西山礦區(qū)煤層氣資源可采性評(píng)價(jià)

吳 昱

(河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,河南 454000)

西山礦區(qū)煤層氣資源可采性評(píng)價(jià)

吳 昱

(河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)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(zhì)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(píng)價(jià)體系;應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)該區(qū)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),得出該區(qū)不同礦井的評(píng)價(jià)值。結(jié)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià),為降低該區(qū)煤層氣勘探開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和成本提供了保障。

煤層氣 模糊綜合評(píng)價(jià) 可采性 有利區(qū)塊

1 引言

對(duì)不同礦區(qū)煤層氣資源建立煤層氣可采性指標(biāo)體系是煤層氣勘探開發(fā)的一項(xiàng)非常重要的工作,也是理論與實(shí)踐相結(jié)合,規(guī)范性強(qiáng)、包容性高的工作。此前已有人通過使用加權(quán)求和法、模糊數(shù)學(xué)方法、灰色系統(tǒng)方法、層次分析方法等方法進(jìn)行資源的綜合評(píng)價(jià),如王起新、孫維吉等已采用模糊評(píng)價(jià)法對(duì)阜新盆地煤層氣資源可采性評(píng)價(jià);付江偉在對(duì)古漢山礦井二1煤層進(jìn)行過煤層氣可采性評(píng)價(jià)時(shí)使用了等溫吸附法;雷東記等通過瓦斯地質(zhì)理論對(duì)煤層氣進(jìn)行評(píng)價(jià)。鑒于所建立的指標(biāo)體系應(yīng)具普遍性、實(shí)用性、可操作性,并能指導(dǎo)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(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法,對(duì)山西西山礦區(qū)進(jìn)行煤層氣資源可采性評(píng)價(jià),以期對(duì)西山礦區(qū)瓦斯災(zāi)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(zhǎng)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(fù)式向斜盆地。該區(qū)的主要構(gòu)造格架為南北向構(gòu)造、北東東向平行斷裂及東西向構(gòu)造。

礦區(qū)共轄有9對(duì)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(gè)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià),而不考慮距離較遠(yuǎn),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(píng)價(jià)因素指標(biāo)

確定合理的評(píng)價(jià)因素指標(biāo),是進(jìn)行煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選的首要條件,也是進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。

3.1 資源條件

煤層埋深直接影響到煤儲(chǔ)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(shí),煤層厚度和含氣量共同決定著一個(gè)塊段的資源豐度。

3.2 滲透能力

煤層的孔、裂隙是氣、水運(yùn)移的通道,其滲透能力也是控制產(chǎn)能大小的關(guān)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(chǔ)層壓力梯度、含氣飽和度和臨儲(chǔ)壓力比等。臨儲(chǔ)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(chǔ)層中的氣體越容易解吸。

3.4 水文地質(zhì)條件

煤層氣井的開發(fā),從解吸、擴(kuò)散、滲流到產(chǎn)水、產(chǎn)氣,主要是通過輸排降壓和壓力傳導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)的。若補(bǔ)給區(qū)附近地下水活躍,則主煤層含氣量較低;而在遠(yuǎn)離補(bǔ)給區(qū)且水位等勢(shì)面明顯較低的滯水部位,主煤層含氣量顯著增高。另外,構(gòu)造條件復(fù)雜的地區(qū),煤體結(jié)構(gòu)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(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。運(yùn)輸條件的改善,能促進(jìn)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展、促進(jìn)人和物的交流、促進(jìn)與其緊密相關(guān)行業(yè)的發(fā)展,從而直接或間接拉動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

(2)市場(chǎng)情況

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

綜合以上各項(xiàng)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(píng)價(jià)體系

煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選模糊綜合評(píng)價(jià)方法是應(yīng)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(quán)重,利用模糊變換原理結(jié)合矩陣的運(yùn)算,從而確定各個(gè)影響因素的分值,最后對(duì)選取有利區(qū)塊進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。其評(píng)價(jià)過程如下:

①確定權(quán)重。指標(biāo)因素的權(quán)重反映了各指標(biāo)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(jié)果。本文根據(jù)專家評(píng)分方法結(jié)合統(tǒng)計(jì)原則,建立了各因素之間的權(quán)重分配。

②將煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選劃分為四個(gè)等級(jí),建立評(píng)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(gè)等級(jí)如下所示:

為了便于進(jìn)行比較,本文采用百分制對(duì)評(píng)語進(jìn)行量化處理,定量評(píng)價(jià)等級(jí)。見表1。

圖2 煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選因素影響知識(shí)模型

表1 煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表

表2 煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選模糊綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)專家們分別對(duì)煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選的影響因素的一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)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(píng)價(jià)指標(biāo)體系,見表2。

5 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)西山礦區(qū)9個(gè)礦井評(píng)價(jià)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)值,依據(jù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表得出綜合評(píng)價(jià)結(jié)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(píng)價(jià)結(jié)果

6 結(jié)論

通過對(duì)西山礦區(qū)進(jìn)行煤層氣有利區(qū)塊的優(yōu)選,得出以下認(rèn)識(shí):

(1)應(yīng)用多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選進(jìn)行評(píng)價(jià),可以將定性分析和定量分析相結(jié)合,合理地反映出一個(gè)地區(qū)進(jìn)行煤層氣有利區(qū)塊優(yōu)選的各因素之間的相互關(guān)系,便于礦區(qū)根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果采取相應(yīng)的煤層氣開采措施,降低煤層氣投資的風(fēng)險(xiǎn)。

(2)西山礦區(qū)綜合評(píng)價(jià)結(jié)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(jià)值。

[1] 王起新等。阜新盆地煤層氣資源可采性模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià).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(chǔ)層特征及煤層氣可采性評(píng)價(jià).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(píng)價(jià).煤田地質(zhì)與勘探 [J],2009,37(3):27-32.

[4] 蘇現(xiàn)波,林曉英。煤層氣地質(zhì)學(xué) [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(zhì)條件對(duì)煤層含氣量的控制作用.

[6] 任麗華.模糊綜合評(píng)價(jià)法的數(shù)學(xué)建模方法簡(jiǎn)介.商場(chǎng)現(xiàn)代化 [J],2006.

(責(zé)任編輯 趙國(guó)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(guó)家自然基金 (項(xiàng)目編號(hào)40902044)高豐度煤層氣富集機(jī)制及提高采收率、提高開采效率基礎(chǔ)研究 (項(xiàng)目編號(hào)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(zhì)方面的研究。