地质信息技术在云南煤层气领域的应用情况评析

2013-08-15李金龙

中国煤层气 2013年3期

李金龙

(云南省煤田地质局，云南 650034)

1 云南省煤层气概况

云南省煤层气资源丰富，埋藏2000m以浅的煤层气总量约为5351.97亿m3，推测可采的资源量为3002.3亿m3，占总资源量的56%。但抽采利用还处于先导试验评价阶段;全省各煤矿区 (井田)都完成了或正在进行煤层气专题评价，包括对区内地形地质条件、煤岩特性、含气性、赋存特征、资源量、可采性以及经济评价和综合评价等。云南煤层气抽采以井下抽采为主，抽采量低;利用量少，2010年利用率仅为7.95%;全省煤层气资源分布具“东部富集，中、西部少”的区域分布特征，各煤田(矿区)煤层气资源赋存条件变化较大;赋存特点为晚二叠世老厂、恩洪矿区丰度最高，煤层气资源量所占比例较大，但滇东富气区域具有地形起伏大、煤体破坏程度高、构造煤发育等特点。

2 地质信息技术在云南煤层气领域的应用情况

云南省煤层气勘探开发的科研工作已开展了近二十年，目前仍处于勘探试验评价阶段。在前期的研究评价过程中，其手段一般是结合地质勘查项目的常规方法，再根据煤层气特性制定为:收集资料、野外踏勘、编制勘查设计、野外工程施工、资料整理、煤层气资源量的计算、成果汇编和经济、综合评价等流程。2000年之后，计算机技术的发展带动了煤层气评价中资料处理和图件汇编由手工向计算机化逐渐革新，依照《煤层气资源/储量规范》(DZ/T0216－2002)云南煤层气研究评价工作取得了大量突破性成果，但是计算机的应用仅限于利用GPS控制测量、MAPGIS或其它制图软件编绘图件和office办公软件处理文字、图表等形式，它实现了一些成果的电子化和简单的图件GIS属性附加，这是地质信息技术在云南煤层气领域利用的一大进步。

近些年，依托国家煤层气方面重大项目在云南的实施，建立数据库成为了提交项目研究成果的必须形式，从而实现了在滇部分地区建立了煤层气地质信息数据库，例如:朱静、杨永国等建立的“黔西－滇东煤层气地质信息数据库系统”;秦勇、申建、林玉成等建立的“云南省煤层气资源潜力预测与评价数据库系统”等，这些系统可以实现对煤田 (井田)基础数据、属性数据的添加、修改、查询、删除、生成报表和统计分析，这是云南煤层气地质信息技术应用上的突破。

地质信息技术在云南煤层气领域的应用不断得以发展，目前已取得很大突破，但仍存在一些局限:煤层气数据库系统的数量太少、涉及面积局部或覆盖面太小;在煤层气资源研究评价过程中，手段单一，特别是煤层气资源量估算和经济评价、综合评价方面，没有融入新的信息技术理论体系，难以取得新的突破。

3 主要地质信息技术及在云南煤层气评价中的适用性

我国地质信息技术在煤层气评价中已经构建了较多的理论体系，如:煤层气数据库系统、煤层气地质模型、蒙特卡罗法计算煤层气资源量、净现值法煤层气开发经济评价、多层次模糊数学煤层气潜力评价、基于DEA的煤层气投资风险分析等等。云南煤层气勘探评价要更快得以发展，就应该引用、开发适合云南的信息技术理论，增加评价手段实现对比化，准确高效圈定开发远景区。其中，基于DEA的煤层气投资风险分析法主要应用于煤层气成功开发区块开发投资风险的分析，在分析过程中需要借鉴与评价区地形地貌条件、煤质煤类、含气量等相似的区域成熟的经济评价参数，基于云南煤层气勘探开发现状和目前国内外没有与云南煤层气赋存特征相似的成熟的经济评价参数可借鉴，因此，基于DEA的煤层气投资风险分析法现阶段不适宜在云南省内使用。本文主要分析了其它主要地质信息技术以及在云南的适用性。

3.1 构建数据库管理系统

在煤层气的勘探开发过程中，建立煤层气数据库管理系统是十分必要的，有了这样的数据库管理系统，每次煤层气工作成果及时的叠加入库，这样可以实现对各含煤盆地的各勘探井田、各区块煤层厚度及其编号、钻探井号及坐标、煤层埋深、化学分析成果、含气量、密度、镜煤反射率、煤质、煤储量、煤层气远景储量、可采资源量及图形等的实时查询、添加修改等管理，可大大降低下步工作的劳动强度，更可以系统的进行交互式对多元评价信息进行对比、综合分析中获得新的启发，更好推动煤层气工作水平的提高。建立煤层气数据库管理系统包括两个方面的建设，一是依据数据库设计原理建立数据库，如基于VC++6.0的煤矿区煤层气资源评价管理数据库等，用以存入包括煤层基本情况、煤层储量、煤质基本数据、工艺特征与煤岩基础数据、煤层瓦斯基础数据等各井田的基础数据;二是建立可维护性强数据库管理系统，如国内的基于GIS和数据库的煤矿区煤层气资源评价与管理系统、基于Visual Studio 2005开发平台，采用VB开发语言和ADO.NET数据库访问技术，开发实现的煤层煤气数据库系统等等，云南省内若能构建全面的煤层气数据库管理系统，就能为煤层气的评价和管理提供可视化的平台。实现评价管理与决策的一体化，从而为煤层气资源的管理和评价服务带来新的手段。

