3.煤层气资源勘探开发潜力评价——以沁水盆地为例 - 吴 见

煤层气资源勘探开发潜力评价——以沁水盆地为例吴见1吴建光1叶建平1 唐书恒1熊德华1（1.中联煤层气有限责任公司，北京，100011；2.中国地质大学（北京），北京，100083）摘要：层次分析法是一种多层次、多因素综合评价方法，可用于煤层气潜力评价和有利目标区优选。

本文综合考虑煤层气资源特点及影响因素，从资源条件、储层条件和开发条件三个方面，应用层次分析法构建煤层气资源勘查潜力评价体系，力求影响因素选取的全面性和针对性，影响因子选取的代表性和实际可行性，并以沁水盆地为例进行评价，认为沁水含气区带煤层气资源勘查潜力为优级区块主要集中在沁南地区，并将不同评价单元划分成四个级别。

关键词：煤层气；层次分析法；潜力评价；沁水盆地CBM Resource Exploration Potentiality Evaluation: TakingQinshui Basin as an exampleWu Jian1Wu Jianguang1Ye Jianping1Tang Shuheng2Xiong Dehua1(1. China United Coalbed Methane Corporation Ltd. Beijing 100011;2. China University of Geosciences,Beijing Beijing 100083)Abstract：The Analytic Hierarchy Process (AHP) is a multi-level and multi-factor comprehensive evaluation method that may use in the CBM potential evaluation and favorable area optimization. This article established a CBM resource exploration potentiality evaluation model with AHP by the consideration of resource characteristic and influencing factors from resource condition, reservoir condition and development condition, and ensured integrity and pertinence of influencing factors and representation and actual feasibility of influencing indices. This article took the Qinshui Basin as a example and came to a conclusion that Qinshui gas bearing area the best CBM resource exploration potentiality blocks mainly concentrates on southern Qinshui Basin, and divided assessment units into four ranks.Keywords: Coalbed Methane; AHP; Potentiality Evaluation; Qinshui Basin项目成果来源：中国地质调查局地质大调查项目“晋陕蒙地区煤层气资源调查评价”（项目编号：1212010813076）资助。

作者简介：吴见，男，1983.12，2009年毕业于中国矿业大学（北京），硕士，中联煤层气有限责任公司，工程师，从事煤层气资源评价等。

地址：北京东城区安外大街甲88号，100011。

E-mail:ilcby@。

0 引言运用层次分析法或结合模糊数学方法可有效的进行目标选区或层次排序，在环境评价、资源选区评价中有普遍应用，在煤层气资源评价中，国内也具有许多研究成果及实际项目应用，例如通过层次分析法对中国煤层气矿区进行资源优选排序，确定了中国煤层气开发优选目标及不同优选层次，研究结果显示中国有利的煤层气目标区主要集中于冀鲁豫皖和晋陕蒙含气区内（张宝生等，2009）；应用多层次模糊数学评价方法研究煤层气勘探开发潜力（邵龙义等，2008）；应用层次分析法对煤层气开采影响因素进行分析，从而建立了煤层气地面钻采和井下抽放层次知识模型（倪小明等，2006）。

煤层气资源勘探开发潜力影响因素众多，应用层次分析法可以多层次、多因素综合评价，保证评价的全面性和针对性、结果的可靠性，对于优选煤层气有利目标区具有重要意义。

1 勘探开发潜力评价体系1.1 建立层次结构模型以评价总体目标作为目标层，以影响因素作为准则层，影响因子作为指标层，遵循整体——单项——整体的研究思路，将整体目标逐阶细化分解为若干指标层，再将指标层评价结果汇总反馈至目标层，以达到对总体目标进行评价的目的。

层次结构模型依次划分为目标层、准则层、指标层等若干层次。

目标层包含资源条件、开采条件、开发条件三个层次，分别从煤层气的地质资源状况、开采可靠程度、开发利用优势等煤层气勘探开发的三个主要方面进行评价，覆盖了一个行业发展所需的产供销体系，保证了评价的全面性和可靠性。

