现代地质 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (05): 1341-1350.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.076
翟佳宇1,2,3(), 张松航1,2,3, 唐书恒1,2,3, 郭慧秋1,2,3, 刘冰1,2,3, 纪朝琪1,2,3
收稿日期:
2021-03-08
修回日期:
2021-05-24
出版日期:
2022-10-10
发布日期:
2022-11-03
作者简介:
翟佳宇,男,硕士研究生,1995年出生,地质工程专业,主要从事煤与煤层气地质相关方向研究。Email: Zhaijy@cugb.edu.cn。
基金资助:
ZHAI Jiayu1,2,3(), ZHANG Songhang1,2,3, TANG Shuheng1,2,3, GUO Huiqiu1,2,3, LIU Bing1,2,3, JI Chaoqi1,2,3
Received:
2021-03-08
Revised:
2021-05-24
Online:
2022-10-10
Published:
2022-11-03
摘要:
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。
中图分类号:
翟佳宇, 张松航, 唐书恒, 郭慧秋, 刘冰, 纪朝琪. 云南老厂雨汪煤层气区块气水成因及产能响应[J]. 现代地质, 2022, 36(05): 1341-1350.
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样号 | 最大日 产气量 /(m3/d) | 最大日 产水量 /(m3/d) | 累计产 水量/ m3 | 压裂 液量/ m3 | 气体组分/% | 稳定同位素含量/‰ | 干燥 系数 | Ro/% | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
甲烷 | 二氧化碳 | ||||||||||||||||
CH4 | C2H6 | N2 | CO2 | δ13C | δD | δ13C | δ18O | ||||||||||
LC-S1 | 120.675 | 1.977 | 582.97 | 1 086.3 | 97.70 | 0.05 | 1.13 | 1.12 | -34.2 | -111.7 | -11.7 | -5.3 | 0.999 | 3.11 | |||
LC-C4 | 692.258 | 4.756 | 722.50 | 1 400* | 97.25 | 0.03 | 1.47 | 1.25 | -33.3 | -112.6 | -10.0 | -5.6 | 0.999 | 3.08 | |||
LC-S2 | 808.957 | 5.221 | 549.38 | 1 116.9 | 98.07 | 0.04 | 0.65 | 1.24 | -34.0 | -113.1 | -10.4 | -6.9 | 0.999 | 3.16 | |||
LC-C1 | 335.938 | 4.532 | 410.08 | 1 400* | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | |||
LC-C3 | 423.063 | 9.854 | 4133.03 | 1 400* | 98.33 | 0.04 | 1.09 | 0.24 | -34.0 | -113.5 | -13.8 | -6.7 | 0.996 | 3.09 | |||
LC-C2 | 402.429 | 5.381 | 537.53 | 1 400* | 95.84 | 0.06 | 1.78 | 2.32 | -34.5 | -117.3 | -12.9 | -7.0 | 0.999 | 3.28 |
表1 雨汪区块煤层气气体组分及同位素含量
Table 1 Gas composition and isotopes content of CBM at Yuwang Block
样号 | 最大日 产气量 /(m3/d) | 最大日 产水量 /(m3/d) | 累计产 水量/ m3 | 压裂 液量/ m3 | 气体组分/% | 稳定同位素含量/‰ | 干燥 系数 | Ro/% | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
甲烷 | 二氧化碳 | ||||||||||||||||
CH4 | C2H6 | N2 | CO2 | δ13C | δD | δ13C | δ18O | ||||||||||
LC-S1 | 120.675 | 1.977 | 582.97 | 1 086.3 | 97.70 | 0.05 | 1.13 | 1.12 | -34.2 | -111.7 | -11.7 | -5.3 | 0.999 | 3.11 | |||
