張兵

（中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司，北京 100011）

壽陽(yáng)地區(qū)煤層氣井產(chǎn)水來(lái)源識(shí)別及有利區(qū)塊預(yù)測(cè)

張兵

（中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司，北京 100011）

沁水盆地壽陽(yáng)區(qū)塊含煤地層主要是山西組和太原組，山西組3#煤層和太原組9#、15#煤層在全區(qū)分布較穩(wěn)定，含氣量高，適合進(jìn)行煤層氣開采。利用鉆井、測(cè)井資料和煤層氣排采動(dòng)態(tài)資料，開展了煤系含水層的精細(xì)劃分，認(rèn)為影響煤層氣排采的含水層主要有K1、K2′、K5、K7和K7′等5個(gè)砂巖層；太原組薄層灰?guī)r因巖性致密，含水弱或不含水，對(duì)煤層氣排采影響有限；K2下之上含水砂巖層可能是主要出水層。研究認(rèn)為，該區(qū)煤層氣井產(chǎn)水量受煤層與其上下巖性組合的控制，巖性組合類型平面分布特征對(duì)煤層氣排采具有指導(dǎo)作用；區(qū)內(nèi)15#煤層開發(fā)最有利，東北部該煤層排采可能較西南部好；3#煤層次之，南部地區(qū)較北部地區(qū)有利；9#煤層分布不穩(wěn)定且上下均有較厚含水層，開發(fā)最為不利。

煤層氣開發(fā)；含水層分析；水文地球化學(xué)；產(chǎn)水量；巖性組合類型；有利區(qū)塊；壽陽(yáng)區(qū)塊

壽陽(yáng)區(qū)塊位于山西省中部、沁水盆地北部，區(qū)內(nèi)發(fā)育3#、9#和15#煤層，其中15#煤層是煤層氣開發(fā)的主力煤層。該地區(qū)經(jīng)過(guò)十幾年的勘探開發(fā)，在水文地質(zhì)方面做了大量的研究，明確了含水層層位，但部分煤層氣井產(chǎn)水量大，水的來(lái)源問(wèn)題較難判斷[1]，其主要原因是煤層氣井壓裂裂縫向上下延伸高度較大，煤層頂?shù)装鍘r性和厚度不同，排采過(guò)程中非煤層水的貢獻(xiàn)很難判斷。

通過(guò)對(duì)壽陽(yáng)區(qū)塊排出水的地球化學(xué)特征分析與煤系含水層的精細(xì)劃分與識(shí)別，初步判定煤層氣井產(chǎn)出水的來(lái)源；將巖性組合與典型產(chǎn)水量建立關(guān)系，對(duì)“避水采氣”有利區(qū)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

1　煤系含水層精細(xì)劃分

壽陽(yáng)區(qū)塊位于北北東向新華夏系第三隆起帶太行山隆起西側(cè)，汾河地塹東側(cè)，陽(yáng)曲—盂縣緯向構(gòu)造帶南翼。總體形態(tài)呈現(xiàn)走向東西、向南傾斜的單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，地層平緩，傾角在10°左右。局部發(fā)育不同方向的次一級(jí)褶曲、斷裂及巖溶陷落柱[2-3]。

區(qū)內(nèi)地層由老到新為太古界龍華河群，元古界漢高山群，古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界三疊系，新生界古近系、新近系和第四系。其中，石炭系和二疊系為含煤巖系。

奧陶系頂面至15#煤層底板間巖層為泥灰?guī)r，厚81.53～115.22 m，平均95.45 m，具有良好的隔水性能，對(duì)奧灰?guī)r水進(jìn)入煤系能起到阻擋作用，成為石灰?guī)r含水層與可采煤層之間的最主要隔水層[4-5]。影響煤層氣排采的含水層主要是煤系內(nèi)與煤層相鄰的砂巖或者灰?guī)r含水層。

