近年来，黔西地区织金区块煤层气勘探开发取得重要突破，建立了适合多层、薄层状煤层发育特点的开发模式，即“定向井多层合采+水平井分段压裂”，实现了多层、薄层状煤层在叠置条件下的产能突破，为中国南方煤层气开发提供了技术示范。煤层气井产出水质之间的差异反映了不同的水文地质条件、排采状况及水源类型，于合采井而言亦能反映流体干扰程度，可作为分析降压效果的重要依据。前期研究认为，织金区块煤层气的开发面临着较为严重的表层水干扰，地表水与浅层地下水对浅部煤层的排采有着显著影响，并通过分析上、中、下煤组合采效果不佳的原因，提出了优先开发中、下部煤组的建议。这一认识已被开发实践所证实，明确了二叠系龙潭组16号—30号煤层为织金区块煤层气的主力开发层系。然而，当开发层位下移后，气水产量和产出水质的井间差异依然存在，其空间变化规律与地质控制机理仍未得到深入阐释，这制约了开发效率与方案优化。据此，西安科技大学地质与环境学院郭晨副教授以黔西地区织金区块为例，通过采集区块不同部位煤层气井的产出水样，分析产出水的地球化学特征，探索了产出水在空间尺度上的演化路径及关键的水化学作用，寻找产出水演化阶段与产能的对应关系，提取了对产能具有指示意义的特征水化学指标并探索产量的判识方法，以期为排采水动力场分析以及开发方案优化提供科学依据。相关研究认识刊登在《石油学报》第45卷第3期。
研究团队识别了影响产出水化学特征的关键水化学作用，揭示了产出水的地质演化序列，包括补给作用、脱硫酸作用与阳离子交换吸附作用、浓缩作用交替主导的3个阶段，水型演化依次为Ca-SO4型，Na-HCO3型和Na-Cl型。随着地下水流程增加，总固溶体含量与Cl-、Na+、Sr2+等特征离子浓度逐步升高。
研究团队识别了基于产出水化学特征判识产量的关键参数及其临界值。通过总固溶体含量与特征离子含量分析能够有效地判识高产井，借助脱硫系数能够有效地判识低产井。产出水的封闭性演化程度与产量升高的序列一致，产出水的封闭性越强，实现高产的潜力越大。
水动力干扰仍是制约直井/定向井多层合采降压与产能效果的重要因素。构建了基于产出水的特征微量元素（Li、Ga、Rb、Sr、Ba）含量来判识产能潜力的蛛网图，产能潜力随特征微量元素含量增加而增加的特征取决于排水降压的有效性。
煤层气井的选址应避开地下水径流强烈地带，布设于具有高总固溶体含量、高Cl-含量、低SO42含量的地下水滞留区。织金区块珠藏次向斜轴部为有利区。“查明水文地质分区与地层结构、识别关键含水层与隔水层、精确控制压裂缝高以避免沟通含水层”应作为合采方案设计的必要工作。
论文链接：http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202403003
