煤层气成藏机制及经济开采理论基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:宋 岩 张新民等著

出品人:

页数:306

译者:

出版时间:2005-1

价格:60.00元

装帧:精裝本

isbn号码:9787030146014

丛书系列:

图书标签:

• 煤层气
• 煤层气成藏
• 经济采收率
• 吸附解吸
• 渗流力学
• 储层特征
• 开采技术
• 数值模拟
• 气体动力学
• 资源评价

《深海热液喷口生物地球化学过程研究》 内容简介 本书深入探讨了深海热液喷口独特的物理、化学和生物地球化学过程，聚焦于这些极端环境下生命起源、能量循环和物质输运的复杂机制。全书系统梳理了热液流体从地壳深处上升至海底的物理演化路径，详细分析了流体与周围岩石发生相互作用时所涉及的矿物学变化与元素地球化学迁移规律。 第一部分：深海热液系统的物理化学基础 第一章：热液循环的驱动力与流体动力学 本章首先介绍了深海俯冲带和洋中脊构造背景下热液循环的驱动力，包括地壳深部的热源分布和海水渗透深度。随后，重点分析了热液流体在多孔介质中的流动特性，运用非线性偏微分方程模型，模拟了从冷水渗透到高温射流喷出的全过程。讨论了压力、温度梯度对流体粘度和密度的影响，以及由此引发的对流和湍流现象在热液羽流形成中的关键作用。特别关注了浅层和深层循环的差异，以及不同构造区域（如慢速扩张洋中脊与快速扩张洋中脊）热液活动的独特性。 第二章：高温高压下的地球化学反应与矿物沉淀 本章着重于热液流体与玄武岩、沉积物等围岩在高温高压条件下发生的关键化学反应。详细阐述了水岩反应的动力学和热力学控制因素，包括硅酸盐、硫化物、铁氧化物的溶解与沉淀机制。重点分析了流体pH值、氧化还原电位（Eh）和温度对金属离子（如Fe, Mn, Cu, Zn, Au, Ag）络合态和溶解度的影响。通过实验室模拟实验数据，建立了不同深度流体化学成分的演变模型，解释了热液矿物（如硫化物、硫酸盐、氧化物）在喷口附近形成的微区地球化学控制因素。 第三章：气体与挥发性组分的地球化学行为 深海热液喷口是地球内部气体释放的重要通道。本章研究了流体中溶解的气体组分，如$ ext{H}_2$, $ ext{CH}_4$, $ ext{CO}_2$, $ ext{H}_2 ext{S}$ 和惰性气体同位素的来源与分馏过程。分析了甲烷在热液系统中的生成机制，包括热解作用和生物作用的贡献。对氦、氖、氡等惰性气体的同位素比值进行了精细测量，用以示踪热液流体的原始地幔物质贡献和水-岩反应的程度，为理解地幔深部过程提供了关键地球化学指标。 第二部分：深海热液生物圈的能量基础与生命适应性 第四章：化能合成代谢的分子机制 深海热液喷口支撑着地球上最独特的生态系统之一——不依赖光合作用的化能合成生物群落。本章详细解析了以硫氧化、甲烷氧化和铁氧化为主导的化能合成代谢途径。针对极端嗜热古菌和细菌，阐述了其关键酶系（如硫磺轮盘酶、甲烷单加氧酶）的结构、功能及其在极端温度和压力下的稳定性。通过基因组学和蛋白质组学数据，重构了不同生命阶段和不同喷口类型（如黑烟囱、白烟囱）中的核心能量捕获网络。 第五章：微生物群落结构与生态系统功能 本章利用高通量测序技术，对不同类型热液喷口（如快速扩张洋中脊的蛇纹石化作用相关的低温喷口与慢速扩张洋中脊的高温硫化物喷口）的微生物群落结构进行了系统比较。探讨了宿主（如管虫、贻贝）与共生微生物之间的物质交换机制，特别是硫和碳的循环效率。引入了生态网络分析方法，评估了群落的稳定性和对环境波动的响应能力，揭示了能量流在初级生产者和消费者之间的传递效率。 第六章：极端环境下的生物地球化学相互作用 本章聚焦于微生物活动如何影响周围矿物相的形成与演化。研究了微生物EPS（胞外聚合物）对金属硫化物沉淀的诱导作用，以及微生物在矿物表面生物腐蚀和生物成矿过程中的作用。探讨了热液生物膜的形成对热液羽流中颗粒物输运和最终沉积物记录的影响，阐明了生物活动如何“生物矿化”地壳物质，形成独特的生物-矿物共生体。 第三部分：热液活动的环境意义与地质记录 第七章：热液羽流的物质与能量通量估算 精确量化深海热液活动对全球海洋化学循环的贡献至关重要。本章采用多尺度观测数据，结合数值模拟，估算了典型热液田释放的金属、营养盐和热能的全球通量。重点分析了羽流上升过程中，物质发生快速氧化和沉淀的机制，以及这些过程如何影响中层水团的化学性质和全球碳循环的微量元素调控。 第八章：深海热液沉积物的地球化学记录 热液喷口周围形成的沉积物是记录地质历史的“档案库”。本章分析了热液硫化物、氧化铁锰结核以及生物碎屑中记录的同位素地球化学信号（如$delta^{34} ext{S}$, $delta^{13} ext{C}$, $ ext{Sr}/ ext{Ca}$）。通过对古代热液矿床的类比研究，建立了现代热液活动的地化指纹图谱，用以识别和重建大洋地壳演化历史中热液活动的规模和持续时间。 第九章：深海热液与地球生命起源的关联 本书的最后一部分将深海热液喷口置于更宏大的生命起源背景下进行审视。探讨了原始地球的热液环境如何提供化学能和催化界面（如矿物表面）来促进有机分子合成。对比了不同类型的热液系统（如低温蛇纹石化作用喷口与高温黑烟囱）在模拟生命起源实验中的优势和局限性，为理解早期地球化学演化和寻找系外生命宜居环境提供了地球生物学视角。 结语 本书旨在为地球化学、海洋学、微生物学以及行星科学领域的学者提供一个全面、深入的参考资料，揭示深海热液系统这一地球内部与外部相互作用的前沿地带所蕴含的科学宝藏。

