體積法在煤層氣資源儲量評估中的應用

劉宇

摘要：煤層氣具有特殊的地質特征，資源儲量評估方法與常規油氣資源儲量評估方法不同。體積法是煤層氣地質儲量計算的基本方法，適用于各個級別的煤層氣地質儲量的計算，其精度取決于對氣藏地質條件和儲層的認識，也取決于儲量計算參數的精度。對煤層含氣面積、有效厚度、煤質量密度和含氣量等各項儲量計算參數的確定方法進行了分析研究。并以沁端區塊為例，結合其實際地質及生產數據，確定其含氣面積等各項儲量計算參數，利用體積法估算出區塊煤層氣資源儲量。

關鍵詞：煤層氣；儲量；體積法

煤層氣具有特殊的地質特征，資源儲量評估方法與常規油氣資源儲量評估方法不同。目前煤層氣儲量評估方法主要有類比法、物質平衡法、體積法、數值模擬法及產量遞減法等。但是每種方法都有自身的適用條件和局限性，我們需要根據實際需要選擇最佳的儲量計算方法。

1 儲量起算條件和計算單元

1.1 儲量起算條件

通常將單井產量下限作為煤層氣儲量的起算標準，即探明儲量只能在煤層氣井單井產量達到所規定的產量下限的地區進行計算。根據國內平均條件，所確定的單井平均產量下限值見表 1。

1. 2 儲量計算單元

儲量計算單元一般是煤層氣藏，指的是受多種地質因素影響的含有煤層氣的煤儲集體，計算單元的邊界一般按著煤層氣藏邊界計算。通常，我們將平面上的計算單元稱為區塊，將面積很大區塊劃分為井區。在同一區塊，儲氣條件、構造條件等應基本相同或者相差不大。縱向上的計算單元一般指的是單一煤層，多個煤層集中在一起可以合并計算單元[1]。

1. 3 儲量計算邊界

儲量計算單元的邊界，最好由查明的煤層氣藏的各類地質邊界， 如斷層、地層變化（變薄、尖滅、剝蝕、變質等）、含氣量下限、煤層凈厚下限（0.5m～0.8m）等邊界確定（對煤層組的情況可根據實際條件做適當調整）；若未查明地質邊界，主要由達到產量下限值的煤層氣井圈定，由于各種原因也可以由礦權區邊界、自然地量邊界人為儲量計算線等圈定。煤層含氣量下限值如表 2，表 2 也可根據具體條件進行調整，如煤層厚度不同時應適當調整。

2.2 體積法計算儲量參數確定

2. 2.1 儲量計算參數取值

a） 儲量計算中的參數可由多種資料和多種方法獲得，在選用時應詳細比較它們的精度和代表性進行綜合選值，并在儲量報告中論述確定參數的依據；

b） 計算地質單元的參數平均值時，煤層厚度原則上應根據實際構造發育規律，采用等值線面積平衡法或井點控制面積權衡法，但在煤田勘查的詳查區和精查區可直接采用算術平均法計算，其他參數一般應采用煤層氣參數試驗井井點控制面積權衡法計算；

c） 各項參數名稱、符號、單位及有效位數按 DZ/T 0216—2002 煤層氣資源/儲量規范規定，計算中采用四舍五入進位法；

d） 煤層氣儲量應以標準狀態（溫度 20℃，壓力 0.101MPa）下的干燥體積單位表示[2]。

2.2.2 煤層含氣面積（簡稱含氣面積）

含氣面積是指單井煤層氣產量達到產量下限值的煤層分布面積。應充分利用地質、鉆井、測井、地震和煤樣測試等資料綜合分析煤層分布的地質規律和幾何形態，在鉆井控制和地震解釋綜合編制的煤層頂、底板構造圖上圈定[3]。煤層氣含氣邊界確定原則：

1） 綜合利用鉆井資料和地震解釋資料確定的煤層氣藏的邊界范圍，即剝蝕、斷層、尖滅等地質邊界；煤層氣產量達不到產量下限的煤層凈厚度下限邊界；含氣量下限邊界；還需要注意瓦斯風化帶邊界。

2） 當沒有明確煤層氣藏邊界或氣井與邊界的距離過大時，主要方法是以煤層氣井為中心外推一定的距離來確定。探明含氣面積邊界的外推距離一般小于或等于規定井距的 0.5～1.0 倍。

可分以下幾種情況：

a）僅有 1 口井達到產氣下限值時，以此井為中心外推 1/2 井距； b）在有多口相鄰井達到產氣下限值時，若其中有兩口相鄰井井

間距離超過 3 個井距，可分別以這兩口井為中心外推 1/2 井距； c）在有多口相鄰井達到產氣下限值時，若其中有兩口相鄰井井

間距離超過兩個井距，但小于 3 個井距時，井間所有面積都計為探明

面積，同時可以這兩口井為中心外推 1 個井距作為探明面積邊界； d）在有多口相鄰井達到產氣下限值，且井間距離都不超過兩個

井距時，探明面積邊界可以邊緣井為中心外推 1 個井距。3）但是基于各種其他因素也可以利用礦權區邊界、人為儲量計

算線或自然地理邊界等因素來圈定含氣面積邊界[3]。

2.2.3 煤層有效（凈）厚度

煤層有效厚度是指扣除夾矸層的煤層厚度，又稱為凈厚度。探明有效厚度應按如下原則確定：

1） 應是經過煤層氣井試采證實已達到儲量起算標準，未進行試采的煤層應與鄰井達到起算標準的煤層是連續和相似的[2]；

2） 井控程度應達到井距要求，一般采用面積權衡法取值；

3） 有效厚度應主要根據鉆井取心或測井劃定，井斜過大時應進行井位和厚度校正；

4） 單井有效厚度下限值為0.5m～0.8m（視含氣量大小可作調整），夾矸層起扣厚度為0.05m～0.10m。

2.2.4 煤質量密度

煤質量密度分為純煤質量密度和視煤質量密度，在儲量計算中分別對應不同的含氣量基準。質量密度的測定中，水分的測定可以采用通氮干燥法、甲苯蒸餾法和空氣干燥法等，其中通氮干燥法和甲蒸餾法適用于所有煤種。灰分的測定可以采用緩慢灰化或者快速灰化法。

