水力化煤层增透理论及技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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卢义玉，夏彬伟，葛兆龙，汤积仁 著

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• 水力化煤层气
• 增透技术
• 煤层气开发
• 低渗透油气藏
• 油气增产
• 煤层结构
• 水力裂缝
• 储层改造
• 煤炭科学
• 能源工程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030478955

版次：1

商品编码：11984957

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：420

字数：500000

正文语种：中文

内容简介

　　《水力化煤层增透理论及技术》系统地论述了水力化煤层增透理论、技术及系统装备，内容包括高压水射流冲击动力学特性，破岩增透理论，煤层水力压裂起裂机理、裂缝扩展规律，射流割缝复合水力压裂裂缝起裂及扩展理论、技术装备和工程应用。《水力化煤层增透理论及技术》共分7章，分别为绪论、高压水射流造缝增透理论、成套装备、增透技术、煤矿井下水力压裂增透技术、射流割缝复合水力压裂增透技术和煤矿井下射流割缝复合水力压裂现场应用。《水力化煤层增透理论及技术》囊括了著者所在的国家创新研究群体和教育部创新研究团队近10年的研究成果。
　　《水力化煤层增透理论及技术》适合从事煤层气抽采、煤矿瓦斯灾害治理的科研人员、工程技术人员、高等院校教师、研究生和本科高年级学生参考和阅读。

内页插图

目录

前言

第1章 绪论
1．1 概述
1．2 煤层气资源概况及开发现状
1．2．1 国外煤层气的资源分布和开发现状
1．2．2 我国煤层气资源情况及储层特点
1．3 国内外煤层增透理论与技术研究现状
1．3．1 钻孔卸压增透法
1．3．2 高能液体扰动卸压增透法
1．3．3 爆生气体扰动卸压增透技术
1．4 水力化增透理论与技术
1．4．1 水射流增透技术
1．4．2 水力压裂技术
1．5 煤矿井下水力化增透技术展望
1．5．1 水力化增透理论
1．5．2 水力化增透技术多元化发展
1．5．3 水力化增透装备智能化发展
1．6 参考文献

第2章 高压水射流造缝增透理论
2．1 水射流冲击动力学理论
2．1．1 水射流基本理论
2．1．2 水射流结构特征
2．1．3 水射流冲击特征
2．2 高压水射流瞬态动力学特性
2．2．1 水射流冲击靶板的实验方案设计
2．2．2 水射流冲击靶板的数值模拟研究
2．2．3 水射流冲击靶板的过程分析
2．2．4 水射流冲击靶板后的流体运动状态分析
2．2．5 射流速度对冲击特性的影响分析
2．2．6 水射流形状对冲击特性的影响分析
2．2．7 靶板角度对冲击特性的影响分析
2．3 高压水射流冲击破碎岩石机理研究
2．3．1 水射流冲击破岩机理分析
2．3．2 水射流破岩实验研究
2．4 高压水射流导引钻头破硬岩机理研究
2．4．1 高压水射流导引钻头破硬岩方法
2．4．2 高压水射流导引钻头破硬岩机理
2．4．3 高压水射流导引钻头破硬岩实验
2．5 高压水射流增透抽采理论
2．5．1 高压水射流冲击煤体动态损伤特征
2．5．2 高压水射流造缝卸压效应
2．5．3 空化声震效应强化瓦斯解吸渗流机理
2．5．4 高压水射流造缝对煤层渗透率的影响
2．6 参考文献

第3章 高压水射流造缝增透成套装备
3．1 高压水射流造缝增透成套装备组成
3．2 磨料射流辅助破硬岩钻头
3．2．1 磨料射流导引钻头研制
3．2．2 磨料射流导引钻头穿硬岩层钻进工艺
3．3 自动切换式切缝器
3．3．1 煤层割缝器喷嘴结构设计
3．3．2 割缝器喷嘴布置方式优化设计
3．4 高压密封输水器
3．5 高压密封钻杆
3．5．1 高压水密封钻杆
3．5．2 高压密封双动力螺旋排渣钻杆
3．6 气渣分离装置
3．7 参考文献

