体积法在煤层气资源储量评估中的应用

刘宇

摘要：煤层气具有特殊的地质特征，资源储量评估方法与常规油气资源储量评估方法不同。体积法是煤层气地质储量计算的基本方法，适用于各个级别的煤层气地质储量的计算，其精度取决于对气藏地质条件和储层的认识，也取决于储量计算参数的精度。对煤层含气面积、有效厚度、煤质量密度和含气量等各项储量计算参数的确定方法进行了分析研究。并以沁端区块为例，结合其实际地质及生产数据，确定其含气面积等各项储量计算参数，利用体积法估算出区块煤层气资源储量。

关键词：煤层气；储量；体积法

煤层气具有特殊的地质特征，资源储量评估方法与常规油气资源储量评估方法不同。目前煤层气储量评估方法主要有类比法、物质平衡法、体积法、数值模拟法及产量递减法等。但是每种方法都有自身的适用条件和局限性，我们需要根据实际需要选择最佳的储量计算方法。

1 储量起算条件和计算单元

1.1 储量起算条件

通常将单井产量下限作为煤层气储量的起算标准，即探明储量只能在煤层气井单井产量达到所规定的产量下限的地区进行计算。根据国内平均条件，所确定的单井平均产量下限值见表 1。

1. 2 储量计算单元

储量计算单元一般是煤层气藏，指的是受多种地质因素影响的含有煤层气的煤储集体，计算单元的边界一般按着煤层气藏边界计算。通常，我们将平面上的计算单元称为区块，将面积很大区块划分为井区。在同一区块，储气条件、构造条件等应基本相同或者相差不大。纵向上的计算单元一般指的是单一煤层，多个煤层集中在一起可以合并计算单元[1]。

1. 3 储量计算边界

储量计算单元的边界，最好由查明的煤层气藏的各类地质边界， 如断层、地层变化（变薄、尖灭、剥蚀、变质等）、含气量下限、煤层净厚下限（0.5m～0.8m）等边界确定（对煤层组的情况可根据实际条件做适当调整）；若未查明地质边界，主要由达到产量下限值的煤层气井圈定，由于各种原因也可以由矿权区边界、自然地量边界人为储量计算线等圈定。煤层含气量下限值如表 2，表 2 也可根据具体条件进行调整，如煤层厚度不同时应适当调整。

2.2 体积法计算储量参数确定

2. 2.1 储量计算参数取值

a） 储量计算中的参数可由多种资料和多种方法获得，在选用时应详细比较它们的精度和代表性进行综合选值，并在储量报告中论述确定参数的依据；

b） 计算地质单元的参数平均值时，煤层厚度原则上应根据实际构造发育规律，采用等值线面积平衡法或井点控制面积权衡法，但在煤田勘查的详查区和精查区可直接采用算术平均法计算，其他参数一般应采用煤层气参数试验井井点控制面积权衡法计算；

c） 各项参数名称、符号、单位及有效位数按 DZ/T 0216—2002 煤层气资源/储量规范规定，计算中采用四舍五入进位法；

d） 煤层气储量应以标准状态（温度 20℃，压力 0.101MPa）下的干燥体积单位表示[2]。

2.2.2 煤层含气面积（简称含气面积）

含气面积是指单井煤层气产量达到产量下限值的煤层分布面积。应充分利用地质、钻井、测井、地震和煤样测试等资料综合分析煤层分布的地质规律和几何形态，在钻井控制和地震解释综合编制的煤层顶、底板构造图上圈定[3]。煤层气含气边界确定原则：

1） 綜合利用钻井资料和地震解释资料确定的煤层气藏的边界范围，即剥蚀、断层、尖灭等地质边界；煤层气产量达不到产量下限的煤层净厚度下限边界；含气量下限边界；还需要注意瓦斯风化带边界。

2） 当没有明确煤层气藏边界或气井与边界的距离过大时，主要方法是以煤层气井为中心外推一定的距离来确定。探明含气面积边界的外推距离一般小于或等于规定井距的 0.5～1.0 倍。

可分以下几种情况：

a）仅有 1 口井达到产气下限值时，以此井为中心外推 1/2 井距； b）在有多口相邻井达到产气下限值时，若其中有两口相邻井井

间距离超过 3 个井距，可分别以这两口井为中心外推 1/2 井距； c）在有多口相邻井达到产气下限值时，若其中有两口相邻井井

间距离超过两个井距，但小于 3 个井距时，井间所有面积都计为探明

面积，同时可以这两口井为中心外推 1 个井距作为探明面积边界； d）在有多口相邻井达到产气下限值，且井间距离都不超过两个

井距时，探明面积边界可以边缘井为中心外推 1 个井距。3）但是基于各种其他因素也可以利用矿权区边界、人为储量计

算线或自然地理边界等因素来圈定含气面积边界[3]。

2.2.3 煤层有效（净）厚度

煤层有效厚度是指扣除夹矸层的煤层厚度，又称为净厚度。探明有效厚度应按如下原则确定：

1） 应是经过煤层气井试采证实已达到储量起算标准，未进行试采的煤层应与邻井达到起算标准的煤层是连续和相似的[2]；

2） 井控程度应达到井距要求，一般采用面积权衡法取值；

3） 有效厚度应主要根据钻井取心或测井划定，井斜过大时应进行井位和厚度校正；

4） 单井有效厚度下限值为0.5m～0.8m（视含气量大小可作调整），夹矸层起扣厚度为0.05m～0.10m。

2.2.4 煤质量密度

煤质量密度分为纯煤质量密度和视煤质量密度，在储量计算中分别对应不同的含气量基准。质量密度的测定中，水分的测定可以采用通氮干燥法、甲苯蒸馏法和空气干燥法等，其中通氮干燥法和甲蒸馏法适用于所有煤种。灰分的测定可以采用缓慢灰化或者快速灰化法。