3.2 建立煤层气地质模型

煤层气地质数值模拟是煤层气资源勘探和开发的关键技术之一，在煤层气资源开发潜力评价中可以通过求取相关参数数据，建立合理的煤层气地质数值模拟来分析井田的煤层气产能和服务年限等。根据云南煤层气资源量和工作实际进展情况分析，在井田煤层气评价中迫切需要融入煤层气地质模拟技术，以达到研究煤层气储集、运移和产出规律，对比分析煤储层特征的目的。在现阶段井组压裂排采试验中，云南特有的煤层赋存特性和地理地质环境，通过建立煤层气地质模型，可以摸索云南自己的煤层气赋存、产出机理，为今后规模开发煤层气资源提供科学决策依据。目前国内煤层气地质三维模型建立一般采用剖面成面法、直接点面法和拓扑分析方法等。

3.3 净现值法对煤层气目标区开发经济评价

云南正处煤层气开发试验的阶段，在评价中合理圈定开发目标区，进一步评价目标区投资开发项目的经济状况，主导合理投资，保证最大收益，对于全省煤层气开发利用具有示范意义。在诸多经济评价方法中，解磊提出的基于净现值法对煤层气目标区开发经济评价是一种动态评价方法，可以将煤层气项目计算期内各年发生的净现金流量折现到计算初期，从而可以考察目标区在计算期内盈利的能力，比较好的反映资金的时间价值。该方法以煤层气目标区从现金投入和现金流出两大方面的分析作为思路。以固定资产投资投入、建设期贷款利息投入、流动资金投入、固定资产投资方向调节税投入、生产经营成本和费用投入、税费投入和销售收入、政府补贴收入等作为主要参数建立煤层气目标区经济评价模型。

模型中，通过估算各项参数，可直接求出煤层气目标区在评价期内的经济效益 (NPV)，从而正确指导煤层气合理开发，提高开发效益。

3.4 蒙特卡罗法计算煤层气资源量

蒙特卡罗法又称随机抽样技巧法，已被广泛应用于地质、工程等方面。云南煤层气资源量计算采用常规体积法:Q=A×H×D×q，对各项参数的选取一般进行定量化，比如煤层含气量q往往通过加权平均法确定，用定量参数代表全井田的煤层气赋存特性，计算手段单一而无法形成对比，这样计算出的煤层气资源量值难以避免与实际的出入。蒙特卡罗法引入煤层气资源量计算，可弥补容积法视各参数为常数的不足，杨永国教授为实现蒙特卡罗法计算煤层气资源量的功能，研发了蒙特卡罗算法软件。笔者选择滇东北玉京山井田对体积法和蒙特卡罗发计算结果进行了对比:玉京山井田采用体积法计算煤层气资源量为12.93亿m3;应用杨教授的蒙特卡罗算法软件对井田各参数进行处理，通过设置不同计算区间和计算长度等量运行结果为:井田5%概率下煤层气资源量约为45.06亿m3;50%概率下煤层气资源量约为15.00亿m3;95%概率下煤层气资源量约为0.1亿m3。50%概率下煤层气资源量与体积法计算得到的结果差约为2亿m3，结果比较接近。通过蒙特卡罗法增加了井田煤层气计算方法，对结算结果可实现对比分析，合理评价。

3.5 多层次模糊数学法

多层次模糊数学主要应用于煤层气开发潜力评价中，其通过建立层次结构模型，对控制井田煤层气开发潜力评价的因素:煤厚、储层岩性、煤层甲烷含气量、埋深、煤的孔渗性、储气方式、开采特点、开采深度、井距、初始产气量等进行综合研究，按属性进行层次划分，采用模糊数学方法对各层次之间的判断矩阵及单项指标在项目经济评价中的相对权重。若一致性检验比例小于0.1，则表明判断矩阵具有满意的一致性。该方法对指导煤层气勘探开发潜力评价工作，圈定最佳实验区，是很好的参考体系。

4 总结

云南煤层气资源丰富，受其特殊的地形地质条件和煤层气赋存条件的限制，煤层气资源的勘探开发过程是一个长期艰难的论证试验过程，地质信息技术在云南煤层气评价中仍存在一定局限性。目前国内发展的地质信息技术在煤层气资源勘探开发中的应用体系，对煤层气勘探开发评价追踪具有很好的指导作用，云南应该引进并不断完善开拓适合云南特殊煤层气赋存特性的数据库管理系统、煤层气地质模型、净现值法对煤层气目标区开发经济评价、蒙特卡罗法计算煤层气资源量以及多层次模糊数学法等主要地质信息技术，把数学的分析基础和计算机的不断发展应用到云南煤层气勘探开发评价工作中，尽快推动行业取得新的突破。

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