煤層氣儲層評價指標及評價方法

1、煤層氣儲層評價指標及評價方法趙勝緒摘要：本文在總結(jié)前人對煤層氣儲層評價工作的基礎(chǔ)上，綜述了煤層氣儲層評價參數(shù)組合及獲取方法，提出了一套 新的煤層氣儲層評價體系。主要包括以下3大類16項參數(shù)：煤層氣儲層地質(zhì)參數(shù)；煤層氣儲層物性參數(shù)；煤 層氣儲層封蓋參數(shù)。進而提出了煤層氣儲層評價標準。又綜合對比分析了目前煤層氣儲層評價使用的評價方法，本 文采用了基于GIS的多層次模糊數(shù)學綜合判別法。該方法突出了層次分析法的系統(tǒng)性優(yōu)勢，與模糊綜合評判法巧妙 結(jié)合，充分發(fā)揮GIS技術(shù)展示空間數(shù)據(jù)在綜合評價方面的功能優(yōu)勢。但是該方法不可避免地又涉及到賦權(quán)問題，客 觀性在此表現(xiàn)較差。如果將熵權(quán)法的賦權(quán)優(yōu)勢與基于GIS的多

2、層次模糊數(shù)學綜合評價體系相結(jié)合，則可創(chuàng)造一種精 確度、可信度更高的煤層氣儲層評價方法。關(guān)鍵詞：煤層氣儲層評價評價參數(shù)獲取評價指標體系評價方法選擇1前言煤層氣產(chǎn)業(yè)是近20年在世界上崛起的新型能源產(chǎn)業(yè)，我國煤層氣的資源量位列世界第三,在深埋2000米以內(nèi)的 煤層氣預測總資源量為30萬億至35萬億立方米山。中國的煤炭資源和煤層氣資源非常豐富，煤層氣勘探開發(fā)活動 空前活躍。但由于煤儲層條件差異變化大，煤層作為儲氣層與常規(guī)天然氣儲層相比有許多顯著的差別。要取得煤層 氣勘探開發(fā)的突破，必須提高煤層氣勘探開發(fā)工作的決策水平，建立一套適合中國的煤層氣儲層評價指標體系及評 價方法。因此，本文在總結(jié)前人對煤層氣儲

3、層評價工作的基礎(chǔ)上，綜合分析了目前對煤層氣儲層評價所建立的評價 指標體系及使用的評價方法，建立了一套新的煤層氣儲層評價指標體系，并對現(xiàn)有的評價方法進行分析對比，提出 建設性改進建議。2煤層氣儲層評價指標體系的建立煤層氣儲層評價參數(shù)組合及獲取方法煤層氣儲層評價是一項復雜的系統(tǒng)工程，在整個評價過程中，需要地質(zhì)工程、氣藏工程、鉆井工程和生產(chǎn)工程 技術(shù)人員互相配合。在實際工作中，對煤層氣儲層評價參數(shù)的大部分或者全部不可能都進行深入的探索和研究，特 別是在煤層氣勘探開發(fā)初期，由于技術(shù)、工程手段、實驗方法和儀器等方面的限制，僅能獲取有限的煤層氣儲層 評價參數(shù)。因此，如何集中有限的資金、設備和技術(shù)人員，最大

4、限度的獲取煤層氣儲層評價所必須的主要參數(shù)，也 是我們在煤層氣儲層評價研究中遇到的一個難題。根據(jù)前人（蘇付義，1998；潘和平，2005）的相關(guān)研究2,3,并結(jié)合煤層氣儲層這一特殊儲層類型的特點，提出 下列煤層氣儲層評價參數(shù)的組合（表1），其中包括7大類共49項參數(shù)，在該表中也提出了某項參數(shù)的最佳獲取方 法。評價關(guān)鍵參數(shù)的獲得，應充分利用已有地質(zhì)勘探資料進行篩選。對缺乏資料的含煤區(qū)，可運用類比、模擬等方 法求得，并根據(jù)勘探動態(tài)資料不斷進行修正。提出該評價參數(shù)組合主要依據(jù)是：該組合參數(shù)能夠反映煤層氣儲層 的煤巖特征、儲集能力和流動能力的基本面貌;在反映煤層氣儲層某一方面特征的所有參數(shù)中，選擇最能反

5、映這一 方面特征的參數(shù)參與組合，對于相對次要的參數(shù)，根據(jù)它與其他參數(shù)的相互關(guān)系進行取舍;本參數(shù)組合中的參數(shù)是 采用目前的測試技術(shù)手段能夠獲得的。I分析項目參 數(shù)常用的獲取方法特征參數(shù) 煤層展布厚度、埋深、 分布、產(chǎn)狀鉆井、測井、地 質(zhì)調(diào)查煤巖工宏觀煤巖類型、 結(jié)構(gòu)、構(gòu)造煤心描述顯微組分鑒定鏡質(zhì)組含量、殼 質(zhì)組含量、惰質(zhì) 組含量、礦物成 分含量實驗室分析表2-1 A煤層氣儲層特征參數(shù)鏡質(zhì)體反射率測定鏡質(zhì)體反射率實驗室分析質(zhì)特征參數(shù)工業(yè)分析水分、灰分、揮 發(fā)分、固定碳實驗室分析事相對密度測定相對密度實驗室分析、測井續(xù)表儲層物性參數(shù)割理密度煤心曲述孔隙度測定總孔隙度、割理 孔隙度、孔隙體 積壓縮率實

