煤層氣資源量計(jì)算和有利區(qū)分析
——以某區(qū)塊為例

頡保亮，鄒平波，廖志威，石富軍

（江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局，南京 210007）

本研究充分利用某區(qū)塊最新煤層氣井資料，并結(jié)合以往煤田地質(zhì)勘查中的煤層瓦斯資料和煤田鉆孔資料，對某區(qū)塊的煤層氣資源量重新進(jìn)行計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上對某區(qū)塊有利區(qū)進(jìn)行分析。

1 資源量計(jì)算方法及參數(shù)確定

煤層氣資源量計(jì)算方法主要有體積法、類比法、遞減分析法、物質(zhì)平衡法和數(shù)值模擬法等[1-2]。其中，體積法是煤層氣資源量的基本計(jì)算方法。本研究依據(jù)《煤層氣資源/儲量規(guī)范》（DZ/T0216-2010）中的體積法，計(jì)算某區(qū)塊范圍內(nèi)煤層氣資源量[3]。

體積法又被稱為容積法、塊段法，適用于各個級別煤層氣資源量的計(jì)算，其精度取決于對煤層氣地質(zhì)條件和儲層條件的認(rèn)識，也取決于有關(guān)參數(shù)的精度和數(shù)值。體積法劃分的塊段要求同一區(qū)塊應(yīng)基本具有相同的或相似的構(gòu)造條件和儲氣條件。縱向上，一般以單一煤層為計(jì)算單元，煤層相對集中的煤層組可以合并計(jì)算單元，煤層風(fēng)化帶較淺的煤層中不計(jì)算資源量。計(jì)算公式為：

式中，G為煤層氣資源量（地質(zhì)儲量），108m3；A為煤層含氣面積，km2；h為煤層凈厚度，m；Ddaf為煤的干燥無灰基質(zhì)量密度，t/m3·daf；Cdaf為煤的干燥無灰基含氣量，m3/t·daf。

1.1 塊段的劃分

本次資源量計(jì)算以煤層平均含氣量2 m3/t·daf 作為煤層氣風(fēng)化帶的邊界，只計(jì)算煤層氣含量＞2 m3/t·daf 的區(qū)塊資源量；按照煤層埋深風(fēng)化帶300 m、 1 000 m、1 500 m 為界，進(jìn)一步劃分出風(fēng)化帶-1 000 m、1 000～1 500 m、＞1 500 m 的塊段；按照煤層氣含量＜6、6～8、8～12、＞12 m3/t·daf 進(jìn)行進(jìn)一步劃分。

按照以上塊段劃分原則，將區(qū)塊劃分后進(jìn)行計(jì)算，將煤層計(jì)算區(qū)塊劃分成12 個塊段，如圖1所示。

圖1 煤層的計(jì)算塊段

1.2 計(jì)算參數(shù)的確定

1.2.1 煤層含氣面積

煤層氣資源量的計(jì)算范圍是根據(jù)某區(qū)塊邊界線、煤層氣風(fēng)化帶及各塊段劃分界線來圈定的。某區(qū)塊面積1 040.40 km2，參與煤層氣資源量計(jì)算的實(shí)際面積為267.50 km2。

1.2.2 煤層有效厚度

煤層有效厚度（凈厚度）是指扣除夾矸后的厚度。有效厚度的下限定為0.80 m。塊段平均厚度是塊段內(nèi)鉆孔煤層的平均厚度。對于無鉆孔控制的塊段，其煤層厚度利用鄰近塊段鉆孔的平均值。

1.2.3 煤層含氣量

本次采用的是煤的干燥無灰基含氣量。對區(qū)塊內(nèi)無鉆孔控制的塊段，其煤的含氣量值為塊段內(nèi)含氣量等值線的平均值。

1.2.4 煤的干燥無灰基質(zhì)量密度

煤的干燥無灰基質(zhì)量密度值主要依據(jù)相關(guān)地質(zhì)報(bào)告中各煤層視密度值計(jì)算得出，其值為1.18 t/m3·daf。

