煤層氣資源量計算中的幾個問題

摘　要　文中對煤層氣資源量計算中的幾個問題作了探討，指出煤層氣資源量中的甲烷量是我們計算儲量的主要對象，煤層圍岩及不可采煤層中的氣體應得到重視，計算儲量時可采用數值模擬法放入開發階段的儲量動態模擬之中。
關鍵詞　煤層氣　資源量計算

1　引　言

　　煤層氣資源量的大小、分布是煤層氣地質評價的重要內容，也是煤層氣開發前進行經濟預算的主要依據。資源量計算的準確與否直接影響到煤層氣開發的經濟效益。因此，煤層氣的資源量計算是一個非常值得探討的問題。目前，國內外普遍的作法是以煤樣的含氣量和煤炭儲量的乘積得出，含氣量以混合氣體形式計算，煤炭儲量以可采煤層計算，而已有的實例證明，這種計算方法往往與氣井的實際產量相矛盾。所以有必要對煤層氣資源量計算中的幾個問題作進一步討論。

2　煤層氣資源量計算中的幾個問題

2.1　煤層氣資源量中的甲烷量
　　眾所周知，煤層氣是一種以甲烷為主的混合氣體，含有甲烷、二氧化碳、氮氣、重烴氣以及少量的氫氣，一氧化碳，硫化氫及氬等稀有氣體。煤層氣的自然組分一般以甲烷為主，多在80%以上，二氧化碳含量大多在5%以下，甲烷和氮氣含量的關係互為消長，隨埋深增加，甲烷含量增加，氮氣減少。隻有甲烷帶中的氣體組分才是我們計算儲量的主要對象。
　　目前所報道的煤層氣儲量是以混合氣體形式計算的儲量，這其中的部分儲量是非甲烷氣體的儲量，因此值得我們注意的是所計算的煤層氣資源量並非都是可利用的甲烷量。特別是對那些非烴類氣體含量高的煤層，有必要對含氣量的成分做進一步03manbetx ，計算出混合氣體中的甲烷量，依此作為煤層氣資源量評價和勘探開發的依據。例如我國遼寧撫順老虎台礦，解吸煤層氣中的二氧化碳含量高達19.51%；安徽淮南謝一礦，解吸煤層氣中的氮氣含量高達24.82%，山東滕南礦區的一些礦井(如付村、田陳)在孔深達500m以下時，氮氣含量仍然高達80%以上。這種非正常組分的煤層氣含量在作儲量計算時必須引起注意，必要時應計算出甲烷量。

2.2　煤層圍岩中的氣體
　　煤層氣是一種自生自儲的非常規天然氣。嚴格來講，僅指賦存於煤層中的氣體，不包括煤層圍岩中的氣體。當前國內外在計算煤層氣儲量時，也是以煤樣的含氣量和煤炭儲量乘積得出，實際上並未考慮煤層圍岩中的氣體，這在煤層氣開發初期是可以理解的，煤層圍岩中的氣體可按理論歸入常規天然氣。但實際情況並非如此，美國橡樹林煤礦煤層氣總儲量為4390萬m³，生產煤層氣10年後，對煤層中煤層氣含量進行檢測，結果表明，原地煤層氣含量比原來的減少了73%，相當於在此區內總氣量減少了3230萬m³。而在已往10年中，實際產氣量為9060萬m³，總產氣量為減少氣量的2.8倍，即10年中采氣量有5830萬m³來自其它層，占總采出量的64.3%。我國陽泉礦務局1985年對12處礦井瓦斯湧出來源進行03manbetx ，來自開采煤層的僅占25%～35%，而來自圍岩及鄰近地層的占65%～75%。因此，在煤層氣開發階段，實際采出的煤層氣並非僅指煤層中的氣體，這顯然出現了與資源量計算上的矛盾。
　　為了正確評價礦區內煤層氣的開發價值，作出合理的經濟預算，有人認為對煤層圍岩中的這部分氣體也應加入煤層氣資源量計算即：
　　儲量＝煤炭總地質儲量×煤層氣平均含量＋采氣影響範圍內岩石總含氣量
　　這種做法為煤層氣的後期開發、經濟預算提供了更為合乎實際的儲量預算，但也應當看到，在煤層氣開發初期，要提前預測煤層氣采氣的影響範圍和岩層中的含氣量是何等困難。
　　為解決這一難題，可將煤層氣的儲量預算視為動態範疇。在開發初期，資料欠缺的情況下，按現行的儲量計算方法僅對煤層中的煤層氣資源量做出計算；進入開發階段後，隨資料積累、參數增多，可采用數值模擬法隨時對煤層氣的資源量進行重新估算，使之與實際情況相符合，並相應地調整煤層氣的開發戰略，這樣做可以有效地避免煤層氣開發初期階段的風險性。