第4章 高压水射流网格化造缝增透技术
4．1 高压水射流造缝增透关键参数
4．1．1 破煤岩压力
4．1．2 破煤岩流量
4．1．3 喷嘴直径
4．1．4 喷嘴转速和切割时间
……
第5章 煤矿井下水力压裂增透技术
第6章 煤矿井下射流割缝复合水力压裂增透技术
第7章 煤矿井下射流割缝复合水力压裂现场应用
彩图

前言/序言

　　煤层气，也称煤层瓦斯，是以甲烷为主要成分的混合气体，是公认的高效、优质清洁能源。我国煤层瓦斯资源极其丰富，储藏总量约为36.8万亿m3，居世界第三位。高效开发煤层气既可大量减少甲烷排放，又可改善能源结构，保障清洁能源安全供给。同时，高效开发煤层气实现采气采煤一体化，可以杜绝煤矿瓦斯事故，大幅度改善煤矿安全生产。
　　我国煤层气赋存条件复杂，70%的煤矿可采煤层均是具有煤与瓦斯突出危险的复杂煤层，煤层渗透率低于000lmD，煤层瓦斯主要以吸附态赋存煤体中，通常吸附瓦斯量占80%～90%，游离瓦斯量占10%-20%;瓦斯压力高达5.6～13.9MPa，瓦斯含量一般在15～25m3/t。随着开采深度的增加，瓦斯灾害日益严重。复杂煤层瓦斯抽采已成为矿业工程中的世界级技术难题。
　　解决瓦斯灾害最根本的措施为预抽瓦斯，目前预抽煤层瓦斯有两种方式：地面抽采和井下抽采，因地面抽采成本高，对于复杂煤层难度也较大。在我国大部分煤矿瓦斯治理还是采用井下瓦斯抽采。由于复杂煤层透气性低，井下抽采主要存在钻孔有效影响范围小、钻孔工程量大、抽采达标时间长等问题，这就必须采取增透方法，增加煤层透气性，以提高抽采效果。复杂煤层的增透方法可分为两大类，一类是煤层层内卸压增透方法，另一类是煤层层外卸压增透方法。层外卸压增透方法如开采保护层技术已经应用得相当成熟，并取得良好的效果。对于不具备保护层开采条件的复杂煤层，必须采用层内增透方法，其主要目的是增加煤层透气性。
　　治理煤矿瓦斯灾害主要思想是，增加煤体裂隙率，提高煤层透气性，降低煤体瓦斯压力和瓦斯含量，提高煤体瓦斯抽采率。
　　著者及其研究团队针对我国复杂煤层瓦斯灾害严重这一重大安全问题，提出了水力化煤层增透的学术思想，主要开展了高压水射流破岩机理、造缝增透理论、射流割缝复合水力压裂增透理论、抽采技术及装备等方面的研究，取得主要研究成果如下：①揭示了高压水射流动态冲击特性及破岩机理。研究高压水射流瞬态冲击动力产生的机理，分析高压水射流冲击动力特性与煤岩相互作用关系。②揭示不同类型的煤体起裂机理。根据煤体宏观和微观结构分类特征，采用弹性力学、断裂力学、土力学等理论分别建立不同结构煤体的水力压裂起裂模型及起裂准则，并分析天然裂缝、煤岩交界面和断层对水压裂缝扩展的影响。③揭示煤矿井下射流割缝复合水力压裂增透机理。根据射流割缝形成缝隙后煤体力学特性的变化规律，建立射流割缝后煤体受力分析几何模型；揭示射流割缝辅助水力压裂裂缝起裂及扩展机理，建立裂缝尖端起裂临界，积分模型；分析射流割缝辅助水力压裂裂缝延缓闭合影响因素，推导出射流割缝辅助水力压裂作用下煤层裂隙内瓦斯渗流方程。④开发出水力化煤层增透成套技术及装备。研发出适用于不同煤层地质条件的水力化瓦斯抽采技术及系统装备，包括自动式割缝器、高压旋转输水器、高压密封钻杆、专用压裂管、专用封孔装置、气渣分离器等关键设备。

