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目录1

1研究基础1

1.1 国内外研究现状及文献综述1

↓1.1煤层甲烷研究及开发现状1

1.1.2煤层甲烷生成、运移、聚集及相关学科研究现状2

1.1.3煤层甲烷数值模拟研究现状4

1.1.4评述5

1.2 煤层甲烷地质演化史数值模拟研究的思路和方法6

2煤层甲烷地史演化地质模型8

2.1 生烃子模型8

2.1.1煤层有机质类型、丰度、有机质成熟度及生烃9

2.1.2煤化作用进程的影响因素10

2.2 储层特征及脱吸附子模型11

2.2.1煤储层物性特征及煤层甲烷的赋存11

2.2.2储层压力、外部应力及其意义12

2.3 煤层甲烷运移子模型14

2.3.1煤层甲烷的垂向运移14

2.3.2煤储层内的流场15

2.4 煤层甲烷聚散子模型16

2.4.1煤层甲烷生、运、聚、散演化过程中的物质平衡16

2.4.2煤层甲烷的聚集和富集17

2.5 煤层甲烷生成、运移、聚集及散失动态平衡动力学地质模型18

3.1.1盖层中的扩散及费克定律20

3.1 扩散和渗流运移物质平衡方程20

3煤层甲烷地史演化数学模型20

3.1.2煤储层中的渗流连续方程21

3.2 各种地质参数讨论25

3.2.1煤层和煤质定量表述25

3.2.2煤层有机质生气量26

3.2.3煤储层参数定量表述27

3.3 动态平衡过程的数学表达41

3.3.1 区域生气量及散失量41

3.3.2煤层甲烷地质历史演化过程动态平衡数学表达43

3.4 煤层甲烷生成、运移、聚集及散失动态平衡动力学模型的数学表达44

3.4.1基本参数44

3.3.3流体的PVT性质44

3.4.2生烃子模型45

3.4.3脱吸附及储层物性特征子模型45

3.4.4运移子模型46

3.4.5聚散子模型46

4煤层甲烷生成、运移、聚集及散失地质历史演化数值模拟研究47

4.1 煤层甲烷扩散运移数值模拟47

4.1.1数值模型47

4.1.2不同地质条件下游离甲烷扩散散失作用数值模拟研究49

4.1.3讨论及小结66

4.2 封闭体系储层压力及盖层突破数值模拟67

4.2.1封闭体系储层压力68

4.2.2盖层突破与甲烷的逸散69

4.2.3小结71

4.3 煤储层割理孔隙率数值模拟72

4.3.1割理孔隙率的控制和影响因素72

4.3.2小结74

4.4 煤层甲烷渗流运移数值模拟74

4.4.1数值模型74

4.4.2模拟运算结果及讨论79

4.4.3讨论及小结86

4.5 本章小结88

5研究实例89

5.1 基础地质及煤层甲烷地质89

5.1.2煤层及煤质91

5.1.1 地层91

5.1.3煤储层及盖层物性特征92

5.1.4地质构造95

5.1.5地质演化史95

5.2 地质模型及数学模型98

5.2.1地质模型98

5.2.2数学及计算机模型98

5.3 煤层甲烷演化史100

5.3.1时间演化特征及演化阶段101

5.3.2全区阶段演化特征103

5.3.3全区统计结果114

5.4讨论及小结115

6.1 煤层甲烷地质历史演化模式探讨117

6.1.1煤层甲烷地质历史演化的阶段性117

6煤层甲烷地质历史演化及富集规律探讨117

6.1.2地质历史中煤层甲烷的聚集119

6.1.3煤层甲烷地质历史演化模式120

6.2 煤层甲烷富集规律探讨121

6.2.1 各种地质因素对煤层甲烷富集作用的影响122

6.2.2地质历史演化过程对煤层甲烷富集的影响123

6.3 煤层甲烷地质演化史数值模拟研究方法论125

6.3.1基础工作125

6.3.2建立地质模型及数学模型126

6.4 评述127

6.4.1煤层甲烷地质演化史数值模拟研究的意义127

6.3.3模拟运算127

6.3.4计算结果整理和分析127

6.4.2煤层甲烷地质演化史数值模拟研究展望及今后工作方向128

7结论130

7.1 建模工作——提出了一套描述煤层甲烷地质历史演化过程的地质模型和数学模型130

7.2理论模拟——揭示了煤层甲烷地质历史演化的基本特征和基本规律131

7.3 实例研究——首次实现了研究区煤层甲烷地质历史演化过程的定量模拟及预测132

7.4 综合分析——总结了煤层甲烷地质历史演化的过程特征及其聚集和富集规律132

7.5 方法论研究——提出了煤层甲烷地质历史演化过程数值模拟研究方法133

附录：主要符号说明及单位134

参考文献136