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

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,HCO₃-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。      

煤层气井产出水中氯离子变化规律回归分析模型

基于沁水盆地枣园区块大量煤层气井产出水分析化验数据,通过数学统计方法,研究总结了产出水中氯离子浓度与排采时间的变化规律。指出排采初期氯离子对环境影响最大,远超出国家Ⅱ类饮用水标准;同时利用SPSS软件进行了非线性回归分析,建立了氯离子浓度变化数学模型。通过模型可以合理预测氯离子浓度达到国家标准所需要的时间,为煤层气井产出水水质变化监测及地面水质处理提供了技术支持。      

云南老厂雨汪煤层气区块气水成因及产能响应

为提高云南老厂雨汪区块煤层气(CBM)产能,基于6口煤层气先导试验井的气体样品组分、甲烷碳同位素、产出水氢氧同位素及微量元素测试结果,结合研究区煤层气地质条件和产能特征,分析了气体组分、水的氢氧同位素特征及微量元素成分对产能的指示意义。结果表明:研究区煤层气气体组分以CH₄为主,含少量C₂H₆、N₂和CO₂,不含重烃,为热成因气,并经过了后期的次生改造。煤层气井产出水的氢氧同位素特征说明产出水来源于大气降水,呈现明显的¹⁸O漂移特征。主成分分析结果显示产出水微量元素成分可以归纳为两个主成分,分别反映气井的产气和产水情况。根据煤层气井气水产出情况、产出水的氢氧同位素特征、微量元素成分综合分析表明,当前雨汪区块除LC-C3井外其他井产出水主要为压裂液,储层降压受限,导致气井产量较低。     

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

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。     

煤层气群井排采地层水来源判识及其意义

为指导煤层气生产区煤层气井排采,以沁水盆地南部樊庄区块生产监测区为例,通过系统采样测试分析了不同时间节点煤层气井产出地层水样的离子浓度变化特征、溶解性总固体、电导率和总硬度的变化特征,判识了产出地层水的水质类型和水化学相。研究表明:产出地层水的离子浓度、溶解性总固体、电导率和总硬度呈现出波动性变化的特征,具有明显的一致性,地层水中离子浓度除受地层水来源、矿物和离子性质影响外,还受区域井间干扰形成条件下煤层气井产出地层水的流体场影响。产出地层水质类型主要为HCO3—Na型,部分为Cl—Na型,产出地层水水化学相主要为煤层水,部分煤层气井产出地层水水化学相为顶底板围岩水(砂岩或泥岩水)或混有顶底板围岩水的煤层水。生产监测区煤层气群井排采地层水来源的判识有利于指导煤层气生产区排采控制。     

沁水盆地南部潘庄区块废弃矿井煤层气地球化学特征及成因

为了研究废弃矿井中煤层气成因,以沁水盆地南部潘庄区块废弃矿井为例,抽采废弃矿井中煤层气并进行化学组分和同位素测试,并采集部分废弃矿井水样品测试水中离子浓度、pH值等进行研究。结果表明:潘庄区块废弃矿井中煤层气CH₄体积分数平均值为91.99%,CO₂为1.26%,N₂为6.73%;甲烷碳同位素（δ13C₁）值为-31.36‰~-33.53‰,平均-32.25‰,氢同位素（δD）值为-182.76‰~-193.20‰,平均-187.538‰。废弃矿井排采水中阴阳离子主要为Mg2+、K+、HCO₃-、Cl-、Na+、SO₄2-和NO₃-等,产出水型为Mg-（HCO₃）₂型,表明矿井水受到地表水的强烈影响。废弃矿井中煤层气主要以热成因气为主,少量次生生物气。与附近未开采煤储层相比,研究区废弃矿井中的环境更有利于次生生物气的生成。      

