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1、第7章煤层气藏勘探开发目标评价,煤层气藏分析（含煤储层）之七,第一节 煤层气藏目标优选评价方法第二节 高煤阶煤层气藏勘探开发目标评价第三节 低煤阶煤层气藏勘探开发目标评价,目 录,一、煤层气勘探开发程序 与常规天然气一样，煤层气勘探开发应严格遵守一定的勘探程序。结合中国和美国的油气和煤层气勘探开发程序，煤层气勘探开发阶段大致可划分为： 选区阶段、高产富集区预测阶段(预探阶段、详探阶段)、商业性开发阶段及气田综合利用阶段。 煤层气高产富集区预测是一项最重要的工作，贯穿煤层气勘探开发阶段的始终。是认识、提高、再认识，理论与实践相结合的实践过程。,（一）综合地质选区阶段 该阶段是在我国煤炭资源勘探开
2、发的基础上进行的。充分收集现有资料、详细整理、深入研究、补充少量工作，重要的是将研究内容和重点转移到储层理论领域。 本阶段主要任务是以矿区为单位进行煤层气开发潜力综合评价，圈定煤层气开发潜力高的地区，根据地质和储层特点的进一步研究，重点分析煤层气富集和产出的有利因素，为下一步选择煤层气勘探有利地区及确定主要目标层提供依据。具体研究内容：,(1)含煤地层时代、层序、沉积环境与沉积体系； (2)煤储层赋存层位、层数、厚度、结构、间距及变化，分布范围及埋深、地温情况； (3)煤储层的煤岩、煤质、煤级特征及其变化规律； (4)矿区的地质构造特征，复杂程度，岩浆活动及其对煤层气的影响； (5)区域水文地
3、质条件：与煤储层有关的含水层的岩性、厚度、富水程度、渗透系数、水位水量、水化学指标，补给、逞流和排泄条件，各含水层的水力联系和断层的导水性情况。,(6)矿区生产矿井的瓦斯地质资料。 (7)矿区煤层割理、裂隙发育程度及充填情况，煤体结构，遭受后期构造破坏程度，对煤层渗透性进行预测。 (8)矿区煤层气成分组成，分布带及深度。 (9)矿区煤层气含量，分布规律及其影响的地质因素，研究含气量煤级埋深相关关系，对矿区深部含气量进行预测。研究煤层气解吸特征，等温吸附曲线形态以及储层压力等有关资料。 (10)矿区煤层气资源量估算、编制矿区煤层气开发潜力目标图。,(二)有利目标区优选阶段 1、预探阶段 在煤层气
4、资源评价的基础上，选择煤层气开发潜力最有利的地区布置煤层气参数孔，主要任务是实测煤储层重要特征参数，对气、水产量及采收率预测，对目标层煤层气可采性评价(储层评价)，为下一步煤层气开采试验提供可靠依据。具体任务如下：,(1)取心测定煤层气含量，通过现场解吸获取解吸与扩散的准确、完整的资料； (2)煤岩详细描述编录、作岩煤心割理、裂隙发育程度及煤体结构描述与测量统计； (3)采集样品进行室内各项测试，如工业分析、煤岩显微组分鉴定、镜质组反射率、煤层气成分、流体性质、孔隙度、等温吸附性能(模拟地层温度、平衡水)以及顶底板岩石物理性质(围岩封闭性)等分析测试。,(4)参数井必须进行煤层气电测井，测井参
5、数要满足解释和提供储层的厚度、煤质各项指标、孔隙度及渗透率等项资料。 (5)参数井必须进行试井，获取储层试井渗透率，储层压力，原地应力等储层关键参数。 (6)建立系统、全面的地质模型，开展储层数值模拟研究，进行气、水产量预测。 (7)综合分析研究，作出目的层煤层气可采性评价，选择可供下一步煤层气小规模开采试验的目标区。,2、详探阶段 经过预探进入小规模煤层气开采试验阶段是煤层气勘探开发最为关键的阶段，主要任务是通过煤层气开发组工业性试采，获取气、水产量等开采数据，确定开发工艺，进行技术、经济分析，作出煤层气商业性开采评价，为下阶段气田规模开发提供依据。具体任务如下：,(1)单井试采。最好把条件
