石油学报

作者：郭晨, 李瑞腾, 秦勇, 卢玲玲, 易同生, 陈贞龙, 袁航, 高为, 程曦

单位：1. 西安科技大学地质与环境学院 陕西西安 710054;2. 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室 陕西西安 710054;3. 西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院 陕西西安 710054;4. 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室 江苏徐州 221116;5. 西北大学地质学系 陕西西安 710069;6. 中国煤炭地质总局航测遥感局 陕西西安 710199;7. 贵州省煤田地质局 贵州贵阳 550008;8. 中国石油化工股份有限公司华东油气分公司 江苏南京 210011;9. 贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心 贵州贵阳 550008

关键词：产出水,水化学演化,黔西地区,煤层气合采,流体干扰

基金：郭晨,男,1988年7月生,2015年获中国矿业大学博士学位,现为西安科技大学地质与环境学院副教授,主要从事煤及非常规天然气地质教学与研究工作。Email:makaay_@126.com

摘要： 煤层气井的产出水蕴含着重要的地质与产能信息,揭示产出水的地球化学特征与主控因素,阐明产出水的演化路径及其与产能的内在关系,有助于理解产能的非均质性并为开发方案优化提供依据。近年来,黔西地区织金区块煤层气的勘探开发取得重要突破,这为中国南方多层、薄层状煤层条件下煤层气的开发提供了技术示范,但仍然存在产出水质变化大、产能不确定性高、控产因素不明等问题。通过采集黔西地区织金区块上二叠统长兴组-龙潭组煤层气井的产出水样并开展水文地球化学测试,探讨了水化学特征、演化路径及其产量判识意义。产出水质包括Na-HCO3型与Na-Cl型,前者的总固溶体(TDS)含量为944~2 681 mg/L,后者的TDS含量为3 603~8 800 mg/L。以TDS含量为刻度,水样的5个聚类(聚类1-聚类5)代表地下水的滞留程度依次增高。脱硫酸作用、阳离子交换吸附作用、浓缩作用是控制产出水化学特征与演化的主要因素。产出水的水质变化先后经历了氧化条件下补给作用主导的低TDS含量(＜200 mg/L) Ca-SO4型水质、还原条件下脱硫酸作用与阳离子交换吸附作用主导的中等TDS含量(900~3 000 mg/L) Na-HCO3型水质、高度滞留条件下浓缩作用主导的高TDS含量(3 500~9 000 mg/L) Na-Cl型水质。产出水的演化可分为还原阶段和封闭阶段,处于封闭阶段的产出水(TDS＞3 000 mg/L)对应高产井。提取煤层气产量判识的关键水化学指标及其临界值,通过分析TDS含量和Cl-、Na+、Sr2+等特征离子浓度可更有效地判识高产井;借助脱硫系数可更有效地判识低产井。黔西地区织金区块煤层气井的选址应避开地下水径流强烈地带,布设在具有高TDS含量、高Cl-含量、低SO42-含量的滞留区,珠藏次向斜轴部为布设煤层气井的有利区。水动力干扰及其诱发的低效降压仍是制约直井/定向井多层合采产能效率的重要因素。研究成果可为织金区块煤层气的高效开发与产出水的处理提供依据。

来源：2024年第3期

《石油学报》期刊编辑部

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