通過(guò)煤層氣井單井日產(chǎn)水量與巖性關(guān)系分析以及對(duì)研究區(qū)砂體展布的研究，結(jié)合層序地層，對(duì)影響區(qū)內(nèi)3#、9#、15#煤層的含水層進(jìn)行了精細(xì)劃分（圖1）。由圖1可知，主要是含水層K1、K2′、K5、K7和K7′等5個(gè)砂巖層。煤系主要發(fā)育兩套含水層組及多層隔水層。

圖1　主要含水層劃分示意Figure 1 A schematic diagram of main aquifers

1.1石炭系上統(tǒng)太原組砂巖含水層組

石炭系上統(tǒng)太原組下部K1砂巖含水層局部與15#煤層接觸，是15#煤層之下的主要含水層[6]。太原組中上部含K2、K3、K4三層灰?guī)r，因其巖性致密，含水性弱，對(duì)15#煤層的排采不產(chǎn)生影響。15#煤層之上發(fā)育砂巖透鏡體K2′，厚度變化較大，局部較厚，該砂巖層對(duì)15#煤層產(chǎn)水的影響較大，是15#煤層之上的主要含水層。

太原組9#煤層之下發(fā)育的K5砂巖，是影響9#煤層排采的含水層。在含水層之間夾有數(shù)層泥巖、粉砂巖等塑性巖層組成的隔水層，將各層含水層分割成呈層狀分布的含水層，相互間水力聯(lián)系微弱。地下水的流向總體受地層產(chǎn)狀的制約，沿著傾向運(yùn)動(dòng)。

1.2二疊系下統(tǒng)山西組砂巖含水層組

該含水層由山西組底部K7砂巖和3#煤層之上的K7′砂巖組成。K7砂巖層厚度較大，在區(qū)內(nèi)大面積分布，連續(xù)性較好，是影響3#煤層和9#煤層排采的主要含水層。K7′砂巖含水層對(duì)3#煤層的排采亦有影響。

2　煤系水文地球化學(xué)背景分析

研究區(qū)煤系產(chǎn)出水中含有多種無(wú)機(jī)離子，其中陽(yáng)離以子K+和Na+為主，陰離子以HCO3-和Cl-為主。

根據(jù)2013年10月至2014年2月采集水樣分析（采樣測(cè)試單位：中國(guó)石油大學(xué)（北京）），水化學(xué)Pip?er圖（圖2）中K+、Na+含量在陽(yáng)離子中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，Ca2+、Mg2+含量很低，水質(zhì)類型主要是Na--HCO3·Cl型和Na--HCO3型水，此種類型地層水在沁水盆地普遍分布[7-8]。

圖2　排采區(qū)水化學(xué)Piper圖Figure 2 Drainage area hydrochemical Piper diagram

2.1縱向變化規(guī)律

3#、9#和15#煤層單層排采時(shí)，統(tǒng)計(jì)其水化學(xué)指標(biāo)，包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、CO3與HCO3含量、總礦化度與封閉系數(shù)r（SO42-）/r（Cl-）。排采3#煤層與15#煤層時(shí)水化學(xué)指標(biāo)整體差異不大，只有在尹靈芝區(qū)15#煤層單采時(shí)，CO3與HCO3含量偏高，封閉系數(shù)偏高。原始煤系水Ca2+、Mg2+含量明顯少于K+、Na+，造成這種現(xiàn)象的原因主要是陽(yáng)離子交換作用。野外地質(zhì)調(diào)查表明尹靈芝區(qū)（圖3南部C區(qū)）有河流經(jīng)過(guò)，表明該區(qū)可能存在斷裂帶，加強(qiáng)了煤層與上覆地層的溝通，導(dǎo)致煤層封閉性變差，封閉系數(shù)較大。

