CN104239666A - 一种基于层次分析法的煤层气综合评价方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种基于层次分析法的煤层气综合评价方法

技术领域

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

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***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。

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。

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***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。

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***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。

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。

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***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。

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。

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

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。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于层次分析法的煤层气综合评价方法，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(AHP)完成煤层气富集区的综合评价。

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。

所述步骤(2)中的判断矩阵如下：

$\left[\begin{array}{cccccc}{a}_{i,j}& a_{i,j+1}& a_{i,j+2}& a_{i,j+3}& a_{i,j+4}& a_{i,j+5}\\ a_{i+1,j}& a_{i+1,j+1}& a_{i+1,j+2}& a_{i+1,j+3}& a_{i+1,j+4}& a_{i+1,j+5}\\ a_{i+2,j}& a_{i+2,j+1}& a_{i+2,j+2}& a_{i+2,j+3}& a_{i+2,j+4}& a_{i+2,j+5}\\ a_{i+3,j}& a_{i+3,j+1}& a_{i+3,j+2}& a_{i+3,j+3}& a_{i+3,j+4}& a_{i+3,j+5}\\ a_{i+4,j}& a_{i+4,j+1}& a_{i+4,j+2}& a_{i+4,j+3}& a_{i+4,j+4}& a_{i+4,j+5}\\ a_{i+5,j}& a_{i+5,j+1}& a_{i+5,j+2}& a_{i+5,j+3}& a_{i+5,j+4}& a_{i+5,j+5}\end{array}\right]$

其中，判断矩阵中元素a_ij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。

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：

$\mathrm{CI}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }-n}{n-1}$

其中，λ_max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。

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。

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。

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M_i＝a_i1×a_i2×…×a_ij，M_i代表第i个元素相对其他所有元素的重要性比值之积；

求M_i的n次方根值

利用下式对向量W_i＝(W₁，W₂，...，W_n)作归一化处理得到各层判断矩阵中每个元素的权重值：

W_i＝W_i/∑W。

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。

本发明在有效分析煤层气富集主控因素前提下，依据层次分析法(AHP)设定煤层气富集区为主要目标层，在由煤层气富集主控因素煤质、煤层、煤储层孔隙度、渗透性、构造、煤层埋深、煤层盖层等组成的准则层支配下实现煤层气综合评价技术研究。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。

本发明是煤层气勘探与开发领域的一次创新，该方法具有该领域技术方法发展的前瞻性，为煤层气储层含气性预测提供借鉴。

附图说明

图1是本发明层次分析法目标层及准则层的建立。

图2是试验区煤层气富集区综合评价图。

图3是本发明方法的步骤框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明创新性地提出了一种基于层次分析法(AHP)的煤层气综合评价方法，首次综合考虑影响煤层气储层的主控因素进行煤储层含气性综合评价分析，提高了煤层气储层含气性预测的精度，具有创新性，为煤层气含气性预测奠定了基础，具有国际领先性。

(1)煤层气富集的主控因素分析

影响煤层气含气量的重要地质因素是煤层气发生的区域构造运动史及最终形成的构造形态和煤层埋深状况，同时水文条件和陷落柱等局部特殊地质条件也影响着煤层气的富集。总结分析煤层气富集的主控因素，具体如下：①煤岩、煤质受沉积环境条件的控制；②地质构造对煤层气富集控制作用明显；③煤层上覆地层的有效厚度影响煤层气富集；④煤层直接盖层条件控制煤层气含气量分布；⑤水文地质控制煤层气的富集；⑥煤储层物性特征控制煤层气含气量等。

(2)应用层次分析法进行煤层气综合评价

煤层气富集主要由煤层分布、煤质特点、煤储层渗透性、构造特征、煤层埋藏深度、煤层盖层、顶底板岩性等多种因素共同控制。根据理论分析，基于层次分析法(AHP)的煤层气综合评价技术将煤层气富集区设为研究目标层，而将煤质、煤层、煤储层孔隙度、渗透性、构造、煤层埋深、煤层盖层等主控因素设为准则层，在准则层的控制、支配下完成目标层的实现，即完成煤层气富集区的综合评价。

