寺家庄井田陷落柱对煤层气井产出水地球化学特征的影响
发布时间：2020-02-14 17:55
【摘要】：根据产出水的矿化度、离子类型和离子质量浓度化验结果,采用水化学、单因子方差分析等方法,研究了寺家庄井田陷落柱对煤层气井产出水地球化学特征的影响,对陷落柱地区煤层气的勘探开发具有参考价值。寺家庄井田煤层气井产出水的平均矿化度为1 484 mg/L,属微咸水,HCO_3-Na型。2014年4月和8月采集的井田北部煤层产出水样平均矿化度较南部高,陷落柱在井田北部较发育,蒸发作用较强,可能是导致井田北部产出水矿化度略高的原因之一。产出水矿化度随煤层气井排采时间增加略有增高且水型没有改变,说明寺家庄井田煤层气井在排水降压过程中地下水未得到及时补给。不同构造背景下煤层产出水的Na~+浓度无显著差异,井田北部陷落柱区样品282位于次级向斜轴部且临近陷落柱,其Na+质量浓度最大,平均值达462 mg/L,归因于水动力条件弱且较强的蒸发作用。
【图文】：
第2期徐占杰等:寺家庄井田陷落柱对煤层气井产出水地球化学特征的影响·51·庄井田产出水化学和区域构造特征来研究煤层气井产出水化学特征与地质构造(陷落柱、褶皱等)的关系，利用单因子方差分析方法对煤层气井产出水地球化学特征进行显著性分析，结合区域地下水动力条件和构造特征，解释其成因。图1寺家庄井田采样井口及陷落柱分布位置Fig.1ThelocationofCBMsamplingwellsandkarsticcollapsecolumnsinSijiazhuang1水文地质背景水文地质条件是煤层气富集和开发的最活跃因素[10]。寺家庄井田属海河流域子牙河支流—滹沱河水系，属于娘子关水文地质单元。娘子关水文地质单元出露碳酸盐岩，出露面积占总面积的25.6%，碳酸盐岩埋藏面积占58.2%，非岩溶面积占15.7%。寺家庄井田煤层气井排采产出水以太原组地下水为主。太原组下部为奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层，灰岩岩溶极发育，富水性强，据钻孔资料，主要含水段水位标高在138~425m，随深度的增加，富水性程度逐渐减弱。灰岩裸露区主要接受大气降水的直接入渗补给，其次为河流的渗漏及少量裂隙水，河流沿岸的第四系松散层空隙水补给。奥陶系岩溶含水层透水性较强，为一具有统一水位的综合含水体，，具有完整的水动力常桃河以南为岩溶水系统的主要补给径流区，岩溶水自南向北流动，东部灰岩裸露区大气降水入渗后沿岩层倾向分散向西流动至低水位带内，形成南部地区岩溶地下水主要汇水通道和强径流带。寺家庄井田煤层气井分布于桃河以南，故属于补给径流区。寺家庄井田主要包括中奥陶统岩溶裂隙含水层、上石炭统太原组灰岩岩溶含水层、山西组砂岩裂隙含水层组、石盒子组砂岩裂隙含水组以及全新统砂砾含水层。井田内岩溶发育不均一，连通性较差，且太原组15号煤层大部分高于奥灰?
第2期徐占杰等:寺家庄井田陷落柱对煤层气井产出水地球化学特征的影响·53·图2寺家庄井田不同月份产出水水型Fig.2ThewatertypesofcoalbedmethaneproducedwaterfromSijiazhuangindifferentmonth柱较南部发育，虽然陷落柱对地下水的运移和补给影响大，但陷落柱形成较早或者不导水，对产出水的化学成分影响甚微。为了研究陷落柱是否对地下水化学成分产生影响，运用单因子方差分析方法对产出水的离子质量浓度进行显著性分析。3.3.1数学模型单因子方差分析统计模型为[12]：设因素A取r个不同水平A1,A2,···,Ar，此时相当于有r个总体X1,X2,···,Xr，且Xi~N(μi,σ2)(i=1,2,···,r)。在水平Ai下，进行ni(ni≥2)次独立实验，且假定这r个样本相互独立，因此有Xij~N(μi,σ2)(j=1,2,···,ni；i=1,2,···,r)(1)所有Xij为实验结果，且相互独立，整理成表3。令εij=Xij-μi(j=1,2,···,ni；i=1,2,···,r)。εij为随机误差，是在水平Ai下第j次重复实验的实验误差。即表3单因子方差分析数据统计表Table3One-wayvariancestatistics水平不同水平下的实验次数12…niA1X11X12…X1n1A2X21X22…X2n2……………ArXr1Xr2…XrnrXij=μi+εij(j=1,2,···,ni；i=1,2,···,r)(2)检验的假设为H0：μ1=μ2==μr。表4为单因子方差分析表，其中，ST为总偏差平方和，Se为实验误差平方和，SA=ST-Se为因素A的偏差平方和。表4单因子方差分析表Table4One-wayvariancestatisticsmethod方差来源平方和S自由度f方差sF值因素A?
