本书实验挑选了目前煤层气直井所用的活性水、胍胶、多组分酸等常规压裂液配方，系统分析了这些压裂液在施工过程中对煤储层导流能力的正、负效应，构建了相应的数理模型，优化了泵注参数，并进行了现场应用和效果评价。通过室内氮气/二氧化碳与甲烷气体的置换驱替实验，考虑解吸过程中基质收缩效应，初步揭示出氮气/二氧化碳置换甲烷过程中煤基质收缩/膨胀影响下的渗透率变化规律；通过二氧化碳与水反应形成的碳酸溶液作用煤前/后的渗透率测试，得出作用煤前/后渗透率的变化规律。通过煤层氮气伴注压裂工艺和二氧化碳压裂工艺应用实例，评价了其应用效果和适用性。后，根据典型区的煤储层和围岩特征，阐述了多煤层合层压裂、连续多次压裂等特殊活性水压裂工艺的技术原理和适用性。本书所反映的研究成果丰富了我国煤层气直井储层改造理论，为现场不同煤储层改造工艺施工提供了重要的借鉴。本书可供煤层气地质及勘探开发领域的高年级本科生、研究生及科研院所的科技人员、工程技术人员参考使用。
笔者以目前国内常见的煤储层压裂工艺技术为研究对象，对不同的压裂液与煤层的配伍性进行了分析和研究，设计了不同压裂液下煤储层改造的泵注程序，并对其适应性进行了初步评价。本书所反映的研究成果丰富了我国煤层气直井储层改造理论，为现场不同煤储层改造工艺施工提供了重要的借鉴。
倪小明，河南理工大学，教授，河南省高校科技创新人才、河南省青年骨干教师，河南省煤层气工程创新团队和构造煤创新团队研究骨干。 主要从事瓦斯地质与煤层气勘探开发领域的科研与教学工作。主持或参与了油气重大专项、“973”、国家自然基金、河南省重大公益项目、企业委托项目等项目20余项。获省部级二等奖3项，三等奖3项。
及时章绪论001
及时节煤层气直井储层改造技术研究意义002
第二节国内外煤层气井压裂工艺技术进展004
一、煤层气储层改造技术研究进展004
二、压裂液配方研究进展010
三、压裂液对煤储层伤害研究进展015
四、压裂工艺参数优化研究进展016
第三节煤层气直井储层改造技术研究方案018
一、主要研究内容018
二、研究方法与技术路线019
三、预期目标019
第二章煤层气直井储层改造技术一般工艺流程与类型021
及时节煤储层改造的目的与特殊性022
一、煤储层改造的目的022
二、煤储层改造的特殊性022
第二节煤层压裂与砂岩层压裂的异同024
一、煤层压裂与砂岩层压裂的相同点024
二、煤层压裂与砂岩层压裂的不同点025
第三节煤层气直井储层改造的一般工艺流程029
第四节煤储层改造类型划分及工艺选型033
一、煤储层改造类型划分关键指标的确定033
二、煤储层改造类型划分关键指标临界值的确定及划分034
三、煤储层改造工艺选型建议036
第三章活性水常规改造单一煤层关键技术与应用038
及时节活性水常规改造单一煤层关键技术039
一、开发层系的选择039
二、射孔方式及密度选择040
三、压裂液配方实验挑选042
四、支撑剂的选择045
五、不同煤体结构活性水压裂裂缝形态051
六、不同煤体结构活性水压裂泵注参数优化064
第二节活性水改造单一煤层应用与效果评价068
一、低中渗Ⅱ类煤为主储层活性水改造技术应用068
二、低渗Ⅲ类煤为主煤储层活性水改造技术应用071
第四章酸化压裂改造煤层关键技术与应用077
及时节酸化压裂改造煤层关键技术078
一、开发层系的选择078
二、酸化压裂液配方挑选078
三、不同煤阶煤酸化前后表面结构及渗透率变化特征093
四、酸液与其他不同压裂液混合压裂泵注程序设计118
第二节酸化压裂煤层适用性评价及应用119
一、现场应用120
二、适用性评价120
第五章胍胶压裂改造煤层关键技术与应用122
及时节胍胶压裂液低温破胶剂实验挑选123
一、实验方案123
二、实验测试结果124
三、破胶剂实验挑选结果129
第二节HPG压裂煤储层的主要伤害负效应研究129
一、HPG压裂液引起支撑剂导流能力变化研究130
二、破胶液对煤心渗透率伤害实验研究133
第三节胍胶压裂液改造煤储层综合导流能力研究136
一、HPG压裂工艺流程137
二、压裂造缝时裂缝长度和宽度计算137
三、HPG携砂形成的有效支撑裂缝形态138
四、不同条件下支撑剂铺置有效支撑缝长149
五、HPG和活性水压裂导流能力对比155
第四节胍胶压裂泵注程序设计158
第五节胍胶压裂工艺的工程应用与适用性评价159
一、研究区地质概况160
二、HPG压裂主要参数的确定160
三、煤层气直井压裂效果评价161
四、胍胶压裂液适用性评价162
第六章氮气伴注压裂改造煤层关键技术与应用165
及时节注氮气对煤储层的增能作用166
一、二元气体等温吸附/置换实验研究166
二、注氮气引起的储层压力变化规律168
第二节注氮气对煤储层的增透作用172
一、氮气驱替甲烷过程煤基质变形规律172
二、注氮气引起的煤孔裂隙结构变化特征179
三、注氮气对煤储层孔裂隙导流能力的影响180
第三节氮气伴注压裂工程应用及适用性评价184
一、水力压裂伴注氮气提高煤层气直井采收率的影响因素184
二、氮气伴注压裂工程应用185
三、氮气伴注压裂适用性评价187
第七章二氧化碳压裂改造煤层关键技术与应用190
及时节CO2注入后吸附-解吸及置换特征191
一、注CO2后气体吸附-解吸特征191
二、注CO2后置换CH4特征196
三、超临界条件下注CO2后气体吸附、解吸、置换特征199
第二节CO2注入后的化学作用引起煤储层渗透率影响机理205
一、CO2注入后化学作用引起的煤储层渗透率变化特征206
二、CO2注入后化学作用引起的渗透率变化机理217
第三节CO2注入后物理作用引起煤储层渗透率变化特征222
一、CO2注入后物理作用引起的煤储层渗透率变化实验研究222
二、CO2置换CH4过程渗透率变化特征227
第四节CO2压裂技术工程应用及适用性评价236
一、二氧化碳泡沫压裂工程应用237
二、二氧化碳泡沫压裂的适用性240
第八章几种特殊活性水改造煤层关键技术与应用241
及时节多煤层合层压裂改造关键技术与应用242
一、多煤层合层投球压裂技术原理242
二、合层水力压裂关键参数优化243
三、应用效果评价247
第二节连续多次水力压裂煤层关键技术与应用249
一、连续多次水力压裂技术原理249
二、晋城矿区连续多次水力压裂裂缝展布特征250
三、应用效果评价258
第三节单一煤层重复水力压裂综合选井技术259
一、单一煤层重复水力压裂选井评价指标的构建259
二、基于多层次模糊综合评价的重复水力压裂选井方法261
三、应用与评价262
参考文献266