6、驗室測試 數(shù)值模擬滲透率測定氣測滲透率、 水測滲透率、 氣水相對滲透 率曲線實驗室測試 不穩(wěn)定試井 |h 數(shù)值模擬毛細管壓力測試毛細管壓力曲線實驗室測試 數(shù)值模擬申儲層吸一含氣量測定損失氣量、解吸 氣量、殘余氣 量.總含氣量、井場及實驗室 測試急、測井附健:在多 集 特 征參;種獲取方法中標*者為最吸附時間佳方法。吸附等溫線測定蘭氏體積、蘭氏 壓力、擴散系數(shù)實臉室測度煤層氣儲層評價指標為了在煤層氣勘探開發(fā)的初期對煤層氣儲層特征有一個定性或半定量的認識和評價，以便確定進一步的工作方 向。隨著近幾年煤層氣勘探開發(fā)的不斷深入，我國已初步具備建立煤層氣儲層評價指標體系的基本條件。1996年華 北石油地

7、質(zhì)局在淮南地區(qū)施工14 口勘探試驗井并提出一套煤層氣儲層參數(shù)標準，該標準涉及了煤層氣儲層地質(zhì)參 數(shù)、儲集參數(shù)和物性參數(shù)，具有重要的價值。1997年中原石油勘探局依據(jù)華北礦區(qū)20多口試驗井相關(guān)資料，也提 出過一套煤層氣儲層參數(shù)評價標準，并將資源參數(shù)與滲透性參數(shù)分別評價，作出了有意義的探索。查閱相關(guān)文獻， 發(fā)現(xiàn)以上兩套儲層參數(shù)評價標準存在以下不足之處：沒有全面地描述儲層特征參數(shù)，多側(cè)重于某一方面或某一參 數(shù)；滲透率級別劃分不太適合中國的實際情況；未考慮儲層水文地質(zhì)條件。本文調(diào)研相關(guān)文獻4，吸收常規(guī)天 然氣和美國煤層氣勘探開發(fā)的可采性評價指標和經(jīng)驗，并結(jié)合我國現(xiàn)有技術(shù)水平和實際情況，初步建立了一套煤

8、層 氣評價指標體系（表2）。表2-2煤層氣儲層評價指標體系分類參數(shù)很好較好中等較差很差煤層氣 儲層地 質(zhì)參數(shù)目的層厚度（m）88665542.52.52.02.01.51.51.095958585757565250250200200150150100100灰分含量（）25煤層氣 儲層物 性參數(shù)煤層原始滲透率（10-3）55110.50.50.1505040403030201.01.00.80.80.60.60.420201515101088吸附時間（d）10臨界解析壓力/煤儲層壓力0.80.80.60.60.30.3.021500煤體結(jié)構(gòu)完整程度結(jié)構(gòu)完整輕度破壞輕度破壞中度破壞嚴重破壞構(gòu)造發(fā)育

9、情況構(gòu)造簡單構(gòu)造簡單少量斷層斷層較發(fā)育斷層嚴重構(gòu)造部位背斜軸部樞紐轉(zhuǎn)折部位翼部向斜軸部水文地質(zhì)條件簡單易降壓補給源穩(wěn)定， 排水量較大斷層影響水層 分布含水層厚度變化大，斷 層較發(fā)育斷層發(fā)育，含水 層富水性變化 極大3煤層氣儲層評價方法的選擇煤層氣儲層評價方法應用現(xiàn)狀綜述煤層氣儲層評價對于指導煤層氣戰(zhàn)略選區(qū)和勘探開發(fā)具有重要意義。我國的煤層氣儲層評價選區(qū)理論與方法經(jīng) 歷了從引進國外經(jīng)驗到針對我國特點考慮問題、從單因素機械疊加到多因素分級綜合評價的認識深化過程。調(diào)研 文獻顯示，目前中國的研究者大都采取了定性研究，有一定的半定量研究成果，而定量方法開展的深度廣度與國外 相比有一定的差距。定性的方法即

10、為地質(zhì)因素分析法。由于煤層氣儲層地質(zhì)現(xiàn)象在許多情況下無法用具體的參數(shù)值來精確地描述， 所以定性的辦法有時也非常有效。半定量化的方法是將定性的資料通過一定方式轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)顯示，常見打分法轉(zhuǎn)換將 定性研究問題轉(zhuǎn)化成定量研究，不僅可以提高精確度和可信度，而且提高了評價結(jié)果的顯示度，也是將技術(shù)指標值轉(zhuǎn) 換成經(jīng)濟或管理指標值的一種途徑。如員爭榮等網(wǎng)在研究煤層氣儲層性能綜合評價方法時，不僅將各評價指標根據(jù) 研究靶區(qū)的情況分為3個等級，還根據(jù)煤層氣儲層性能的物性數(shù)據(jù)賦予不同的分值，以便顯示現(xiàn)狀特征的差異力。定量的方法首先是使用最多的加權(quán)求和法。員爭榮等網(wǎng)在新集礦區(qū)煤層氣研究中評價各個礦帶煤層氣儲層狀況 時使用