煤层气井产出水环境效应及其成因:以黔西松河区块GP井组为例

随着煤层气产业的规模化发展,煤层气井产出水的环境效益备受重视.以贵州西部松河井组8口煤层气试验井为例,动态跟踪了2018年5批次产出水的地球化学数据,采用模糊综合评价法和单因素分析法进行了产出水环境效应评价并进行成因分析,得出以下结论：松河井组煤层气产出水地球化学特征主要表现为Na⁺、HCO₃^-、Cl^-浓度高,矿化度较高,产出水型为Na-Cl和Na-HCO₃-Cl.本文采用模糊综合评价法计算得出8口煤层气试验井产出水均属于Ⅴ级重度污染,并得出主要污染指标为TDS、Na⁺以及Cl^-,F元素、Mn元素轻微超标,在此基础上进行单因子分析,评价结果为重度污染.综合2种评价方法得出主要污染指标为TDS、Na⁺、Cl^-以及Ba²⁺.污染程度在一定范围内随时间变化表现出轻微波动且具有微弱的降低趋势,研究区煤层气井产出水污染等级高且随时间变化而波动变化,是地质因素、工程因素叠加影响的耦...     

黑河下游土壤和地下水盐分特征分析

根据405个土壤样品和101个水样,分析了黑河下游土壤盐分分布规律以及与地形地貌部位、地下水水化学的关系.结果表明:额济纳三角洲地区的土壤具有质地粗、含盐量高、盐分表聚性强的特征,该地区呈现盐碱化和沙漠化严重、可利用土地资源骤减、生态环境恶化的状况.在所有剖面上盐分的分布呈现漏斗型分布,土壤中盐分随地形变化较为复杂,但与地下水化学变化相一致.地下水矿化度普遍比较高,大多数地区的矿化度在800~3000 mg·L^-1之间变化;水化学类型主要有HCO₃·SO₄-Na、Cl·SO₄-Na(Ca)、HCO₃·Cl-Na(Ca)SO₄·Cl-Na和SO₄·Cl-Na(Ca-Mg).地下水矿化度的高低与补给源的距离远近密切相关,在河岸附近的矿化度变化幅度较小;在远离河道地区,随离岸距离的增减而升降,体现了矿化度的高低主要依赖于上游补给水量变化.     

潞安矿区煤层气井产出水地球化学特征及意义

水文地球化学分析是研究煤层气富集条件及开采动力条件的重要方法。以沁水盆地中南段潞安矿区山西组3号煤煤层气井产出水为研究对象,开展了矿化度、H/O稳定同位素和主要离子浓度分布特征研究,结合区域构造展布特征及煤层气开发历史分析了区内煤层气开发优选区。结果表明：（1）潞安矿区分布有3个高矿化度区（五阳井田、余吾西南部、高河北部–古城井田）,地下水平均矿化度2 000～3 200 mg/L;1个低矿化度区域（常村井田和余吾井田中东部）,地下水平均矿化度1 500 mg/L。（2）煤层产出水中的δD和δ¹⁸O值均落在该区大气降水线附近,表明该区各含水层均有来自大气降水的补给,且煤层中的水主要来源于大气降水。（3）潞安矿区地表水从东部太行山裸露岩层区向下运移至含煤地层和下部奥陶系含水层,而后在灰岩系中向东出露地表,补给辛安泉域。研究区内两条区域断层文王山断层和二岗山断层是开放性导水断层,为地下水运移提供了通道,其展布特征决定了地下水的基本流动规律,其控制区域内的煤层气含量较低;地下水在挤压性断层中华–安昌断层附近、天仓向斜和许村向斜轴部相对滞流,矿化度较高,是煤层气富集区,也...     

准南阜康区块煤层后生生物成因H2S的发现与成因机制

随着排采的进行准南东段阜康区块煤层气井产出的煤层气中H₂S浓度呈现逐渐增加的趋势,对安全生产构成严重威胁。基于煤层气勘探开发资料,结合实验室厌氧发酵实验,对该区块排采阶段煤层H₂S的异常原因进行初步探讨。煤层气勘探阶段含气量测试结果表明,煤层气原始气体中H₂S含量低,最高仅为2.152×10^-6;排采初期并未出现H₂S浓度异常现象,但随着排采的进行,部分井出现异常,如13号井在排采7 a后H₂S含量异常增加,高达700×10^-6。灰色关联分析表明,H₂S的浓度与煤层气井的产水量和水质密切相关,当地下水的补给带来充足的营养物质供给菌群代谢时,就会促进H₂S的产出。由该区煤和排采水作为发酵基液构建的厌氧发酵系统表明,H₂S的产量与发酵液中SO₄^2-含量成反比、与HCO₃^-含量成正比;CH...     

