李金龍

(云南省煤田地質(zhì)局，云南 650034)

1 云南省煤層氣概況

云南省煤層氣資源豐富，埋藏2000m以淺的煤層氣總量約為5351.97億m3，推測可采的資源量為3002.3億m3，占總資源量的56%。但抽采利用還處于先導(dǎo)試驗評價階段;全省各煤礦區(qū) (井田)都完成了或正在進(jìn)行煤層氣專題評價，包括對區(qū)內(nèi)地形地質(zhì)條件、煤巖特性、含氣性、賦存特征、資源量、可采性以及經(jīng)濟(jì)評價和綜合評價等。云南煤層氣抽采以井下抽采為主，抽采量低;利用量少，2010年利用率僅為7.95%;全省煤層氣資源分布具“東部富集，中、西部少”的區(qū)域分布特征，各煤田(礦區(qū))煤層氣資源賦存條件變化較大;賦存特點為晚二疊世老廠、恩洪礦區(qū)豐度最高，煤層氣資源量所占比例較大，但滇東富氣區(qū)域具有地形起伏大、煤體破壞程度高、構(gòu)造煤發(fā)育等特點。

2 地質(zhì)信息技術(shù)在云南煤層氣領(lǐng)域的應(yīng)用情況

云南省煤層氣勘探開發(fā)的科研工作已開展了近二十年，目前仍處于勘探試驗評價階段。在前期的研究評價過程中，其手段一般是結(jié)合地質(zhì)勘查項目的常規(guī)方法，再根據(jù)煤層氣特性制定為:收集資料、野外踏勘、編制勘查設(shè)計、野外工程施工、資料整理、煤層氣資源量的計算、成果匯編和經(jīng)濟(jì)、綜合評價等流程。2000年之后，計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展帶動了煤層氣評價中資料處理和圖件匯編由手工向計算機(jī)化逐漸革新，依照《煤層氣資源/儲量規(guī)范》(DZ/T0216－2002)云南煤層氣研究評價工作取得了大量突破性成果，但是計算機(jī)的應(yīng)用僅限于利用GPS控制測量、MAPGIS或其它制圖軟件編繪圖件和office辦公軟件處理文字、圖表等形式，它實現(xiàn)了一些成果的電子化和簡單的圖件GIS屬性附加，這是地質(zhì)信息技術(shù)在云南煤層氣領(lǐng)域利用的一大進(jìn)步。

近些年，依托國家煤層氣方面重大項目在云南的實施，建立數(shù)據(jù)庫成為了提交項目研究成果的必須形式，從而實現(xiàn)了在滇部分地區(qū)建立了煤層氣地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫，例如:朱靜、楊永國等建立的“黔西－滇東煤層氣地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”;秦勇、申建、林玉成等建立的“云南省煤層氣資源潛力預(yù)測與評價數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”等，這些系統(tǒng)可以實現(xiàn)對煤田 (井田)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)的添加、修改、查詢、刪除、生成報表和統(tǒng)計分析，這是云南煤層氣地質(zhì)信息技術(shù)應(yīng)用上的突破。

地質(zhì)信息技術(shù)在云南煤層氣領(lǐng)域的應(yīng)用不斷得以發(fā)展，目前已取得很大突破，但仍存在一些局限:煤層氣數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)量太少、涉及面積局部或覆蓋面太小;在煤層氣資源研究評價過程中，手段單一，特別是煤層氣資源量估算和經(jīng)濟(jì)評價、綜合評價方面，沒有融入新的信息技術(shù)理論體系，難以取得新的突破。

3 主要地質(zhì)信息技術(shù)及在云南煤層氣評價中的適用性

我國地質(zhì)信息技術(shù)在煤層氣評價中已經(jīng)構(gòu)建了較多的理論體系，如:煤層氣數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、煤層氣地質(zhì)模型、蒙特卡羅法計算煤層氣資源量、凈現(xiàn)值法煤層氣開發(fā)經(jīng)濟(jì)評價、多層次模糊數(shù)學(xué)煤層氣潛力評價、基于DEA的煤層氣投資風(fēng)險分析等等。云南煤層氣勘探評價要更快得以發(fā)展，就應(yīng)該引用、開發(fā)適合云南的信息技術(shù)理論，增加評價手段實現(xiàn)對比化，準(zhǔn)確高效圈定開發(fā)遠(yuǎn)景區(qū)。其中，基于DEA的煤層氣投資風(fēng)險分析法主要應(yīng)用于煤層氣成功開發(fā)區(qū)塊開發(fā)投資風(fēng)險的分析，在分析過程中需要借鑒與評價區(qū)地形地貌條件、煤質(zhì)煤類、含氣量等相似的區(qū)域成熟的經(jīng)濟(jì)評價參數(shù)，基于云南煤層氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀和目前國內(nèi)外沒有與云南煤層氣賦存特征相似的成熟的經(jīng)濟(jì)評價參數(shù)可借鑒，因此，基于DEA的煤層氣投資風(fēng)險分析法現(xiàn)階段不適宜在云南省內(nèi)使用。本文主要分析了其它主要地質(zhì)信息技術(shù)以及在云南的適用性。