《矿井水文地质学基础与应用》 本书深入浅出地介绍了矿井水文地质学的基本原理、研究方法及在实际工程中的应用。全书共分为八章，内容涵盖了矿井水文地质学的理论基础、地下水的形成与循环、岩层注水与排水技术、矿井涌水预测与防治、地下水对巷道支护的影响、矿井水处理与回用、以及相关案例分析等。 第一章 绪论 本章首先阐述了矿井水文地质学在矿产开发中的重要地位和作用，分析了当前矿井水害的严峻形势以及开展相关研究的必要性。接着，系统梳理了矿井水文地质学的发展历程，介绍了国内外在该领域的研究现状与前沿动态，为后续章节的学习奠定理论基础。 第二章 地下水的形成、赋存与运动 本章深入探讨了地下水的来源、形成机制以及在不同地质构造中的赋存特征。详细介绍了地下水的主要补给和排泄方式，并对地下水的静止和运动规律进行了详细阐释。重点讲解了达西定律、渗透系数、给水度等关键概念，并介绍了地下水流场模拟的常用方法，为理解矿井水害的成因提供理论依据。 第三章 岩层注水理论与技术 本章聚焦于岩层注水在矿井水害防治中的应用。详细介绍了注水的目的、基本原理，包括注水的渗透增压机理、水幕形成机制等。随后，系统阐述了注水参数的选择原则（如注水压力、注水量、注水孔布置方式等），以及注水设备的类型与技术要求。最后，结合实际工程案例，分析了岩层注水的效果评估方法与技术优化策略。 第四章 矿井涌水预测与防治 本章系统阐述了矿井涌水现象的成因、类型及危害，并重点介绍了涌水预测的常用方法，包括水文地质类比法、数值模拟法、遥感与物探技术等。在此基础上，详细介绍了矿井涌水的主要防治技术，涵盖了堵漏、注浆、疏放水、排水系统设计与优化等多种手段。针对不同类型的涌水，提供了相应的防治技术方案。 第五章 地下水对巷道支护的影响与防护 本章分析了地下水对巷道围岩稳定性的影响，包括水压作用、岩石饱和软化、溶蚀等。详细介绍了地下水侵蚀对不同支护材料（如混凝土、钢材）的损害机理，并提出了相应的防护措施，如防渗衬砌、加固处理、化学封闭等。 第六章 矿井水的处理与回用 随着矿产资源开发的深入，矿井水的处理与回用日益受到重视。本章介绍了矿井水中常见的污染物（如悬浮物、重金属、高矿化度等），以及其对环境和设备的影响。详细阐述了矿井水的处理技术，包括物理法（沉淀、过滤）、化学法（混凝、消毒）和生物法等。同时，探讨了矿井水在井下供水、压风冷却、井巷冲洗等方面的回用途径与技术要点。 第七章 矿井水文地质工程案例分析 本章选取了多个具有代表性的矿井水害事故案例，从水文地质背景、涌水原因、防治措施及经验教训等方面进行深入剖析。通过对典型案例的分析，帮助读者更直观地理解矿井水文地质理论的实际应用，提高解决复杂水文地质问题的能力。 第八章 矿井水文地质勘察与监测 本章介绍了矿井水文地质勘察的目的、内容与方法，包括钻孔取样、水文地质测试、地下水化学分析等。同时，详细阐述了矿井水文地质监测的必要性、监测内容、监测网点布置原则，以及监测数据的分析与应用，为矿井水害的预防和治理提供科学依据。 本书内容翔实，理论联系实际，既注重基础理论的系统性，又强调实际工程的应用性。适用于煤炭、金属矿、非金属矿等相关专业的工程技术人员、科研人员以及高等院校师生阅读参考。