额尔齐斯河源春季水化学及稳定同位素特征研究

基于2018年4月额尔齐斯河源至富蕴段的河水样品， 综合运用Gibbs图、 Piper三线图、 相关矩阵分析等方法对河水中主要的化学离子、 pH值、 电导率、 TDS和氢、 氧稳定同位素等物理化学指标进行了分析。结果表明： 额尔齐斯河源春季河水呈弱碱性， TDS平均值为72.02 mg·L^-1， 整体属于低矿化度水。河水中主要离子浓度序列为HCO₃^- > SO₄^2- > Ca²⁺ > Na⁺ > Cl^- > NO₃^- > Mg²⁺ > K⁺， 其中HCO₃^-、 SO₄^2-和Ca²⁺是最主要的阴阳离子。水化学类型从库依尔特河的HCO₃^--Ca²⁺型转变为额尔齐斯河富蕴段的（HCO₃^-， SO₄^2-）-Ca²⁺型。从源区至富蕴段各离子含量整体呈增大趋势， 但其增加过程受到复杂因素的影响而出现差异。河水离子主要受水-岩风化作用控制， 且以碳酸盐岩（石灰岩、 白云岩）为主的风化水解是离子的主要来源， 其次是长石类矿物的风化， 还包括下游人类活动的离子输入等。δD和δ¹⁸O沿程逐渐增大， 在下游出现了富集现象。     

艾比湖区域地表水水化学特征干湿季变化及其控制因素

对2014年艾比湖区域的地表水进行观测和取样,综合运用多元统计、Piper阴阳离子三角图、Gibbs图等方法,对艾比湖区域干湿季地表水化学特征及控制因素进行了分析.结果表明：在湿季5月,Na⁺和Cl^-是占绝对优势的离子,分别占阳离子和阴离子总量的70.34%和52.97%,其次是Mg²⁺和SO₄^2-;在干季10月,Na⁺和Cl^-是占绝对优势的离子,分别占阳离子和阴离子总量的70.57%和66.48%,其次是Mg²⁺和SO₄^2-.进而判断出在湿季,艾比湖区域地表水水化学类型为以碳酸盐岩石和蒸发岩来源为主的HCO₃^--Ca²⁺-Na⁺型;而在干季,艾比湖区域地表水水化学类型为以碳酸盐岩石和蒸发岩来源为主的HCO₃^--Ca²⁺型.此外,探讨了离子控制的因素.就自然因素而言,在干湿季,艾比湖区域地表水化学离子组成受岩石风化作用和蒸发结晶作用的共同影响,大气降水的输入作用十分微弱.就人为因素而言,根据相关研究,干湿季人为活动中的主要因素是人口和地区生产总值,说明该区域受到人为活动的影响.本研究为我国干旱地区对于河水水化学变化、水质特征、水质保护都具有重要的意义.     

丰予井田地下水化学特征分析及意义

了解地下水化学特征及其形成作用对于快速识别矿井突水水源、防止矿井突水具有重要意义。在系统分析丰予井田水文地质条件的基础上,运用各常规离子与TDS（溶解性固体总量）的二次拟合曲线、Piper三线图、离子浓度变异系数、地下水Stiff图、TDS等值线图、Gibbs图以及离子比例系数图对各含水层的地下水水化学特征及形成作用进行分析。研究结果表明:各含水层的离子浓度变异系数均小于1,离子的分布比较稳定;山西组和太原组的水化学类型均为HCO₃·Cl-Na+K·Ca,且Na++K+与TDS浓度均较大,山西组和太原组是相对封闭的含水层,新生界和奥陶系的水化学类型为HCO₃-Ca·Mg;水岩作用是影响各含水层化学成分的主要作用,碳酸盐岩溶解、硅铝酸盐溶解以及蒸发岩溶解是影响地下水化学成分的主要因素。      