本文编号：2579568
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第2期徐占杰等:寺家庄井田陷落柱对煤层气井产出水地球化学特征的影响·51·庄井田产出水化学和区域构造特征来研究煤层气井产出水化学特征与地质构造(陷落柱、褶皱等)的关系，利用单因子方差分析方法对煤层气井产出水地球化学特征进行显著性分析，结合区域地下水动力条件和构造特征，解释其成因。图1寺家庄井田采样井口及陷落柱分布位置Fig.1ThelocationofCBMsamplingwellsandkarsticcollapsecolumnsinSijiazhuang1水文地质背景水文地质条件是煤层气富集和开发的最活跃因素[10]。寺家庄井田属海河流域子牙河支流—滹沱河水系，属于娘子关水文地质单元。娘子关水文地质单元出露碳酸盐岩，出露面积占总面积的25.6%，碳酸盐岩埋藏面积占58.2%，非岩溶面积占15.7%。寺家庄井田煤层气井排采产出水以太原组地下水为主。太原组下部为奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层，灰岩岩溶极发育，富水性强，据钻孔资料，主要含水段水位标高在138~425m，随深度的增加，富水性程度逐渐减弱。灰岩裸露区主要接受大气降水的直接入渗补给，其次为河流的渗漏及少量裂隙水，河流沿岸的第四系松散层空隙水补给。奥陶系岩溶含水层透水性较强，为一具有统一水位的综合含水体，，具有完整的水动力常桃河以南为岩溶水系统的主要补给径流区，岩溶水自南向北流动，东部灰岩裸露区大气降水入渗后沿岩层倾向分散向西流动至低水位带内，形成南部地区岩溶地下水主要汇水通道和强径流带。寺家庄井田煤层气井分布于桃河以南，故属于补给径流区。寺家庄井田主要包括中奥陶统岩溶裂隙含水层、上石炭统太原组灰岩岩溶含水层、山西组砂岩裂隙含水层组、石盒子组砂岩裂隙含水组以及全新统砂砾含水层。井田内岩溶发育不均一，连通性较差，且太原组15号煤层大部分高于奥灰?
第2期徐占杰等:寺家庄井田陷落柱对煤层气井产出水地球化学特征的影响·53·图2寺家庄井田不同月份产出水水型Fig.2ThewatertypesofcoalbedmethaneproducedwaterfromSijiazhuangindifferentmonth柱较南部发育，虽然陷落柱对地下水的运移和补给影响大，但陷落柱形成较早或者不导水，对产出水的化学成分影响甚微。为了研究陷落柱是否对地下水化学成分产生影响，运用单因子方差分析方法对产出水的离子质量浓度进行显著性分析。3.3.1数学模型单因子方差分析统计模型为[12]：设因素A取r个不同水平A1,A2,···,Ar，此时相当于有r个总体X1,X2,···,Xr，且Xi~N(μi,σ2)(i=1,2,···,r)。在水平Ai下，进行ni(ni≥2)次独立实验，且假定这r个样本相互独立，因此有Xij~N(μi,σ2)(j=1,2,···,ni；i=1,2,···,r)(1)所有Xij为实验结果，且相互独立，整理成表3。令εij=Xij-μi(j=1,2,···,ni；i=1,2,···,r)。εij为随机误差，是在水平Ai下第j次重复实验的实验误差。即表3单因子方差分析数据统计表Table3One-wayvariancestatistics水平不同水平下的实验次数12…niA1X11X12…X1n1A2X21X22…X2n2……………ArXr1Xr2…XrnrXij=μi+εij(j=1,2,···,ni；i=1,2,···,r)(2)检验的假设为H0：μ1=μ2==μr。表4为单因子方差分析表，其中，ST为总偏差平方和，Se为实验误差平方和，SA=ST-Se为因素A的偏差平方和。表4单因子方差分析表Table4One-wayvariancestatisticsmethod方差来源平方和S自由度f方差sF值因素A?
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1 窦随兵;姬乃强;;王坡煤矿陷落柱发育特征及其对煤层气开发的影响[J];煤田地质与勘探;2013年02期
本文编号：2579568
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