圖3　初始礦化度等值線Figure 3 Isogram of initial degree of mineralization

2.2平面變化規(guī)律

研究區(qū)地下水礦化度展現(xiàn)出盆地周緣低，向盆內(nèi)增高總體態(tài)勢(shì)（圖3）。在此礦化度總體分布格局的背景下，研究區(qū)內(nèi)西南部和東北部發(fā)育了兩個(gè)高礦度中心。第一個(gè)高礦化度中心出現(xiàn)在A區(qū)，地下水礦化度高達(dá)7043 mg/L，水化學(xué)類型為Na-HCO3·Cl型和Na-HCO3型。第二個(gè)高礦化度中心出現(xiàn)在B區(qū)，地下水礦化度高達(dá)4876 mg/L，水化學(xué)類型同樣為Na-HCO3·Cl型和Na-HCO3型。這些高礦度中心地帶的存在，是地下水緩流或滯留的反映。

封閉系數(shù)r（SO42-）/r（Cl-）是反映地層水所處環(huán)境封閉性大小的一個(gè)指標(biāo)，即封閉系數(shù)越大，地層封閉性越差，封閉系數(shù)越小，地層封閉性越好[9-10]。壽陽(yáng)區(qū)塊地層水封閉系數(shù)從盆地邊緣向盆地中心逐漸變小，封閉性逐漸增大，在研究區(qū)內(nèi)西南部和東北部發(fā)育了兩個(gè)封閉系數(shù)低點(diǎn)，分別位于A區(qū)（封閉系數(shù)為0.0036）和B區(qū)（封閉系數(shù)為0.002 5）。說(shuō)明高礦度中心的地下水緩流或滯留區(qū)域封閉性也較好。盆地深部滯水“洼地”、水體徑流微弱，為Na-HCO3弱堿型高礦度區(qū)，有利于煤層氣富集。

3　煤層氣井生產(chǎn)特征

本文將煤層氣井排采動(dòng)態(tài)劃分為見(jiàn)氣前和見(jiàn)氣后兩個(gè)重要階段，分別稱為初始排水階段和氣水同產(chǎn)階段，按兩個(gè)階段對(duì)產(chǎn)水動(dòng)態(tài)、液面動(dòng)態(tài)、產(chǎn)氣動(dòng)態(tài)進(jìn)行典型指標(biāo)的提取。氣水同產(chǎn)階段伴隨著動(dòng)液面的波動(dòng)遞降，日產(chǎn)水量和日產(chǎn)氣量出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象，動(dòng)液面穩(wěn)定期對(duì)應(yīng)的平均日產(chǎn)水量相對(duì)較好地反映煤層氣井的產(chǎn)水能力，而日產(chǎn)氣量相對(duì)穩(wěn)定期的平均日產(chǎn)氣量相對(duì)較好地反映煤層氣井的產(chǎn)氣能力。

對(duì)區(qū)塊內(nèi)23口產(chǎn)氣煤層井初始排水階段特征進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)排采時(shí)間為2012年5月至2014年2月，排采煤層為3#、9#和15#煤層。統(tǒng)計(jì)表明（圖4）：初始累計(jì)產(chǎn)水量最大為16393.4 m3、最小為119.9 m3、平均為3659.2 m3，主要集中在1000～2000 m3，初始動(dòng)液面最高為468 m、最低為104 m、平均初始動(dòng)液面為317 m；日產(chǎn)水量最大為146.5 m3/d，最小為3.2 m3/d，主要集中在10～20 m3/d。產(chǎn)氣狀態(tài)較好井相對(duì)于產(chǎn)氣狀態(tài)較差井初始累計(jì)產(chǎn)水量與日產(chǎn)水量均較低，前者平均初始累計(jì)產(chǎn)水量為849.8 m3，平均日產(chǎn)水量為18.7 m3/d，而后者這兩項(xiàng)指標(biāo)分別高達(dá)6774.4 m3和59.6 m3/d。