评分☆☆☆☆☆

看到《水力化煤层增透理论及技术》这本书的名字，我的第一反应是，这必然是一本面向专业领域，又兼具实用价值的硬核书籍。煤层，作为一种特殊的地下能源载体，其内部结构复杂，渗透性普遍较低，这使得煤炭和煤层气的开采面临着诸多挑战。而“增透”正是解决这一挑战的关键所在，它直接关系到资源的有效动用和经济效益的提升。“水力化”，这个词语则为“增透”提供了一种具体的技术路径，它暗示着利用水的物理和化学特性来改造煤层，使其渗透性得到根本性的改善。这本书的标题就为我打开了一个探索的窗口，让我想要深入了解“水力化”究竟是如何实现的。书中是否会详细阐述水力化增透的机理？例如，水在高压下的流动机理，以及其对煤层内部微观孔隙和裂缝的作用？它是否会涉及化学助剂在水力化增透中的应用，比如如何利用化学反应来溶解煤基质中的有机物，或者改变煤的膨胀性，从而达到增透的目的？此外，我也很关注这本书在技术层面的实用性。书中是否会介绍各种水力化增透技术的具体工艺流程，包括设备选型、参数优化、以及施工过程中的注意事项？它是否会提供一些成功的工程案例，来验证理论的有效性和技术的可靠性？这些问题的答案，对于我理解和应用这项技术至关重要。

评分☆☆☆☆☆

《水力化煤层增透理论及技术》这个书名，让我瞬间联想到那些在地下深处辛勤耕耘的工程师和科学家们，他们是如何通过智慧和技术，让蕴藏在煤层中的巨大能量得以释放。煤层，作为一种重要的能源载体，其天然的低渗透性是限制资源高效开采的一大难题，而“增透”技术正是为了解决这一核心问题而存在的。“水力化”，则为“增透”指明了一条充满潜力的技术路径，它暗示着利用水的力量来改造煤层，使其变得更加“透水透气”。我非常好奇，书中是如何将抽象的理论转化为实际可行的技术方案的？它是否会深入探讨水力化增透的物理化学过程，比如高压水流对煤层的破碎作用，或者化学物质在煤层中的扩散和反应？在技术层面，我希望这本书能提供详实的指导。书中是否会介绍不同类型的水力化增透技术的具体施工工艺，例如，水射流参数的优化，注液方式的选择，以及压力和流量的控制策略？此外，我非常期待书中能够包含一些成功的工程案例分析，用以证明水力化增透技术的有效性和可靠性，并从中学习到宝贵的实践经验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字叫《水力化煤层增透理论及技术》，光是听这个名字，就感觉一股深邃的科学气息扑面而来。我一直对煤炭开采技术在现代能源结构中的角色保持着高度关注，而“水力化”和“增透”这两个词汇，无疑触及了煤层开采领域一个至关重要的环节。增透，顾名思义，就是增加煤层渗透性，这对于提高煤炭的采出效率、降低开采成本，甚至减少采煤过程中可能引发的瓦斯突出等安全风险，都具有极其深远的意义。而“水力化”，则让我联想到利用水的特性来达成这一目标，这其中蕴含着一种巧妙的工程智慧，是将看似柔弱的水，转化为一股能够改造坚硬煤层的强大力量。这本书的标题本身就给我带来了一种强烈的求知欲，它似乎揭示了一种能够突破传统煤层开采瓶颈的全新思路。在信息爆炸的时代，一本能够聚焦于如此具体且具有实际应用价值的科学理论的书籍，无疑会成为行业内人士和相关领域研究者的宝贵财富。我特别好奇，作者是如何将复杂的水力学原理与煤层地质特性相结合，形成一套系统性的理论框架的？书中会不会深入探讨不同煤层条件下的水力化方案，以及这些方案在实际工程中可能遇到的挑战和解决方案？我期待着书中能够详细阐述其背后的科学逻辑，让我能够理解“水力化”究竟是如何作用于煤层，又是如何一步步提升其渗透能力的。

评分☆☆☆☆☆

《水力化煤层增透理论及技术》这个书名，在我看来，代表着一种对地下资源开发模式的革新。长久以来，煤层开采的效率和效益，很大程度上受到煤层自身渗透性的限制。而“增透”技术，顾名思义，就是致力于突破这一瓶颈。其中，“水力化”这个术语，更是让我对其中蕴含的工程智慧充满了期待。水的力量，看似柔和，却能以极高的压力和精妙的控制，对坚硬的煤层进行改造，这本身就充满着科学的魅力。我非常好奇，书中是如何将严谨的理论与创新的技术完美结合的？它是否会深入剖析水力化过程中涉及的流体力学、岩石力学以及煤的物理化学性质？例如，水在高压下的流动规律，以及它如何与煤层中的裂缝网络发生相互作用，从而实现渗透性的提升。此外，在技术层面，我希望书中能够提供详实的内容。书中是否会介绍各种水力化增透技术的具体实施方案，比如，高压水射流破碎技术，或者化学水力压裂技术？它是否会讨论如何针对不同地质条件和煤层类型，选择最合适的水力化增透方案？书中是否会包含详细的工程案例分析，以直观地展示技术的应用效果和经济效益？这些细节，将极大地帮助我理解这项技术的潜力和局限性。

