《煤層氣成藏動力條件及其控藏效應》作者秦勇、傅雪海、韋重韜、侯泉林、姜波等以沁水盆地和鄂爾多斯盆地為主要對象，于2003年在國內率先啟動了煤層氣成藏動力條件的系統研究。本書即是在此基礎上，總結了作者本世紀前十年的相關研究成果和思考，期望形成具有一定系統性且符合我國地質條件的煤層氣成藏地質理論，并對推動煤層氣勘探與開發技術創新有所貢獻。

本書作為國內部系統探討煤層氣成藏動力學的學術專著，以沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣為主要研究對象，重點針對“煤層氣成藏效應與聚散機制”這一科學問題，從構造動力學過程及其對煤層氣成藏的控制作用、地下水動力系統與煤層氣聚集關系及其機制、熱力場控制煤層氣儲集和分布的特征與機理、動力場耦合過程及對煤層氣富集高滲區帶的控制作用四個方面開展研究，提出了煤層彈性能及其控藏效應的學術觀點，實現了煤層氣成藏演化歷史的數值分析，建立了煤層氣成藏動力學條件耦合分析的思路與方法，構建了基于動力條件的煤層氣有利區優選理論框架，對影響煤層氣成藏條件的粒度效應、深度效應、煤級效應、地應力效應等進行了擴展性思考。

本書適宜于煤層氣、頁巖氣地質研究領域科研人員以及大型煤層氣勘探開發企業決策人員參考，也可作為科研院所研究生的參考教材。

目錄

 

