吳 昱

(河南理工大學資源環(huán)境學院,河南 454000)

西山礦區(qū)煤層氣資源可采性評價

吳 昱

(河南理工大學資源環(huán)境學院,河南 454000)

本文從影響煤層氣可采性的資源量條件、滲透條件、水文地質條件、外部環(huán)境等方面入手,建立了煤層氣可采性的事故樹模型;根據(jù)西山礦區(qū)勘探開發(fā)資料,建立了該區(qū)煤層氣可采性評價體系;應用模糊綜合評價方法對該區(qū)進行了綜合評價,得出該區(qū)不同礦井的評價值。結果表明:西山礦區(qū)杜兒坪礦最有利煤層氣開發(fā);屯蘭礦、東曲礦、馬蘭礦和西銘礦僅次于杜兒坪礦;官地礦開發(fā)潛力一般;西曲礦、鎮(zhèn)城底礦和白家莊礦的煤層氣資源評價分值小,不具備開發(fā)潛力。西山礦區(qū)煤層氣資源可采性評價,為降低該區(qū)煤層氣勘探開發(fā)風險和成本提供了保障。

煤層氣 模糊綜合評價 可采性 有利區(qū)塊

1 引言

對不同礦區(qū)煤層氣資源建立煤層氣可采性指標體系是煤層氣勘探開發(fā)的一項非常重要的工作,也是理論與實踐相結合,規(guī)范性強、包容性高的工作。此前已有人通過使用加權求和法、模糊數(shù)學方法、灰色系統(tǒng)方法、層次分析方法等方法進行資源的綜合評價,如王起新、孫維吉等已采用模糊評價法對阜新盆地煤層氣資源可采性評價;付江偉在對古漢山礦井二1煤層進行過煤層氣可采性評價時使用了等溫吸附法;雷東記等通過瓦斯地質理論對煤層氣進行評價。鑒于所建立的指標體系應具普遍性、實用性、可操作性,并能指導煤層氣勘探開發(fā)工作,提高煤層氣勘探開發(fā)的決策水平。本文將運用模糊綜合評價法,對山西西山礦區(qū)進行煤層氣資源可采性評價,以期對西山礦區(qū)瓦斯災害治理和煤層氣資源利用提供依據(jù)。

2 西山礦區(qū)概況

西山礦區(qū)南北長68km,東西寬36km,含煤面積1800km2。礦區(qū)處于古交向斜的中南部,為一東緩西陡的復式向斜盆地。該區(qū)的主要構造格架為南北向構造、北東東向平行斷裂及東西向構造。

礦區(qū)共轄有9對礦井,包括白家莊礦、杜兒坪礦、官地礦、東曲礦、屯蘭礦、西曲礦、鎮(zhèn)城底礦、馬蘭礦、西銘礦 (見圖1)。礦區(qū)2#、8#、9#煤層為主力開采煤層。鑒于8#與9#煤層間距很小,本文特將兩者作為一個系統(tǒng)進行評價,而不考慮距離較遠,不屬于同一壓力系統(tǒng)的2#煤層。

圖1 西山礦區(qū)礦井分布示意圖

3 評價因素指標

確定合理的評價因素指標,是進行煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選的首要條件,也是進行模糊綜合評價的基礎。

3.1 資源條件

煤層埋深直接影響到煤儲層壓力和保存條件。一般來說,含氣量隨埋深增大而增加;在面積和容重一定時,煤層厚度和含氣量共同決定著一個塊段的資源豐度。

3.2 滲透能力

煤層的孔、裂隙是氣、水運移的通道,其滲透能力也是控制產(chǎn)能大小的關鍵參數(shù),并影響著井筒排水降壓的有效傳遞范圍。

3.3 采收率

影響煤層氣采收率的因素主要包括儲層壓力梯度、含氣飽和度和臨儲壓力比等。臨儲壓力比的大小表征著煤層氣井排水降壓的難易程度,比值越大,儲層中的氣體越容易解吸。

3.4 水文地質條件

煤層氣井的開發(fā),從解吸、擴散、滲流到產(chǎn)水、產(chǎn)氣,主要是通過輸排降壓和壓力傳導來實現(xiàn)的。若補給區(qū)附近地下水活躍,則主煤層含氣量較低;而在遠離補給區(qū)且水位等勢面明顯較低的滯水部位,主煤層含氣量顯著增高。另外,構造條件復雜的地區(qū),煤體結構易遭到破壞,也不利于煤層氣的開發(fā)。

3.5 外部環(huán)境

(1)交通條件

交通是經(jīng)濟發(fā)展的基礎設施。運輸條件的改善,能促進交通運輸業(yè)的發(fā)展、促進人和物的交流、促進與其緊密相關行業(yè)的發(fā)展,從而直接或間接拉動了經(jīng)濟的發(fā)展。

