基于煤田地質勘察數據的煤層氣預測分析方法研究

賈慶輝

山東省煤田地質局第二勘探隊 山東 濟寧 272000

中國科技發展及進步速度較快，新能源開發利用也進入了迅猛發展階段，開發利用煤層氣這一課題，也獲得了長足發展并投入了大量精力進行研究。在評價煤層氣資源過程中，參照數據主要是煤儲層含氣量[1]，因此，獲取其準確數據，十分重要。

一、預測含氣量的辦法分析

預測含氣量包括逐步回歸分析及單因素分析，檢驗后者，可分析含氣量是否存在明顯干擾，前者首先選出相關含氣量Q最大的地質因素，計算并檢驗該因素作用，分析是否顯著，若顯著，于回歸式中引入。再篩選剩下的地質因素，找出密切Q的因素，若后來因素引入導致先引入因素不能顯著作用于Q，在回歸式中將其剔除，反復進行，至沒有一個自變量可以剔除或者引入，停止進行，在眾多因素中，將顯著作用或者最有意義的地質因素選出，構建線性回歸方程，確保最佳。

結合本文研究的井田煤儲層地質條件及煤層氣自身特點[2]，將影響含氣量地質因素初步選出，從多個角度入手，包括保存條件、生氣條件以及儲氣條件，地質因素包括煤層凈厚度、煤層總厚度、黃土層厚度、埋深、砂泥比等，共計19個地質因素，做好單因素分析后，將與含氣量聯系密切的地質因素選出，然后開展逐步回歸分析，做好顯著性檢驗工作。逐步回歸分析過程中，采用SPSS數據統計軟件，參照地學信息處理軟件，構建數學模型，分析比較8＃的3個模型，將合理數學模型選出，對8＃煤層含氣量進行預測，從而對含氣量進行準確預測。

二、煤層氣預測模型構建

了解煤氣層自身特點，參照煤儲層地質條件，對19個對8＃煤層含氣量造成影響的地質因素進行初步篩選，收集鉆孔資料，對煤層氣井測試資料進行充分掌握，同時了解瓦斯測試資料，然后整理及分析8＃煤層的單因素分析相關數據，具體如下：鉆孔號NZ001，含氣量0.00m3/t、煤層總厚度1.54m、煤層凈厚度1.54m、埋深1084.39m、黃土層厚度241.19m、上部巖層總厚度843.20m、上部延安組總厚度6.80m、下部延安組總厚度83.29m、延安組總厚度96.97m、上部延安組泥巖厚度6.80m，鉆孔號NZ002，含氣量0.47m3/t、煤層總厚度3.49m、煤層凈厚度3.49m、埋深964.18m、黃土層厚度80.00m、上部巖層總厚度884.18m、上部延安組總厚度27.99m、下部延安組總厚度1.31m、延安組總厚度32.78m、上部延安組泥巖厚度11.34m，鉆孔號NZ810，含氣量0.35m3/t、煤層總厚度3.85m、煤層凈厚度3.60m、埋深996.10m、黃土層厚度50.00m、上部巖層總厚度946.10m、上部延安組總厚度97.92m、下部延安組總厚度8.22m、延安組總厚度110.36m、上部延安組泥巖厚度41.77m。

為8＃煤層構建含氣量預測模型，共計3個[3]，分別是5孔預測模型、6孔預測模型及5+6孔預測模型。對含氣量數據(5個煤層氣井)進行統計，利用表格，做好相關性分析，2者分別是已收集的地質因素、8＃煤層含氣量，以此類推，完成19個地質因素分析，煤層總厚度與含氣量的相關關系中，y代表含氣量，R2代表兩個量的關聯度，x代表煤層總厚度，y＝0.4079x+0.1583，R2＝0.3568，煤層凈厚度與含氣量的相關關系中，y＝0.4518x-0.0683，R2＝0.3835。分析得出，地質因素中，與含氣量顯著相關的包括埋深、煤層凈厚度、下部延安組總厚度、黃土層厚度、下部延安組泥巖厚度等。

單因素分析19個地質因素后，將R2＞0.4的地質因素選出[4]，做好逐步回歸分析處理，對含氣量預測模型進行構建，利用對比分析來明確預測8＃煤層含氣量的基礎數據，具體包括7個地質因素。

構建含氣量預測模型過程中，需要使用地學信息處理軟件，輸入數據后，利用逐步回歸分析來獲得數學模型，8＃煤層含氣量預測模型1逐步回歸分析結果如下表述：自由度(3，1)，標準差0.264，負相關系數0.9987，F-檢驗值128.6908.根據構建的含氣量預測模型，在預測模型中，將鉆孔相關地質因素(已知含氣量)代入，預測8＃煤層含氣量，可獲得預測值，對比實測值，可獲得以上數據。由此看出，兩者偏差不大，結果可信[5]。

三、對比及選定預測模型

利用逐步回歸辦法，將3個含氣量預測模型最終建立，針對本地區8＃煤層，利用顯著性檢驗，預測含氣量，為了更加符合實際，對比分析并將合理數學模型篩選而出，預防含氣量，十分必要。進行含氣量預測模型選擇過程中，需要考慮2點，第一點是數據準確性及樣品數量，第二點是煤層氣自身特點，綜合考慮后，確定“5+6”的模型3最為合適。

四、預測含氣量及計算資源儲量

對含氣量進行預測過程中，利用模型3，計算預測相關數值，對鉆孔含氣量預測值進行相應計算，繪制井田8＃煤層含氣量等值線圖[6]，判定為特低等儲量豐度。采用體積法計算8＃煤層氣資源/儲量，最后，計算所得井田8＃煤層氣資源/儲量、平均資源豐度分別為3.309×109m3、0.309×108m3/km2。

結束語

本文所研究的煤田處于人跡罕至地區，在地下1000m深埋著煤炭資源，分析地質條件特點，具有單一性，本地區將煤炭資源精查工作初步完成，地質資料較為完善及全面，但是，分析發現，由于煤層氣資源測試成本及勘察取樣成本均高昂，只能有限分析樣品，在井田內，相對較少含氣量測試數據，利用該數據對煤層氣資源/儲量進行計算，不科學，不可取。因此，應利用其它地質影響因素，對含氣量參數進行量化，目的是對含氣量進行科學及準確分析預測，通過將相關數學模型構建來收集未知地質鉆孔的含氣量，預測含氣量，對井田內含氣量分布規律進行準確反映。

利用數學統計法，將地質資料中數據提取并利用數學關系來構建數學地質預測模型，意義重大，對此方法進行分析，基礎是煤田地質勘察資料，在單因素分析、線性回歸建模期間，將異常數據剔除，可保證準確預測，比較及選擇模型期間，需要綜合考慮，構建含氣量預測模型辦法期間，需要對已有信息進行充分利用，預測煤層氣含量，將資金投入減少，科學合理實現目的，實現可持續發展。