LC-C4 | 692.258 | 4.756 | 722.50 | 1 400* | 97.25 | 0.03 | 1.47 | 1.25 | -33.3 | -112.6 | -10.0 | -5.6 | 0.999 | 3.08 | |||
LC-S2 | 808.957 | 5.221 | 549.38 | 1 116.9 | 98.07 | 0.04 | 0.65 | 1.24 | -34.0 | -113.1 | -10.4 | -6.9 | 0.999 | 3.16 | |||
LC-C1 | 335.938 | 4.532 | 410.08 | 1 400* | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | |||
LC-C3 | 423.063 | 9.854 | 4133.03 | 1 400* | 98.33 | 0.04 | 1.09 | 0.24 | -34.0 | -113.5 | -13.8 | -6.7 | 0.996 | 3.09 | |||
LC-C2 | 402.429 | 5.381 | 537.53 | 1 400* | 95.84 | 0.06 | 1.78 | 2.32 | -34.5 | -117.3 | -12.9 | -7.0 | 0.999 | 3.28 |
样号 | 微量元素含量/10-6 | 水氢氧同位素/‰ | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Li | Ba | Cu | Mn | Mo | Rb | Sr | Ti | W | Zn | δD | δ18O | |
LC-S1 | 320 | 670 | 3 | 16 | 3 | 17 | 3 140 | 86 | 5 | 3 | -83.5 | -9.7 |
LC-C4 | 430 | 1 920 | 5 | 22 | 3 | 35 | 5 680 | 116 | 7 | 4 | -78.0 | -9.6 |
LC-S2 | 620 | 1 090 | 5 | 9 | 5 | 28 | 4 140 | 111 | 8 | 4 | -81.4 | -10.2 |
LC-C1 | 480 | 250 | 3 | 0.8 | 9 | 58 | 3 520 | 75 | 3 | 4 | -71.9 | -9.4 |
LC-C3 | 160 | 10 | 1 | 26 | 5 | 5 | 750 | 49 | 2 | 3 | -84.4 | -10.8 |
LC-C2 | 290 | 440 | 3 | 8 | 7 | 39 | 4 380 | 84 | 7 | 5 | -85.7 | -10.5 |
表2 雨汪区块煤层气井产出水氢氧同位素及微量元素组成
Table 2 Compositions of H-O isotopes and trace elements of produced water from the CBM wells at Yuwang Block
样号 | 微量元素含量/10-6 | 水氢氧同位素/‰ | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Li | Ba | Cu | Mn | Mo | Rb | Sr | Ti | W | Zn | δD | δ18O | |
LC-S1 | 320 | 670 | 3 | 16 | 3 | 17 | 3 140 | 86 | 5 | 3 | -83.5 | -9.7 |
LC-C4 | 430 | 1 920 | 5 | 22 | 3 | 35 | 5 680 | 116 | 7 | 4 | -78.0 | -9.6 |
LC-S2 | 620 | 1 090 | 5 | 9 | 5 | 28 | 4 140 | 111 | 8 | 4 | -81.4 | -10.2 |
LC-C1 | 480 | 250 | 3 | 0.8 | 9 | 58 | 3 520 | 75 | 3 | 4 | -71.9 | -9.4 |
LC-C3 | 160 | 10 | 1 | 26 | 5 | 5 | 750 | 49 | 2 | 3 | -84.4 | -10.8 |
LC-C2 | 290 | 440 | 3 | 8 | 7 | 39 | 4 380 | 84 | 7 | 5 | -85.7 | -10.5 |
主成分 | F1 | F2 | F3 | F4 | F5 |
---|---|---|---|---|---|
Li | 0.801 | 0.166 | -0.539 | -0.137 | 0.148 |
Ba | 0.788 | -0.558 | 0.004 | 0.250 | 0.077 |
Cu | 0.964 | -0.205 | -0.162 | -0.012 | 0.049 |
Mn | -0.408 | -0.843 | 0.202 | 0.191 | 0.215 |
Mo | -0.074 | 0.983 | 0.004 | 0.015 | 0.166 |
Rb | 0.572 | 0.735 | -0.036 | 0.358 | -0.055 |
