基于煤田地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)的煤層氣預(yù)測分析方法研究

賈慶輝

山東省煤田地質(zhì)局第二勘探隊 山東 濟(jì)寧 272000

中國科技發(fā)展及進(jìn)步速度較快，新能源開發(fā)利用也進(jìn)入了迅猛發(fā)展階段，開發(fā)利用煤層氣這一課題，也獲得了長足發(fā)展并投入了大量精力進(jìn)行研究。在評價煤層氣資源過程中，參照數(shù)據(jù)主要是煤儲層含氣量[1]，因此，獲取其準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，十分重要。

一、預(yù)測含氣量的辦法分析

預(yù)測含氣量包括逐步回歸分析及單因素分析，檢驗后者，可分析含氣量是否存在明顯干擾，前者首先選出相關(guān)含氣量Q最大的地質(zhì)因素，計算并檢驗該因素作用，分析是否顯著，若顯著，于回歸式中引入。再篩選剩下的地質(zhì)因素，找出密切Q的因素，若后來因素引入導(dǎo)致先引入因素不能顯著作用于Q，在回歸式中將其剔除，反復(fù)進(jìn)行，至沒有一個自變量可以剔除或者引入，停止進(jìn)行，在眾多因素中，將顯著作用或者最有意義的地質(zhì)因素選出，構(gòu)建線性回歸方程，確保最佳。

結(jié)合本文研究的井田煤儲層地質(zhì)條件及煤層氣自身特點[2]，將影響含氣量地質(zhì)因素初步選出，從多個角度入手，包括保存條件、生氣條件以及儲氣條件，地質(zhì)因素包括煤層凈厚度、煤層總厚度、黃土層厚度、埋深、砂泥比等，共計19個地質(zhì)因素，做好單因素分析后，將與含氣量聯(lián)系密切的地質(zhì)因素選出，然后開展逐步回歸分析，做好顯著性檢驗工作。逐步回歸分析過程中，采用SPSS數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件，參照地學(xué)信息處理軟件，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，分析比較8＃的3個模型，將合理數(shù)學(xué)模型選出，對8＃煤層含氣量進(jìn)行預(yù)測，從而對含氣量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測。

二、煤層氣預(yù)測模型構(gòu)建

了解煤氣層自身特點，參照煤儲層地質(zhì)條件，對19個對8＃煤層含氣量造成影響的地質(zhì)因素進(jìn)行初步篩選，收集鉆孔資料，對煤層氣井測試資料進(jìn)行充分掌握，同時了解瓦斯測試資料，然后整理及分析8＃煤層的單因素分析相關(guān)數(shù)據(jù)，具體如下：鉆孔號NZ001，含氣量0.00m3/t、煤層總厚度1.54m、煤層凈厚度1.54m、埋深1084.39m、黃土層厚度241.19m、上部巖層總厚度843.20m、上部延安組總厚度6.80m、下部延安組總厚度83.29m、延安組總厚度96.97m、上部延安組泥巖厚度6.80m，鉆孔號NZ002，含氣量0.47m3/t、煤層總厚度3.49m、煤層凈厚度3.49m、埋深964.18m、黃土層厚度80.00m、上部巖層總厚度884.18m、上部延安組總厚度27.99m、下部延安組總厚度1.31m、延安組總厚度32.78m、上部延安組泥巖厚度11.34m，鉆孔號NZ810，含氣量0.35m3/t、煤層總厚度3.85m、煤層凈厚度3.60m、埋深996.10m、黃土層厚度50.00m、上部巖層總厚度946.10m、上部延安組總厚度97.92m、下部延安組總厚度8.22m、延安組總厚度110.36m、上部延安組泥巖厚度41.77m。

為8＃煤層構(gòu)建含氣量預(yù)測模型，共計3個[3]，分別是5孔預(yù)測模型、6孔預(yù)測模型及5+6孔預(yù)測模型。對含氣量數(shù)據(jù)(5個煤層氣井)進(jìn)行統(tǒng)計，利用表格，做好相關(guān)性分析，2者分別是已收集的地質(zhì)因素、8＃煤層含氣量，以此類推，完成19個地質(zhì)因素分析，煤層總厚度與含氣量的相關(guān)關(guān)系中，y代表含氣量，R2代表兩個量的關(guān)聯(lián)度，x代表煤層總厚度，y＝0.4079x+0.1583，R2＝0.3568，煤層凈厚度與含氣量的相關(guān)關(guān)系中，y＝0.4518x-0.0683，R2＝0.3835。分析得出，地質(zhì)因素中，與含氣量顯著相關(guān)的包括埋深、煤層凈厚度、下部延安組總厚度、黃土層厚度、下部延安組泥巖厚度等。