研究分析煤层区域地质概况，总结煤层气富集条件、分布规律、形成特征等，在完成层次分析法建立的基础上实现煤层气含气性综合评价。

(1)煤层气富集的主控因素分析

影响煤层气含气量的重要地质因素是煤层气发生的区域构造运动史及最终形成的构造形态和煤层埋深状况，同时水文条件和陷落柱等局部特殊地质条件也影响着煤层气的富集。总结分析煤层气富集的主控因素，具体如下：①煤岩、煤质受沉积环境条件的控制；②地质构造对煤层气富集控制作用明显；③煤层上覆地层的有效厚度影响煤层气富集；④煤层直接盖层条件控制煤层气含气量分布；⑤水文地质控制煤层气的富集；⑥煤储层物性特征控制煤层气含气量等。

(2)应用层次分析法进行煤层气综合评价

煤层气富集主要由煤层分布、煤质特点、煤储层渗透性、构造特征、煤层埋藏深度、煤层盖层、顶底板岩性等多种因素共同控制。根据理论分析，基于层次分析法(AHP)的煤层气综合评价技术将煤层气富集区设为研究目标层，而将煤质、煤层、煤储层孔隙度、渗透性、构造、煤层埋深、煤层盖层等主控因素设为准则层，在准则层的控制、支配下完成目标层的实现，即完成煤层气富集区的综合评价。

研究分析煤层区域地质概况，总结煤层气富集条件、分布规律、形成特征等，在完成层次分析法建立的基础上实现煤层气含气性综合评价。

如图3所示，本发明方法的具体实现包括以下步骤：

(1)造判断矩阵。判断矩阵是以矩阵形式表示的同一层次中各因素间的相对重要程度。第1层为目标层，即为煤层气富集区。(因为该目标层是研究的唯一目标，所以该层只有一个元素不需构建矩阵)从第2层开始自上而下构建每一层的矩阵，直到最底层(在后面的实际应用中是将最终需要预测的煤层气富集区作为此处的目标层，而将控制煤层气富集的6个主控因素作为准则层，是通过准则层约束目标层的。)

矩阵中的元素值代表两个元素(影响煤层气富集的主控因素)相对重要程度的定量值，其数值都用1～9来表示，1～9为比较尺度，其具体含义见表1。假设目标层控制的准则层有5个元素(具体应用时根据具体情况确定元素的个数。)，即这5个元素影响最终的目标结果。那么这个准则层的对比矩阵就是一个5×5的矩阵，其中元素a_ij的值代表的是第i个元素相对第j个元素的重要性，比如a₁₃就代表因素1相对因素3的重要程度。如果a₁₃是3，那么它的含义就是元素1相比元素3明显重要；如果a₁₃是7，那么它的含义就是元素1相比元素3强烈重要。根据这一原则可以得出矩阵具有两个特征：(1)矩阵对角线方向一定是1，因为同一因素相比自身的重要性一定是同等的；(2)矩阵中a_ij和a_ji一定互为倒数。

表1

(2)计算各层矩阵中每个元素的权重值。将矩阵中的每一行元素做乘积M_i＝a_i1×a_i2×…×a_ij，M_i代表第i个元素相对其他所有元素的重要性比值之积。之后，求M_i的n次方根值再对向量W_i＝(W₁，W₂，...，W_n)作归一化处理：W_i＝W_i/∑W。这样就可以得到各层矩阵中每个元素的权重值，进一步能够得到整个体系中各层次之间和内部元素的关系。根据这一关系可以进行最终的综合评价分析。