11、該方法。更加準確的定量數(shù)學處理方法如模糊數(shù)學法9-11、聚類分析法12、灰色關(guān)聯(lián)分析法13、層次分析法4,17、神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)14-16、熵權(quán)法等方法的使用。煤層氣儲層評價方法分析對比加權(quán)求和法雖是最快捷的方法，但是忽略了煤層氣儲層各地質(zhì)狀況描述指標對研究目的貢獻的差異性，不分層次 考慮問題導致準確度精確度都較低。層次分析法解決了加權(quán)求和法只能簡單處理指標之間的關(guān)系的問題，同時也考慮了煤層氣儲層各地質(zhì)狀況描 述指標分層的關(guān)系，但是不可避免地又涉及到賦權(quán)問題。在賦權(quán)時各個評價指標的權(quán)重系數(shù)大都以經(jīng)驗賦予法為主， 所以該方法摻雜了許多人為的主觀因素，客觀性在此表現(xiàn)較差同時也無法解決加權(quán)求和法的其它問

12、題。熵權(quán)法在賦權(quán)時將指標之間進行兩兩對比判斷其權(quán)重差異來獲得權(quán)重值，減少主觀因素的影響，但是該方法也 只是解決了賦權(quán)問題，其它問題仍然沒有解決。模糊數(shù)學法、神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)法等也可以減輕賦權(quán)問題帶來的不準確性問題。模糊綜合評判法既可以得到不同指 標值的相對大小差異，也可以得到同一個指標在一個確定的判定集中可能的狀態(tài)表述值。雖然定量數(shù)學的評價方法手工處理數(shù)據(jù)非常麻煩復雜，但是在計算機軟件技術(shù)的支持下原來使用起來非常麻煩 的數(shù)學處理過程變得簡單，如層次分析法、模糊數(shù)學綜合評判法等的數(shù)據(jù)處理可以使用計算機軟件自動處理，簡化了處理過程，使這些評價方法的推廣具有了更大的可能性。另外各種數(shù)學方法的綜合運用也成

13、為趨勢如使用熵權(quán)法的賦權(quán)優(yōu)勢，突出層次分析法的系統(tǒng)性優(yōu)勢，將問題進 行分層次說明，再使用模糊綜合評判法等其它方法進行評價，這樣使得評價結(jié)果的精度信度和準確性大大提高。如 多層次的模糊數(shù)學評價體系18。但是，上述的定量評價煤層氣儲層的方法都忽略了時間、空間的變化對評價結(jié)果的 影響，評價結(jié)果只呈現(xiàn)一種平面上各“點狀”的煤層氣儲層狀態(tài)。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，通過地理信息系統(tǒng) （GIS）技術(shù)充分展示空間數(shù)據(jù)在綜合評價方面的功能優(yōu)勢也開始應用17。最后將不同的評價方法列表如下（表 3），以便根據(jù)要求選擇相應的評價方法。綜上所述，不同的煤層氣儲層評價方法各有所長，簡單的方法使用方便、處理數(shù)據(jù)便捷、應用

14、面廣但精度低、 可視性差；而定量程度高的方法處理數(shù)據(jù)過程復雜，但可以大大提高評價結(jié)果的精確度、可信度、可視性等。表3-1煤層氣儲層評價方法對比表評價方法參數(shù)值參數(shù)間關(guān)系評價等級時間空間加權(quán)求和法N層次分析法N熵權(quán)法模糊綜合判別法神經(jīng)網(wǎng)絡法NNNNGISNN注：r ”表示有，“一”表示無煤層氣儲層評價方法選擇由上述可知，基于GIS的多層次模糊數(shù)學綜合判別法，突出層次分析法的系統(tǒng)性優(yōu)勢，將問題進行分層次說明， 同時使用模糊綜合評判法進行評價，涵蓋了時間空間的變化對評價結(jié)果的影響，充分發(fā)揮地理信息系統(tǒng)（GIS）技 術(shù)展示空間數(shù)據(jù)在綜合評價方面的功能優(yōu)勢，具有足夠的精確度、可信度、可視性。因此，本文采

15、用基&IS的多 層次模糊數(shù)學綜合判別法。下面對該方法進行簡要介紹。3.3.1模糊評判的基本思想和基本模型17單因素模糊評判單獨從一個因素出發(fā)，評判評價對象對評價某元素的隸屬度，稱為單因素模糊評判。設對因素集中ui進行評判， 對其評價集中Vj的隸屬度為“用模糊集合表示為:Ri= (rii ri2 rin)Ri稱為單因素集。以各單因素評價集的隸屬度為行組成的矩陣稱為單因素矩陣。由于RIj表示UI和Vj之間隸屬度，稱R為從U到V的模糊關(guān)系。R11R21R12R 22Ri1 nR,2 nRmnJ單層次綜合評價模型(1)確定評價因素集U= (u1 u2un)其中Ui(i= 1,2, .m)評價因素，m是