3.1 構(gòu)建數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

在煤層氣的勘探開發(fā)過程中，建立煤層氣數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是十分必要的，有了這樣的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，每次煤層氣工作成果及時的疊加入庫，這樣可以實現(xiàn)對各含煤盆地的各勘探井田、各區(qū)塊煤層厚度及其編號、鉆探井號及坐標(biāo)、煤層埋深、化學(xué)分析成果、含氣量、密度、鏡煤反射率、煤質(zhì)、煤儲量、煤層氣遠(yuǎn)景儲量、可采資源量及圖形等的實時查詢、添加修改等管理，可大大降低下步工作的勞動強(qiáng)度，更可以系統(tǒng)的進(jìn)行交互式對多元評價信息進(jìn)行對比、綜合分析中獲得新的啟發(fā)，更好推動煤層氣工作水平的提高。建立煤層氣數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)包括兩個方面的建設(shè)，一是依據(jù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計原理建立數(shù)據(jù)庫，如基于VC++6.0的煤礦區(qū)煤層氣資源評價管理數(shù)據(jù)庫等，用以存入包括煤層基本情況、煤層儲量、煤質(zhì)基本數(shù)據(jù)、工藝特征與煤巖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、煤層瓦斯基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等各井田的基礎(chǔ)數(shù)據(jù);二是建立可維護(hù)性強(qiáng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如國內(nèi)的基于GIS和數(shù)據(jù)庫的煤礦區(qū)煤層氣資源評價與管理系統(tǒng)、基于Visual Studio 2005開發(fā)平臺，采用VB開發(fā)語言和ADO.NET數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，開發(fā)實現(xiàn)的煤層煤氣數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等等，云南省內(nèi)若能構(gòu)建全面的煤層氣數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，就能為煤層氣的評價和管理提供可視化的平臺。實現(xiàn)評價管理與決策的一體化，從而為煤層氣資源的管理和評價服務(wù)帶來新的手段。

3.2 建立煤層氣地質(zhì)模型

煤層氣地質(zhì)數(shù)值模擬是煤層氣資源勘探和開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在煤層氣資源開發(fā)潛力評價中可以通過求取相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，建立合理的煤層氣地質(zhì)數(shù)值模擬來分析井田的煤層氣產(chǎn)能和服務(wù)年限等。根據(jù)云南煤層氣資源量和工作實際進(jìn)展情況分析，在井田煤層氣評價中迫切需要融入煤層氣地質(zhì)模擬技術(shù)，以達(dá)到研究煤層氣儲集、運(yùn)移和產(chǎn)出規(guī)律，對比分析煤儲層特征的目的。在現(xiàn)階段井組壓裂排采試驗中，云南特有的煤層賦存特性和地理地質(zhì)環(huán)境，通過建立煤層氣地質(zhì)模型，可以摸索云南自己的煤層氣賦存、產(chǎn)出機(jī)理，為今后規(guī)模開發(fā)煤層氣資源提供科學(xué)決策依據(jù)。目前國內(nèi)煤層氣地質(zhì)三維模型建立一般采用剖面成面法、直接點面法和拓?fù)浞治龇椒ǖ取?/p>

3.3 凈現(xiàn)值法對煤層氣目標(biāo)區(qū)開發(fā)經(jīng)濟(jì)評價

云南正處煤層氣開發(fā)試驗的階段，在評價中合理圈定開發(fā)目標(biāo)區(qū)，進(jìn)一步評價目標(biāo)區(qū)投資開發(fā)項目的經(jīng)濟(jì)狀況，主導(dǎo)合理投資，保證最大收益，對于全省煤層氣開發(fā)利用具有示范意義。在諸多經(jīng)濟(jì)評價方法中，解磊提出的基于凈現(xiàn)值法對煤層氣目標(biāo)區(qū)開發(fā)經(jīng)濟(jì)評價是一種動態(tài)評價方法，可以將煤層氣項目計算期內(nèi)各年發(fā)生的凈現(xiàn)金流量折現(xiàn)到計算初期，從而可以考察目標(biāo)區(qū)在計算期內(nèi)盈利的能力，比較好的反映資金的時間價值。該方法以煤層氣目標(biāo)區(qū)從現(xiàn)金投入和現(xiàn)金流出兩大方面的分析作為思路。以固定資產(chǎn)投資投入、建設(shè)期貸款利息投入、流動資金投入、固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅投入、生產(chǎn)經(jīng)營成本和費用投入、稅費投入和銷售收入、政府補(bǔ)貼收入等作為主要參數(shù)建立煤層氣目標(biāo)區(qū)經(jīng)濟(jì)評價模型。