6、较好的煤层气参数井变成开采试验井，重新进行压裂、排水采气试验。排采试验时间不得少于三个月。针对华北石炭二叠系煤储层的情况进行单层分别试采和双层合采试验，取得有经济价值的排采资料。 (2)井组试采。当气产量大于2000m3/d时，要求进行井组试采：一般打5口井，井组连续排采和产能动态监测时间不少于三个月，获取气、水产量和生产压力数据，建立产量与时间压力的关系，确定气、水产量比例。进行井网干扰试井，了解储层连续情况及渗透性的方向性，压力传播方程，非均质性评价，取得具有代表性的实际气、水产量。,(3)进行开采工艺试验(储层工程评价)，了解储层特性的可改造性，优选合理的开采工艺。 (4)根据储层参数和
7、试采生产数据，运用储层模拟技术进行井距、井网的敏感性分析，选择合理的井网、井距，采气速度和工作制度，预测煤气藏产能。 (5)了解煤气井产出水的特性，提出产出水净化和处理方法的可行性方案。 (6)进行煤层气藏开发经济分析，作出商业性开采价值评价。,(三)商业开发阶段 经过小规模煤层气开采试验，若证明具有商业开发价值即应进行大规模的气田开发。以最少的经济投入，获取最大的经济利润的原则制定气田开发方案。一般在5口井的基础上扩大十几口或几十口井的开发区。获得成功后，根据市场需要，不断地向外围成倍地扩大开采规模。,(四)综合利用阶段 该阶段主要考虑建立集输系统和安装相应用户的配套设施。目前我国天然气综合
8、利用情况严重滞后，特别是中国西部交通不便，经济不发达，天然气市场不良是我国煤层气开发的巨大障碍。,二、煤层气目标区优选评价方法 煤层气目标区是指现阶段查明的煤层气相对富集地区。 煤层气目标区是煤层气勘探开发的基本空间单元，以目标区为基础的煤层气资源开发评价是一项极为重要的工作。在同一目标区内，起控制作用的地质构造背景相同、煤储层特征相似。 煤层气目标区优选评价属矿产资源开发优序评价的范畴。为了科学、合理地进行评价，必须对影响煤层气勘探目标区优劣的因素进行详细的分析研究，分析其影响方式、性质和影响程度，同时还要选择合适可行的优选排序方法。,(一) 煤层气目标区优选排序基本思路 我国煤层气目标区具
9、有如下特点： (1)目标区众多，共有5个聚气区、30个聚气带及119个煤层气目标区。 (2)目标区地理位置分散，在全国范围内除了西藏、台湾及海南等省外均有分布。 (3)目标区在规模、地质条件及煤层气开发基础等方面存在着很大的差异。根据已有的认识，各目标区开发前景差异也很大。 (4)目标区研究程度参差不齐，有的目标区进行了大量研究，开发工作已经全面展开，有的则工作极少。,根据上述特点，煤层气目标区的优选排序应该是多层次的。即不可能按照统一标准来进行全部煤层气目标区的优选排序工作。对于全部目标区，应采用能够获得的因素来进行；对于研究程度高的目标区，可采用更多的因素。因此，优选排序工作应是递进的。即
10、随着优选排序层次的上升，优选排序结果越来越接近实际情况。 （二）优选排序方法 为了实现上述优选排序思路，必须选择恰当的计算方法使评价结果定量化。为此，这里引入两种计算方法：风险概率法和综合排队系数法。,1、风险概率法 该法是国际上对常规油气圈闭进行定量排序的基本方法。在对地质风险因素进行正确分析的基础上，先采用概率叠加的方式对主要控气地质因素进行计算机处理，得出反映各评价单元综合风险大小的地质风险系数，再根据风险系数的大小进行排序。若某一评价单元(i)中包括n个主要风险要素，且某一要素(j)的相对风险概率为Pij，则该评价单元煤层气勘探风险概率Pi为：,式中：fij为第i个评价单元中的j个风险