16、同一層次上單因素的個數(shù)，這一集合構(gòu)成了評價的框架。(2)確定評價結(jié)果集合V=(v1 v2vn)其中Vj(j=1,2,n)是評價結(jié)果，n是元素個數(shù)，即等級數(shù)或評語檔次數(shù)。這一集合規(guī)定了某一評價因素的評價結(jié)果 的選擇范圍。結(jié)果集合的元素既可以是定性的，也可以是量化的分值。確定隸屬度矩陣假設對第I個評價囚素Ui進行單因素評價得到一個相對于vj的模糊向量：Ri = (ri1ri2,，rim)，IT，2,皿 j = 12 ，nrij為因素ui從具有vj的程度，0WrijW1。若對n個元素進行了綜合評價，其結(jié)果是一個n行m列的矩陣，稱之為隸 屬度R。顯然，該矩陣中的每一行是對每一個單因素的評價結(jié)果，整個矩

17、陣包含了按評價結(jié)果集合V對評價因素集 合U進行評價所獲得的全部信息。確定權(quán)重向量W=(w1,w2,wn)其中wi(i=1,2,n)表示因素ui(i=1,2,n)的重要程度，即分配到ui(i=1,2,n)的權(quán)重，滿足zn w. = 1ii=1( 0V Wi 1)(5)得到最終的評價結(jié)果B權(quán)重向量A與判斷矩陣R的合成就是該事物的最終評價結(jié)果，即：B= WXR = (b也，,bm)其中 b= z w * r ,(j=1, 2, . ,m)ji ii = 1多層次模糊評判模型煤儲層評價是一個多因素、多層次的復雜系統(tǒng)，必須用多層次模糊綜合評價模型進行處理。多層次模糊綜合評 價，是以單層次評價為核心，先構(gòu)

18、成若干個評價小組的單層次評價子集，再以評價小組的評價子集為新的節(jié)點，進 行高一層次的評價19。次級模糊綜合評判時的單因素評判，應為相應的上一級模糊綜合評判，故多級(以二級為例)模糊綜合評判的 單因素評判矩陣，應為：A1Rl與A2(X)R2R =*lJ mp B-mJA - mRm-其中：尢=%（1，2, 3,，P）于是二級模糊綜合評判集為A 0& 0B=A0R=A 2R、，=) * Rmi+以此類推，可以構(gòu)成多段模糊評判模型。由于不同層次中節(jié)點的權(quán)系數(shù)、算子模型不同，多層次模糊數(shù)學綜合評判 口并不是單層次的簡單疊加。多層次綜合模糊評價以評價小組為單元所進行的單層次綜合評價所獲得的評價結(jié)果可以做

19、為下一層次上設因素對自身評語的評價，即為所在層次小組的單因素對自身評語評價矩陣中的一個行向量R ，故任一層次的評價矩陣可表示為：（u）Ri=（Ri（ui），Ri（u2），Ri（un）對于給定的權(quán)重為：Ai= A，A12，A1n）多層次綜合評判即為：Riz=Ai Ri算法中權(quán)重系數(shù)和隸屬度矩陣的確定流程（如圖3-1、3-2所示）。評價因素選擇影響煤層氣資源與開發(fā)的地質(zhì)因素很多，主要包括煤儲層地質(zhì)特征、煤層物性及封蓋情況等三個方面。而每項 條件的優(yōu)劣又由許多因素所決定，根據(jù)這些因素的相關(guān)影響關(guān)系可劃分3個層次（圖3-3）。圖31多級評價算法中權(quán)重的確定煤層厚度獲取評價參數(shù)特征值的原則與方法建立了模

20、糊評價體系后，還需要對各個子函數(shù)確定他們各自的評價因素函數(shù)和特征值。本次綜合評價所用參數(shù) 包括定量參數(shù)和定性參數(shù)。定量參數(shù)數(shù)據(jù)采用實測數(shù)據(jù)塊段平均法或加權(quán)平均法，對部分無實測數(shù)據(jù)的塊段，主要 根據(jù)參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系利用數(shù)學統(tǒng)計法求得，或在相應的參數(shù)平面等值線圖中求得。定性參數(shù)取值原則上根據(jù)各 單元已有地質(zhì)資料和研究成果，經(jīng)分析、綜合和比較而定性地給出全塊段的值19。各因素隸屬度函數(shù)的確定（1）煤層厚度（U11）：煤層是煤儲層綜合評價的物質(zhì)基礎(chǔ)，煤厚的大小直接影響著煤炭儲量及含氣量?？紤]到 煤層不僅是儲氣層，同時也是生氣層，本次采用煤系地層煤厚用M （單位：米）作為評價指標。由于沁水盆地地區(qū) 的