河北省任丘市浅层地下水化学特征及形成机制

浅层地下水是任丘市重要的水资源之一,为研究其水化学特征及其形成机制,本文在实地调查取样分析化验的基础上,以水文地球化学理论为指导,借助多元数理统计的方法,从多个角度揭示了研究区浅层地下水的形成演化过程:①通过离散分析,认为研究区各主要离子变异系数较大,说明研究区浅层地下水受人为影响明显,水化学特征复杂.②通过相关分析,...     

贺兰山以北乌兰布和沙漠地下水水化学特征演化规律研究

乌兰布和沙漠对中国西北部干旱地区气候变化和水文循环过程研究具有指示意义, 以水文地球化学运移为导向, 通过分析33个地下水样, 探讨了该区地下水的补给与演化过程. 结果表明: 巴彦乌拉山浅层地下水水化学类型为Cl^--HCO₃^--SO₄^2--Na⁺; 从吉兰泰盐湖至乌兰布和沙漠, 主要水化学类型变化浅层地下水为Cl^--HCO₃^--Na⁺到Cl^--HCO₃^--SO₄^2--Na⁺, 深层地下水为HCO₃^--Cl^--Na⁺再到HCO₃^--Cl^--Na⁺或HCO₃^--Cl^--Ca²⁺. Gibbs图表明, 研究区地下水的水化学特征主要受蒸发浓缩作用影响和岩石风化作用控制, 大气降雨机制影响甚微. 主要离子相关关系图及饱和指数表明, 岩盐、芒硝、钠长石、方解石、白云石、石膏等矿物的风化溶解是该区地下水主要离子来源. 此外, 氯碱指数和Ca/Na的指示, 说明阳离子交换作用也是形成该地区地下水水化学组分的重要机制.     

贵州岩溶区浅层地下水氯化物及硫酸盐环境背景值

以贵州抗旱打井找水项目2007-2015年采集的3 699件浅层地下水化学样品分析数据为依据,在分析区域地质背景和水文地质条件的基础上,对研究区地下水化学数据进行聚类分析及水文地质单元划分,运用箱型图和迭代标准差法剔除异常值,并判断各水文地质区水化学数据的分布类型,最后取剔除异常值后数据的95百分位数作为环境背景值上限阀值.研究结果表明:贵州岩溶区浅层地下水属中偏碱性,水中阳离子以Ca2+、Mg2+为主,阴离子以HCO₃-和SO₄2-为主,地下水类型主要为HCO₃-Ca·Mg和HCO₃-Ca型,区内地下水中离子的主要来源为岩石矿物的风化水解;地下水SO₄2-和Cl-分布类型以正态分布为主,对数正态分布次之,偏态分布最少,三叠系中统关岭组膏岩层及二叠系含煤地层中地下水的SO₄2-环境背景值阀值为68.71~164.32 mg/L,其他区域背景值阀值为19.42~39.05 mg/L;Cl-背景值阀值为3.45~6.65 mg/L,区域变化较小.      

