【摘 要】
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本文以鄂尔多斯盆地东南缘煤层气开采区块为研究对象,从研究区内水文地质特征、煤系地层展布特征以及煤系地层储层特征出发,通过对典型煤层气开采井采出水化学组成的系统分析,采用多元统计分析,水化学分析的方法探究了煤系水化学场地球化学特征变化的特点以及水化学场中化学组分的成因,揭示了封闭系数F*和煤层气生产井产能之间的关系。通过对区块周围的地表水和地下水进行现状调查和水质监测,采用单因子指数法评价了采出水对
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本文以鄂尔多斯盆地东南缘煤层气开采区块为研究对象,从研究区内水文地质特征、煤系地层展布特征以及煤系地层储层特征出发,通过对典型煤层气开采井采出水化学组成的系统分析,采用多元统计分析,水化学分析的方法探究了煤系水化学场地球化学特征变化的特点以及水化学场中化学组分的成因,揭示了封闭系数F*和煤层气生产井产能之间的关系。通过对区块周围的地表水和地下水进行现状调查和水质监测,采用单因子指数法评价了采出水对水环境的影响。在此研究的基础上,针对采出水水质甄选出一套成本适中、处理效率高、能耗低的采出水达标外排处理技术。研究取得以下主要认识:(1)揭示了研究区地下水化学场随着时间变化规律。指出同一井位上煤系水化学场化学组分中阳离子、氯离子浓度基本上保持稳定,矿化度值缓慢降低,SO42-浓度呈现下降的趋势,HCO3-浓度呈现出波动上升的趋势。研究区内煤系水化学场中主要阳离子Na+轻微富集,Ca2+富集,Mg2+亏损。水型以Cl-Ca型水为主,其次是Cl-Na型水和少量HCO3-Na型水,离子参数变化的特征表明水化学场主要处于盆地的水停滞交替带,少数位于水缓慢交替带。(2)指出煤系水化学场中Na+轻微富集与斜长石的钠长石化以及长石的溶蚀有关,Ca2+的富集可能和碳酸盐溶解和钠长石化有关,Mg2+亏损主要与黏土矿物绿泥石的发育,菱铁矿以及铁白云石胶结物的形成有关,SO42-含量的变化主要和脱硫酸反应有关,而HCO3-的变化除了还受到脱硫酸作用的影响之外,还可能和煤系地层自身的热演化有关。(3)揭示煤系水化学场封闭性与煤层气的富集的关系,建立了水化学场化学组分的封闭指数F*和煤层气生产井的日均产气量、累计产水量之间的相关关系,提出封闭指数可作为评价研究区生产井产能的地球化学指标。(4)确认研究区的采出水对地下水环境影响较微,但对地表水有一定影响,其中CODCr、BOD5、铁以及锰污染物超出《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅴ类水质标准。(5)针对研究区采出水高盐度、高矿化度、高含有机污染物的水质特征和达标排放要求(GB 3838-2002Ⅴ类水质),研究提出了以氧化技术为预处理,电絮凝-电催化氧化协同技术为主体的水处理工艺,实现煤层气采出水的低成本和稳定达标处理。
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