煤層氣資源量計算和有利區分析
——以某區塊為例

頡保亮，鄒平波，廖志威，石富軍

（江蘇省有色金屬華東地質勘查局，南京 210007）

本研究充分利用某區塊最新煤層氣井資料，并結合以往煤田地質勘查中的煤層瓦斯資料和煤田鉆孔資料，對某區塊的煤層氣資源量重新進行計算，并在此基礎上對某區塊有利區進行分析。

1 資源量計算方法及參數確定

煤層氣資源量計算方法主要有體積法、類比法、遞減分析法、物質平衡法和數值模擬法等[1-2]。其中，體積法是煤層氣資源量的基本計算方法。本研究依據《煤層氣資源/儲量規范》（DZ/T0216-2010）中的體積法，計算某區塊范圍內煤層氣資源量[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算，其精度取決于對煤層氣地質條件和儲層條件的認識，也取決于有關參數的精度和數值。體積法劃分的塊段要求同一區塊應基本具有相同的或相似的構造條件和儲氣條件。縱向上，一般以單一煤層為計算單元，煤層相對集中的煤層組可以合并計算單元，煤層風化帶較淺的煤層中不計算資源量。計算公式為：

式中，G為煤層氣資源量（地質儲量），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

本次資源量計算以煤層平均含氣量2 m3/t·daf 作為煤層氣風化帶的邊界，只計算煤層氣含量＞2 m3/t·daf 的區塊資源量；按照煤層埋深風化帶300 m、 1 000 m、1 500 m 為界，進一步劃分出風化帶-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 進行進一步劃分。

按照以上塊段劃分原則，將區塊劃分后進行計算，將煤層計算區塊劃分成12 個塊段，如圖1所示。

圖1 煤層的計算塊段

1.2 計算參數的確定

1.2.1 煤層含氣面積

煤層氣資源量的計算范圍是根據某區塊邊界線、煤層氣風化帶及各塊段劃分界線來圈定的。某區塊面積1 040.40 km2，參與煤層氣資源量計算的實際面積為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。對區塊內無鉆孔控制的塊段，其煤的含氣量值為塊段內含氣量等值線的平均值。

1.2.4 煤的干燥無灰基質量密度

煤的干燥無灰基質量密度值主要依據相關地質報告中各煤層視密度值計算得出，其值為1.18 t/m3·daf。

2 資源量計算結果及資源量分布特征

某區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，該區塊資源量主要集中于埋深風化帶-1 000 m 的區域，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 的區域，其資源量為20.56 ×108m3，占總資源量的48.54%。

3 有利區分析

煤層氣有利區是指蘊藏有一定資源量并具有煤層氣富集高產潛勢的地區[4]。利用合理的煤層氣有利區預測方法，確定適用的參數和標準，是成功進行煤層氣勘探開發的重要保證。現今最常用的有利區預測方法是，通過面上的地質研究選擇出控制煤層含氣性和可采性的主要參數，通過對參與評價的所有區的煤層氣地質特征研究，給這些參數以合適的門限值，這些參數和門限值構成一個選區評價標準，然后把所有區塊拿來和這個標準對比進行取舍。

表1 煤層煤層氣資源分布

煤層氣有利區分析需要考慮的最直接、最關鍵的參數包括煤層埋深、含氣量、滲透率、厚度和資源豐度等，這些因素關系到煤層氣的可采性和經濟性[5]。

3.1 國內外煤層氣有利區評價標準

美國的圣胡安盆地是一個在白堊紀末形成的構造盆地，面積19 400 km2，位于科羅拉多和新墨西哥州，目標煤層一個，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。該盆地的評價選區標準為：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]。據此標準，優選出圣胡安盆地東北部為有利地區。

中聯煤層氣有限責任公司根據其煤層氣地區的地質特征，建立的選區標準為：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，地質構造提高了滲透性的地區。

從上述國內外有利區的評價標準中可以看出，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鍵參數。

3.2 某區塊評價結果

本文依據國內外煤層氣選區評價標準，結合某區塊煤層具體特征，制定出某區塊煤層氣勘探開發有利目標區的選擇標準，具體內容如下。

煤層埋深風化帶（300～1 000 m）為勘探開發有利目標區，埋深1 000～1 500 m 為勘探開發較有利目標區，1 500～2 000 m 為勘探開發較差目標區；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 為勘探開發有利目標區，煤層含氣量8～12 m3/t 為勘探開發較有利目標區，＜8 m3/t 為勘探開發較差目標區；煤層氣甲烷含量大于80%，屬于非氧化帶區域；煤層頂底板巖性致密，與上下灰巖含水層封隔性好，水動力條件為弱交替和滯流區。

煤層僅東南部煤層厚度大于2 m，所以其可歸為勘探開發較有利目標區。