在已有研究成果的基础上,补充完善样本点,对煤层气资源评价的关键参数进行专门研究,包括:对煤层气地质资源量计算结果有重要影响的煤层含气量和煤层气风化带深度;对煤层气可采资源量有重要影响的可采系数;对资源优劣程度评价有重要影响的煤层气资源类别评价标准;对煤层气区带优选有重要影响的煤层气综合评价参数和标准等。
(一)煤储层含气量
煤储层含气量是煤层在地层条件下所含的甲烷气体的总量,包括取芯过程中的散失量、解吸量和残余量。煤储层含气量值的选用有以下方法:
1.实测法
钻井取芯获得的含气量为损失气量、解吸气量(模拟地下温度)和残余气量之和。可采用煤层气井中实测的煤层含气量,也可采用煤田勘探所实测的煤层含气量。
一部分盆地内已多次开展过煤层气资源评价,积累了大量的数据和资料,更主要的是,这些数据和资料来源于煤田地质勘探和煤矿生产,是可靠的。因此,在分析、整理前人成果的基础上,直接编绘煤层埋深图、煤层厚度图、煤层气含量图。
2.类比法
在缺乏煤层含气量实测值的计算单元内,可以类比相邻或地质条件相似、具有相同埋深范围单元内的含气量值。在类比时,应注意研究煤层上覆有效地层厚度和含气量之间的关系,以便预测的含气量值更接近地质实际。
例如在珲春盆地,由于是低阶煤区,煤层含气量低,煤矿瓦斯等级低,煤田勘探孔或矿井瓦斯资料十分缺乏,少量的煤层气含气量数据都分布在板石计算单元内,而其他计算单元内则没有煤层含气量数据,因此,只能采用类比的方法获得其他区块的煤层含气量(表4-10)。
表4-10 珲春盆地煤层含气量参数预测结果表
3.推测法
以获得浅部计算单元内含气量与深度关系为前提,可推算地质条件相似的深部计算单元内的含气量值。根据实际情况,可选择梯度法、等温吸附法、测井曲线法和地质综合分析法。所有参与计算的煤层含气量均以原地基为准。
(二)煤层气风化带深度
煤层气风化带深度指煤层埋藏于浅部,受到风化作用,其化学性质、物理性质以及含气性都发生了明显的变化。对于本次资评,煤层气中气态烃含量小于80%作为划分煤层气风化带的界限。在实际的工作中,主要用以下两种方法确定煤层气风化带深度。
1.甲烷浓度—深度关系法
由于煤层甲烷浓度和含气量总的变化趋势为由浅部向深部是逐渐增高的,因此,可利用甲烷浓度—深度关系获得甲烷浓度80%对应的深度(图4-6);也可以用甲烷浓度—含气量关系求得甲烷浓度80%对应的含气量,再利用含气量—深度资料获得该含气量对应的深度,该深度即为煤层气风化带界线。这是一种最常用的方法,在有实测甲烷浓度的煤田或矿区,一般采用这种方法。
2.类比法
对缺乏甲烷浓度的含气区带或矿区,采用类比法。如苏浙皖边含气盆地群宜溧、常州、长广含气区带无实测甲烷浓度资料,便与同一含气盆地群的苏州、锡澄虞、皖南宣泾区带类比,来获得风化带深度。
图4-6 苏州、锡澄虞、皖南宣泾区带甲烷含量和深度关系图
(三)可采系数
本实施方案中的可采系数,是依据等温吸附试验结果、原始含气量和与排采废弃压力对应的含气量计算的理论值,可用来反映基于煤等温吸附特性的煤层气可采系数。计算公式如下:
新一轮全国油气资源评价
为便于应用上式可变为:式中:Ca——煤层气废弃时的煤层含气量,m3/t;
新一轮全国油气资源评价
Ci——煤储层原始含气量,m3/t;
VL— 煤—储层兰氏体积,m3/t;
PL——煤储层兰氏压力,MPa;
Pa——废弃压力,MPa。