2 資源量計(jì)算結(jié)果及資源量分布特征

某區(qū)塊煤層煤層氣資源量分布情況如表1所示。由表1可知，以埋深劃分，該區(qū)塊資源量主要集中于埋深風(fēng)化帶-1 000 m 的區(qū)域，其資源量為21.33×108m3，占總資源量的50.35%；以含氣量劃分，資源量主要集中于含氣量＞12 m3/t·daf 的區(qū)域，其資源量為20.56 ×108m3，占總資源量的48.54%。

3 有利區(qū)分析

煤層氣有利區(qū)是指蘊(yùn)藏有一定資源量并具有煤層氣富集高產(chǎn)潛勢的地區(qū)[4]。利用合理的煤層氣有利區(qū)預(yù)測方法，確定適用的參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，是成功進(jìn)行煤層氣勘探開發(fā)的重要保證。現(xiàn)今最常用的有利區(qū)預(yù)測方法是，通過面上的地質(zhì)研究選擇出控制煤層含氣性和可采性的主要參數(shù)，通過對參與評價(jià)的所有區(qū)的煤層氣地質(zhì)特征研究，給這些參數(shù)以合適的門限值，這些參數(shù)和門限值構(gòu)成一個選區(qū)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，然后把所有區(qū)塊拿來和這個標(biāo)準(zhǔn)對比進(jìn)行取舍。

表1 煤層煤層氣資源分布

煤層氣有利區(qū)分析需要考慮的最直接、最關(guān)鍵的參數(shù)包括煤層埋深、含氣量、滲透率、厚度和資源豐度等，這些因素關(guān)系到煤層氣的可采性和經(jīng)濟(jì)性[5]。

3.1 國內(nèi)外煤層氣有利區(qū)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

美國的圣胡安盆地是一個在白堊紀(jì)末形成的構(gòu)造盆地，面積19 400 km2，位于科羅拉多和新墨西哥州，目標(biāo)煤層一個，位于白堊系水果地組煤系中，煤層埋深0～1 200 m，煤厚5～15 m，煤級為氣煤到瘦煤，含氣量3～15 m3/t。該盆地的評價(jià)選區(qū)標(biāo)準(zhǔn)為：煤層厚度大于6 m，含氣量大于8 m3/t，滲透率大于1×10-3μm2，煤層埋深小于1 000 m[5]。據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選出圣胡安盆地東北部為有利地區(qū)。

中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司根據(jù)其煤層氣地區(qū)的地質(zhì)特征，建立的選區(qū)標(biāo)準(zhǔn)為：含氣量＞8 m3/t，R0＞0.65%，煤層單層厚度＞1.5 m，滲透率＞1×10-3μm2，埋深為300～1 000 m，地質(zhì)構(gòu)造提高了滲透性的地區(qū)。

從上述國內(nèi)外有利區(qū)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中可以看出，煤級、埋深、含氣量、煤厚、資源豐度、含煤面積、資源量和滲透率是重要的關(guān)鍵參數(shù)。

3.2 某區(qū)塊評價(jià)結(jié)果

本文依據(jù)國內(nèi)外煤層氣選區(qū)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合某區(qū)塊煤層具體特征，制定出某區(qū)塊煤層氣勘探開發(fā)有利目標(biāo)區(qū)的選擇標(biāo)準(zhǔn)，具體內(nèi)容如下。

煤層埋深風(fēng)化帶（300～1 000 m）為勘探開發(fā)有利目標(biāo)區(qū)，埋深1 000～1 500 m 為勘探開發(fā)較有利目標(biāo)區(qū)，1 500～2 000 m 為勘探開發(fā)較差目標(biāo)區(qū)；煤層厚度＞5 m，主力煤層單層厚度＞2.0 m；煤層含氣量＞12 m3/t 為勘探開發(fā)有利目標(biāo)區(qū)，煤層含氣量8～12 m3/t 為勘探開發(fā)較有利目標(biāo)區(qū)，＜8 m3/t 為勘探開發(fā)較差目標(biāo)區(qū)；煤層氣甲烷含量大于80%，屬于非氧化帶區(qū)域；煤層頂?shù)装鍘r性致密，與上下灰?guī)r含水層封隔性好，水動力條件為弱交替和滯流區(qū)。

煤層僅東南部煤層厚度大于2 m，所以其可歸為勘探開發(fā)較有利目標(biāo)區(qū)。