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我非常欣赏这本书在描述煤层气成藏机制时所采用的逻辑清晰、条理分明的写作风格。作者从煤的形成开始，逐步讲解了煤化作用、构造运动、沉积环境等如何共同作用，最终形成煤层气藏。书中对不同煤层气藏类型的划分及其成藏特征的描述，非常具有指导意义。例如，对于构造型煤层气藏，作者详细分析了构造应力对煤岩孔隙度和渗透率的影响，以及断层等构造要素如何形成有效的封闭条件。对于煤岩型煤层气藏，作者则侧重于煤岩本身的吸附性能和孔隙结构。书中还对热演化史对煤层气生成和聚集的影响进行了深入探讨，并结合实例说明了不同热历史条件下煤层气的分布规律。这些详细的分析，为读者理解煤层气藏的分布规律和勘探方向提供了重要的理论依据，对于提升煤层气勘探的成功率具有实际的指导作用。

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这本书所展现的对煤层气成藏机制的理解，是多层次、多维度的。作者不仅关注宏观的地质构造，也深入到微观的煤岩孔隙结构和气体吸附特性。书中对不同煤阶的煤层气吸附能力进行了详细的对比分析，并引用了大量实验数据和理论模型来解释其差异。我还对书中关于水-气-煤三相流动的模拟与预测的讨论印象深刻。作者通过建立复杂的数学模型，定量地描述了这三种介质在煤层中的相互作用，以及这种相互作用如何影响煤层气的流动和产出。书中还对煤层气藏的衰竭机制进行了深入的探讨，并分析了不同开发策略对气藏寿命的影响。这些深层次的理论分析，为读者理解煤层气的长期开发潜力提供了坚实的科学基础。