模型中，通過估算各項參數(shù)，可直接求出煤層氣目標(biāo)區(qū)在評價期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益 (NPV)，從而正確指導(dǎo)煤層氣合理開發(fā)，提高開發(fā)效益。

3.4 蒙特卡羅法計算煤層氣資源量

蒙特卡羅法又稱隨機(jī)抽樣技巧法，已被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、工程等方面。云南煤層氣資源量計算采用常規(guī)體積法:Q=A×H×D×q，對各項參數(shù)的選取一般進(jìn)行定量化，比如煤層含氣量q往往通過加權(quán)平均法確定，用定量參數(shù)代表全井田的煤層氣賦存特性，計算手段單一而無法形成對比，這樣計算出的煤層氣資源量值難以避免與實際的出入。蒙特卡羅法引入煤層氣資源量計算，可彌補(bǔ)容積法視各參數(shù)為常數(shù)的不足，楊永國教授為實現(xiàn)蒙特卡羅法計算煤層氣資源量的功能，研發(fā)了蒙特卡羅算法軟件。筆者選擇滇東北玉京山井田對體積法和蒙特卡羅發(fā)計算結(jié)果進(jìn)行了對比:玉京山井田采用體積法計算煤層氣資源量為12.93億m3;應(yīng)用楊教授的蒙特卡羅算法軟件對井田各參數(shù)進(jìn)行處理，通過設(shè)置不同計算區(qū)間和計算長度等量運(yùn)行結(jié)果為:井田5%概率下煤層氣資源量約為45.06億m3;50%概率下煤層氣資源量約為15.00億m3;95%概率下煤層氣資源量約為0.1億m3。50%概率下煤層氣資源量與體積法計算得到的結(jié)果差約為2億m3，結(jié)果比較接近。通過蒙特卡羅法增加了井田煤層氣計算方法，對結(jié)算結(jié)果可實現(xiàn)對比分析，合理評價。

3.5 多層次模糊數(shù)學(xué)法

多層次模糊數(shù)學(xué)主要應(yīng)用于煤層氣開發(fā)潛力評價中，其通過建立層次結(jié)構(gòu)模型，對控制井田煤層氣開發(fā)潛力評價的因素:煤厚、儲層巖性、煤層甲烷含氣量、埋深、煤的孔滲性、儲氣方式、開采特點、開采深度、井距、初始產(chǎn)氣量等進(jìn)行綜合研究，按屬性進(jìn)行層次劃分，采用模糊數(shù)學(xué)方法對各層次之間的判斷矩陣及單項指標(biāo)在項目經(jīng)濟(jì)評價中的相對權(quán)重。若一致性檢驗比例小于0.1，則表明判斷矩陣具有滿意的一致性。該方法對指導(dǎo)煤層氣勘探開發(fā)潛力評價工作，圈定最佳實驗區(qū)，是很好的參考體系。

4 總結(jié)

云南煤層氣資源豐富，受其特殊的地形地質(zhì)條件和煤層氣賦存條件的限制，煤層氣資源的勘探開發(fā)過程是一個長期艱難的論證試驗過程，地質(zhì)信息技術(shù)在云南煤層氣評價中仍存在一定局限性。目前國內(nèi)發(fā)展的地質(zhì)信息技術(shù)在煤層氣資源勘探開發(fā)中的應(yīng)用體系，對煤層氣勘探開發(fā)評價追蹤具有很好的指導(dǎo)作用，云南應(yīng)該引進(jìn)并不斷完善開拓適合云南特殊煤層氣賦存特性的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、煤層氣地質(zhì)模型、凈現(xiàn)值法對煤層氣目標(biāo)區(qū)開發(fā)經(jīng)濟(jì)評價、蒙特卡羅法計算煤層氣資源量以及多層次模糊數(shù)學(xué)法等主要地質(zhì)信息技術(shù)，把數(shù)學(xué)的分析基礎(chǔ)和計算機(jī)的不斷發(fā)展應(yīng)用到云南煤層氣勘探開發(fā)評價工作中，盡快推動行業(yè)取得新的突破。

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