评分☆☆☆☆☆

《水力化煤层增透理论及技术》这个名字，仅仅是瞥一眼，就足以勾起我强烈的好奇心。增透，这个词汇本身就蕴含着一种“化腐朽为神奇”的意味，尤其是对于煤层而言，其天然的低渗透性一直是制约资源高效提取的一大难题。而“水力化”，则为解决这一难题提供了一种充满想象力的思路。水的力量，在工程领域有着广泛的应用，从疏通水道到驱动机械，但将其运用到改造地下煤层，使其渗透性得到显著提升，这其中的科学性和技术性必然是相当深厚的。我迫切地想知道，书中是如何将“水力化”这一概念与“增透”这一目标紧密联系起来的。书中是否会深入探讨水在增透过程中的多尺度、多相态作用？例如，微观层面，水是如何渗透和影响煤基质的孔隙结构？宏观层面，水力化作业又是如何形成或扩大宏观裂隙网络的？此外，技术层面的细节更是令人期待。书中是否会详细介绍不同水力化增透技术的具体实施方法，例如，不同的射流参数、注水方式、压力控制策略等等？书中是否会讨论如何评估增透效果，例如，通过压力测试、流量监测、以及煤层气产量变化等指标？我希望这本书能够提供一套严谨的理论框架，同时辅以翔实的工程实践，让我能够全面地理解这项技术。

评分☆☆☆☆☆

看到《水力化煤层增透理论及技术》这个书名，我首先想到的就是煤炭行业面临的挑战以及科技创新的重要性。煤层，作为一种重要的地下能源，其开采过程中常常受制于其固有的低渗透性，这直接影响着煤炭的产量和煤层气的开发效率。“增透”技术，正是为了解决这一难题而生的，而“水力化”，则为“增透”提供了一种具体且具有工程价值的手段。水的力量，在工程领域应用广泛，而将其运用到改造地下煤层，提升其渗透性，这本身就充满了科学的吸引力。我希望这本书能够深入浅出地解释水力化增透的科学原理。例如，书中是否会详细阐述水在高压下的流变特性，以及它如何与煤层中的微观孔隙和宏观裂缝相互作用，从而实现渗透性的提升？同时，我对书中关于技术实施的细节也非常感兴趣。书中是否会介绍各种水力化增透技术的具体工艺流程，包括设备选择、参数优化、施工过程中的注意事项，以及如何评估增透效果？我更希望书中能够包含一些真实的工程案例，展示这些技术在实际应用中的效果，以及在面对复杂地质条件时，工程师们是如何运用这些理论和技术来克服困难的。

评分☆☆☆☆☆

当我的目光落在《水力化煤层增透理论及技术》这本书名上时，我的思绪瞬间被拉到了地下深处，想象着那片被层层煤岩包裹着的能源宝藏。煤层，作为一种重要的能源，其开采一直是一个充满挑战的课题，其中最突出的问题之一就是其固有的低渗透性，这直接影响着煤炭的产量和煤层气的开发效率。而“增透”技术，正是为了解决这一核心问题而生的。“水力化”，则为“增透”提供了一种具体的、充满工程智慧的手段。水的力量，可以被精确地操控，用以改造煤层的内部结构，提升其连通性和渗透性。我对书中将理论与实践相结合的深度感到非常期待。它是否会详细阐述水力化增透的物理化学机理？例如，水在高压下如何与煤岩发生作用，产生裂缝，或者扩大已有的裂缝，从而形成有效的渗流通道？书中是否会探讨不同类型的水力化增透技术，如高压水射流、化学裂缝诱导等，并对它们进行详细的比较和分析？我更关心的是，这本书是否能为实际操作提供指导。例如，书中是否会提供具体的工程设计参数，如何根据煤层的具体情况选择最优的水力化方案？是否会分析在实际施工过程中可能遇到的风险和应对策略？这些都是我希望从书中找到答案的关键问题。