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我非常喜欢这本书在探讨煤层气成藏时所展现出的系统性思维。作者从宏观的区域地质背景入手，逐步聚焦到微观的煤岩孔隙和煤层气分子的相互作用。对于不同时期、不同沉积环境下形成的煤层，其成藏的有利条件和地质控制因素是如何变化的，书中都有清晰的脉络。例如，在论述不同煤阶对煤层气吸附容量和解吸动力学的影响时，作者引用了大量实验数据和理论模型，解释了煤的有机质成熟度如何直接决定其储存和释放煤层气的能力。书中还对断层、褶皱等构造要素在煤层气运移和滞留中的作用进行了详细分析，并结合实例说明了这些构造如何形成有效的圈闭。我尤其欣赏作者对于“有利煤层”概念的细致界定，以及如何根据地质条件来预测和评价煤层气的富集潜力。这本书为我提供了一个全面的视角来审视煤层气藏的形成过程，从地质条件的选择到资源潜力的评估，都具备了坚实的理论基础，这对于煤层气勘探开发工作者来说，是极其宝贵的知识财富。

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这本书对于理解煤层气的经济开采，提供了至关重要的理论基石。作者在梳理成藏机制的同时，并没有忽略其最终的价值——即如何高效、经济地将其从地下取出。书中对不同开发方式，如水平井钻探、水力压裂、氮气吞吐等技术的基本原理和适用条件进行了阐述，并从地质条件、储层物性、工程技术等多个角度，分析了不同开发策略对提高采收率的潜在影响。特别是关于水力压裂在改善煤层渗透性、释放吸附气方面的作用，以及与之相关的地质力学问题，作者都进行了深入的探讨。书中还引入了经济评价的一些基本概念，并探讨了如何将地质模型与经济模型相结合，以评估不同开发方案的经济可行性。尽管本书的重点在于理论基础，但其对实际开发过程中可能遇到的经济性问题的洞察，对于读者理解煤层气开发的商业前景具有指导意义。它帮助读者认识到，一个成功的煤层气项目，不仅仅依赖于优质的资源，更需要科学的开发技术和审慎的经济考量，这本书在这两个方面都给予了充分的理论支持。

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阅读这本书，仿佛踏上了一场探索地下能源奥秘的旅程。作者以极具启发性的方式，将枯燥的地质理论转化为生动有趣的叙述。书中的图文并茂，大量精美的地质图件、剖面图以及模拟实验数据，极大地增强了可读性和直观性。我尤其对书中关于煤层气运移与聚集的动力学过程的讨论印象深刻。作者并非简单地罗列现象，而是深入挖掘了驱动这些过程的根本原因，比如不同压力梯度、渗透率差异以及水化学环境变化对煤层气富集的具体影响。对于煤层中的微观孔隙结构如何影响气体的吸附与解吸，以及这种微观机制如何宏观地影响气藏的产能，书中都有详尽的解释。书中对不同地区煤层气成藏特点的对比分析，也让我对煤层气的区域性差异有了更深刻的认识。作者还探讨了煤层气成藏与区域构造演化、热历史以及有机质成熟度的复杂关系，这些深层次的讨论，超越了一般的教科书式讲解，将煤层气成藏的理解提升到了一个更高的理论层面，对于那些希望从根本上理解煤层气潜力的研究者而言，这本书无疑提供了一个坚实的地质基础。

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这本书在探讨煤层气的经济开采时，展现了作者对实际应用的高度重视。作者在介绍各种开发技术时，不仅仅是简单罗列，而是从理论上解释了这些技术为何能够奏效，以及在何种条件下应用效果最佳。书中对水平井钻井技术的优势进行了详尽的分析，并从流体动力学角度阐述了水平段如何能够更大范围地接触储层，从而提高产能。我还对书中关于分段压裂增产的讨论非常感兴趣。作者详细解释了分段压裂如何通过人工裂缝来改善煤层的连通性，以及如何通过优化裂缝的密度和长度来最大化采收率。书中还对不同煤层气藏的开发适应性进行了初步的评估，并提出了一些经济效益评价的基本原则，这对于读者理解煤层气开发项目的经济可行性非常有帮助。