(3)一致性检验(这个检验是在步骤(2)之前做的)。建立判断矩阵后，需进行一致性检验。首先计算层次单排序一致性指标：

$\mathrm{CI}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }-n}{n-1}$

其中，λ_max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。当λ_max＝n，即CI＝0时为完全一致；CI的值越大，判断矩阵的完全一致性越差。一般情况下，只要CI＜0.1，就认为判断矩阵的一致性是合理的，否则就需要重新进行两两比较，调整判断矩阵(具体如下：构建的判断矩阵中每一项数据代表了两个控制因素相比较的重要程度，重要程度是应用1～9的数字来表示的，1～9为比例尺度。当CI不满足小于0.1的要求时，适当的根据控制因素间互相的重要性调整判断矩阵中的对应项的数据，即改变比例尺度的大小，如将重要程度从1改成2)。但是，当判断矩阵的维数n越大时，判断矩阵的一致性就越差。因此，应该放宽对高阶判断矩阵一致性的要求，可以引入判断矩阵的平均随机一致性指标RI值，并计算随机一致性指标：

CR＝CI/RI

其中，RI的取值如表2所示：

维数n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											RI	0.00	0.00	0.58	0.96	1.12	1.24	1.32	1.41	1.45	1.49

表2

(4)结合实际煤层气储层，根据层次分析法(AHP)实现结果进行煤层气综合评价分析。

下面通过一个实施例来说明本发明方法的效果。

第一步，有效分析煤层分布区域的地质概况，总结煤层气富集条件、分布规律、形成特征等，明确控制煤层气富集的主控因素，如构造特征、煤层特征、顶底板岩性特征、煤储层孔渗性特征、水文特征、物性特征等；

第二步，基于层次分析法(AHP)确定煤层气富集预测的理想目标层及准则层。本发明中将煤层气富集区设为研究目标层，而将煤质、煤层、煤储层孔隙度、渗透性、构造、煤层埋深、煤层盖层等主控因素设为准则层，在准则层的控制、支配下完成目标层的实现，即完成煤层气富集区的综合评价；

第三步，结合层次分析方法原理及控制煤层气富集的6项主控因素建立基于层次分析法(AHP)的煤层气综合评价技术，通过计算得到6项主控因素的权重系数，如表3所示。

第四步，应用煤层气富集主控因素的权重系数，有效结合地球物理参数体系下与主控因素相关的构造分析、不连续性检测、频率属性、地层厚度预测、振幅属性及地震反演等方法技术，通过线性运算综合各技术预测成果得到煤层气富集区的综合评价图，评价结果表明煤层气富集区分布与实际钻井一致性较高，煤储层含气性显示较好的井(2井、5井、8井)均处于煤层气综合评价较有利的区域，含气性显示不好的井(3井、4井、6井)均处于煤层气评价较差的区域。

具体实施如下：

选择试验靶区开展煤层气综合评价技术研究，研究过程中将煤层相对富集区(不用判断出相对富集区，只是为了说明定义煤层气富集区为目标层)定义为目标层，准则层则定义为煤层气富集的6个主控因素(6个主控因素是根据煤层富集的地质特点归纳总结的，是控制煤层气富集的主要主控因素，研究煤层必须要考虑这6各方面)：煤质、煤层、煤储层孔渗性、构造、埋深、盖层条件(例如i＝1代表煤质、i+1代表煤层、i+2代表煤储层孔渗性、i+3代表构造、i+4代表埋深、i+5代表盖层条件；j代表煤质、j+1代表煤层、j+2代表煤储层孔渗性、j+3代表构造、j+4代表埋深、j+5代表盖层条件；那么a_ij则代表i相对j的重要性)，层次分析法各层次属性的建立如图1所示。