典型陆相开放性断陷湖盆水化学场响应——以渤海湾盆地沾化凹陷为例

通过对沾化凹陷古近系1 160条数据体的试油资料,内容包含矿化度、水型、各离子含量(氯离子、钠离子、钙离子、镁离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子等)、原油物性(原油密度、粘度、凝固点及含蜡量等)的分析,对沾化凹陷古近系的水化学场特征进行了研究,研究结果表明,与东营凹陷古近系沙河街组三段与四段封闭性滞留型水化学场特征明显不同,沾化凹陷古近系在宏观上呈现一系列开放性敞流湖盆水化学场的重要特征:矿化度及各离子含量较低(矿化度平均在10 g/L 左右),平面上水化学场环带状特征及剖面上的分带性不明显,而主要呈现平面的分区性及剖面的旋回性; 主要发育NaHCO₃型地层水(比例达到80%),变质系数、碳酸盐平衡系数高(分别在1.0和50以上),显示地层水变质作用及交替活动能力强; 不同类型地层水Cl^--HCO₃^-响应有明显差异,低矿化度NaHCO₃型地层水rCl^-/r(HCO₃^-)比值基本小于10,表明研究区溶解、溶蚀作用明显; 少量Ca²⁺ 和Mg²⁺ 负相关性显示,在研究区这种白云岩化作用主要发生在CaCl₂型地层水中; Na⁺-Ca²⁺ 关系显示,Na相对亏损、Ca相对富集特征不明显,代表Ca的相对富集数量的流体线(Ca_excess=0.997 4(Na_deficit)＋29.355(R²=0.859 6))远低于世界平均盆地流体线; 原油物性响应明显,研究区大多次生稠油分布在低矿化度型地层水中,显示了原油在开放性敞流型湖盆地层水载体中发生运移、聚集时的稠化作用。受湖盆中各次级洼陷的不均衡性发育和演化,研究区这种总体开放性敞流湖盆水化学场特征并不排除局部(如渤南洼陷)有封闭性滞留型湖盆水化学场特征。     

雅鲁藏布江丰水期河水离子组成特征及其控制因素

为了解雅鲁藏布江丰水期河水离子组成特征及其控制因素,利用2015年采集的8个河水水样,运用数理统计、聚类分析、Piper三线图、Gibbs模型以及离子比值等方法,分析了雅鲁藏布江丰水期河水水化学特征,并探讨了其主要控制因素。结果表明：河水中阳离子以Ca²⁺、Mg²⁺为主,阴离子则以HCO₃^-和SO₄^2-为主,阴、阳离子分别约占其总量的96%和85%。河水水化学类型均为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型。TDS含量介于202.46~371.27 mg·L^-1,均值为299.30 mg·L^-1,较世界河流平均值高。自上至下,河水水化学特征表现出一定的差异性,河水中主要离子以及TDS、TH、EC的含量沿程表现出下降的趋势,其原因主要有支流河水汇入和降水增加的稀释作用。河水水样均落在Gibbs模型图中部偏左,表明河水中主要离子化学组分主要受水岩作用控制。离子比值法分析表明研究区碳酸盐岩以及蒸发岩的风化溶解是河水水化学的主要控制因素,且存在硅酸盐类矿物的风化。     

疏勒河源区水化学特征及其控制因素分析

以疏勒河源区为研究区,自2018年12月至2019年11月分别采集河水、泉水和雪样样品44个、4个和7个,综合运用Piper三线图、Gibbs图、离子比值法定性分析不同水体水化学特征及控制因素,利用质量平衡法（正向地球化学模型）量化不同来源对不同季节河水水化学成分的贡献率。结果表明：疏勒河源区不同水体水化学特征存在差异,TDS含量为泉水>河水>冰川融水>雪水,河水水化学类型冬季为HCO₃^--Mg²⁺?Ca²⁺型,春季为HCO₃^--Ca²⁺?Mg²⁺?Na⁺型,夏、秋季均为HCO₃^--Ca²⁺?Mg²⁺型,泉水和雪水分别为HCO₃^--Ca²⁺?Mg²⁺型、HCO₃^--Ca²⁺型;受多种因素共同影响,不同季节河水主离子时空变化均存在差异;河水和泉水水化学组成受岩石风化作用控制,主离子来源于以白云石为主的碳酸盐岩风化、硅酸盐岩风化和盐岩、石膏、硫酸盐矿物等蒸发岩溶解;正向地球化学模型计算结果表明冬春季河水阳离子主要来源于硅酸盐岩风化溶解,夏秋季碳酸盐岩对河水阳离子贡献率大于硅酸盐岩,总体河水阳离子主要来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩风化。