其中：①资源条件主要考虑资源量（地质资源量、资源丰度、可采系数）、地质条件（构造复杂程度、煤层稳定程度）等方面。

反映了该地区煤层气资源量大小及分布、地质条件复杂程度等，是煤层气资源勘探开发的地质资源基础。

②储层条件主要考虑影响煤层气可采性的因素（埋深、渗透率、储层压力、含气饱和度）。

反映了煤层气资源开采的难易程度，是煤层气资源勘探开发的可采保证。

③开发条件主要考虑供（地形地理、基础设施）、销（市场需求）两方面，反映了煤层气资源能够输送、销售，具有完善的中下游市场，是煤层气资源勘探开发的利用保障。

同时，将3个准则层划分为12个指标层进一步细化研究，包括7个定量指标（地质资源量、资源丰度、可采系数、埋深、渗透率、储层压力、含气饱和度），5个定性指标（构造复杂程度、煤层稳定程度、市场需求、地形地理和基础设施）表1 勘探开发潜力评价体系目标层准则层特征指标层特征煤层气勘探开发潜力A资源条件B1资源基础地质资源量C1 资源量大小，资源开发的基础条件资源丰度C2 资源平面分布丰饶程度，影响资源的开发规模和成本可采系数C3 煤层气资源量可采比率，反映资源采出的可靠程度构造复杂程度C4断层、褶皱等的发育程度和规模大小，影响工程成本及效果煤层稳定程度C5倾角大小及厚度平面起伏状况，影响工程效果及资源可采性储层条件B2可采保证埋深C6资源埋藏深度，影响煤层气可采性、施工成本及技术设备要求渗透率C7 煤层气在煤储层中的渗流能力，影响煤层气可采性储层压力C8煤储层孔隙内流体所承受的压力，影响排采降压幅度及产气时间含气饱和度C9 煤储层含气饱和程度，影响煤层气可采性开发条件B3利用保障市场需求C10能源市场对煤层气的预期需求程度，影响煤层气的销量和价格地形地理C11反映该地区地形复杂程度及地理位置，影响基础设施建设规模、难度和成本基础设施C12煤层气开发利用配套基础设施建设情况，是煤层气开发利用的下游保证1.2 指标的赋值对于有具体数据的指标：根据相关标准进行分类；没有标准的指标，以理想值或目标期望值作为参考标准，采用下式计算确定：C i=F i／F0×100,式中：C i为i因子的分值；F i为实际值；F0为标准值或理想值。

对于没有具体数据的指标，按照指标分类进行划分，对不同的类型赋予不同的分值。

1.3 指标权重的确定遵循既减少主观性、提高客观性，又兼顾灵活性、可操作性的原则，以层次分析法(AHP)为基础，广泛征求专家的意见，结合评价区的实际情况确定。

首先构造两两比较判断矩阵, 计算出判别矩阵的最大特征根力λmax及其对应的特征向量，即各指标的权重。

然后利用判断矩阵的一致性检验公式进行检验：CI=λmax-n/n-1,CR=CI/RI,（CI——一致性指标；RI——平均一致性指标；CR——一致性比例），当CR<0.1时，可以认为判断矩阵具有满意的一致性。

否则，重新调整判断矩阵赋值直至判断矩阵具有满意的一致性为止。

最后进行层次总排序，利用指标层的各指标权重与准则层的权重加权综合，得到指标层相对于目标层的权重。

表2 各评价指标的权重指标地质资源量资源丰度可采系数构造复杂程度煤层稳定程度埋深渗透性储层压力含气饱和度市场需求地形地理基础设施权重 0.1083 0.1083 0.0933 0.0893 0.0709 0.0563 0.154 0.1222 0.097 0.0496 0.0197 0.0312 1.4 评价结果分级按优≥65分、良55-65分、可45-55分、差<45分四类，分别对应优先开展工作、鼓励开展工作、可以开展工作和暂缓开展工作四类。

2 沁水盆地煤层气资源赋存规律及勘探开发潜力评价山西沁水盆地位于山西省东南部，拥有全国十分之一的煤层气资源，拥有四分之一煤层气矿权登记面积，拥有90%探明地质储量，现有产气量占全国煤层气产量的93%。

到目前为止，沁水盆地是我国煤层气勘探开发投入工程量最多、研究程度最高、产量最大的盆地，是我国煤层气勘探开发最有潜力的盆地。

沁水盆地南部煤层气率先进入规模化商业性开发。

2.1 构造特征沁水盆地为一NNE向复向斜构造，轴线大致位于榆社～沁县～沁水一线，构造相对比较简单，断层不甚发育。

南北翘起端呈箕状斜坡，东西两翼基本对称，西翼地层倾角相对稍陡，一般10°～20°，东翼相对平缓，一般10°左右。

盆内次级褶皱发育，南部（古县—屯留一线至阳城）和北部（祁县以北）以近南北向褶皱为主；中部（祁县—沁源）则以北北东向褶皱发育为特点。

2.2 含煤地层及煤层本区可采煤层多达10层以上，单层最大厚度6.5m，煤层总厚度在1.2～23.6m左右，整个沁水盆地煤层总厚度呈现出“三高两低”的格局，大体呈北东向大的带状分布。

3＃煤层厚度在0.53～7.84m之间，东南部厚度大。

15#煤层厚度为0.6m～9.9m之间，总体上呈南北厚、中部和西部薄的趋势；15＃煤层埋深总体变化趋势与3＃煤层相似，平均埋深比3＃煤层深100m左右。

埋深整体上呈现东北部－东部－东南部浅，中部深的特征。

2.3 煤岩煤质特征沁水盆地山西组煤岩类型以半亮煤和半暗煤为主，太原组煤层以半亮和光亮型为主。

在横向上山西组和太原组主要煤层由北向南光亮型、半光亮型煤含量增高，半暗淡型煤含量逐渐降低。