一种基于层次分析法的煤层气综合评价方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于层次分析法的煤层气综合评价方法，属于油气与煤层气地震勘探与开发领域。本方法包括：(1)通过区域地质分析获得煤层气富集的主控因素；(2)根据所述主控因素构建判断矩阵；(3)计算所述判断矩阵中代表煤层气富集主控因素的各个元素的权重值；(4)将煤层气富集区设为研究目标层，将主控因素设为准则层，根据层次分析法完成煤层气富集区的综合评价。本发明有效结合地球物理方法技术及通过层次分析法(AHP)计算得出的煤层气主控因素权重系数，通过线性运算综合各相关地球物理预测技术成果得出煤层分布区煤层气综合评价图，评价结果与实际钻井结果具有较好的一致性。
【专利说明】一种基于层次分析法的煤层气综合评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油气与煤层气地震勘探与开发领域，具体涉及一种基于层次分析法的 煤层气综合评价方法，用于进行煤层气储层含气性预测研究。
【背景技术】
[0002] 目前，在可持续发展进程中，处于能源供应、环境保护等大趋势指引下，煤层气的 勘探与开发越来越受到世人的重视，对于煤层气研究的投入也越来越大。但是，由于针对 煤层气的系统研究整体起步比较晚，目前尚没有形成主要针对煤层气勘探与开发的方法技 术，迫切需要形成有效进行煤层气勘探与开发的针对性较强的技术方法系列。
[0003] 煤层气是一种非常规天然气，属于一种吸附性较强的气体。该类储层不同于常规 石油天然气储层，具有许多独特的特点，因此利用常规油气勘探手段直接进行煤层气预测 存在一定的困难，特别是进行煤层气含气性预测难度更大。
[0004] 随着油气地球物理技术的发展进步，目前已经拥有多种方法可以用于油气储层综 合评价，如常规层次分析方法、神经网络法、聚类分析法、模糊综合评价法、AHP评价法、灰色 系统评价法等，多种方法的出现也推动了油气勘探与开发的进程，为油气增储上产作出了 较大的贡献。
[0005]多学科综合评价技术从技术本身有较大的发展和应用领域，常规的评价方法有两 种，一是有量纲指标的评价方法，如总分评定法；但是应用广泛的是另外一种无量纲的评价 方法，如权值综合分析法、指数综合法、功效系数法等。常规评定方法适用于明确的目标或 参考系，对于十分复杂的对象进行评价对比效果较好。目前对较复杂的目标一般采用模糊 数学综合评价方法，用于涉及模糊因素对象系统的综合评价方法，它考虑多因素的影响，将 评价对象和评价指标运用模糊数学方法转换为隶属度和隶属函数，再通过模糊复合运算得 到模糊结果集。灰色关联分析法也应用到多参数的评价中，由样本资料确定最优的参考序 列，通过计算多样本序列与该参数序列的关联度，对评价目标做出综合分析。统计方法也是 重要的评价方法，常用的有主成分分析法和聚类分析法，前者把多项评价指标分成少数几 个主成分，再以这几个主成分的贡献率为权数构建一个综合指标，根据指标进行评判；后者 将统计样本划分为不同的类别，给出综合评价结果。神经网络法则是将样本的输入输出问 题变为非线性优化的问题，使用优化中的梯度下降法，对问题的识别具有很强的功能。指标 参数的优选以及综合评价方法已经不同程度地被应用于煤层气勘探开发领域，如统计分析 和回归分析被应用于许多煤田的主控因素分析，多层次模糊数学评价方法应用于一些煤田 有利区块的优选等。
[0006] 煤层的含煤性、含气性及渗透性是煤层气勘探开发及资源评价的重要参数，对多 种参数进行组合优选，探讨综合评价方法和技术，是煤层气勘探与开发的重要目标。
[0007] 本研究选择的层次分析法（AHP)最初是由美国运筹学家Saaty T. L教授在上世纪 七十年代正式确立的，此方法最初是在为美国国防部研究"各个工业部门对国家福利的贡 献大小而进行电力分配"问题时提出的一种层次权重决策分析方法。在理论创立阶段，有关 决策决定的研究存在两种倾向：（1)过分依赖数学模型，无法反映人的经验因素；（2)过分 偏重行为、逻辑、推理方面的研究分析，没有能够定量的描述因素之间的相关关系。而Satty 教授提出的层次分析法试图在二者之间寻找结合点。这种理论是在对研究问题充分研究后 首先分析影响问题的内在因素的联系，并予以划分层次，之后再对单层次单目标进行数学 的分析。因此这是一种定性、定量的有机结合，使复杂系统分解，把多目标、多准则又难以全 部定量的决策问题定性为多层次单目标问题。
[0008]此方法适用于复杂决策的综合评价，包括：决策、评价、分析、预测等。其基本思想： 首先将模糊或复杂的决策问题分解成组成元素；再把这些元素按属性分成若干组，形成不 同层次。同一层次的元素作为准则对下一个层次的某些元素起支配作用，同时又受上一层 元素的支配。处于最上层的通常只有一个元素，它是分析问题的预定目标或理想结果，称为 目标层。中间的层次包括实现目标所涉及的中间环节，称为准则层。最低一层为实现目标 可供选择的各种措施方案或体现各准则要素变化的指标称为措施方案层或指标层。如此将 各因素按支配关系形成层次结构，能够有效地分析目标、准则体系层次间的非序列关系，综 合测度决策者的判断和比较，检验比较结果的合理性，最终确定各因素的权重。总结而言， 此方法是在决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基出上，利用较少 的定量信息使决策的思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问 题提供简便的决策方法。因此，适用于评价目标结构复杂而又难以精确定量的情况。
