泵研究现状
1．2．6 排采管规格筛选研究现状
1．3 目前煤层气开发技术分析
1．3．1 煤层气排采工艺分析
1．3．2 煤层气排采设备分析

第2章 煤层气井产气通道的形成与破坏
2．1 煤粉成因
2．2 产气通道形成机理及影响因素
2．2．1 煤层气井产气通道的形成
2．2．2 产气通道导流能力数学模型
2．2．3 裂缝导流能力对单井日产量的影响
2．2．4 煤粉填充对产气通道的影响
2．2．5 煤粉对产气潜能的影响
2．3 产气通道自由煤粉产出的临界条件
2．3．1 通道中自由煤粉的力学模型
2．3．2 自由煤粉运移的临界速度
2．4 产气通道骨架煤粉产出的临界条件
2．4．1 通道中骨架煤粉的临界生产压差
2．4．2 骨架煤粉运移的临界速度
2．5 煤储层煤粉产出量预测方法
2．5．1 煤层流体渗流数学模型
2．5．2 煤岩通道管流数学模型
2．5．3 煤岩通道中煤粉产出量预测模型
2．5．4 煤粉产出量预测与实例分析
2．6 产气通道破坏出煤粉机理及判别方法
2．6．1 排采阶段煤层出煤粉机理
2．6．2 关井、修井时煤粉产出机理
2．6．3 较近井地带煤层出煤粉条件
2．6．4 近井、远井地带煤层出煤粉条件

第3章 煤层气井产气通道内煤粉运移与适度携煤粉技术
3．1 产气通道内煤粉颗粒运动基本特性
3．1．1 煤粉颗粒在产气通道内的运动形式
3．1．2 平均流速与产气通道内液固两相流的流动状态
3．2 产气通道内煤粉滚动启动条件
3．2．1 单个煤粉颗粒滚动启动条件
3．2．2 不同形状的煤粉滚动启动条件
3．2．3 脱落煤粉不同排列方式下的滚动启动条件
3．3 产气通道内煤粉悬浮移动条件
3．3．1 单个煤粉颗粒受力分析
3．3．2 产气通道内煤粉颗粒悬浮条件
3．3．3 不同形状煤粉颗粒悬浮临界速度的确定
3．3．4 煤粉颗粒群悬浮运移
3．3．5 悬浮煤粉排出条件
3．4 支撑剂不被排出临界条件
3．4．1 支撑剂颗粒受力分析
3．4．2 支撑剂不被排出临界流速
3．5 适度携煤粉模型建立
3．5．1 适度携煤粉分析
3．5．2 煤粉排出对孔隙度和渗透率的影响
3．5．3 适度携煤粉关键参数设计
3．6 适度携煤粉*佳地层液流速
3．6．1 适度携煤粉*小流速
3．6．2 携煤粉*大流速
3．6．3 携煤粉*佳速度的确定
3．7 产气通道内煤粉运移规律分析（悬浮运移）
3．7．1 产气通道内煤粉颗粒运移模型（以远井地带为例）
3．7．2 产气通道内携煤粉流动压降计算模型
3．7．3 携煤粉运移实验研究

第4章 煤层气井井筒中煤粉运移规律与排煤粉技术
4．1 管套环空中煤粉沉降规律
4．1．1 球形煤粉颗粒的沉降特性
4．1．2 考虑煤粉颗粒形状的沉降特性
4．1．3 环空中群体煤粉颗粒的沉降特性
4．2 杆管环空中固液两相管流数学模型
4．2．1 固液两相流的基本方程与本构方程
4．2．2 杆管环空中固液两相流动计算模型
4．2．3 杆管环空中固液两相管流问题求解
4．3 杆管环空中煤粉运移规律分析
4．3．1 固液两相管流计算结果
4．3．2 固液两相管流仿真分析
4．3．3 固液两相管流规律分析
4．4 杆管环空中井液流动规律
4．4．1 实际井液运动微分方程
4．4．2 杆管环空中井液运动分析
4．4．3 杆管环空中井液整体流速
4．5 煤层气井排水采气模拟实验装置
4．5．1 搭建模拟实验装置的目的
4．5．2 模拟实验装置的整体方案
4．5．3 模拟实验装置的结构与功能
4．6 杆管环空流场中煤粉沉降规律
4．6．1 杆管环空流场中煤粉沉降特性
4．6．2 杆管环空中井液携煤粉能力
4．7 有杆泵泵阀的运动规律
4．7．1 泵阀开启压差确定
4．7．2 固定阀的运动规律
4．7．3 泵阀运动规律计算结果与分析
4．8 有杆泵排采泵阀开启条件和合理沉没度
4．8．1 有杆泵排采泵阀开启临界条件
4．8．2 泵阀开启条件计算与分析
4．8．3 泵阀开启条件实验与分析
4．8．4 有杆泵合理沉没度的确定
4．9 煤层气井气体对有杆泵抽汲运行的影响
4．9．1 有杆泵动态充满度数学模型
4．9．2 有杆泵动态充满度求解与分析
4．10 泵筒中井液携煤粉运移规律
4．10．1 泵筒中井液流动规律
4．10．2 泵筒中煤粉运移规律
4．10．3 泵筒中固液两相流动仿真分析

