煤層中的耦合運動理論及其應用

前言
第1章 緒論
1.1 引子
1.2 開采煤層氣的實際意義
1.2.1 煤層氣對礦井的危害
1.2.2 排放煤層氣對環(huán)境的影響
1.2.3 煤層氣的能源價值
1.3 開采煤層氣存在的技術(shù)困境
1.3.1 開采煤層氣面臨的主要困難
1.3.2 煤層氣與石油天然氣開采理論與技術(shù)的異同
1.4 煤層中的耦合運動理論研究現(xiàn)狀分析
1.4.1 概述
1.4.2 煤的化學結(jié)構(gòu)與孔隙結(jié)構(gòu)
1.4.3 煤的吸附擴散性能
1.4.4 煤層孔隙結(jié)構(gòu)模型分類
1.4.5 孔隙裂隙二重介質(zhì)模型
1.4.6 擴散理論
1.4.7 滲流理論
1.4.8 孔隙裂隙二重介質(zhì)的擴散解吸與滲流理論
1.4.9 氣固耦合力學理論
1.5 本書研究主要內(nèi)容和方法
第2章 耦合運動的物理數(shù)學模型
2.1 物理過程、基本假設和運動定律
2.2 孔隙裂隙煤層中的基本方程
2.2.1 煤層變形平衡方程
2.2.2 煤層變形幾何方程
2.2.3 孔隙系統(tǒng)中擴散運動連續(xù)方程
2.2.4 裂隙系統(tǒng)中滲流運動連續(xù)方程
2.3 孔隙裂隙煤層中的耦合運動微分方程組
2.3.1 煤層變形運動微分方程組
2.3.2 孔隙系統(tǒng)中吸附狀態(tài)煤層氣擴散運動微分方程
2.3.3 裂隙系統(tǒng)中游離狀態(tài)煤層氣滲流運動微分方程
2.3.4 耦合運動微分方程組的初始邊界條件與求解
2.4 均勻孔隙煤層中的耦合運動微分方程組
2.5 均勻裂隙煤層中的耦合運動微分方程組
2.6 非煤儲層中的耦合運動微分方程組
2.6.1 高低滲流與非煤儲層變形耦合運動微分方程組
2.6.2 滲流與非煤儲層變形耦合運動微分方程組
2.6.3 煤層中與非煤儲層中的耦合運動的比較
2.7 煤層中無耦合運動微分方程
2.7.1 耦合運動與無耦合運動方程之間的關(guān)系
2.7.2 總應力作用下的變形運動微分方程組
2.7.3 孔隙裂隙煤層中的擴散滲流微分方程組
2.7.4 均勻孔隙煤層中的擴散運動微分方程
2.7.5 均勻裂隙煤層中的滲流運動微分方程
2.8 煤層中的耦合運動綜合分析
第3章 均勻孔隙介質(zhì)中的擴散規(guī)律
3.1 均勻孔隙煤層中的擴散微分方程分析解
3.1.1 一維穩(wěn)定擴散
3.1.2 平面徑向穩(wěn)定擴散
3.2 煤粒吸附煤層氣擴散解吸過程
3.2.1 煤粒吸附煤層氣擴散的物理數(shù)學模型
3.2.2 擴散微分方程的邊界條件分析及求解
3.2.3 近似解及其應用
3.3 擴散解吸試驗研究
3.3.1 煤樣采集與制備
3.3.2 試驗裝置
3.3.3 試驗原理
3.3.4 試驗步驟
3.3.5 試驗內(nèi)容
3.3.6 試驗數(shù)據(jù)處理方法
3.3.7 試驗數(shù)據(jù)的處理結(jié)果
3.3.8 擴散微分方程的試驗解(內(nèi)質(zhì)量源的試驗式)
3.3.9 理論和試驗結(jié)果的分析討論
3.4 煤與瓦斯突出預測指標
3.4.1 常見突出預測指標
3.4.2 煤與瓦斯突出機理簡析
3.4.3 煤與瓦斯突出預測新指標探索
3.4.4 Bi預測指標測試方法探討
3.4.5 突出預測指標Bi計算實例和比較
3.5 煤與瓦斯突出預測應用實例
