水化学与灰色关联度法在煤层气井产出水水源判别中的应用Application of Hydrochemical and Gray Correlation Methods in CBM Well Produced Water Source Discrimination
黄少华,邹婧,韩杰,毛小平
摘要(Abstract):
柿庄南区块排采15号煤层的煤层气井面临产出水量大、排水降压困难,水源判别不清的问题。通过常规离子和氢氧同位素测试,分析了煤层气井产出水及潜在来源水的水化学特征。结果显示,煤层气井产出水显示高矿化度特征,水质类型主要为Na-HCO_3·Cl型和Na-HCO_3型,个别为Na-Cl型;δD值为-85.5‰~-80.0‰,平均-83.2‰,δ~(18)O值为-11.8‰~-10.2‰,平均-11.2‰,说明地下水的初始来源为大气降水。利用灰色关联度法及稳定同位素特征判别了煤层气井产出水的水源,得出与产出水关联度最高的为15号煤层水(0.72~0.87),其次为顶板灰岩水(0.5~0.89),最小为地表水(0.43~0.6)。其中,产出水中煤层水占73.3%~95.3%,顶板水占4.7%~26.7%。提出了应加强顶板灰岩裂缝展布的研究,阻止灰岩水对15号煤层的越流补给的建议。
关键词(KeyWords): 柿庄南区块;煤层气井产出水;水源判别;水化学特征;氢氧同位素;灰色关联度法
基金项目(Foundation): 国家科技重大专项“高产水/弱含水煤储层特性排采动态变化”(2011ZX05034-003);; 部级核能开发科研项目“准噶尔大型叠合盆地地浸砂岩型铀矿预测技术研究”联合资助
作者(Author): 黄少华,邹婧,韩杰,毛小平
参考文献(References):
- [1]王善博,唐书恒,万毅,等.山西沁水盆地南部太原组煤储层产出水氢氧同位素特征[J].煤炭学报,2013,38(3):448-454.
- [2]黄少华,孙同英,冀昆,等.柿庄南区块煤层气井早期生产特征及开采建议[J].中国煤炭地质,2013,25(7):13-17.
- [3]黄少华,毛小平,邹婧,等.基于含水层流线模拟预测煤层气富集高产区[J].煤炭科学技术,2014,42(12):102-105.
- [4]张晓敏.沁水盆地南部煤层气产出水化学特征及动力场分析[D].河南焦作:河南理工大学硕士论文,2012:1-63.
- [5]傅雪海,秦勇,韦重韬.沁水盆地水文地质条件对煤层含气量的控制作用.煤层气勘探开发理论与实践[J].2007:61-68.
- [6]景兴鹏.沁水盆地南部煤层气储层压力分布规律研究[D].西安:西安科技大学硕士论文,2009:33-36.
- [7]陈陆望,桂和荣,殷晓曦,等.深层地下水δ18O与D组成特征与水流场[J].中国矿业大学学报,2008,37(6):855-859.
- [8]E.C.P.Kinnon a,S.D.Golding a,C.J.Boreham b,Stable isotope and water quality analysis of coal bed methane production waters andgases from the Bowen Basin[J].Australia.International Journal of Coal Geology,2010(82):219-231.
- [9]Catherine E.Campbell,Benjamin N.Pearson,Carol D.Frost.Strontium isotopes as indicators of aquifer communication in an area of coalbed natural gas production,Powder River Basin,Wyoming and Montana,Rocky Mountain[J].Geology,2008,43(2):171-197.
- [10]郑淑蕙,侯发,倪葆龄.我国大气降水的氢氧稳定同位素研究[J].科学通报,1983,13(2):39-41.
- [11]桂和荣,陈陆望.皖北矿区深部地水环境同位素混合模式研究[J].煤炭科学技术,2005,33(9):68-71.
- [12]桂和荣,陈陆望.矿区地下水水文地球化学-演化与识别[M].北京:地质出版社,2007:151-154.
- [13]高卫东,何元东,李新社.水化学法在矿井突水水源判别中的应用[J].矿业安全与环保,2001,28(5):44-45.
- [14]ydrological Processes,1999,13(10):1479-1496.
- [15]郝彬彬,李冲,王春红.灰色关联度在矿井突水水源判别中的应用[J].中国煤炭地质,2010,36(6):20-22.
- [16]岳梅.判断矿井突水水源灰色系统关联分析的应用[J].煤炭科学技术,2002,30(4):37-38.
- [17]高卫东.灰色局势决策方法在矿井突水水源判别中的应用[J].矿业安全与环保,2007,34(6):47-49.
- [18]刘俊杰,赵峰,王大国.氢氧同位素组成对阜新煤矿区矿井水来源的解释[J].煤炭学报,2009,34(1):40-42.
- [19]潘国营,王素娜,孙小岩,等.同位素技术在判别矿井突水水源中的应用[J].矿业安全与环保,2009,36(1):32-34.
- [20]胡伟伟,马致远,曹海东,等.同位素与水文地球化学方法在矿井突水水源判别中的应用[J].地球科学与环境学报,2010,32(3):268-271.