地質信息技術在云南煤層氣領域的應用情況評析

李金龍

(云南省煤田地質局，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試驗評價階段;全省各煤礦區 (井田)都完成了或正在進行煤層氣專題評價，包括對區內地形地質條件、煤巖特性、含氣性、賦存特征、資源量、可采性以及經濟評價和綜合評價等。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”的區域分布特征，各煤田(礦區)煤層氣資源賦存條件變化較大;賦存特點為晚二疊世老廠、恩洪礦區豐度最高，煤層氣資源量所占比例較大，但滇東富氣區域具有地形起伏大、煤體破壞程度高、構造煤發育等特點。

2 地質信息技術在云南煤層氣領域的應用情況

云南省煤層氣勘探開發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，其手段一般是結合地質勘查項目的常規方法，再根據煤層氣特性制定為:收集資料、野外踏勘、編制勘查設計、野外工程施工、資料整理、煤層氣資源量的計算、成果匯編和經濟、綜合評價等流程。2000年之后，計算機技術的發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化逐漸革新，依照《煤層氣資源/儲量規范》(DZ/T0216－2002)云南煤層氣研究評價工作取得了大量突破性成果，但是計算機的應用僅限于利用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，它實現了一些成果的電子化和簡單的圖件GIS屬性附加，這是地質信息技術在云南煤層氣領域利用的一大進步。

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

地質信息技術在云南煤層氣領域的應用不斷得以發展，目前已取得很大突破，但仍存在一些局限:煤層氣數據庫系統的數量太少、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濟評價、綜合評價方面，沒有融入新的信息技術理論體系，難以取得新的突破。

3 主要地質信息技術及在云南煤層氣評價中的適用性

我國地質信息技術在煤層氣評價中已經構建了較多的理論體系，如:煤層氣數據庫系統、煤層氣地質模型、蒙特卡羅法計算煤層氣資源量、凈現值法煤層氣開發經濟評價、多層次模糊數學煤層氣潛力評價、基于DEA的煤層氣投資風險分析等等。云南煤層氣勘探評價要更快得以發展，就應該引用、開發適合云南的信息技術理論，增加評價手段實現對比化，準確高效圈定開發遠景區。其中，基于DEA的煤層氣投資風險分析法主要應用于煤層氣成功開發區塊開發投資風險的分析，在分析過程中需要借鑒與評價區地形地貌條件、煤質煤類、含氣量等相似的區域成熟的經濟評價參數，基于云南煤層氣勘探開發現狀和目前國內外沒有與云南煤層氣賦存特征相似的成熟的經濟評價參數可借鑒，因此，基于DEA的煤層氣投資風險分析法現階段不適宜在云南省內使用。本文主要分析了其它主要地質信息技術以及在云南的適用性。

3.1 構建數據庫管理系統

在煤層氣的勘探開發過程中，建立煤層氣數據庫管理系統是十分必要的，有了這樣的數據庫管理系統，每次煤層氣工作成果及時的疊加入庫，這樣可以實現對各含煤盆地的各勘探井田、各區塊煤層厚度及其編號、鉆探井號及坐標、煤層埋深、化學分析成果、含氣量、密度、鏡煤反射率、煤質、煤儲量、煤層氣遠景儲量、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度，更可以系統的進行交互式對多元評價信息進行對比、綜合分析中獲得新的啟發，更好推動煤層氣工作水平的提高。建立煤層氣數據庫管理系統包括兩個方面的建設，一是依據數據庫設計原理建立數據庫，如基于VC++6.0的煤礦區煤層氣資源評價管理數據庫等，用以存入包括煤層基本情況、煤層儲量、煤質基本數據、工藝特征與煤巖基礎數據、煤層瓦斯基礎數據等各井田的基礎數據;二是建立可維護性強數據庫管理系統，如國內的基于GIS和數據庫的煤礦區煤層氣資源評價與管理系統、基于Visual Studio 2005開發平臺，采用VB開發語言和ADO.NET數據庫訪問技術，開發實現的煤層煤氣數據庫系統等等，云南省內若能構建全面的煤層氣數據庫管理系統，就能為煤層氣的評價和管理提供可視化的平臺。實現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帶來新的手段。