21、煤層厚度一般在12m左右。因此，將煤層厚度分為大于8m的厚煤層、48m的中厚煤層和小于4m的薄煤層。 并因此建立如下煤層與煤層氣利用綜合指標有如下模糊關(guān)系：當 M 8隸屬函數(shù)定義為:U11 = 10.2M 0.6,4 M 80.2,M 4煤變質(zhì)程度（U12）：鏡質(zhì)組反射率用R值表示。結(jié)合不同變質(zhì)階段煤的產(chǎn)烴率，得出以下隸屬函數(shù):0.2 ,R 0.7u12 = 1 0.348 R 0.044,0.7 R 3.0（3）煤相（U13）：根據(jù)煤的宏觀特征及顯微標志等劃相標志，煤相可分為四種：干燥泥炭沼澤、森林泥炭沼澤、 活水泥炭沼澤及開闊水體相。其中干燥泥炭沼澤以惰性組含量高為特征，生烴能力差，森林泥

22、炭沼澤以基質(zhì)鏡質(zhì)體 和均質(zhì)鏡質(zhì)體為主要組分，具有較強的生烴能力；活水泥炭沼澤以富脂類組為特征具有很強的生烴能力；開闊水體 代表的是深湖環(huán)境，由于水體較深，主要由殼質(zhì)組分為主，雖然有利于生油，但對煤層氣的形成不利。評價中以煤 相圖為基礎(chǔ)，在分出的塊段中以占塊段主要部分的相作為塊段的煤相，按各類煤相分別設定如下量化值。煤相類型開闊水體活水泥炭沼澤森林泥炭沼澤干燥泥炭沼澤隸屬度0.41.00.60.4(4)鏡質(zhì)組含量(U14)：煤巖三大組分中，殼質(zhì)組生氣率大于鏡質(zhì)組，而鏡質(zhì)組生氣率大于惰性組。煤巖顯 微組分鑒定結(jié)果表明，沁水盆地地區(qū)煤層中殼質(zhì)組分含量普遍較低，因此本次以鏡質(zhì)組含量作為評價指標。鏡質(zhì)組

23、 含量V (%)表示，其隸屬度為：產(chǎn)290U 14 =，0.167V -0.5,30 V 900, V 150.04K + 0.4,10 K 15U21H 0.05K + 0.3,6 K 100.2K 0.6,3 K 60, K 3（6）煤儲層滲透率（22）：煤層氣儲層的滲透率是反映煤層中氣、水的流體的滲透性能的重要參數(shù)，它決定著 煤層氣的運移和產(chǎn)出。我國煤儲層滲透率一般變化在0.002x10-316.7x10叩m2，其中滲透率在0.1 XX10-31.0 x10-3 M m2之間的占37%。為此給定隸屬度函數(shù)如下：21U 22 = 11.11拉-0.0111,0.01 10,v 0.85U2

24、3 二 1 0.533Pl - 3.533,0.7 Pl 0.850.2, Pl 20U24 =10.0625V - 0.25,4 V 200, V 4(9)煤層的埋藏深度(U31)：煤層的埋深對煤層氣的開發(fā)與利用的影響是多方面的，煤層埋藏太淺，煤中甲烷 不易保存，而埋藏過深，煤層的滲透性明顯變小，不利于煤層氣的開采。評價中深度以H表示，單位為100m, 深度取值為評價塊段主力煤層的中值深度。根據(jù)本次評價目的層最大深度為1500m,隸屬函數(shù)為：0.2, H15_ 1.534 - 0.0891 H ,6 H 1531 10.25H - 0.5,2 H 5、0, H 2(10)蓋層巖性(U&：將蓋

25、層分為四類，一類有利于煤層氣保存，巖石以湖泊相、前三角洲相、淺海相以泥巖 J乙或泥質(zhì)灰?guī)r為主，砂占比例小于15%,巖石中裂隙不發(fā)育，巖石平均滲透率小于1X10即壯；二類為較有利煤層 氣保存，巖石以上三角洲平原相、濱海環(huán)境形成的粉砂巖，砂泥巖互層等沉積為主，砂占比例為1530%,巖石中 有部分裂隙發(fā)育，巖石滲透率在110X10-3p壯；三類為不利于煤層氣保存，巖石以河流相、濱海相等細砂巖為 主，砂巖所占比例為30-50%,巖石中有部分裂隙較發(fā)育，巖石滲透率在10-50X10叫tf；四為極不利煤層氣保存， 巖石以沖積相砂巖、粗砂巖及含礫砂巖、孔裂隙極為發(fā)育的碳酸鹽巖為主，砂巖所占比例多大于50%,

26、巖石滲透 率在大于50X10叫tf。各類型隸屬度如下：蓋層類型一類二類三類四類隸屬度10.750.50.25(11)構(gòu)造類型(U33)：構(gòu)造因素通過對煤層氣逸散通道、逸散窗與補給區(qū)的關(guān)系、煤體結(jié)構(gòu)、煤儲層埋深等 的控制而限定了含氣性、含氣性區(qū)劃、煤儲層滲透性和儲層壓力系統(tǒng)；沉積因素通過對生儲蓋組合、構(gòu)造、煤層埋 藏受熱演化歷史控制著煤層氣的生成保存歷史和煤的化學物理特征，進而對含氣性和煤儲層物性產(chǎn)生極大影響。A類：構(gòu)造簡單、地層傾角小于15度，區(qū)內(nèi)斷層少，且以封閉斷層為主。B類：構(gòu)造中等，地層傾角1545度，區(qū)內(nèi)斷層較少。C類：構(gòu)造較復雜，地層傾角4560度，或區(qū)內(nèi)斷層較發(fā)育。D類：構(gòu)造復雜，