4　巖性組合與典型日產(chǎn)水量關(guān)系分析

山西組主要為中細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖和煤層；太原組主要為砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、灰?guī)r和煤層。一般情況下，泥巖含水少，砂巖含水量大，太原組灰?guī)r未遭受淋濾、溶蝕，巖性致密，含水量弱甚至不含水。故煤系中的砂巖可能對(duì)煤層氣井排水采氣有影響。對(duì)煤層氣井排采產(chǎn)水影響最大的是煤層上下距離最近的砂巖含水層，因此，對(duì)煤層氣井日產(chǎn)水量與巖性關(guān)系研究，主要分析煤層上下鄰近厚層砂巖層。

圖4　產(chǎn)氣井初始累計(jì)產(chǎn)水量和日產(chǎn)水量統(tǒng)計(jì)Figure 4 Statistics of CBM wells initial cumulative water yield and daily water output

典型日產(chǎn)水量和典型日產(chǎn)氣量是兩個(gè)可直接提取的典型指標(biāo)。典型日產(chǎn)水量，為煤層氣井在氣水同產(chǎn)階段動(dòng)液面較穩(wěn)定期間的平均日產(chǎn)水量。典型日產(chǎn)氣量，為煤層氣井在氣水同產(chǎn)階段日產(chǎn)氣量連續(xù)15 d以上較穩(wěn)定期間的平均日產(chǎn)氣量。以下對(duì)單采煤層排采、兩層煤層合采及三層煤合采煤層氣井日產(chǎn)水量與煤層上下巖性關(guān)系進(jìn)行分析。

4.1 15#煤層單獨(dú)開采

（1）ZL-SY-11井（圖5a）初始見(jiàn)氣時(shí)間為42 d，日產(chǎn)水量為3.2 m3/d。該井15#煤層上部緊鄰K2下灰?guī)r。K2下灰?guī)r之上為一套厚泥巖，中間夾有薄煤層；煤層下部緊鄰厚層泥巖，底部發(fā)育K1砂巖。若煤層上部緊鄰灰?guī)r中含有水，則其對(duì)煤層水產(chǎn)出的影響較大，使煤層氣井的日產(chǎn)水量增大。而排采資料表明，該井的日產(chǎn)水量較低，僅為3.2 m3/d，因此，煤層之上的灰?guī)r含水弱或不含水，對(duì)該井煤層產(chǎn)水量沒(méi)有影響。

圖5　鉆井柱狀Figure 5 Borehole columnar section

（2）ZL-SY-12井（圖5b）初始見(jiàn)氣時(shí)間為39 d，日產(chǎn)水量為3.9 m3/d。該井15#煤層鄰近煤層的巖性自上而下分別是：砂巖、K2下灰?guī)r、15#煤層、泥巖、砂巖。K2下灰?guī)r與15#煤層直接接觸，若灰?guī)r中含有水，則其將導(dǎo)致煤層大量產(chǎn)水，但該井日產(chǎn)水量較低，僅為3.9 m3/d，灰?guī)r上部有厚達(dá)6 m的砂巖，因此，煤層之上的灰?guī)r對(duì)該井煤層產(chǎn)水量影響不大，并且在一定程度上起到隔離上部厚砂巖含水的作用。

由ZL-SY-11、ZL-SY-12井可以初步推斷，煤層與含水層之間有泥巖作為隔水層，煤層氣井產(chǎn)水量較小。另外，太原組灰?guī)r與上覆地層之間為連續(xù)沉積，太原組灰?guī)r未遭受風(fēng)化和淋濾，巖性致密，灰?guī)r中含水量較小，對(duì)煤層排水產(chǎn)氣的影響不大。

4.2兩層煤合采井

（1）3#與9#煤層合采井，以ZL-SY-16井為例（圖5c）。從圖上可以看出，3#煤層上部與厚砂巖距離較近，下部緊鄰砂巖，9#煤層下部亦緊鄰砂巖層，直接接觸的砂巖層增大了該井的產(chǎn)水量，日產(chǎn)水量高達(dá)27.4 m3/d。