2.3　不可采煤層中的氣體
　　在我國煤炭工業中，根據現代技術和經濟條件一般將煤層厚度小於0.7m的煤層作為不可采煤層，也不進行煤炭儲量計算。世界上其它國家作法也基本如此，如美國將具有資源勘探意義的煤層規定為單層厚度不小於0.6m的煤層，對這部分不可采煤層中的氣體目前也都未列入煤層氣的資源量計算之中。
　　不可采煤層有兩種存在形式，一種是作為可采煤層的分叉或尖滅帶；另一種是以單一薄層形式賦存於可采煤層的上下方。因為煤層的出現常以煤層組的方式，所以在一個主煤層組中，這種相距較近的不可采薄煤層往往有很多，它們在煤層氣開發中也是一個不可忽視的資源量。
　　煤層氣開發過程中，儲層強化(造穴、壓裂)是一種主要手段。壓裂時，裂縫方向不僅沿水平方向擴展，而且可以貫穿煤層頂底板進入相鄰地層，甚至穿過整個煤組並進入相鄰煤組。例如，美國在岩溪地區進行單煤層進入的多煤層強化(限製進入法完井)時，在P4井中對黑溪煤組和上覆的瑪麗利煤組分別進行強化，兩煤組之間用橋塞相隔離，前七個月隻有瑪麗利煤組生產。在初始生產期內，將熒光素染料注入離P4井107m監測井P4M2底部的黑溪煤層中。兩周後，從瑪麗利煤組生產的水中檢測到熒光素染料，表明兩煤組之間有水力聯係。生產期間，P4M2井中瑪麗利煤組和黑溪煤組的壓力響應曲線也證實了這一點，盡管在生產井中隻從瑪麗利煤組抽水，而監測井中黑溪煤組的壓力卻一直在下降，後來對P6、P7井強化時，底部黑溪煤組中的裂縫不僅穿過兩煤組之間61m厚的岩石夾層，而且向上延伸超過122m，使兩個煤組完全貫通。這種過量增長的裂縫顯然對不可采煤層也起到了連通作用，使不可采煤層中的氣體同時進入了可采儲量。
　　為進一步證實黑溪煤組(共8層薄煤，單層厚0.3～0.6m，累計厚度1.8～2.4m)的產氣潛力，研究人員在P2、P3井中分別對兩組煤層進行分層生產測試，同時對6口生產井和3口監測井的氣樣進行δ¹³C同位素03manbetx 。結果表明，采收氣體中有35%的氣體來自黑溪煤組，從而使單獨開采瑪麗利煤組僅具邊緣經濟效益的煤層氣井具有商業性開發價值。
　　事實證明，不可采煤層在煤層氣開發過程中有時也會起到非常重要的作用。因此，建議將煤組內相距較近的不可采薄煤層在做儲量計算時按各單煤層累計厚度計算，或者參照煤層圍岩中氣體的計算方法，放入儲量的動態模擬之中。

3　結語

　　煤層氣是一種以甲烷為主的混合氣體，其中的甲烷量是我們計算儲量的主要對象。煤層氣的賦存狀態受多種地質因素所控製，開采過程中，煤層氣的原始賦存狀態被破壞，引起煤層(包括不可采煤層)及圍岩中的氣體同時進入可采儲量，這對煤層氣開發而言是一個有益貢獻，但要提前預測這部分氣資源量的大小尚有許多問題(如含氣量、分布範圍等)，所以建議將煤層圍岩中的氣體和不可采煤層中的氣體放入開發階段的儲量動態模擬之中，以減少煤層氣開發初期階段的風險性。

作者單位：王素玲　焦作煤炭工業學校
　　　　　陳江峰　潘結南　焦作工學院化石燃料研究所

參考文獻

　1　地礦部華北石油地質局編.煤層氣譯文集.河南科學技術出版社，1990.467～478
　2　四達礦業公司開發部.礦井煤層氣儲量計算方法.中國煤層氣，1996.2，102～105