27、地層傾角大于60度，區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，有火成巖分布；或雖然煤層傾角較小，但煤層被抬升 出露明顯。E類：構(gòu)造極復雜，地層出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)，區(qū)內(nèi)斷層極為發(fā)育，火成巖分布廣泛。各類構(gòu)造隸屬度如下：構(gòu)造類型A類B類C類D類E類隸屬度10.80.60.40.2(12)水文地質(zhì)條件(U34)：水文地質(zhì)因素中水頭高度、含水層與煤儲層關(guān)系、水化學性質(zhì)、補給區(qū)與匯集區(qū) 關(guān)系、地下水徑流特征等作用于煤儲層，從而對煤層氣風化帶深度、含氣性等產(chǎn)生影響，特別是對煤儲層壓力系統(tǒng) 往往有決定性作用。根據(jù)給水類型，含水層與煤層連通性、礦化度高低，補給多少，含水層富水性可降西部地區(qū)水 文地質(zhì)條件分為三類如下表：水文地質(zhì)類型A型B型C型隸屬

28、度10.60.1A類：以煤層給水為主的疏排類型，其它含水層與煤層連通性小、礦化度高，補給少，含水層富水性小(小于0.1L/(s m)；B類：以煤層頂(底)板砂巖為主的疏排類型，含水層給水量不大，富水性在0.11.0L/ (sm)之間；C類：以煤層底板灰?guī)r給水為主的疏排類型，含水層與煤層的連通性較好給水量較大，富水性大于1.0 L/(sm)。3.3.3對評價參數(shù)相對重要性排序權(quán)重(G) ci=1)(2 ) C.= 1 / C.、G) c【=c.k/C. k?7 ij ikjk，評價因素權(quán)重的確定是地質(zhì)條件綜合評價關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。權(quán)重實際上是一個相對量，它的確定是否恰當，直 接影響評價結(jié)果，本次各

29、因素權(quán)重采用特爾菲法進行確定。特爾菲法是一種常用的技術(shù)測定法。它客觀地綜合多數(shù) 專家的經(jīng)驗與主觀判斷技巧，對大量的非技術(shù)的，無法定量分析的因素進行概念估算。通過多輪征詢，計算專家們 對各因素評分值的均值和方差來判斷權(quán)重是否合理。均值反映專家意見的傾向性，方差大小反映專家意見的一致性。 經(jīng)多輪征詢直到專家意見離散率較小為止。由于專家確定的是各因素的重要性程度，應對其進行規(guī)整化。由于因素 Ui對目標U的影響不一樣，因此若將Ui兩兩比較，可得到因素對目標重要性權(quán)重系數(shù)比，構(gòu)成的矩陣C即：P1/P1P1/P 2 . P1/PnP2/P1P2/P2 . P2/Pnl=(C ). ij n*nPn / P

30、 1Pn / P2. Pn / Pn ,由此目標U的n個因素的重要性重權(quán)系數(shù)，可通過解特征值問題求得。利用以上方法分別求得各因子的權(quán)重為（表 3-2）。表3-2各層次因素權(quán)重表因素給定權(quán)重因素給定權(quán)重因素給定權(quán)重因素給定權(quán)重U10.3u20.550.2U110.5U120.2U130.2U140.1U.10.3u2203U230.1U240.3U310.4U320.3U330.2U340.13.3.4綜合產(chǎn)生完整的模糊評價指標體系按照多層次評價方法和模糊數(shù)學方法相結(jié)合的原則，將各種評價函數(shù)及隸屬度關(guān)系，融入一個完整的評價體系， 這樣煤儲層評價的體系便建立了（圖3-4）：煤厚（U）0.5煤儲層地

31、質(zhì)特征、煤變質(zhì)程度（%2）?%。3 煤相（?0.2鏡質(zhì)組含量% ）0、-L 孔隙度0.3Ji J.綜合評價系數(shù)（U）煤儲層物性滲透率（42）0 3%05 蘭氏壓力（4飛）0.1-L3煤層甲烷含量也20.3 據(jù)庫、地圖可視化及空間分析技術(shù)。GIS技術(shù)具有方便快捷的多源數(shù)據(jù)采集與輸入功能、強大的地圖編輯與空間數(shù) 據(jù)管理功能、獨特的多種空間分析方法，以及直觀的圖形和屬性數(shù)據(jù)的可視化表達方法。因此，如今GIS已廣泛 應用于礦產(chǎn)資源評價20。GIS下的煤層氣資源的綜合評價主要的過程包括數(shù)據(jù)的收集、建庫，數(shù)據(jù)的矢量疊加及預 測結(jié)果的輸出三個部分。3.4地理信息系統(tǒng)（GIS）下評價的實現(xiàn)圖3-4煤層氣模糊綜