Sr | 0.952 | -0.018 | 0.194 | 0.203 | -0.119 |
Ti | 0.947 | -0.311 | -0.069 | -0.023 | -0.033 |
W | 0.862 | -0.236 | 0.255 | -0.367 | -0.034 |
Zn | 0.625 | 0.525 | 0.557 | -0.090 | 0.127 |
特征值 | 5.628 | 3.026 | 0.776 | 0.430 | 0.140 |
方差贡献 率/% | 56.277 | 30.264 | 7.757 | 4.304 | 1.398 |
累计方差 贡献率/% | 56.277 | 86.541 | 94.298 | 98.602 | 100.000 |
表3 产出水微量元素主成分因子载荷旋转矩阵、特征值及方差贡献率
Table 3 Principal component factor load rotation matrix,eigenvalue and variance contribution rate of produced water
主成分 | F1 | F2 | F3 | F4 | F5 |
---|---|---|---|---|---|
Li | 0.801 | 0.166 | -0.539 | -0.137 | 0.148 |
Ba | 0.788 | -0.558 | 0.004 | 0.250 | 0.077 |
Cu | 0.964 | -0.205 | -0.162 | -0.012 | 0.049 |
Mn | -0.408 | -0.843 | 0.202 | 0.191 | 0.215 |
Mo | -0.074 | 0.983 | 0.004 | 0.015 | 0.166 |
Rb | 0.572 | 0.735 | -0.036 | 0.358 | -0.055 |
Sr | 0.952 | -0.018 | 0.194 | 0.203 | -0.119 |
Ti | 0.947 | -0.311 | -0.069 | -0.023 | -0.033 |
W | 0.862 | -0.236 | 0.255 | -0.367 | -0.034 |
Zn | 0.625 | 0.525 | 0.557 | -0.090 | 0.127 |
特征值 | 5.628 | 3.026 | 0.776 | 0.430 | 0.140 |
方差贡献 率/% | 56.277 | 30.264 | 7.757 | 4.304 | 1.398 |
累计方差 贡献率/% | 56.277 | 86.541 | 94.298 | 98.602 | 100.000 |
参数 | Gmax | Wmax | CW | Li | Ba | Cu | Mn | Mo | Rb | Sr | Ti | W | Zn | δD | δ18O | F1 | F2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Gmax | 1.00 | ||||||||||||||||
Wmax | 0.28 | 1.00 | |||||||||||||||
CW | 0.69 | 0.01 | 1.00 | ||||||||||||||
Li | 0.58 | -0.45 | 0.73 | 1.00 | |||||||||||||
Ba | 0.61 | -0.39 | 0.23 | 0.51 | 1.00 | ||||||||||||
Cu | 0.65 | -0.54 | 0.53 | 0.83 | 0.87 | 1.00 | |||||||||||
Mn | 0.08 | 0.44 | -0.27 | -0.57 | 0.22 | -0.24 | 1.00 | ||||||||||
Mo | -0.14 | 0.16 | -0.01 | 0.12 | -0.59 | -0.27 | -0.76 | 1.00 | |||||||||
Rb | 0.08 | -0.40 | -0.02 | 0.54 | 0.13 | 0.40 | -0.81 | 0.68 | 1.00 | ||||||||
Sr | 0.44 | -0.59 | 0.15 | 0.61 | 0.80 | 0.88 | -0.32 | -0.10 | 0.60 | 1.00 | |||||||
Ti | 0.60 | -0.57 | 0.46 | 0.74 | 0.91 | 0.99 | -0.15 | -0.38 | 0.31 | 0.89 | 1.00 | ||||||
W | 0.58 | -0.43 | 0.51 | 0.56 | 0.72 | 0.84 | -0.17 | -0.31 | 0.18 | 0.80 | 0.88 | 1.00 | |||||
Zn | 0.34 | -0.12 | 0.13 | 0.32 | 0.19 | 0.41 | -0.57 | 0.49 | 0.68 | 0.66 | 0.39 | 0.59 | 1.00 | ||||