（2）3#與15#煤層合采井的日產(chǎn)水量變化較大，在3.7～120.3 m3/d。選取ZL-SY-17井進(jìn)行分析（圖5d），該井日產(chǎn)水量為120.3 m3/d。從圖上可以看出：15#煤層上下砂巖厚度不大，3#煤層上部有厚砂巖，與泥巖間隔較近，對(duì)煤層產(chǎn)水量影響較大，使其日產(chǎn)水量較大。

4.3三層煤合采井

ZL-SY-19井為3#、9#、15#煤層合采井，日產(chǎn)水量為113.1 m3/d（圖5e）。從圖上可以看出：3#、9#煤層下部均與厚層砂巖直接接觸（圖5），增大了煤層產(chǎn)水量。

通過(guò)以上分析，對(duì)該區(qū)煤層氣井排采有影響主要是煤層上下鄰近砂巖層。煤層與砂巖之間間距越小即泥巖隔層厚度較小，則砂巖層對(duì)煤層氣井產(chǎn)水影響越大，導(dǎo)致該井產(chǎn)水量較大；砂巖厚度與煤層氣井產(chǎn)水量有一定正相關(guān)性，一般情況下，砂巖厚度越大，煤層氣井產(chǎn)水量越大；若砂巖層與煤層直接接觸，則該種類型排采井日產(chǎn)水量均顯示較高特征。

5　排采過(guò)程中水化學(xué)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

通過(guò)對(duì)已有井水化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，研究了礦化度、封閉系數(shù)、HCO3-+CO32-含量、Ca2+、Mg2+含量等四個(gè)水化學(xué)指標(biāo)隨排采時(shí)間的變化規(guī)律。重點(diǎn)分析其中一口井，其它井均有類似規(guī)律。

ZL-SY-11井開采層位為15#煤層，2012年7月17日至2013年1月5日進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)水樣5次。該井產(chǎn)出水的礦化度、Ca2+、Mg2+呈逐漸降低趨勢(shì)；初始礦化度為4 876 mg/L，礦化度減少了61.16%；封閉系數(shù)、HCO3-+CO32-含量逐漸上升，封閉系數(shù)由2.534×10-3升高為2.561×10-2，增大了9.11倍，變化幅度較大；HCO3-+CO32-含量由初始的502.45 mg/L升高為886.32 mg/L，增大了76.40%（圖6）。

圖6　ZL-SY-1井水化學(xué)指標(biāo)變化曲線Figure 6 ZL-ST-1 well hydrochemical indices variation curves

由于灰?guī)r水中Ca2+、Mg2+離子含量相對(duì)較高，若灰?guī)r中含有水，則該井產(chǎn)出水Ca2+、Mg2+離子含量應(yīng)顯示增加趨勢(shì)，但實(shí)際測(cè)試Ca2+、Mg2+含量呈逐漸下降趨勢(shì)，即由16.9 mg/L降為5.21 mg/L。結(jié)合該井日產(chǎn)水量（3.2 m3/d）特點(diǎn)，證實(shí)15#煤層之上的灰?guī)r中含水量極少，為致密灰?guī)r，對(duì)煤層氣井排水采氣的影響較小。

通過(guò)對(duì)其它井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析表明，該區(qū)域礦化度呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，封閉系數(shù)隨時(shí)間穩(wěn)步上升，HCO3-+CO32-含量逐步升高，初始Ca2+、Mg2+含量較低，整體呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，表明該區(qū)域15#煤層上部灰?guī)r為致密灰?guī)r，未遭受溶蝕，灰?guī)r水極少，可以視為隔水層，對(duì)煤層氣排采影響不大，個(gè)別井封閉系數(shù)突然增大或減小可能是受局部斷裂影響。

6　“避水采氣”有利區(qū)預(yù)測(cè)