①建对比矩阵(即所述判断矩阵吗？)如下：

$\left[\begin{array}{cccccc}{a}_{i,j}& a_{i,j+1}& a_{i,j+2}& a_{i,j+3}& a_{i,j+4}& a_{i,j+5}\\ a_{i+1,j}& a_{i+1,j+1}& a_{i+1,j+2}& a_{i+1,j+3}& a_{i+1,j+4}& a_{i+1,j+5}\\ a_{i+2,j}& a_{i+2,j+1}& a_{i+2,j+2}& a_{i+2,j+3}& a_{i+2,j+4}& a_{i+2,j+5}\\ a_{i+3,j}& a_{i+3,j+1}& a_{i+3,j+2}& a_{i+3,j+3}& a_{i+3,j+4}& a_{i+3,j+5}\\ a_{i+4,j}& a_{i+4,j+1}& a_{i+4,j+2}& a_{i+4,j+3}& a_{i+4,j+4}& a_{i+4,j+5}\\ a_{i+5,j}& a_{i+5,j+1}& a_{i+5,j+2}& a_{i+5,j+3}& a_{i+5,j+4}& a_{i+5,j+5}\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中i、j代表元素所在的行与列；a_i，j∈[1，9]，i＝1，…，5，j＝1，…，5，a_i，j的值表示元素i相对于元素j的重要程度；对角线元素a_i，j＝1，表示同一元素相对自身的重要性同等；a_i，j＝1/a_j，i，表示元素i相对于元素j的重要程度等于元素j相对于元素i的重要程度的倒数。

根据以上原则调整矩阵为：

$\left[\begin{array}{cccccc}1& a_{i,j+1}& a_{i,j+2}& a_{i,j+3}& a_{i,j+4}& a_{i,j+5}\\ {1/a}_{i,j+1}& 1& a_{i+1,j+2}& a_{i+1,j+3}& a_{i+1,j+4}& a_{i+1,j+5}\\ {1/a}_{i,j+2}& {1/a}_{i+1,j+2}& 1& a_{i+2,j+3}& a_{i+2,j+4}& a_{i+2,j+5}\\ {1/a}_{i,j+3}& {1/a}_{i+1,j+3}& {1/a}_{i+2,j+3}& 1& a_{i+3,j+4}& a_{i+3,j+5}\\ {1/a}_{i,j+4}& {1/a}_{i+1,j+4}& {1/a}_{i+2,j+4}& {1/a}_{i+3,j+4}& 1& a_{i+4,j+5}\\ {1/a}_{i,j+5}& {1/a}_{i+1,j+5}& {1/a}_{i+2,j+5}& {1/a}_{i+3,j+5}& {1/a}_{i+4,j+5}& 1\end{array}\right]---\left(2\right)$

②权重的计算

(a)对每一行元素的值做乘积运算：M_i＝a_i1×a_i2×a_i3×…×a_ij，M_i代表第i个元素相对于其它所有元素的重要性比值之积；

(b)求M_i的n次方根

(c)对向量W_i＝(W₁，W₂，…，W_n)作归一化处理：W_i＝W_i/∑W，得到各层组(即每一项主控因素)的每个元素的权重值。根据权重系数分配煤层主控因素的比重进一步进行煤层气综合评价研究。

根据经验及对本区的认识得判别矩阵(下面这个矩阵(3)是根据本区及相关工区的认识总结的经验认识，是矩阵2赋值后的例子)如下：

$\left[\begin{array}{cccccc}1& 3& 4& 6& 7& 8\\ 1/3& 1& 2& 3& 5& 6\\ 1/4& 1/2& 1& 4& 5& 6\\ 1/6& 1/3& 1/4& 1& 3& 5\\ 1/7& 1/5& 1/5& 1/3& 1& 3\\ 1/8& 1/6& 1/6& 1/5& 1/3& 1\end{array}\right]---\left(3\right)$

计算第i个元素相对其它所有元素的重要性之比之积为：

$M_i=\left[\begin{array}{c}{M}_1\\ M_2\\ M_3\\ M_4\\ M_5\\ M_6\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}4032\\ 60\\ 15\\ 5/12\\ 1/120\\ 1/3600\end{array}\right]---\left(4\right)$

求M_i的6次方根：

$W_i=\left[\begin{array}{c}2.8\\ 1.7\\ 1.5\\ 1\\ 0.9\\ 0.5\end{array}\right]---\left(5\right)$