32、合評價體系圖 埋藏深度（氣,0.4地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計算機軟型件支持 1/0.2 時提供各種空間的和動態(tài)的地理信息，用于管理和決構(gòu)造地質(zhì)（J策過哪寮機系統(tǒng)。、檢索、0.2GIS是分析和描述地理空間數(shù)據(jù)，適門介于計算機科學、現(xiàn)代地理學、測繪遙感學、空間科學、環(huán)境科學和管理科學之間的邊緣學科，（U ）0.1核心是計算機科學，基本技術(shù)是地理空間數(shù)地質(zhì)資料的收集、預處理及數(shù)據(jù)建庫地理信息系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)的采集、檢驗與編輯的功能?？梢詫⑴c煤儲層評價所需要的各種地理或非地理因素輸 人GIS系統(tǒng)，形成一體化的數(shù)據(jù)庫，不僅節(jié)省大量重復的工作，并使各類不同的信息互相配合應用，便于綜合分 析。GIS對數(shù)據(jù)的

33、管理采用分層方式，稱之為圖層，地質(zhì)中的每一類特征數(shù)據(jù)都可以單獨組成一個圖層，也可以合 并若干類特征數(shù)據(jù)組成一個新的圖層。因此用GIS對數(shù)據(jù)進行管理，數(shù)據(jù)的提取和修改十分靈活和方便。用GIS平 臺對評價數(shù)據(jù)進行建庫主要包括資料收集、預處理和數(shù)據(jù)建庫三個過程。前期的資料收集工作主要是通過野外調(diào)查、實驗室測試分析及查閱各種資料來獲得初始的地質(zhì)資料。然后將這 些資料整理成兩類圖層資料，一種是基礎(chǔ)的地理信息因素圖層，如煤田區(qū)塊圖、煤田邊界圖、煤田主要構(gòu)造圖、區(qū) 域內(nèi)城市交通圖等。一種是參與綜合評價的單因素圖層，如煤厚、埋深、煤層含氣量、煤的孔隙度滲透率等等。資料的預處理工作主要是將基礎(chǔ)地理信息圖層通過各

34、種矢量化軟件在計算機中成圖。對于各種評價單因素圖層，需要 在計算機中結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)電腦手動成圖。最終的圖庫圖層為各種因素的區(qū)域等值線面圖。最后將所有的因素圖庫圖 層綜合起來便建立了煤層氣資源評價的數(shù)據(jù)庫（表3-3）。表3-3煤層氣資源評價GIS建庫基礎(chǔ)圖層圖層名稱用途數(shù)據(jù)來源建庫作業(yè)方法區(qū)域邊界輔助評價原始地理地質(zhì)圖數(shù)字化原始地圖掃描等數(shù)字化處理 成矢量圖城市、交通等各主要煤田邊界煤層平均厚度評價煤儲層的地質(zhì)特征煤礦調(diào)查區(qū)域取點調(diào)查，室內(nèi)成等值面圖煤層甲烷含氣量煤巖組分鏡質(zhì)組含實驗測試、室內(nèi)區(qū)域采樣，室內(nèi)分析測試，成煤相地質(zhì)調(diào)查分析資料分析手工成圖煤儲層孔隙度評價煤儲層的儲層物性實驗測試、室內(nèi)

35、分析區(qū)域采樣，室內(nèi)分析測試，成 等值面圖儲層壓力煤儲層滲透率煤儲層含氣量煤礦調(diào)杏煤層埋深評價煤儲層的儲層封蓋煤礦調(diào)查、室內(nèi)處理區(qū)域取點調(diào)查，室內(nèi)成等值面 圖或區(qū)域分塊圖頂?shù)装鍘r性構(gòu)造GIS疊加分析技術(shù)來實現(xiàn)評價數(shù)據(jù)的處理疊加分析是一種常見的空間分析方法，是GIS用于資源評價的最核心的技術(shù)。所謂GIS的疊加分析技術(shù)主要 是指通過對多個專題關(guān)系進行綜合分析，也就是將多個輸入圖層相疊加，并通過某種空間關(guān)系運算得到一個輸出圖 層，因此,綜合分析也可稱為疊加分析?？捎孟率鲫P(guān)系式表達：U = f(u11,ui2，ui3,)式中U11，U12，U13,表示原疊加圖形的的屬性，f函數(shù)取決于各層上的屬性與用戶所

36、需要的值u之間的關(guān)系， 可在圖層疊加后通過屬性數(shù)據(jù)的運算來實現(xiàn)。利用GIS的煤儲層評價方法基于以上思想，其中的U11，U12，U13,為各個評價因素輸入層，如煤厚，埋深等因 素評價因子圖層，這些圖層已經(jīng)在上一步數(shù)據(jù)建庫中準備好。f表示多層次模糊數(shù)學方法確定的函數(shù)關(guān)系，U為輸 出數(shù)據(jù)圖層即為評價結(jié)果圖層。由此可見經(jīng)過疊加分析后，原來的要素分割成新的要素，新要素綜合了原來多層要 素所具有的屬性。這就是疊加的本質(zhì)。這種新的要素就是我們需要的綜合評價值21。疊加分析技術(shù)是GIS的主要功能之一，可以通過專門的GIS軟件開發(fā)平臺由美國 Mapinfo公司開發(fā)的Mapinfo Professional來實現(xiàn)