為了更加直觀地表示煤層與含水層的關(guān)系，有必要對(duì)煤層頂?shù)装宓膸r性組合進(jìn)行分類。

巖性在一定程度上決定著含水量的大小。砂質(zhì)泥巖、泥巖中含水量較少，視為隔水層，粉砂巖、細(xì)砂巖、中粗粒砂巖、砂巖中含水量較大，視為含水層。上文已證實(shí)太原組灰?guī)r因其厚度小，不連續(xù)，巖溶、裂隙不發(fā)育或者較發(fā)育且被方解石充填，含水性弱，對(duì)15#煤層的排采影響不大，因此，在巖性劃分中可以將灰?guī)r視為隔水層。煤層中含水量較少，因此，泥巖或砂巖之間所夾的煤層亦可視為隔水層。對(duì)于厚度小于0.5 m的泥巖或砂巖薄夾層，由于厚度較小，可忽略其隔水性或含水性，忽略不計(jì)。

綜上所述，劃分為隔水層的巖性包括：泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰?guī)r、煤層，在以下巖性統(tǒng)計(jì)中，隔水層中的各類巖性統(tǒng)一用“泥巖”代替；劃分為含水層的巖性包括：砂巖、中粗粒砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖，在以下巖性統(tǒng)計(jì)中含水層的各類巖性均以“砂巖”代替。

劃分巖性組合類型主要依據(jù)煤層頂?shù)装迮c含水層、隔水層的接觸關(guān)系。煤層上方含水層對(duì)煤層產(chǎn)水量的影響主要是含水砂巖層，亦即煤層上部第一個(gè)“砂巖層”，因此，煤層上部巖性統(tǒng)計(jì)到該煤層上部第一個(gè)“砂層”為止。煤層下部的巖性統(tǒng)計(jì)與上部相似，統(tǒng)計(jì)到煤層下部第一個(gè)“砂巖層”為止。

對(duì)3#、9#、15#煤層及其頂板砂巖、頂板泥巖、底板泥巖、底板砂巖統(tǒng)計(jì)如表1所示。

下面以3#煤層為例劃分為例對(duì)煤層上、下巖性組合類型及煤層巖性組合類型劃分進(jìn)行說(shuō)明。

（1）煤層、泥巖厚度越大，砂巖厚度越小對(duì)煤層氣排水產(chǎn)氣越有利。如表1所示。當(dāng)某口井3#煤層厚度大于3#煤層均厚時(shí)，劃分為Ⅰ型，小于時(shí)，劃分為Ⅱ型；當(dāng)某口井3#煤層頂板泥巖厚度大于其3#煤層均厚時(shí)，劃分為Ⅰ型，小于時(shí)，劃分為Ⅱ型；當(dāng)某口井3#煤層頂板砂巖厚度大于其3#煤層均厚時(shí)，劃分為Ⅱ型，而小于時(shí)，劃分為Ⅰ型。底板泥巖、底板砂巖與以上劃分方法相同。

表1　 3#、9#和15#煤層及其上下砂泥巖厚度Table 1 Thicknesses of coal seams and sandstone,mudstone above and below of coal Nos.3,9 and 15

（2）當(dāng)煤層、頂板砂巖、頂板泥巖中3個(gè)同時(shí)劃分為Ⅰ型時(shí)，3#煤層頂板巖性組合劃分為a型；當(dāng)煤層、頂板砂巖、頂板泥巖中有2個(gè)劃分為Ⅰ型時(shí)，3#煤層底板巖性組合劃分為b型；當(dāng)煤層、頂板砂巖、頂板泥巖中只有1個(gè)劃分為Ⅰ型，其他兩個(gè)為Ⅱ型時(shí)，3#煤層上巖性組合劃分為c型；當(dāng)煤層、頂板砂巖、頂板泥巖中均為Ⅱ型時(shí)，3#煤層上巖性組合劃分為d型。3#煤層底板巖性組合劃分方法相同與此相同。

（3）為了更加嚴(yán)格地分析巖性與產(chǎn)水的關(guān)系，對(duì)于3#煤層巖性組合的劃分選取3#煤層頂、底板巖性組合最差的類型作為3#煤層的最差巖性組合類型。

