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由于煤层气井产出水化学特征对于研究CO2注入煤体发生的物理化学反应具有重要意义，以实验室模拟实验为手段，辅以分析沁水盆地柿庄北区块CO2注采煤层气井产出水的测试数据，研究CO2注入煤层气井产出水离子成分变化及其化学反应机理。将产水过程划分为注入前、反应过渡期、稳定期三个阶段进行研究，并分析产出水的离子成分含量、酸碱度、矿化度的变化规律并分析其变化机理。实验研究发现：产出水由注入前的碱性过渡为弱酸性，稳定后又回到碱性；由于酸岩反应的持续进行，矿化度随着时间的增长逐渐变大；钠离子、钾离子含量随着时间的增长逐渐变大；由于钙离子、镁离子、铁离子在酸碱性条件性质不同，其含量呈现出先增加后减小的趋势。