2.2.5 煤含气量

a） 计算探明地质储量时，应采用现场煤心直接解吸法的实测含

气量，煤田勘查煤心分析法测定的含气量也可参考应用，但宜进行必要的校正。采样间隔：煤层厚度10m以内，每0.5m～1.0m采1个样；煤层厚度 10m以上，均匀分布 10 个样以上（可每 2m或更大间隔 1 个样）。井（孔）控程度达到规定井距的 1.5～2.0 倍，一般采用面积权衡法取值，用校正井圈出的大于邻近煤层气井的等值线，所高于的含气量值不参与权衡。

b） 计算未探明地质储量时，可采用现场煤心直接解吸法和煤田勘查煤心分析法（MT/T77—94 煤层气测定方法）测定的含气量。与邻近的、地质条件和煤层煤质相似的地区类比求得的含气量，可用于预测地质储量计算。必要时也可根据煤质和埋深估算含气量，估算的含气量可用于预测地质储量的计算。

c） 矿井相对瓦斯涌出量在综合分析煤层、顶底板和邻近层以及采空区的有关地质环境和构造条件后可作为计算推测资源量时含气 量的参考值。用于瓦斯突出防治的等温吸附曲线虽然也能提供煤层气容量值，但在参考引用时必须进行水分和温度等方面的校正，校正后可用于推测资源量计算[3]。

3 体积法应用实例

沁端区块位于沁水盆地南部，隶属于山西省沁水县，矿区属于中联煤层气有限责任公司，属山区丘陵地貌，以低山丘陵为主。

3.1 地质背景

本区构造形态总体为一走向北北东、倾向北西西的单斜构造。在此基础上发育了一系列近南北-北北东向宽缓褶曲，形成区内地层的波状起伏，岩层倾角一般不超过 15°，个别地段受构造影响岩层倾角变化大。区块内发育正断层，地表有多处出露，走向总体呈 NE 向延伸，贯穿全区，延伸长度 12.5km。该断层地表露头断层面清楚，断层宽约 3m，产状为 300°∠45゜，断距约 100m。区内节理总体较发育， 发育方向大致可分为 3 个方向，分别是走向 50°～60°、290°和320°，尤以走向 50°～60°的节理最为发育。

3.2 煤系发育特征

区块内主要含煤地层为石炭系上统太原组（C3t）和二叠系下统山西组（P1s），煤系平均总厚163.02m。含煤17层，煤层总14.67m，含煤系数 9.1%，其中主要可采煤层 2 层，分别为 3#煤层和 15#煤层， 总厚 10.70m。

3.3 煤层发育特征

区块内稳定发育的主要煤层为二叠系下统山西组的 3#煤层和石炭系上统太原组的 15#煤层。

3#煤层位于山西组下部，上距 K9 砂岩 30m，下距 K7 砂岩 8m。厚 6.05～6.6m，平均 6.24m。底板标高 17.10～321.20m。含夹矸 0～5 层，一般1～3层，夹矸厚度不大，总厚度不超过0.50m，单层厚度小于 0.30m，夹矸岩性多为泥岩或粉砂质泥岩，结构为简单-较简单型， 属稳定煤层。为低-中灰、特低硫无烟煤。3#煤层厚度如图 1 所示。

15#煤层位于太原组一段顶部，直接伏于 K2 灰岩之下，上距 3# 煤层85m～96m，下距K1砂岩9m。煤层厚3.8～4.5m，平均4.14m。底板标高-81.30～231.08m。夹矸单层厚小于 0.60m，结构为简单-复杂型，属稳定煤层。为中灰、特低硫无烟煤。15#煤层厚度如图 2 所示。

2 中煤层含气量下限标准。但是西南部 W2井单井平均日产量小于1000 ，未达到表1中储量起算单井产量下限标准，所以需要W2井外推 1/2 井距不得作为含气面积。断层部分不计入含气面积。W2井产量如图 4 所示，圈定的含气面积如图 6 所示。

参考文献：

[1] 李明宅，徐凤银，等. 煤层气储量评价方法与计算技术[J].中国石油勘探，2008，13（5）：37-44.

[2] 李明宅，胡爱梅，孙晗森，等.煤层气储量计算方法[J].天然气工业，2002，22（5）：32-35.

[3] 煤层气资源/储量规范.DZ/T-0216—2002.地质出版社，2002.

[4] 郑得文，张君峰，孙广伯，徐小林，鞠秀娟，李敏.煤層气资源储量评估基础参数研究[J].中国石油勘探.2008（03）：2-4.

[5] 王红岩，刘洪林，等.煤层气储量计算方法及应用[J]. 天然气工业.2004，24（7）：26-28.