在本轮资源评价中,当煤层埋深小于1 500m 时,采用公式直接计算煤层气资源可采系数。对埋深大于1 500m的煤储层,不计算煤层气可采资源量。下面以抚顺盆地煤层气资源评价为例说明。
抚顺煤田是高沼气煤田,煤层瓦斯风化带深度大致在200m 左右;抚顺煤田在已进行煤矿开发的地区都有煤层气含量实测值,见表4-11、表4-12及图4-7。
表4-11 北龙风矿实测煤层气含量数据表
表4-12 抚顺煤田探2井煤层气含量、等温吸附数据表
图4-7 抚顺矿区主煤层等温吸附曲线图
根据抚顺煤田老虎台矿煤层气参数井探2井实际取芯、分析化验数据,煤层气可采系数计算参数确定如下:
(1)含气量(m3/t):根据抚顺煤田老虎台矿煤层气参数井探2井实际取芯、分析化验数据,本煤田煤储层原始含气量取9.65m3/t。
(2)兰氏体积(m3/t):根据抚顺煤田老虎台矿煤层气参数井探2井实际取芯、分析化验数据,本煤田煤的兰氏体积取17.30m3/t。
(3)兰氏压力(MPa):根据抚顺煤田老虎台矿煤层气参数井探2井实际取芯、分析化验数据,本煤田煤的兰氏压力取3.32MPa。
(4)废弃压力:依据《新一轮全国煤层气资源评价实施方案》,对于长焰煤、气煤,废弃压力值选取0.7MPa。
通过计算,抚顺盆地煤层气资源可采系数为68.8%。
通过计算,全国煤层气资源平均可采系数为43.69%。其中,二连盆地群煤层气资源可采系数最大,为81.45%,其他主要盆地(群)煤层气资源可采系数见图4-8。
图4-8 全国主要盆地(群)煤层气资源可采系数直方图
(四)煤层气资源类别评价标准
本标准用于各计算单元煤层气资源类别的评价。
将煤层气资源分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类三个资源类别。煤层气资源类别主要由单层煤厚、含气量、煤层埋深、煤层渗透率和煤层压力特征等五项参数决定。各参数赋分标准见表4-13,五项参数分值相加,得到资源的评价总分。考虑不同的勘探程度,分以下三种情况确定资源类别:
表4-13 煤层气资源类别评价参数取值标准
(1)当五项因素同时参与评价时,Ⅰ类资源:积分>180分;Ⅱ类资源:180~140分;Ⅲ类资源:<140分。
(2)当缺乏某一参数时,Ⅰ类资源:>160分;Ⅱ类资源:160~120分;Ⅲ类资源:<120分。
(3)当缺乏某两项参数时,Ⅰ类资源:>110分;Ⅱ类资源:110~70分;Ⅲ类资源:<70分。
(五)煤层气综合评价参数和标准
煤层气有利区带综合评价指标体系如表4-14,在自左而右的层次结构中,指标项层次中8个评价指标是基础,指标层向上组成评价条件层,是分层次从不同方面反映煤层气资源规模及其可采性和开发利用属性的主要因素。该体系中条件、指标的内涵和特征取值、赋值标准如下:
表4-14 煤层气资源综合评价体系及特征分级标准
1.资源条件和可采性
资源条件及可采性(B1)主要指煤层气资源规模以及本身固有的采出的难易程度,是决定煤层气经济开发的内在因素。该评价条件由资源丰度(C1)、地质资源量(C2)、可采资源量(C3)、资源类别(C4)和煤系后期改造程度(C5)五个评价指标组成。
2.开发利用条件
开发利用条件(B2)包括市场需求(C6)、地形条件(C7)和基础设施(C8)三个指标,是煤层气经济开采的外在影响因素。市场需求(C6)根据市场对煤层气需求的大小定性赋分;地形条件(C7)根据丘陵、山地、平原等情况进行定性打分;基础设施(C8)根据天然气利用的基础设施的有无或完善程度定性打分。