(2)市場情況

市場的發(fā)展是生產(chǎn)力發(fā)展的基礎,是跟生產(chǎn)力的發(fā)展相平衡的。人們對于煤層氣資源的需求越高,越能促進煤層氣資源的開發(fā)。

綜合以上各項因素,得出煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選的模型,如圖2。

4 煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選模糊綜合評價體系

煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選模糊綜合評價方法是應用模糊變換原理和最大隸屬度原則,考慮煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選的影響因素,通過專家確定的各影響因素的權重,利用模糊變換原理結合矩陣的運算,從而確定各個影響因素的分值,最后對選取有利區(qū)塊進行綜合評價。其評價過程如下:

①確定權重。指標因素的權重反映了各指標因素在綜合決策過程中所起的作用,直接影響到綜合決策的結果。本文根據(jù)專家評分方法結合統(tǒng)計原則,建立了各因素之間的權重分配。

②將煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選劃分為四個等級,建立評判集;

③選取上文所提到的5類影響因素為因子,建立因素集;

④根據(jù)隸屬度大小,劃分 4個等級如下所示:

為了便于進行比較,本文采用百分制對評語進行量化處理,定量評價等級。見表1。

圖2 煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選因素影響知識模型

表1 煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選等級標準表

表2 煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選模糊綜合評價指標體系

根據(jù)專家們分別對煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選的影響因素的一級評價指標和二級評價指標進行打分,建立了西山礦區(qū)煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選模糊綜合評價指標體系,見表2。

5 評價結果

根據(jù)西山礦區(qū)9個礦井評價指標的統(tǒng)計值,依據(jù)等級標準表得出綜合評價結果,詳見表3。

表3 西山礦區(qū)煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選定量評價結果

6 結論

通過對西山礦區(qū)進行煤層氣有利區(qū)塊的優(yōu)選,得出以下認識:

(1)應用多級模糊綜合評價方法對煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選進行評價,可以將定性分析和定量分析相結合,合理地反映出一個地區(qū)進行煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選的各因素之間的相互關系,便于礦區(qū)根據(jù)評價結果采取相應的煤層氣開采措施,降低煤層氣投資的風險。

(2)西山礦區(qū)綜合評價結果為:杜兒坪礦為最有利區(qū),屯蘭礦、東曲礦、馬蘭礦、西銘礦為較有利區(qū)塊,官地礦次之,西曲、鎮(zhèn)城底、白家莊礦無開發(fā)價值。

[1] 王起新等。阜新盆地煤層氣資源可采性模糊數(shù)學評價.天然氣工業(yè) [J],2008,28(7):39-42.

[2] 付江偉等。古漢山井田二1煤儲層特征及煤層氣可采性評價.煤礦安全 [J],2008,89-92.

[3] 雷東記等。演馬莊井田煤層氣資源開發(fā)前景評價.煤田地質與勘探 [J],2009,37(3):27-32.

[4] 蘇現(xiàn)波,林曉英。煤層氣地質學 [M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2009,49-55.

[5] 傅雪海,秦勇等。沁水盆地水文地質條件對煤層含氣量的控制作用.

[6] 任麗華.模糊綜合評價法的數(shù)學建模方法簡介.商場現(xiàn)代化 [J],2006.

(責任編輯 趙國泉)

Recoverable Evaluation of CBM Resources in Xishan Mine Area

Wu Yu
(Resources&Environment College,Henan Polytechnic University,Henan 454000)

The paper has built an accident tree model of workability of CBM,starting from many aspects, such as resources conditions that influence workability of CBM,permeability,hydro-geological conditions,external environment,etc.A system has been built up for evaluation of CBM workability in this area based on prospection and development data in Xishan mine area.A fuzzy method is applied for making composite evaluation of the mine area,and values for different mines in the area are obtained from this evaluation.The results show that Duerping Mine in Xishan mine area is most favorable for CBM development;Tunlan Mine,Dongqu Mine,Malan mine and Ximing mine are next to Duerping mine;the development potential of Guandi mine is fair;and the evaluated values of CBM resourcesfor Xiqu mine,Zhengchengdi mine and Baijiazhuang mine are low,which mean no development potential.Evaluation of workability of CBM resources in Xishan mine area provides a guarantee for decreasing risks and costs in prospection and development of CBM in this mine.

CBM;fuzzy composite evaluation;workability;favorable blocks

國家自然基金 (項目編號40902044)高豐度煤層氣富集機制及提高采收率、提高開采效率基礎研究 (項目編號2009CB219600)共同資助。

吳昱,女,寧夏回族自治區(qū)銀川人,在讀研究生,主要從事煤層氣地質方面的研究。