3#煤層頂、底板及該煤層的巖性組合類型均表現(xiàn)為在區(qū)北部以c型、d型居多，南部地區(qū)巖性組合類型較好，以b型為主，巖性組合類型較好的區(qū)域煤層排采相對(duì)較好，因此，3#煤層排采時(shí)，南部地區(qū)較北部地區(qū)有利。

9#煤層在勘探區(qū)西南區(qū)域煤層缺失，東北部發(fā)育不穩(wěn)定，北西至南東方向煤層分布相對(duì)穩(wěn)定，此區(qū)中煤層頂?shù)装寮霸撁簩拥膸r性組合類型以c型為主，故該煤層需謹(jǐn)慎排采。

15#煤層在區(qū)東北部地區(qū)巖性組合類型較好，以a型、b型為主，西南部井的煤層頂、底板巖性組合類型為b型或c型，因此，東北部該煤層排采可能較西南部好（圖7）。

圖7　 15#煤層避水采氣有利區(qū)平面分區(qū)Figure 7 Coal No.15 plane divisional map of favorable area to CBM production keep away from water

7　結(jié)論和建議

通過(guò)對(duì)區(qū)內(nèi)煤系含水層精細(xì)劃分、水文地球化學(xué)背景分析、煤層氣排采井產(chǎn)水量與巖性關(guān)系和水化學(xué)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的研究，主要結(jié)論如下：

（1）影響本區(qū)內(nèi)煤層氣開采主要含水層是K1、K2′、K5、K7和K7′等5個(gè)砂巖層。

（2）15#煤層之上灰?guī)r含水性弱、厚度小、分布不連續(xù)，對(duì)排采影響較小，單采15#煤層時(shí)產(chǎn)水量較低，K2下之上含水砂巖層可能是主要出水層。

（3）研究區(qū)內(nèi)15#煤層開發(fā)最有利，3#煤層次之，9#煤層分布不穩(wěn)定且上下均有較厚含水層開發(fā)最為不利。

建議下一步開展煤系沉積相研究，預(yù)測(cè)砂體的展布，對(duì)可能產(chǎn)水和避水的有利區(qū)進(jìn)行研究。

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CBM Well Produced Water Source Identification and Favorable Block Prediction in Shouyang Area

Zhang Bing
(China United Coalbed Methane Corporation Ltd.,Beijing 100011)

Coal-bearing strata are mainly Shanxi and Taiyuan formations in the Shouyang area,Qinshui Basin.The coal No.3 in Shanxi Formation and coal Nos.9,15 in Taiyuan Formation are steadily distributed in whole area with high methane content,thus propitious to CBM exploitation.Through drilling,logging data and CBM drainage data carried out fine partitioning of aquifers in coal measures,con?sidered that CBM drainage impacting aquifers mainly have K1,K2′,K5,K7and K7′five sandstone aquifers.Because of lithological com?pact,the thin limestone layers in Taiyuan Formation are weakly water containing or without water,impact on CBM drainage is limited; while water-bearing sandstone above K2L is main water-yielding stratum.The study considered that water yield of CBM wells in the ar?ea is controlled by coal seams and lithological associations above and below,the planar distribution features of lithological associations have guiding significance to CBM drainage.Coal No.15 in the area has most advantageous to CBM exploitation,it is better in the north?eastern part than in southwestern part;the coal No.3 is the second,southern part is better than northern part;coal No.9 is unsteadily dis?tributed and thicker aquifers above and below,thus most unfavorable to exploit.

CBM exploitation;aquifer analysis;hydrogeochemistry;water yield;lithological association type;favorable block;Shouyang area

P641

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2016.11.13

1674-1803(2016)11-0067-07

國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目422011ZX05042

張兵（1982—），男，主要從事煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)研究工作。

2016-04-19

責(zé)任編輯：樊小舟