煤系含水层及多煤层合采水来源判识方法——以山西保德区块为例

摘要

煤层气多层合采成功与否的关键在于对各产层产水来源与产气贡献的精确判识.现有排采水来源判识方法的不足，给多煤层合采井的产层组合优化及排采工作制度制定带来较大挑战.为此，本文以保德区块85口煤层气井勘探开发与水化学测试资料为基础，确定了含水层层位，阐述了排采水类型划分依据.应用主成分分析法(PCA)与Bayes判别法，构建了多煤层排采水来源判识模型，形成了“含水层判识、排采水类型划分、排采水来源判识”的多煤层合采水来源判识系列方法.基于27个排采水样的应用，验证了该模型的准确性，解析了合层排采水来源不同情况下的层间干扰强弱.结果表明：4+5号煤层顶板与8+9号煤层顶底板含水层发育稳定、厚度大，对煤层气井生产影响较大.排采水类型划分与排采水来源判识模型均能够进行排采水来源分析.其中排采水类型划分是基于地质工程背景特征，初步定性划分排采水来源，适用于煤层气井全生命周期补给水来源判识；而排采水来源判识模型是结合产出水常规离子特征来进一步动态识别排采水来源，对合层排采层间干扰强弱分析具有一定指示意义.合层开发井排采水来源若为单一煤层水，层间干扰剧烈，产气效果差；若为合采煤层与含水层混合水，层间干扰较强，产气效果一般；若为合采煤层水，层间干扰弱，产气效果较好.该研究为合层排采水来源判识提供了一种可行方法，为多煤层合采层间干扰程度评价、排采设备及排采工作制度调整提供依据.

关键词

煤层气 / 排采水来源判识 / 主成分分析法 / Bayes判别法 / 层间干扰

基金资助

国家自然科学基金杰出青年基金项目(42125205);国家自然科学基金重点项目(42130806)