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这本书为我打开了煤层气经济开采的新思路。在阅读过程中，我逐渐意识到，仅仅了解煤层气的成藏机制是不够的，更重要的是如何将这些知识转化为实际的生产效益。书中对不同类型煤层气藏的经济开发潜力进行了初步的分析，并探讨了技术经济评估在资源开发中的重要性。作者在介绍开发技术时，并没有回避其潜在的风险和挑战，而是从理论层面分析了这些问题的根源，并提出了相应的解决思路。例如，在讨论水力压裂可能引发的地质风险时，作者结合了应力分析和裂缝扩展理论，解释了风险产生的原因，并提出了如何通过优化压裂设计来规避风险。此外，书中还对不同煤层气开发方式的成本效益进行了概括性的比较，虽然不是详细的经济模型，但足以让读者对不同技术路线的经济性有一个初步的认识。对于那些既关心技术可行性，又关注经济效益的读者来说，这本书提供了一个很好的理论框架。

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这是一本内容详实、理论扎实的著作，作者深入浅出地剖析了煤层气这一复杂而重要的能源的成藏过程。从地质构造背景的分析，到煤岩孔隙结构与吸附解吸特性的阐述，再到水-气-煤三相流动的模拟与预测，作者都进行了细致入微的研究。书中对不同煤层气藏类型，如构造型、煤岩型、断层封闭型等的成藏条件进行了系统梳理，并结合国内外实际案例，直观地展现了理论的实践应用价值。特别值得称赞的是，作者在论述成藏机制时，充分考虑了煤化作用、构造运动、沉积环境以及地下流体活动等多种因素的耦合作用，构建了一个多维度、多层次的成藏理论框架。读者在阅读过程中，能够清晰地感受到作者对煤层气地质学、地球化学、流体力学等多学科知识的融会贯通，以及其深厚的学术功底。此外，书中对于煤层气勘探开发过程中可能遇到的各种技术难题，也给出了相应的理论指导和解决方案的雏形，为煤层气资源的有效勘探和评价提供了重要的理论支撑，对于地质勘探、能源工程等领域的科研人员和工程师来说，无疑是一本不可多得的参考书，其内容深度和广度，足以满足对煤层气领域有深入研究需求的读者。

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我必须说，这本书对煤层气成藏机制的阐述，是我读过最深刻、最透彻的一次。作者没有停留于表面的描述，而是深入到分子层面，解释了煤层气是如何被煤基质吸附，以及在压力和温度变化下，这种吸附是如何动态释放的。书中对煤岩孔隙结构与煤层气吸附能力的定量关系进行了详细的讨论，并引用了Langmuir吸附等经典理论模型。我还对书中关于水在煤层气成藏与开发过程中作用的论述印象深刻。作者详细阐述了水对煤层气吸附的抑制作用，以及在开发过程中，排水降压如何有效促进气体的解吸和运移。书中对不同含水量的煤层气藏的流体性质和渗透率进行了对比分析，为理解煤层气的产能变化提供了科学依据。我尤其赞赏作者对于地球化学因素在煤层气成藏中的作用的讨论，例如有机质演化、挥发分生成以及地下水的化学成分对煤层气性质和分布的影响，这些深层次的探讨，让读者能够更全面地理解煤层气藏的形成与演化。

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这本书的价值不仅在于对煤层气成藏机制的深入挖掘，更在于其对经济开采理论基础的扎实构建。作者在探讨如何高效开采煤层气时，充分考虑了地质、工程和经济等多方面的因素。书中详细介绍了各种增产措施的原理，并从理论上分析了它们对提高采收率的作用机制。例如，对于氮气吞吐技术，书中不仅解释了其注入氮气的目的，还从传质和传热的角度，分析了氮气如何影响煤层气在煤岩中的解吸和扩散。我还对书中关于气水协同流动和干扰的讨论很感兴趣。作者通过建立数学模型，定量地分析了不同气体饱和度对煤层渗透率的影响，以及这种影响如何反过来制约气体的产量。这本书让读者认识到，煤层气的经济开采并非易事，它需要将地质科学、工程技术与经济学原理有机地结合起来，而这本书正是提供了这样的理论指导。

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