11、要素的绝对值； Qj第j个要素的权重值； fj，max所有评价单元中第j个风险要素的最大值；,风险概率即为风险系数，其数值分布在01之间。由于在算法中引入了归一化过程，因此这里的风险系数只是各评价单元之间相对概率大小的度量或排序依据，而不能将其视为绝对概率。显然，风险系数越大，评价单元的煤层气勘探开发前景就越差；反之则好。 将所有参评单元风险系数按大小进行排列，便可得到最终的排序结果。采用最优分割方法对排序结果进行处理，按风险概率的相似性分为若干风险系数组，以利于进一步的勘探风险级别评价及其与“关键因素逐级分析法”的结果进行对比。,(二)综合排队系数法 该法是由我国石油资源评价专家武守诚(19
12、94)提出的。他将由地质风险分析筛选出来的风险要素进一步综合为地质风险评价(Ri)和资源量(Qi)两大类，并赋以直角坐标系中x和y轴的数量化意义。y值由资源量表示，x则为其余要素的概率平均值。 根据上述两类系数，计算综合排队系数(Ra)，然后由其大小对参评单元进行综合排序。,根据煤层气资源及其控气因素有别于常规油气资源的特征，本项研究对综合排队系数法进行了修改。将x轴重新定义资源系数，为含气量、资源量、资源丰度和理论饱和度的概率和；y轴则为保险系数Gi，其值等于1-Ri其中Ri为其余主要风险要素的概率和。 据此，得到综合排队系数Ra的表达式：,式中，lgQi/lgQmax和Gi/Gmax分别为
13、资源系数和保险系数的归一化值。由于各资源要素绝对值的变化极大，因此以对数表示。 资源系数和保险系数中各包括了若干个要素，求算这两个系数的原理、方法和最优分割与上述风险概率值的计算方法相同。,(三)因素权重的确定 1、权重计算方法 无论是采用风险概率法或是综合排队系数法，都存在一个重要的问题，就是如何确定各因素所占的权重。为了避免人为因素的作用，这里采用层次分析方法来进去权重确定。 层次分析法(AHP)是系统论中的一种决策方法。利用此法确定因素权重的原理是：对于某一层次某个因素，建立下一层次元素的两两判断矩阵伙，一次计算该层次因素对于上一层次的相对权重。两两判断矩阵数值的含义如表。,这样，对于上
14、一层次的某个元素，下一层次中被支配的n个子元素或要素就构成了一个两两判断矩阵：A（aij）nn 其中aij为要素i与要素j相对于上一层次要素的比例标度。,三、全国主要煤层气目标区优选排序计算 完成建立煤层气目标区计算机优选排序系统工作后，即着手进行全国主要煤层气目标区优选排序工作。工作过程主要包括资料收集、优选排序计算及结果分析整理几个阶段。（一）第一步，一票否决制 针对一些无气区、贫气区，直接剔除7个目标。剩下112个目标区将参加下一步优选排序。（二）面积资源丰度筛选 门槛值设置为：大、中、小型富气区和大、中型含气区入选，而大、中、小型贫气区和小型含气区筛去。,目标区的规模按照其面积确定，其
15、中，大型面积900km2、中型900200km2、小型1.5108m3/km2、含气区0.51.5108m3/km2、贫气区0.5108m3/km2。,第三步，渗透率筛选 具有割理发育程度或渗透率数据，共筛选出22个目标区（表）。,第四步，产能筛选 共筛选出14个目标区，结果如表所示。,第四步，产能筛选 通过上述一剔除三筛选综合排序最终得出全国煤层气有利目标区，并分为极为有利、有利、较有利(表)。,第一节 煤层气藏目标优选评价方法第二节 高煤阶煤层气藏勘探开发目标评价第三节 低煤阶煤层气藏勘探开发目标评价,目 录,据新一轮全国煤层气资源评价结果，我国高煤阶气藏煤层气资源量占煤层气总资源量的30%，低煤阶约占27.2%(王红岩等，2004)。美国、加拿大、澳大利亚等国家煤层气开发的商业性成功得益于对煤层气地质特征、勘探开发理论及技术的正确认识，形成诸如低煤阶厚煤层低含气量评价方法、高煤阶低渗区局部高产富集带评价方法等基础理论。 结合中国煤层气资源按煤阶分布特征，开展高、低煤阶煤层气藏地质特征及控气作用差异性研究具有非常重要的科学意义。,