37、疊加分析技術(shù)的應用。其主要步驟如下: 按精度生成網(wǎng)格圖層;網(wǎng)格圖層的疊加；綜合評價3.5建立煤層氣資源綜合評價GIS系統(tǒng)基于以上數(shù)據(jù)庫，利用Mapinfo自帶的系統(tǒng)二次開發(fā)軟件MapBasic進行程序設計，建立華北煤層氣資源評 價地理信息系統(tǒng)（圖3-5）。評價系統(tǒng)主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、輸出，數(shù)據(jù)的維護和地圖輸出的功能，可以在系統(tǒng)下方便 的實現(xiàn)各種信息的查詢，如各區(qū)各種評價因素的特征、區(qū)域分布等?？梢赃M行單項因素評價和多項因素結(jié)合評價。 利用系統(tǒng)可以方便的對單項或單組因素實現(xiàn)評價，如可單獨對區(qū)域儲層物性進行評價等。華北煤層氣資源綜合評價G IS系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng)維護評價查詢綜合評價地圖輸出打開表運行M

38、B程序煤厚情層地質(zhì)壬因素專施打開工作空間瀏覽窗口Ro偌層物性一統(tǒng)討困全部關(guān)閉鏡質(zhì)組含量直方圖頁面設置3 口楂柱圖3.6 GIS系統(tǒng)下評價價結(jié)果的輸出，編制預測圖件GIS具有強大的地圖輸出的功能。GIS不僅可以輸出全要素地圖,也可以根據(jù)用戶需要，分層輸出各種專題圖、各類統(tǒng)計圖、圖表及數(shù)據(jù)等。在煤層氣資源評價中，最直觀的表達方式是專題圖，專題圖有范圍圖、餅圖、直方圖、 等級符號圖、點密度圖、獨立值圖等等?；贕IS的評價，具有數(shù)據(jù)精確，存儲數(shù)據(jù)量大，維護靈活的特點。依 據(jù)它強大的數(shù)據(jù)處理功能，我們可以根據(jù)實踐中不同的要求輸出能更好地反映該特征的特殊的圖件?？梢栽贕IS計 算煤層氣資源量，煤層氣資源

39、豐度，對比各區(qū)各評價因素狀況等?？傊?，強大的地理信息系統(tǒng)建立后我們不僅可以 具有方便的查詢功能，能快速地查到所要的信息，還可以適時的更新數(shù)據(jù)，維護起來靈活、方便。4結(jié)語煤層氣儲層評價不僅需要具體的地質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)而且需要全面系統(tǒng)地綜合各類方法開展研究。既要根據(jù)所研究的 區(qū)塊的特點建立準確、適用、科學的評價體系，又要靈活運用多學科理論方法和技術(shù)。因此影響煤層氣儲層評價結(jié) 果的精度可信度和準確度的最主要因素是原始數(shù)據(jù)、評價指標體系和評價方法，這3個因素對煤層氣儲層評價工作 起到支撐的作用。本文為原始數(shù)據(jù)的獲取提供了豐富而有效的技術(shù)手段，建立了涵蓋了煤層氣儲層地質(zhì)特征、物性 特征和封蓋特征的煤層氣儲層評

40、價指標體系，對多種評價方法進行綜合分析對比，突出層次分析法的系統(tǒng)性優(yōu)勢， 將問題進行分層次說明，同時使用模糊綜合評判法進行評價，并且充分利用了 GIS技術(shù)方便快捷的多源數(shù)據(jù)采集與 輸入功能、強大的地圖編輯與空間數(shù)據(jù)管理功能、獨特的多種空間分析方法，以及直觀的圖形和屬性數(shù)據(jù)的可視化 表達方法，將時間、空間對評價結(jié)果的影響考慮在內(nèi)。但是該評價不可避免地又涉及到賦權(quán)問題。因為人為賦權(quán)值 時，賦權(quán)值的水平狀態(tài)和分布規(guī)律與賦值者的主觀意識有極大的關(guān)系，賦值者的偏好、傾向，對煤層氣儲層信息的 了解程度、評價經(jīng)驗等，將決定各評價指標權(quán)值賦予的大小，也反映出他對各指標的看法。所以該方法存在著人為 因素的干擾，客觀性在此表現(xiàn)較差。而熵權(quán)法在賦權(quán)時幾乎完全無主觀因素的干擾，可以大大減少主觀因素的影響， 增強評價方法的客觀性。因此，將熵權(quán)法與基于GIS的多層次模糊數(shù)學綜合評價體系進行優(yōu)勢互補，則可創(chuàng)造一種精確度、可信度更高的煤層氣儲層評價方法。參考文獻1李文陽，等.中國煤層氣地質(zhì)評價與勘探技術(shù)新進展ML徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2001:91-93.2蘇付義.煤層氣儲集層評價參數(shù)及其組