定量储层地质学理论与方法

本书以多项国家级项目和省部级重点课题的研究成果为依托，系统介绍了作者及其团队经长期科研攻关所取得的一系列研究进展，重点聚焦于煤层气高效开发利用背后的关键科学问题，涵盖基础理论、应用基础理论以及方法研究三个层次。主要包括分形拓扑理论体系的构建、储层孔-裂隙结构复杂组构机制、储层孔-裂隙结构定量表征，以及煤层气多相态传质控制机理等。在以煤层气为典型的清洁、非常规能源高效勘探开发背景下，为等效表征储层孔-裂隙结构并清晰认识储层空间中煤层气运移规律开展了定量储层地质学的基础理论与方法研究，并将其应用于揭示煤层气传质控制机理方面。本书可为煤层气高效开发利用瓶颈的突破提供基础支撑与决策支持，进而助力我国煤层气高效开发产业化建设进程的快速推进。
本书可供煤层气地质、水文地质、石油与天然气地质等领域科研人员和高等院校相关专业教师、研究生参考使用。

序
前言
1 绪论 1
1.1 定量储层地质学简介 1
1.2 国内外研究现状 3
1.2.1 煤储层孔–裂隙结构特征 3
1.2.2 分形理论在储层多孔介质中的应用 7
1.2.3 储层孔–裂隙结构等效表征方法 9
1.2.4 复杂孔–裂隙结构空间下流体运移规律 12
1.3 当前机遇与挑战 14
参考文献 15
2 基础理论与方法 26
2.1 传统分形理论与方法 26
2.1.1 分形的定义和性质 26
2.1.2 分形维数的计算和量测方法 30
2.1.3 当前分形理论存在的局限性 33
2.2 分形拓扑理论体系 34
2.2.1 分形拓扑参数 34
2.2.2 分形拓扑控制体系 36
2.2.3 尺度不变属性控制参数 38
2.2.4 尺度不变属性表象参数 39
2.3 储层复杂类型组构模式 44
2.3.1 复杂组构概念 44
2.3.2 多孔介质中复杂类型的等效提取 45
2.4 多孔介质传质重构理论与方法 57
2.4.1 LBM模拟理论 59
2.4.2 溶质对流–扩散过程的LBM模拟方法 66
2.4.3 分子动力学模拟方法 69
2.5 流体渗流基本理论 71
2.5.1 达西定律 71
2.5.2 立方定律及其衍生模型 72
2.5.3 局部立方定律 73
2.5.4 Kozeny-Carman方程 74
2.6 小结 74
参考文献 75
3 储层孔–裂隙结构表征 85
3.1 孔隙类型及其界定规则 85
3.2 储层孔–裂隙结构的表征方法 87
3.2.1 概念模型的建立及应用 88
3.2.2 统计模型的建立及应用 89
3.2.3 图像重构模型的建立及应用 91
3.3 分形多孔介质的定量表征方法 93
3.3.1 颗粒填充型分形多孔介质 93
3.3.2 孔隙网络模型 106
3.3.3 多元孔–裂隙结构统一表征方法 118
3.3.4 分形表征模型的适配性 131
3.3.5 粗糙裂隙复合拓扑形貌的定量表征 136
3.4 小结 142
参考文献 142
4 传质重构及机理分析 148
4.1 多相态耦合传质行为 148
4.2 多相态传质过程细观重构及其控制机理149
4.2.1 分形孔隙结构中流体渗流过程细观重构及规律分析 149
4.2.2 粗糙裂隙中流体运移过程模拟及机理分析 171
4.2.3 流体对流–扩散耦合传质过程模拟及机理分析 183
4.2.4 吸附–解吸界面控制及其细观重构 214
4.2.5 多相态耦合传质研究探讨 239
4.3 小结 242
参考文献 244
5 总结与展望 250
5.1 主要成果 250
5.2 未来展望 251