2.2.5 煤含氣量

a） 計算探明地質儲量時，應采用現場煤心直接解吸法的實測含

氣量，煤田勘查煤心分析法測定的含氣量也可參考應用，但宜進行必要的校正。采樣間隔：煤層厚度10m以內，每0.5m～1.0m采1個樣；煤層厚度 10m以上，均勻分布 10 個樣以上（可每 2m或更大間隔 1 個樣）。井（孔）控程度達到規定井距的 1.5～2.0 倍，一般采用面積權衡法取值，用校正井圈出的大于鄰近煤層氣井的等值線，所高于的含氣量值不參與權衡。

b） 計算未探明地質儲量時，可采用現場煤心直接解吸法和煤田勘查煤心分析法（MT/T77—94 煤層氣測定方法）測定的含氣量。與鄰近的、地質條件和煤層煤質相似的地區類比求得的含氣量，可用于預測地質儲量計算。必要時也可根據煤質和埋深估算含氣量，估算的含氣量可用于預測地質儲量的計算。

c） 礦井相對瓦斯涌出量在綜合分析煤層、頂底板和鄰近層以及采空區的有關地質環境和構造條件后可作為計算推測資源量時含氣 量的參考值。用于瓦斯突出防治的等溫吸附曲線雖然也能提供煤層氣容量值，但在參考引用時必須進行水分和溫度等方面的校正，校正后可用于推測資源量計算[3]。

3 體積法應用實例

沁端區塊位于沁水盆地南部，隸屬于山西省沁水縣，礦區屬于中聯煤層氣有限責任公司，屬山區丘陵地貌，以低山丘陵為主。

3.1 地質背景

本區構造形態總體為一走向北北東、傾向北西西的單斜構造。在此基礎上發育了一系列近南北-北北東向寬緩褶曲，形成區內地層的波狀起伏，巖層傾角一般不超過 15°，個別地段受構造影響巖層傾角變化大。區塊內發育正斷層，地表有多處出露，走向總體呈 NE 向延伸，貫穿全區，延伸長度 12.5km。該斷層地表露頭斷層面清楚，斷層寬約 3m，產狀為 300°∠45゜，斷距約 100m。區內節理總體較發育， 發育方向大致可分為 3 個方向，分別是走向 50°～60°、290°和320°，尤以走向 50°～60°的節理最為發育。

3.2 煤系發育特征

區塊內主要含煤地層為石炭系上統太原組（C3t）和二疊系下統山西組（P1s），煤系平均總厚163.02m。含煤17層，煤層總14.67m，含煤系數 9.1%，其中主要可采煤層 2 層，分別為 3#煤層和 15#煤層， 總厚 10.70m。

3.3 煤層發育特征

區塊內穩定發育的主要煤層為二疊系下統山西組的 3#煤層和石炭系上統太原組的 15#煤層。

3#煤層位于山西組下部，上距 K9 砂巖 30m，下距 K7 砂巖 8m。厚 6.05～6.6m，平均 6.24m。底板標高 17.10～321.20m。含夾矸 0～5 層，一般1～3層，夾矸厚度不大，總厚度不超過0.50m，單層厚度小于 0.30m，夾矸巖性多為泥巖或粉砂質泥巖，結構為簡單-較簡單型， 屬穩定煤層。為低-中灰、特低硫無煙煤。3#煤層厚度如圖 1 所示。

15#煤層位于太原組一段頂部，直接伏于 K2 灰巖之下，上距 3# 煤層85m～96m，下距K1砂巖9m。煤層厚3.8～4.5m，平均4.14m。底板標高-81.30～231.08m。夾矸單層厚小于 0.60m，結構為簡單-復雜型，屬穩定煤層。為中灰、特低硫無煙煤。15#煤層厚度如圖 2 所示。

2 中煤層含氣量下限標準。但是西南部 W2井單井平均日產量小于1000 ，未達到表1中儲量起算單井產量下限標準，所以需要W2井外推 1/2 井距不得作為含氣面積。斷層部分不計入含氣面積。W2井產量如圖 4 所示，圈定的含氣面積如圖 6 所示。

參考文獻：

[1] 李明宅，徐鳳銀，等. 煤層氣儲量評價方法與計算技術[J].中國石油勘探，2008，13（5）：37-44.

[2] 李明宅，胡愛梅，孫晗森，等.煤層氣儲量計算方法[J].天然氣工業，2002，22（5）：32-35.

[3] 煤層氣資源/儲量規范.DZ/T-0216—2002.地質出版社，2002.

[4] 鄭得文，張君峰，孫廣伯，徐小林，鞠秀娟，李敏.煤層氣資源儲量評估基礎參數研究[J].中國石油勘探.2008（03）：2-4.

[5] 王紅巖，劉洪林，等.煤層氣儲量計算方法及應用[J]. 天然氣工業.2004，24（7）：26-28.