评分☆☆☆☆☆

读到《水力化煤层增透理论及技术》这个书名，我的脑海中立刻涌现出无数关于煤层气开发、地下水工程以及复杂地质条件下资源提取的画面。增透，对于煤层而言，意味着打破其固有的低渗透性，让潜在的资源能够更顺畅地被开采出来。这不仅仅是简单的物理改造，更可能涉及到对煤层微观孔隙结构、裂隙网络乃至岩石力学性质的精细调控。而“水力化”这个词，则让我对其中蕴含的技术手段充满了好奇。是高压水射流？还是化学助剂的协同作用？亦或是某种更为精妙的物理化学耦合方法？书中可能详细阐述了水在增透过程中的具体作用机理，例如水的渗透、溶解、溶胀、甚至诱导微裂缝产生和扩展等，这些都可能是在改变煤层渗透性方面扮演着关键角色。作为一名对地下工程领域颇感兴趣的读者，我希望这本书不仅仅是停留在理论层面，更能够深入到实际技术的应用层面。比如，书中是否会介绍不同类型的水力化增透技术的优缺点？在不同的煤层类型（如煤质、煤层厚度、含水量等）下，哪种技术更为适用？书中是否会包含案例研究，展示这些技术在实际煤矿或煤层气田中的应用效果，以及在实际操作中遇到的工程难题和解决之道？这些都是我非常期待从这本书中找到答案的问题，它们直接关系到这项技术的成熟度和推广性。

评分☆☆☆☆☆

《水力化煤层增透理论及技术》——这个书名就像是一把钥匙，开启了我对煤层开采领域深层次问题的探索欲望。煤层，尤其是未开发或低产煤层的增透，一直是提升能源利用效率的关键。而“水力化”这个词，则让我看到了利用水的力量来改造地下煤层的可能性，这背后蕴含着精妙的工程设计和深刻的科学原理。我迫切地想知道，书中是如何将复杂的流体力学、岩石力学与煤的微观结构联系起来，形成一套完整的水力化增透理论体系的。书中是否会深入探讨水在增透过程中所扮演的角色？例如，水的渗透、冲刷、溶解、溶胀等作用机理，以及它们是如何共同作用，改变煤层的渗透率的？在技术层面，我希望这本书能够提供丰富的内容。书中是否会介绍不同类型的水力化增透技术的原理、工艺流程和适用条件？例如，高压水射流技术如何实现对煤层的有效破碎，或者化学水力压裂技术如何通过注入化学药剂来提高增透效果？我同样关心书中是否会包含案例研究，展示这些技术在实际煤矿或煤层气开发项目中的应用效果，以及在实际操作中遇到的挑战和解决方案。

评分☆☆☆☆☆

读到《水力化煤层增透理论及技术》这个书名，我的脑海中立即浮现出一系列关于地下工程、能源开采和流体力学交叉领域的画面。煤层，作为一种重要的地下资源，其固有的低渗透性一直是制约其高效开采的瓶颈。“增透”正是解决这一瓶颈的核心技术，而“水力化”则为“增透”提供了一种具体的、充满工程智慧的解决方案。我对书中理论的严谨性和技术的实用性都充满了期待。它是否会深入剖析水力化增透的微观机理？例如，水分子如何与煤基质发生相互作用，如何渗透和改造煤层的孔隙结构？它是否会详细介绍不同水力化增透技术的原理和工艺？例如，高压水射流如何有效地压裂煤层，或者化学水力压裂如何通过注入特殊的化学溶液来达到增透的目的？我尤其希望能看到书中对实际应用案例的详尽介绍。例如，某个具体的煤矿或煤层气田，是如何通过水力化技术成功地提高了煤层渗透性，从而提升了煤炭产量或煤层气采收率的。书中是否会讨论在不同地质条件下，水力化增透技术的选择和优化问题？这些实际应用层面的内容，对于我理解这项技术在真实世界中的价值至关重要。