贵州西部煤层气井排采水地球化学特征及其响应

发布时间：2020-06-12 03:40

【摘要】：论文选取贵州西部约20口煤层气开发井为研究对象,以煤层气井生产区原始地层流体背景为基础,辅以常规离子、微量元素、氢氧同位素和溶解无机碳同位素测试,分析了排采水地球化学指标随时间、空间演化特征及影响因素,探讨了煤层气井产出水地球化学指标之间的关系,揭示了高产井排采煤层水、低产井产出浅层水或压裂液及其地化指标特征。提出了排采水地球化学响应指标,初步建立了产出水来源和产能的地球化学判识图版。主要认识如下:阐明了煤层气井生产区原始地层流体地球化学背景特征。研究区煤系地层富水性较弱,水动力条件较差;地层水中以Na~++K~+、HCO_3~-为主,水质为Na-HCO_3型,属于封闭型水文环境。研究区6个向斜及煤层气井煤层含气量均普遍较高,煤层含气性较好,主要由甲烷、氮气、二氧化碳组成。探讨了煤层气井产出水地球化学指标随时间变化规律。产出水阳离子以Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)为主,主要受水岩作用影响;阴离子以Cl~-、HCO_3~-居多,分别受控于压裂液返排和煤层气产能变化。随排采时间推移,常规离子、TDS、pH、微量元素、氢氧同位素和溶解无机碳同位素整体上均呈小幅度波动变化且水质不变,是由于截止采样初始,大部分井均排采2~3年以上,处于稳产阶段。对产出水来源进行了初步判识,主要有煤层水、浅层水和压裂液,发现煤层水各指标大多低于其他开发井且化学性质更为稳定。揭示了煤层气井产出水地球化学指标空间演化特征,并提出了煤层气井煤系地层水地球化学空间演化模式。排采水中Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl-、TDS、多数微量元素和日均产水量的平面展布特征相似,垂向上和埋深呈正相关,是由于随地下水径流,溶滤溶解、压裂液滞留对水岩反应的促进作用增强;HCO_3~-、pH和日均产气量的平面展布特征相似,垂向上和埋深呈负相关,是由于气水分异现象导致浅部煤层气中CO_2溶解。氢氧同位素和溶解无机碳同位素的空间展布规律均不明显,垂向上前者和埋深呈正相关是水岩作用随埋深增大而增强所致;后者和埋深关系较弱,是由于其受碳酸盐溶解和产甲烷作用共同控制。初步建立了煤层气井产出水来源判识图版,划分出煤层水、轻度污染水和重度污染水,提出了具有普适意义的D漂移指数d'及其他具有产能指示意义的地化指标。高产井排采煤层水,具有较低的Na~+、Cl~-、Mn、Rb、Sr、Ba、δD、δ~(18)O含量、较高的HCO_3~-和Li元素浓度;低产井排采浅层水或者压裂液污染水,具有特征相反的规律。
【图文】：

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＋和 Cl-可表征压裂液返排率的高低，基于地球化学指标建立了反映潜力的产能响应指数，直观反映了以煤层气井日均产气量与日均义的产能潜力大小，并提出煤层气井排采具有明显的气水分异et al.（2017a, 2017b）通过对铁法盆煤层气井产出水分析，认为水影响较大，高产井排采水具有较高的矿化度，并具有明显的富 N贫 Mg2+的特征，这种特征或是煤储层生气量大、煤层气井产气量较长以及产水量较大共同作用的结果。[][][][][][]24223 CaMgSOKNaHCOF[][][][][][][]24223 KClCaMgSONaHCO ：[K+]，[Na+]，[HCO3-]，[Cl-]，[Ca2+]，[Mg2+]，[SO42-]，，分别为钾离子、离子、氯离子、钙离子、镁离子和硫酸根离子浓度，mg/L。

技术流程

图 1-3 技术流程图Figure 1-3 Flow chart of technical route论文工作量（Thesis Workload）论文工作量主要包括文献查阅，现场调研、资料收集与整理，样品采集试与分析，数据处理与图件编绘等四个部分（表 1-2）。表 1-2 论文完成工作量Table 1-2 The actual work performed类别工作内容/测试项目（仪器）实际工阅、资料收现场调研样品采集（野外观察） /资料收集与实验测试 /品采集排采水样 132河水样 2 个验测试常规离子、微量元素、氢氧同位素和溶解无机碳同位素 134×文撰写绘制图件 57 编制表格 18
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE37

【参考文献】