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摘要：模糊物元方法可以定量分析不相容问题。将矿区煤层气资源分布问题视为物元事物，确定影响该事物的各项指标及其模糊量值，通过隶属度计算和熵权计算，构建评价模型。某矿实例分析得到了各个指标的熵权和每个钻孔的综合指数，结合等值线绘制和面积分析，该模型在煤层气资源分区评价中的结果较理想。
关键词：模糊物元模型；煤层气优选区
引言
物元分析是我国著名学者蔡文教授于1983年首创的一门介于数学和实验之间的学科，该法着重研究物元及其变化规律，用于解决现实中各种不相容问题[1]。如果物元中的量值带有模糊性，便构成了模糊不相容问题。
模糊物元分析法在地学领域也有着广泛的应用。俞海玲通过对矿井顶板突水相关因素和突水机理分析，研究开发了基于模糊物元模型的矿井顶板涌水量预测系统[2]；王燕杰在对影响煤与瓦斯突出的主要因素进行分析总结的基础上，应用模糊物元分析方法建立了突出预测的综合指标评价体系[3]；李凡月等以影响采煤沉陷区稳定性的各项指标及其相应的模糊量值构造复合模糊物元，实现了采煤沉陷区的稳定性评价[4]。
1.模糊物元模型
1.1隶属度矩阵建立
所谓模糊物元分析法，是将模糊数学与物元分析结合在一起，视现实问题为事物，对影响事物变化趋势的因素作物元处理。
2.指标选取与类型判断
影响煤层气富集高产的因素众多，主要受煤化程度、储盖层特征、地质构造等条件影响，这些都是影响煤层气成藏的内因，在此，笔者仅就由各种内因导致的外在的、易测的特征进行指标选取。
煤变质程度的高低直接影响着煤层气的组分和含量，煤化作用早期生气量较低，以甲烷和二氧化碳为主，随着变质程度加深，逐渐以甲烷为主，二氧化碳和重烃含量次之，且其对储层的渗透率有一定的制约，一般来说，煤阶越高割理愈发育，煤层的渗透率越好。有研究表明，挥发分含量对兰氏体积的变化有一定的影响，随着灰分含量增大，兰氏体积逐渐减小，到某一临界点，兰氏体积有微弱的增长，但是总的趋势是减小。
煤储层和盖层特征包括含气量、渗透率、压力等。含气量是评价储层的主要指标，通常情况下，同一地区连续稳定的厚煤层有利于煤层气的储存和富集；渗透率大小受多种地质条件制约，煤层埋深的增大，储层所受的原岩应力增大，渗透率会相对减小，然而，煤盖层的封闭性变好，煤层气逃逸减少，得到更好的保存；煤储层压力受埋深和压力梯度的影响，在不同的煤田或同一煤田的不同位置储层压力变化很大，欠压、超压和常压储层都存在，一般煤层埋深越深，储层压力越大，含气量也越大，但亦有些地区，煤层含气量与煤层埋深之间的关系相当离散。
在构造发育的地区，断层、褶皱等地质构造是煤层气成藏和储集的主要控制因素。在构造挤压区，不同方向断层的结合部是构造应力集中带，低渗透煤储层往往比较发育；在构造应力松弛和构造转折端，地应力通常较低，煤层渗透率往往相对较高。在褶皱的不同部位，围岩的封闭能力有较大差别。在背斜轴部，多发于张性节理，围岩封闭能力明显减弱；但如果背斜完整且闭合，盖层透气性弱，则为良好的煤层气储集场所。向斜轴部，以压性或压扭性节理为主，围岩封存能力较强。理论研究和实践亦表明，向斜为煤层气富集的主要构造形态。
综合上述分析，选取埋深、煤厚、灰分、挥发分、含气量、甲烷浓度和渗透率七个指标对某煤矿煤层气资源优选区进行评价，各个物元类型判断见表2。
3.评价分析
采集该矿48口钻井主采的1煤层煤层气样数据，并结合区域地质概况，利用建立的模糊物元模型对其煤层气优选区进行合理划分和综合评价。首先，利用物元类型表，将复合模糊物元矩阵转换为隶属度矩阵，然后构建关联复合模糊物元矩阵，从而得出每个物元的熵权，ω1～ω7的权重分别为：00327，01667，01378，01901，01598，01223，01906。
利用权重计算每个钻孔的煤层气优选综合指数，用Mapgis绘制综合指数等值线（图1），结合优选区面积分布特征，人为划分不同优选区的综合指数区间，数据分布特征见表3。由图2可见，有利区面积最大，相对有利区面积与其接近，不利区和极有利区面积都较小，极有利区面积最小，整体符合正态分布，评价结果较理想。
从图3优选区分布可见，该矿煤层气资源开发有利区主要分布在矿区的西部和南部，相对有利区在东北和东南区域展布，不利区全部包夹在相对有利区中，零星分布，没有资源分布的异常和突变。
4.结论
（1）运用模糊物元模型进行矿区煤层气优选区评价，能够使不相容的因素综合起来，量化评价煤层气资源分区。
（2）通过模糊物元模型，将实际不相容问题转化为不相容因素综合分析问题，通过因素分析，确定需要评价的因素及其遵循的隶属度计算准则，将复合物元矩阵转化为标准化评价的隶属度矩阵，利用熵权计算法得出每个因素的权重。
（3）实例分析模糊物元评价模型在煤层气资源分区中的应用，获得48个钻孔的综合评价指数，并绘制其等值线，结合面积分析得到该矿资源分区标准，划分煤层气资源分区，总体结果较理想。
参考文献：
[1]张斌，雍歧东，肖芳淳.模糊物元分析[M].北京：石油工业出社，1997.