[0009] 综上所述，煤层气是一种吸附性较强的非常规油气，其储层的形成则是由不同于 常规油气储层的多种因素共同作用。煤层的埋藏深度、顶底板岩性、煤质特征、储层压力、煤 层厚度、煤储层渗透性等都对煤层气储层的形成及含气性特征造成较大的影响，在多种条 件决定的情况下使用单一含气性预测方法开展煤层气储层含气性预测及评价分析可靠性 较低。虽然已有多种综合评价分析方法用于常规油气的勘探与开发过程中，但在煤层气勘 探开发领域综合评价分析方法则不够成熟，特别是针对煤层气含气性综合评价方法更是没 有。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于层次分析法的 煤层气综合评价方法，将多因素问题分解成不同层次间互相支配的关系，最终得到目标层 的理想结果。
[0011] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0012] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0013] 一种基于层次分析法的煤层气综合评价方法，包括：
[0014] (1)通过区域地质分析获得煤层气富集的主控因素；
[0015] (2)根据所述主控因素构建判断矩阵；
[0016] (3)计算所述判断矩阵中代表煤层气富集主控因素的各个元素的权重值；
[0017] (4)将煤层气富集区设为研究目标层，将主控因素设为准则层，根据层次分析法 (AHP)完成煤层气富集区的综合评价。
[0018]所述步骤⑴中的主控因素包括：煤质、煤层、煤储层孔渗性、构造、埋深和盖层条 件。
[0019] 所述步骤⑵中的判断矩阵如下：
[0020]
【权利要求】
1. 一种基于层次分析法的煤层气综合评价方法，其特征在于：所述方法包括： (1) 通过区域地质分析获得煤层气富集的主控因素； (2) 根据所述主控因素构建判断矩阵； (3) 计算所述判断矩阵中代表煤层气富集主控因素的各个元素的权重值； (4) 将煤层气富集区设为研究目标层，将主控因素设为准则层，根据层次分析法完成煤 层气富集区的综合评价。
2. 根据权利要求1所述的基于层次分析法的煤层气综合评价方法，其特征在于：所述 步骤（1)中的主控因素包括：煤质、煤层、煤储层孔渗性、构造、埋深和盖层条件。
3. 根据权利要求2所述的基于层次分析法的煤层气综合评价方法，其特征在于：所述 步骤（2)中的判断矩阵如下：
其中，判断矩阵中元素的值代表的是第i个元素相对第j个元素的重要性，其数值 用1至9来表示。
4. 根据权利要求3所述的基于层次分析法的煤层气综合评价方法，其特征在于：所述 步骤（2)进一步包括对判断矩阵进行一致性检验，具体如下： 首先采用下式计算层次单排序一致性指标：
其中，λ_为判断矩阵的最大特征值，n为元素个数，CI为判断矩阵对一致性的偏离程 度； 然后判断是否CI< 0. 1，如果是，则判断矩阵的一致性是合理的，否则就调整判断矩 阵。
5. 根据权利要求4所述的基于层次分析法的煤层气综合评价方法，其特征在于：当维 数大于等于3时，采用下式得到一致性指标： CR=CI/RI 其中，RI为平均随机一致性指标值。
6. 根据权利要求4或5所述的基于层次分析法的煤层气综合评价方法，其特征在于： 所述调整判断矩阵是这样实现的：根据控制因素间互相的重要性调整判断矩阵中的重要性 的数值。
7. 根据权利要求6所述的基于层次分析法的煤层气综合评价方法，其特征在于：所述 步骤（3)是这样实现的： 对判断矩阵中的每一行元素的值做乘积Mi =anXai2X…Xaij,Mi代表第i个元素相 对其他所有元素的重要性比值之积； 求Mi的η次方根值Wi = 利用下式对向量Wi = (W1,W2, ...，Wn)作归一化处理得到各层判断矩阵中每个元素的 权重值： Wi =VΣW。
8.根据权利要求7所述的基于层次分析法的煤层气综合评价方法，其特征在于：所述 步骤（4)是这样实现的： 根据步骤（3)中计算出的权重值，分别赋予与主控因素相关的地球物理预测成果权重 系数，然后通过将与主控因素相关的地球物理预测成果与其对应的权重系数的乘积相加得 出煤层气富集区的综合评价结果。
【文档编号】G06F19/00GK104239666SQ201310247516
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月20日 优先权日:2013年6月20日
【发明者】关达, 陈勇, 罗延, 蔡玉华, 袁联生, 刘玉琦, 朱蓓蓓, 魏三妹 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院