3.5.1 沙曲煤礦及試驗區(qū)概況
3.5.2 突出預測方法和工藝介紹
3.5.3 對《測定標準》的分析
3.5.4 鉆屑解吸指標K現(xiàn)場測定及分析
3.5.5 鉆屑解吸指標K試驗室測定及分析
3.5.6 現(xiàn)場與試驗室試驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果的比較
3.5.7 幾個重要結(jié)論
第4章 均勻裂隙介質(zhì)中的滲流規(guī)律
4.1 均勻裂隙煤層中的滲流物理數(shù)學模型
4.2 平行巷間煤柱中滲流微分方程近似分析解
4.2.1 滲流微分方程的近似分析解
4.2.2 對近似分析解的討論
4.2.3 近似分析解在掘進巷道瓦斯涌出量預測中的應用
4.3 二維滲流在移動邊界條件的近似分析解
4.3.1 概述
4.3.2 工作面煤體瓦斯壓力分布規(guī)律
4.3.3 工作面煤體瓦斯涌出量的預測
4.3.4 關(guān)于分析解的計算機模擬及討論
4.4 一維徑向滲流規(guī)律及應用
4.4.1 概述
4.4.2 一維瓦斯徑向流動的數(shù)學模型
4.4.3 衡量煤層瓦斯抽放難易程度指標的觀測
4.4.4 抽放鉆孔有效抽放半徑計算方法
第5章 煤體的吸附變形與有效應力
5.1 概述
5.2 吸附變形與吸附熱力學參數(shù)的關(guān)系
5.2.1 孔隙的表面壓力
5.2.2 吸附膨脹模式及其計算
5.2.3 實例模擬計算
5.2.4 對吸附膨脹變形特性的分析討論
5.3 含吸附煤層氣煤的有效應力
5.3.1 煤層的受力狀態(tài)分析
5.3.2 含吸附煤層氣煤層的有效應力計算公式
5.3.3 有效應力作用下煤體變形的理論值與實測值比較
5.3.4 對煤層有效應力計算公式的分析
5.4 孔隙率和吸附變形之間的關(guān)系
5.4.1 內(nèi)向吸附應變與外觀應變
5.4.2 裂隙孔隙率與煤層變形之間的關(guān)系
5.5 滲透率與孔隙率之間的關(guān)系
5.6 關(guān)于吸附變形與有效應力知識的要點
第6章 半耦合運動規(guī)律及其應用
6.1 概述
6.2 孔隙裂隙煤層中的半耦合運動微分方程
6.2.1 三維變形條件下的三維擴散滲流
6.2.2 一維應變條件下的二維擴散滲流
6.2.3 平面應變條件下的一維擴散滲流
6.3 均勻裂隙煤層中的半耦合運動微分方程
6.3.1 三維變形條件下的三維滲流
6.3.2 一維應變條件下的二維滲流
6.3.3 平面應變條件下的一維滲流
6.4 具有變形和擴散解吸作用的滲流方程的應用
6.4.1 提高煤層氣采收率的途徑
6.4.2 評價煤層氣資源的主要指標
6.4.3 注入增產(chǎn)機理及影響壓裂效果的因素
第7章 多組分氣體運動規(guī)律及其應用
7.1 注氣增產(chǎn)機理及效果分析
7.1.1 注氣增產(chǎn)機理分析
7.1.2 自然降壓開采煤層氣的最大理論回收量和回收率
7.1.3 注氣開采煤層氣的最大理論回收量和回收率
7.1.4 回收率的模擬計算
7.2 多組分流體擴散滲流的物理數(shù)學模型
7.2.1 基本概念和假定
7.2.2 煤?；|(zhì)孔隙系統(tǒng)吸附氣相擴散解吸方程
7.2.3 煤層裂隙系統(tǒng)中的滲流方程
7.3 間歇注氣過程的微分方程及近似解
7.3.1 多組分流體擴散滲流微分方程的簡化
7.3.2 初始邊界條件
7.3.3 近似分析解的求解方法
參考文獻