單因素分析19個地質(zhì)因素后，將R2＞0.4的地質(zhì)因素選出[4]，做好逐步回歸分析處理，對含氣量預(yù)測模型進(jìn)行構(gòu)建，利用對比分析來明確預(yù)測8＃煤層含氣量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具體包括7個地質(zhì)因素。

構(gòu)建含氣量預(yù)測模型過程中，需要使用地學(xué)信息處理軟件，輸入數(shù)據(jù)后，利用逐步回歸分析來獲得數(shù)學(xué)模型，8＃煤層含氣量預(yù)測模型1逐步回歸分析結(jié)果如下表述：自由度(3，1)，標(biāo)準(zhǔn)差0.264，負(fù)相關(guān)系數(shù)0.9987，F(xiàn)-檢驗值128.6908.根據(jù)構(gòu)建的含氣量預(yù)測模型，在預(yù)測模型中，將鉆孔相關(guān)地質(zhì)因素(已知含氣量)代入，預(yù)測8＃煤層含氣量，可獲得預(yù)測值，對比實測值，可獲得以上數(shù)據(jù)。由此看出，兩者偏差不大，結(jié)果可信[5]。

三、對比及選定預(yù)測模型

利用逐步回歸辦法，將3個含氣量預(yù)測模型最終建立，針對本地區(qū)8＃煤層，利用顯著性檢驗，預(yù)測含氣量，為了更加符合實際，對比分析并將合理數(shù)學(xué)模型篩選而出，預(yù)防含氣量，十分必要。進(jìn)行含氣量預(yù)測模型選擇過程中，需要考慮2點，第一點是數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性及樣品數(shù)量，第二點是煤層氣自身特點，綜合考慮后，確定“5+6”的模型3最為合適。

四、預(yù)測含氣量及計算資源儲量

對含氣量進(jìn)行預(yù)測過程中，利用模型3，計算預(yù)測相關(guān)數(shù)值，對鉆孔含氣量預(yù)測值進(jìn)行相應(yīng)計算，繪制井田8＃煤層含氣量等值線圖[6]，判定為特低等儲量豐度。采用體積法計算8＃煤層氣資源/儲量，最后，計算所得井田8＃煤層氣資源/儲量、平均資源豐度分別為3.309×109m3、0.309×108m3/km2。

結(jié)束語

本文所研究的煤田處于人跡罕至地區(qū)，在地下1000m深埋著煤炭資源，分析地質(zhì)條件特點，具有單一性，本地區(qū)將煤炭資源精查工作初步完成，地質(zhì)資料較為完善及全面，但是，分析發(fā)現(xiàn)，由于煤層氣資源測試成本及勘察取樣成本均高昂，只能有限分析樣品，在井田內(nèi)，相對較少含氣量測試數(shù)據(jù)，利用該數(shù)據(jù)對煤層氣資源/儲量進(jìn)行計算，不科學(xué)，不可取。因此，應(yīng)利用其它地質(zhì)影響因素，對含氣量參數(shù)進(jìn)行量化，目的是對含氣量進(jìn)行科學(xué)及準(zhǔn)確分析預(yù)測，通過將相關(guān)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建來收集未知地質(zhì)鉆孔的含氣量，預(yù)測含氣量，對井田內(nèi)含氣量分布規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確反映。

利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計法，將地質(zhì)資料中數(shù)據(jù)提取并利用數(shù)學(xué)關(guān)系來構(gòu)建數(shù)學(xué)地質(zhì)預(yù)測模型，意義重大，對此方法進(jìn)行分析，基礎(chǔ)是煤田地質(zhì)勘察資料，在單因素分析、線性回歸建模期間，將異常數(shù)據(jù)剔除，可保證準(zhǔn)確預(yù)測，比較及選擇模型期間，需要綜合考慮，構(gòu)建含氣量預(yù)測模型辦法期間，需要對已有信息進(jìn)行充分利用，預(yù)測煤層氣含量，將資金投入減少，科學(xué)合理實現(xiàn)目的，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。