δD | 0.10 | -0.25 | -0.01 | 0.55 | 0.17 | 0.30 | -0.46 | 0.43 | 0.73 | 0.29 | 0.18 | -0.21 | 0.07 | 1.00 | |||
δ18O | -0.14 | -0.76 | -0.14 | 0.53 | 0.43 | 0.50 | -0.37 | 0.01 | 0.61 | 0.53 | 0.46 | 0.07 | -0.02 | 0.78 | 1.00 | ||
F1 | 0.52 | -0.57 | 0.22 | 0.65 | 0.88 | 0.93 | -0.22 | -0.22 | 0.52 | 0.99 | 0.94 | 0.82 | 0.56 | 0.30 | 0.54 | 1.00 | |
F2 | -0.59 | 0.37 | -0.19 | -0.45 | -1.00 | -0.84 | -0.27 | 0.63 | -0.08 | -0.79 | -0.89 | -0.71 | -0.18 | -0.11 | -0.39 | -0.87 | 1.00 |
表4 雨汪区块煤层气产出情况与产出水同位素、微量元素相关系数矩阵
Table 4 Correlation coefficient matrix of coal bed methane production with isotopes and trace elements of the produced water
参数 | Gmax | Wmax | CW | Li | Ba | Cu | Mn | Mo | Rb | Sr | Ti | W | Zn | δD | δ18O | F1 | F2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Gmax | 1.00 | ||||||||||||||||
Wmax | 0.28 | 1.00 | |||||||||||||||
CW | 0.69 | 0.01 | 1.00 | ||||||||||||||
Li | 0.58 | -0.45 | 0.73 | 1.00 | |||||||||||||
Ba | 0.61 | -0.39 | 0.23 | 0.51 | 1.00 | ||||||||||||
Cu | 0.65 | -0.54 | 0.53 | 0.83 | 0.87 | 1.00 | |||||||||||
Mn | 0.08 | 0.44 | -0.27 | -0.57 | 0.22 | -0.24 | 1.00 | ||||||||||
Mo | -0.14 | 0.16 | -0.01 | 0.12 | -0.59 | -0.27 | -0.76 | 1.00 | |||||||||
Rb | 0.08 | -0.40 | -0.02 | 0.54 | 0.13 | 0.40 | -0.81 | 0.68 | 1.00 | ||||||||
Sr | 0.44 | -0.59 | 0.15 | 0.61 | 0.80 | 0.88 | -0.32 | -0.10 | 0.60 | 1.00 | |||||||
Ti | 0.60 | -0.57 | 0.46 | 0.74 | 0.91 | 0.99 | -0.15 | -0.38 | 0.31 | 0.89 | 1.00 | ||||||
W | 0.58 | -0.43 | 0.51 | 0.56 | 0.72 | 0.84 | -0.17 | -0.31 | 0.18 | 0.80 | 0.88 | 1.00 | |||||
Zn | 0.34 | -0.12 | 0.13 | 0.32 | 0.19 | 0.41 | -0.57 | 0.49 | 0.68 | 0.66 | 0.39 | 0.59 | 1.00 | ||||
δD | 0.10 | -0.25 | -0.01 | 0.55 | 0.17 | 0.30 | -0.46 | 0.43 | 0.73 | 0.29 | 0.18 | -0.21 | 0.07 | 1.00 | |||
δ18O | -0.14 | -0.76 | -0.14 | 0.53 | 0.43 | 0.50 | -0.37 | 0.01 | 0.61 | 0.53 | 0.46 | 0.07 | -0.02 | 0.78 | 1.00 | ||
F1 | 0.52 | -0.57 | 0.22 | 0.65 | 0.88 | 0.93 | -0.22 | -0.22 | 0.52 | 0.99 | 0.94 | 0.82 | 0.56 | 0.30 | 0.54 | 1.00 | |
F2 | -0.59 | 0.37 | -0.19 | -0.45 | -1.00 | -0.84 | -0.27 | 0.63 | -0.08 | -0.79 | -0.89 | -0.71 | -0.18 | -0.11 | -0.39 | -0.87 | 1.00 |
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