3.2 建立煤層氣地質模型

煤層氣地質數值模擬是煤層氣資源勘探和開發的關鍵技術之一，在煤層氣資源開發潛力評價中可以通過求取相關參數數據，建立合理的煤層氣地質數值模擬來分析井田的煤層氣產能和服務年限等。根據云南煤層氣資源量和工作實際進展情況分析，在井田煤層氣評價中迫切需要融入煤層氣地質模擬技術，以達到研究煤層氣儲集、運移和產出規律，對比分析煤儲層特征的目的。在現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環境，通過建立煤層氣地質模型，可以摸索云南自己的煤層氣賦存、產出機理，為今后規模開發煤層氣資源提供科學決策依據。目前國內煤層氣地質三維模型建立一般采用剖面成面法、直接點面法和拓撲分析方法等。

3.3 凈現值法對煤層氣目標區開發經濟評價

云南正處煤層氣開發試驗的階段，在評價中合理圈定開發目標區，進一步評價目標區投資開發項目的經濟狀況，主導合理投資，保證最大收益，對于全省煤層氣開發利用具有示范意義。在諸多經濟評價方法中，解磊提出的基于凈現值法對煤層氣目標區開發經濟評價是一種動態評價方法，可以將煤層氣項目計算期內各年發生的凈現金流量折現到計算初期，從而可以考察目標區在計算期內盈利的能力，比較好的反映資金的時間價值。該方法以煤層氣目標區從現金投入和現金流出兩大方面的分析作為思路。以固定資產投資投入、建設期貸款利息投入、流動資金投入、固定資產投資方向調節稅投入、生產經營成本和費用投入、稅費投入和銷售收入、政府補貼收入等作為主要參數建立煤層氣目標區經濟評價模型。

模型中，通過估算各項參數，可直接求出煤層氣目標區在評價期內的經濟效益 (NPV)，從而正確指導煤層氣合理開發，提高開發效益。

3.4 蒙特卡羅法計算煤層氣資源量

蒙特卡羅法又稱隨機抽樣技巧法，已被廣泛應用于地質、工程等方面。云南煤層氣資源量計算采用常規體積法:Q=A×H×D×q，對各項參數的選取一般進行定量化，比如煤層含氣量q往往通過加權平均法確定，用定量參數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，可彌補容積法視各參數為常數的不足，楊永國教授為實現蒙特卡羅法計算煤層氣資源量的功能，研發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計算結果進行了對比:玉京山井田采用體積法計算煤層氣資源量為12.93億m3;應用楊教授的蒙特卡羅算法軟件對井田各參數進行處理，通過設置不同計算區間和計算長度等量運行結果為: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果差約為2億m3，結果比較接近。通過蒙特卡羅法增加了井田煤層氣計算方法，對結算結果可實現對比分析，合理評價。

3.5 多層次模糊數學法

多層次模糊數學主要應用于煤層氣開發潛力評價中，其通過建立層次結構模型，對控制井田煤層氣開發潛力評價的因素: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、初始產氣量等進行綜合研究，按屬性進行層次劃分，采用模糊數學方法對各層次之間的判斷矩陣及單項指標在項目經濟評價中的相對權重。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。該方法對指導煤層氣勘探開發潛力評價工作，圈定最佳實驗區，是很好的參考體系。

4 總結

云南煤層氣資源豐富，受其特殊的地形地質條件和煤層氣賦存條件的限制，煤層氣資源的勘探開發過程是一個長期艱難的論證試驗過程，地質信息技術在云南煤層氣評價中仍存在一定局限性。目前國內發展的地質信息技術在煤層氣資源勘探開發中的應用體系，對煤層氣勘探開發評價追蹤具有很好的指導作用，云南應該引進并不斷完善開拓適合云南特殊煤層氣賦存特性的數據庫管理系統、煤層氣地質模型、凈現值法對煤層氣目標區開發經濟評價、蒙特卡羅法計算煤層氣資源量以及多層次模糊數學法等主要地質信息技術，把數學的分析基礎和計算機的不斷發展應用到云南煤層氣勘探開發評價工作中，盡快推動行業取得新的突破。

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