序一 賈承造

序二 戴金星

前言

章 研究基礎

節 研究意義

第二節 研究現狀

一、構造和熱動力學條件及其控氣作用

二、沉積動力學條件及其控氣作用

三、地下水動力學條件及其控氣作用

四、煤層氣成藏動力學研究發展趨勢

第三節 科學問題

一、現存主要問題

二、重點解決的科學問題

第四節 研究方案

一、主要研究內容

二、研究流程與技術方法

三、預期目標

第二章 煤層氣地質背景

節 地層與含煤地層

一、沁水盆地地層與含煤地層

二、鄂爾多斯盆地東緣南段地層與含煤地層

第二節 構造及巖漿活動

一、區域地質發展史

二、沁水盆地構造特征

三、鄂爾多斯盆地東緣南段構造特征

四、巖漿活動

第三節 煤級與煤層含氣量

一、沁水盆地煤級與煤層含氣量

二、鄂爾多斯盆地東緣南段煤級與煤層含氣量

第四節 煤層氣資源

第三章 煤層氣成藏構造動力條件

節 基本概念與研究方法

一、構造應力與構造應力場

二、古構造應力場與現代構造應力場

三、構造應力場研究流程

四、構造應力場有限元數值模擬

第二節 盆地構造應力場及其演化

一、沁水盆地構造應力場

二、鄂爾多斯盆地構造應力場

第三節 盆內構造分異及其控氣特征

一、區域構造背景與盆地構造形成

二、現代構造應力場對煤層滲透性的控制

三、構造曲率對煤層滲透性的控制作用

四、煤層微觀應變及其成藏動力意義

第四節 構造動力條件耦合控氣格局

第四章 煤層氣成藏熱動力條件

節 石炭二疊系煤層埋藏歷史

一、含煤地層上覆地層厚度恢復

二、煤層埋藏歷史與埋藏階段

三、煤層埋藏史地質模式

四、煤層埋藏史與煤層氣的保存

第二節 地溫場特征及其演化

一、區域地溫場及其演化歷史

二、沁水盆地地溫場及其演化歷史

三、鄂爾多斯盆地東緣南段地溫場及其演化歷史

第三節 燕山運動中期構造熱事件

一、構造熱事件發生時期

二、構造熱事件的強烈性、非均一性和瞬時性

三、異常高熱古地溫場形成的地質地球化學機制

第四節 熱動力特征與煤層氣富集條件

一、沁水盆地古熱場的控氣地質特征

二、鄂爾多斯盆地東緣古熱場的控氣地質特征

第五章 煤層氣成藏水動力條件

節 水文地質單元邊界及其控氣特征

一、沁水盆地水文地質單元及其邊界控氣特征

二、鄂爾多斯盆地東緣水文地質單元及其邊界控氣特征

第二節 現代地下水動力場與煤層氣富集

一、沁水盆地現代地下水動力場與煤層氣富集

二、鄂爾多斯盆地東緣現代地下水動力場與煤層氣富集

第三節 現代地下水地球化學場及其控氣特征

一、沁水盆地地下水地球化學場與煤層氣保存條件

二、鄂爾多斯盆地東緣地下水地球化學場與煤層氣保存條件

第四節 地下水系統與煤層氣成藏能量動態平衡

一、甲烷在煤層水中溶解度的溫壓物理模擬

二、煤儲層氣水兩相流在煤層氣聚散中的作用

三、盆地內部地下水動力條件控氣作用的顯現形式

第六章 煤層滲透率與成藏動力條件

節 耦合分析理論與方法

一、煤儲層應力滲透率及其數學模型

二、煤儲層氣水兩相流特性物理模擬

三、煤層氣解吸誘導煤儲層滲透率變化數值模擬

第二節 沁水盆地南部煤層的應力滲透率

一、煤儲層應力滲透率地質模型

二、煤儲層應力滲透率力學模型

三、煤儲層應力滲透率及其解析模型

第三節 相對滲透率對煤層氣成藏過程的影響

一、沁水盆地煤相對滲透率的基本特點

二、煤層氣聚散歷史中的煤儲層氣水兩相流

三、煤層氣解吸誘導的煤儲層滲透率演化

第四節 煤基塊彈性自調節作用與成藏效應

一、煤層裂隙開合程度及其對成藏效應的影響

二、煤基塊彈性自調節效應物理模擬

三、煤基塊彈性自調節效應模式

四、高煤級煤成藏的彈性自封閉效應

第七章 煤層氣聚散歷史及其區域分異

節 煤層氣聚散歷史數學模型

一、煤層氣聚散動態平衡子模型

二、煤層氣生成儲層壓力賦存子模型

第二節 煤層氣聚散歷史數值模擬軟件系統

一、數值模擬軟件基本功能

二、數值模擬軟件基本結構

第三節 沁水盆地煤層氣聚散作用

一、沁水盆地煤層氣地質模型

二、沁水盆地煤層氣聚散作用階段

三、沁水盆地煤層氣聚散作用區域分異

第四節 鄂爾多斯盆地東緣煤層氣聚散作用

第八章 煤層彈性能及其控藏效應

節 煤層彈性能的物理與數學描述

一、煤層彈性能總體構成

二、煤層彈性能數學模型推導

三、煤層彈性能的一般影響因素

第二節 煤層彈性能成藏貢獻的定量表征

一、煤層氣成藏宏觀動力能和微觀動力能

二、煤層氣壓力系統發育程度定量表征

三、煤層氣運移系統發育程度定量表征

第三節 煤層彈性能及其參數的成藏演化

一、煤層彈性能地質演化歷史

二、煤層氣壓力系統地質演化歷史

三、煤層氣運移系統地質演化歷史

第四節 基于彈性能的煤層氣成藏類型與聚散模式

一、煤層氣成藏效應三元判識模式

二、煤層氣成藏能量聚散模式

第九章 基于動力條件的煤層氣有利區優選

節 煤層氣有利區優選方法發展歷史

第二節 煤層氣有利區動力條件優選思路與流程

一、煤層氣有利區動力條件優選思路

二、煤層氣有利區動力條件優選流程

第三節 沁水盆地煤層氣富集高滲區帶

一、表象動力條件疊合法優選

二、煤層氣成藏效應法優選

三、煤層氣能量聚散模式優選

四、煤層氣有利區帶綜合優選

第四節 鄂爾多斯盆地東緣南段煤層氣富集高滲區帶

一、表象動力條件疊合法優選

二、煤層氣成藏效應法優選

三、煤層氣能量聚散模式法優選

四、煤層氣有利區帶綜合優選

第十章 煤層氣成藏動力學研究的擴展思考

節 影響煤層滲透性發育的地應力效應

一、我國地應力分布規律與特點

二、地應力場與煤層滲透性

第二節 影響煤層氣成藏動力條件的深度效應

一、深部煤層氣資源及其開發潛力

二、地溫場和應力場耦合作用下的煤層含氣量臨界深度

三、深部應力場作用下的煤層滲透性分布特點

四、深部煤層流體動力分布特點

第三節 影響煤層含氣動力條件的煤級效應

一、低煤級煤層氣資源及其開發潛力

二、低煤級煤的孔隙結構與吸附性

三、低煤級煤層氣的賦存狀態

第四節 影響煤層氣成藏動力條件的粒度效應

一、我國構造煤分布規律與特點

二、構造煤煤層氣資源及其開發潛力

三、煤吸附行為粒度效應模擬實驗及其啟示

參考文獻