第5章 煤层气井排采技术评价与井下设备设计
5．1 排采设备的特点及适应性
5．1．1 排采设备特点
5．1．2 排采设备适应性
5．2 基于AHP-FCE的煤层气排采技术评价
5．2．1 多层次模糊评价技术
5．2．2 排采设备评价的多层次分析模型
5．2．3 指标体系权重的确定
5．3 模糊关系矩阵的建立与方案评价
5．3．1 动态主控指标的评价函数
5．3．2 静态评价指标的评价函数
5．3．3 实例计算
5．4 煤层气排采技术评价的计算机实现
5．5 机械滤煤粉管设计
5．5．1 机械滤煤粉管缝宽设计
5．5．2 直丝筛管结构与性能
5．5．3 直丝筛管的特性分析
5．6 井下防煤粉排采泵设计
5．6．1 防煤粉排呆泵的结构设计
5．6．2 防煤粉排采泵工作原理与功能
5．6．3 防煤粉排采泵设计计算
5．6．4 防煤粉排采泵检验与现场应用

第6章 煤层气井三抽排采系统优化设计
6．1 抽水机系统分析
6．1．1 抽水机运动学分析
6．1．2 抽水机动力学分析
6．1．3 柱塞有效冲程计算
6．2 机杆泵系统优化模型的建立
6．2．1 确定目标函数
6．2．2 分析约束条件
6．2．3 建立数学模型
6．3 杆柱设计计算
6．3．1 杆柱计算分析
6．3．2 杆柱的设计
6．4 抽水机拖动装置设计
6．4．1 拖动装置优选方法
6．4．2 电动机系统效率分析
6．5 三抽系统工作参数设计
6．5．1 煤粉排出井筒条件分析
6．5．2 排采参数与煤粉排出量的关系
6．5．3 基于煤粉排出条件的杆管组合优化
6．6 基于VB的机杆泵系统优选
6．7 煤层气井杆管规格组合设计
6．7．1 单级排采杆柱设计
6．7．2 多级组合排采杆柱设计
6．7．3 排采杆管规格组合选择
6．7．4 实例计算与分析
6．8 煤层气井杆管规格组合优选
6．8．1 杆管环空中煤粉排出条件
6．8．2 杆管环空大小对悬点载荷的影响
6．8．3 箍管环空大小对煤粉排出的影响
6．8．4 煤层气井排采杆管组合优选
6．9 煤层气井小接箍排采杆设计
6．9．1 小排采杆接箍设计
6．9．2 小接箍排采杆设计
6．9．3 小接箍排采杆检验与现场应用

第7章 煤层气井作业系统设计
7．1 负压射流排煤粉作业系统
7．1．1 快速排煤粉作业系统
7．1．2 不压井排煤粉作业系统
7．1．3 两种作业系统工艺特点对比分析
7．2 井下负压射流举升装置结构设计
7．2．1 射流泵特性研究
7．2．2 射流泵主要零件的设计
7．2．3 射流泵详细设计与校核
7．3 同心双管柱结构设计
7．3．1 内外管柱同时下入作业方案
7．3．2 先下外管柱再下内管柱作业方案
7．3．3 同心管柱连接方案对比
7．4 地面装置的设计与选型
7．4．1 工作泵的选择
7．4．2 复合水龙头的设计计算
7．4．3 井口密封系统
7．4．4 固液分离装置
7．4．5 修井作业车
7．5 负压射流排煤粉室内实验装置
7．5．1 室内实验的目的
7．5．2 实验方案的整体设计
7．5．3 实验装置的结构和功能
7．5．4 实验内容和方法
7．5．5 实验结果分析

第8章 煤层气井增产措施
8．1 作业后煤层气井产气量降低原因分析
8．1．1 影响煤层气井单井产气量的因素
8．1．2 作业后煤层气井产气量降低原因分析
8．1．3 主要因素对产气量的影响分析
8．1．4 煤层气井作业后产气量降低的主要因素判别
8．2 煤层气井提高初始产能方法
8．3 煤层气井增产技术
8．3．1 注入气体增产方式
8．3．2 多分支井技术
8．3．3 注热增产
8．3．4 其他增产技术
附录
参考文献