水文地質(zhì)條件影響著煤層氣的保存和富集，貫穿于煤層氣生成、運移、富集和產(chǎn)出整個過程。煤層氣井的產(chǎn)出水在排采過程中不斷與煤層及其圍巖發(fā)生水-巖作用，其地球化學(xué)特征是開展水源判識、有利區(qū)優(yōu)選、產(chǎn)能預(yù)測等的重要切入點。前人對油氣井產(chǎn)出水的地球化學(xué)特征進行了卓有成效的研究，并通過常規(guī)離子、微量元素和H、O同位素等分析，闡述了產(chǎn)出水的成因機理，以及煤層氣井產(chǎn)出水化學(xué)參數(shù)對產(chǎn)能的響應(yīng)，推動了有關(guān)煤層氣井產(chǎn)出水地球化學(xué)特征與產(chǎn)能響應(yīng)方面的理論認識，但相關(guān)研究多以短期動態(tài)分析或靜態(tài)分析為主，缺乏長期排采的水化學(xué)場動態(tài)演化規(guī)律及其控產(chǎn)作用研究。應(yīng)急管理部信息研究院王勃正高級工程師團隊長期跟蹤沁水盆地鄭莊區(qū)塊進入穩(wěn)定排采階段的煤層氣直井，定期采集產(chǎn)出水樣品并進行測試，分析了下二疊統(tǒng)山西組3號煤層產(chǎn)出水化學(xué)特征的時空分布及其變化，探討了產(chǎn)出水的化學(xué)組成對高產(chǎn)的響應(yīng)機制，以期為相似區(qū)塊煤層氣的開發(fā)工作提供借鑒。相關(guān)研究認識刊登在《石油學(xué)報》第45卷第11期。

（1）鄭莊區(qū)塊煤層氣井進入穩(wěn)產(chǎn)階段后，其產(chǎn)出水礦化度的年平均值隨排采時間呈“Ｗ”型變化趨勢，礦化度介于2212.32～2406.28mg/L，化學(xué)類型以礦化度為2000～3000mg/L的Na-HCO³型為主，反映出較好的水文地質(zhì)封閉環(huán)境；隨著排采的進行，鄭1采區(qū)、東采區(qū)、鄭3采區(qū)和鄭4采區(qū)4個采區(qū)煤層氣井產(chǎn)出水的礦化度以及Na₊＋K₊和HCO_3-等主要組成離子含量呈不同幅度的“Ｗ”型變化，反映了鄭莊區(qū)塊產(chǎn)出水的礦化度中心存在遷移的特征。

（2）進入穩(wěn)產(chǎn)后，在相對高產(chǎn)的鄭3采區(qū)和鄭４采區(qū)，煤層氣井產(chǎn)出水的Ca₂₊、Cl_-含量表現(xiàn)出對高產(chǎn)有明顯的響應(yīng)，且隨著排采的進行，Ca₂₊、Cl_-含量分別與氣水比呈現(xiàn)線性正、負相關(guān)關(guān)系，且鄭3采區(qū)的變化率顯著高于鄭4采區(qū)，而在其他采區(qū)，相關(guān)性不明顯。

（3）基于研究區(qū)煤層氣井產(chǎn)出水化學(xué)特征的動態(tài)變化與產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量的相關(guān)性分析，構(gòu)建出兩種產(chǎn)出水化學(xué)特征對高產(chǎn)的響應(yīng)模式：隨氣水比增加，煤層中水溶CO²的增加促進了方解石脈的溶解，致使Ca₂₊富集；水化的Cl_-通過煤中極性含氮官能團與顯微組分反應(yīng)，增加了形成有機配合物的機率，致使Cl_-消耗。其中，產(chǎn)出水中Ca₂₊的富集與方解石脈的溶解過程等效，指示裂隙的溝通能力提高，有利于產(chǎn)能提升，并與高產(chǎn)形成耦合。

論文鏈接：http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202411006

附件：王勃等：沁水盆地鄭莊區(qū)塊煤層氣井產(chǎn)出水化學(xué)成分演變及其高產(chǎn)響應(yīng).pdf