对(5)式进行归一化处理得到：

$W_i=\left[\begin{array}{c}0.30\\ 0.20\\ 0.17\\ 0.12\\ 0.11\\ 0.1\end{array}\right]---\left(6\right)$

即得到煤层各主控因素的权重值，如表3所示：

	煤质	煤层	煤储层物性	构造	盖层	上覆有效地层
							权重值	0.3	0.2	0.17	0.12	0.11	0.1

表3

③一致性检验：

$\mathrm{CI}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }-n}{n-1}---\left(7\right)$

λ_max为判断矩阵的最大特征值，即矩阵式(3)的最大特征值，n为元素个数。满足CI＜0.1，则认为判断矩阵(3)的一致性是合理的。

④应用得到的权重值，有效结合地球物理参数体系下与主控因素相关的方法技术，如构造属性、不连续性检测技术(ESP)、频率属性、煤层厚度计算、振幅属性、密度反演等，通过线性算法，将与煤层主控因素相关的地球物理方法技术成果综合分析得到煤层气富集区的综合评价结果(根据表3中计算出的煤层气主控因素权重值，分别赋予与主控因素相关的地球物理预测成果权重系数，如构造属性成果的权重系数为0.12、煤层厚度的权重系数为0.2、煤储层物性的权重系数为0.17等，然后通过线性相加得出煤层气富集区的综合评价结果)，如图2所示。

附图1层次分析法中目标层及准则层的建立，研究中将煤层气相对富集区定义为目标层，准则层由煤层的6个主控因素组成，在煤质、煤层、煤储层孔渗性、构造、埋深及盖层的支配下实现目标层煤层气富集特征的综合评价。

附图2应用基于层次分析法(AHP)计算得到的参数权重值，有效结合地球物理参数体系下与主控因素相关的构造分析技术、不连续性检测技术、频率属性分析、地层厚度预测、振幅属性及地震反演等方法技术，通过线性运算综合各技术预测成果得到煤层气富集区的综合评价图。评价结果表明：

(1)研究区块的东部与两部比较，东部煤层气相对富集，实际钻井煤层气显示较好的井(2井、5井、8井)(根据测井报告得到的煤层气显示结果看出来的)均处于煤层气富集的条带上，煤层气显示不好的井(3井、4井、6井)处于煤层气富集较差的区域。

(2)煤层气富集区并不是区域连片的，而是呈条带形，反映了煤层地质成藏条件的差界及煤储层横向的非均质性，也表明了煤储层预测的重要性。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (8)

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：

$\left[\begin{array}{cccccc}{a}_{i,j}& a_{i,j+1}& a_{i,j+2}& a_{i,j+3}& a_{i,j=4}& a_{i,j+5}\\ a_{i+1,j}& a_{i+1,j+1}& a_{i+1,j+2}& a_{i+1,j+3}& a_{i+1,j+4}& a_{i+1,j+5}\\ a_{i+2,j}& a_{i+2,j+1}& a_{i+2,j+2}& a_{i+2,j+3}& a_{i+2,j+4}& a_{i+2,j+5}\\ a_{i+3,j}& a_{i+3,j+1}& a_{i+3,j+2}& a_{i+3,j+3}& a_{i+3,j+4}& a_{i+3,j+5}\\ a_{i+4,j}& a_{i+4,j+1}& a_{i+4,j+2}& a_{i+4,j+3}& a_{i+4,j+4}& a_{i+4,j+5}\\ a_{i+5,j}& a_{i+5,j+1}& a_{i+5,j+2}& a_{i+5,j+3}& a_{i+5,j+4}& a_{i+5,j+5}\end{array}\right]$

其中，判断矩阵中元素a_ij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：

$\mathrm{CI}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }-n}{n-1}$

其中，λ_max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M_i＝a_i1×a_i2×…×a_ij，M_i代表第i个元素相对其他所有元素的重要性比值之积；

求M_i的n次方根值

利用下式对向量W_i＝(W₁，W₂，...，W_n)作归一化处理得到各层判断矩阵中每个元素的权重值：

W_i＝W_i/∑W。

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。