【摘要】：隨著天然氣需求增加,頁巖氣作為一種新型的非常規(guī)天然氣資源,越來越受到關(guān)注。頁巖氣指賦存于以富含有機(jī)質(zhì)頁巖為主的儲(chǔ)集巖系中的非常規(guī)天然氣。我國(guó)頁巖氣開發(fā)起步較晚,開發(fā)過程中帶來的環(huán)境影響及污染成因尚缺乏系統(tǒng)的研究。論文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,基于四川某頁巖氣開采區(qū)的實(shí)際條件和資料,進(jìn)行了頁巖氣開采層水文地球化學(xué)模擬研究、返排液對(duì)地下水環(huán)境影響研究和返排液中典型有機(jī)物的淋溶遷移性評(píng)價(jià),研究成果如下:(1)頁巖氣開采層水文地球化學(xué)過程模擬結(jié)果表明:深部水巖作用礦物溶解由快到慢依次為:碳酸鹽礦物(方解石、白云石);長(zhǎng)石礦物(鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石);黃鐵礦;石英;粘土礦物(伊利石、蒙脫石、綠泥石、高嶺石);溶液中的Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO3-、K~+、Fe(t)和Al~(3+)濃度由于礦物的溶解作用而不斷增大,使溶液中TDS升高近4倍;不同頁巖水巖作用后礦物溶解量與其脆性礦物(石英、長(zhǎng)石和碳酸鹽礦物之和)含量成正比。(2)高鹽度、復(fù)雜成分的返排液對(duì)地下水環(huán)境影響分析結(jié)果顯示:返排液在入滲包氣帶后,受到陽離子交換作用,使Na~+、K~+、Ba~(2+)和Al~(3+)陽離子濃度減小。流經(jīng)包氣帶的返排液與地下水混合發(fā)生水巖作用,改變了地下水原有的水化學(xué)類型(由HCO3·Cl-Ca型變?yōu)镃l-Na型)。水巖作用使Na~+、K~+、HCO3-濃度增加,Ca~(2+)濃度減小。返排液回注后,隨返排液回注的CO_2會(huì)增加回注層方解石的溶解。(3)在返排液所含的75種目標(biāo)有機(jī)物的淋溶遷移性評(píng)價(jià)中,3種(1,1-環(huán)丙二甲醇、2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯,占總數(shù)的4%)對(duì)地下水危害較大的有機(jī)物淋溶遷移性強(qiáng),15種淋溶遷移性中等,其余57種淋溶遷移性弱;對(duì)于所研究的有機(jī)物,其淋溶遷移性指數(shù)GUS與log Koc(有機(jī)碳-水分配系數(shù)的對(duì)數(shù))關(guān)系式為:GUS=-1.62 log Koc+6.42。說明其主要受吸附作用的影響,且淋溶遷移性隨著吸附性的增強(qiáng)而降低。
[Abstract]:With the increase of natural gas demand, shale gas, as a new unconventional natural gas resource, has attracted more and more attention. Shale gas refers to unconventional natural gas occurring in reservoir rock series mainly rich in organic matter shale. Shale gas development in China started late, and the environmental impact and pollution causes caused by the development process are still lack of systematic study. On the basis of summarizing the previous research results, based on the actual conditions and data of a shale gas mining area in Sichuan Province, the hydrogeochemical simulation of shale gas production layer is carried out. Study on the influence of reflux liquid on groundwater environment and the evaluation of leaching migration of typical organic matter in the reflux solution. The results are as follows: (1) the simulation results of hydrogeochemical process of shale gas mining show that the dissolution of deep water-rock minerals is in order from fast to slow: carbonate minerals (calcite dolomite); Keywords feldspar minerals (potassium feldspar albite); pyrite; quartz; clay minerals (Illite, montmorillonite, chlorite, kaolinite); The concentrations of Ca~ (2), Mg~ (2), HCO3-,K~, Fe (t) and Al~ (3) in the solution increased continuously because of the dissolution of minerals, and the TDS in the solution increased nearly 4 times. The mineral dissolution of different shale rocks is proportional to the content of brittle minerals (the sum of quartz, feldspar and carbonate minerals). (2) High salinity. The results of the analysis of the effects of the reflux of complex components on the groundwater environment show that the reflux fluid is subjected to cation exchange after infiltration into the aeration zone, which reduces the cations concentration of Na~, K ~, Ba~ (2) and Al~ (3). The mixing of reflux fluid and groundwater through the aeration zone changes the original hydrochemical type of groundwater (from HCO3 Cl-Ca type to Cl-Na type). The concentration of Na~, K ~, HCO3- increases and the concentration of Ca~ (2) decreases. After reinjection, the dissolution of calcite increased with the reinjection of CO_2. (3) in the evaluation of leaching mobility of 75 kinds of target organic compounds in the reflux solution, 3 (1 ~ (1) cyclopropanediol, 2-methyl-1-butene and 2-methyl-2-butene, accounting for 4% of the total, have strong leaching migration to organic compounds that are harmful to groundwater, 15 species have moderate leaching mobility, and the remaining 57 species have weak leaching migration. For the organic matter studied, the logarithmic relationship between the leaching mobility index (GUS) and the organic carbon-water partition coefficient of log Koc (is as follows: GUS=-1.62 log Koc 6.42. The results show that it is mainly affected by adsorption, and the leaching mobility decreases with the increase of adsorption.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE377;X741

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本文編號(hào)：2318399