[2]俞海玲.基于模糊物元模型的矿井涌水量预测方法研究[D].山东：山东科技大学，2006.
[3]王燕杰.基于模糊物元分析的煤与瓦斯突出预测[D].太原：太原理工大学，2011.
[4]李凡月，刘文生.模糊物元模型在采煤沉陷区稳定性综合评价中的应用[J].煤炭学报，2011，36（增刊1）：79-82.
关键词：模糊物元模型；煤层气优选区
引言
物元分析是我国著名学者蔡文教授于1983年首创的一门介于数学和实验之间的学科，该法着重研究物元及其变化规律，用于解决现实中各种不相容问题[1]。如果物元中的量值带有模糊性，便构成了模糊不相容问题。
模糊物元分析法在地学领域也有着广泛的应用。俞海玲通过对矿井顶板突水相关因素和突水机理分析，研究开发了基于模糊物元模型的矿井顶板涌水量预测系统[2]；王燕杰在对影响煤与瓦斯突出的主要因素进行分析总结的基础上，应用模糊物元分析方法建立了突出预测的综合指标评价体系[3]；李凡月等以影响采煤沉陷区稳定性的各项指标及其相应的模糊量值构造复合模糊物元，实现了采煤沉陷区的稳定性评价[4]。
1.模糊物元模型
1.1隶属度矩阵建立
所谓模糊物元分析法，是将模糊数学与物元分析结合在一起，视现实问题为事物，对影响事物变化趋势的因素作物元处理。
2.指标选取与类型判断
影响煤层气富集高产的因素众多，主要受煤化程度、储盖层特征、地质构造等条件影响，这些都是影响煤层气成藏的内因，在此，笔者仅就由各种内因导致的外在的、易测的特征进行指标选取。
煤变质程度的高低直接影响着煤层气的组分和含量，煤化作用早期生气量较低，以甲烷和二氧化碳为主，随着变质程度加深，逐渐以甲烷为主，二氧化碳和重烃含量次之，且其对储层的渗透率有一定的制约，一般来说，煤阶越高割理愈发育，煤层的渗透率越好。有研究表明，挥发分含量对兰氏体积的变化有一定的影响，随着灰分含量增大，兰氏体积逐渐减小，到某一临界点，兰氏体积有微弱的增长，但是总的趋势是减小。
煤储层和盖层特征包括含气量、渗透率、压力等。含气量是评价储层的主要指标，通常情况下，同一地区连续稳定的厚煤层有利于煤层气的储存和富集；渗透率大小受多种地质条件制约，煤层埋深的增大，储层所受的原岩应力增大，渗透率会相对减小，然而，煤盖层的封闭性变好，煤层气逃逸减少，得到更好的保存；煤储层压力受埋深和压力梯度的影响，在不同的煤田或同一煤田的不同位置储层压力变化很大，欠压、超压和常压储层都存在，一般煤层埋深越深，储层压力越大，含气量也越大，但亦有些地区，煤层含气量与煤层埋深之间的关系相当离散。
在构造发育的地区，断层、褶皱等地质构造是煤层气成藏和储集的主要控制因素。在构造挤压区，不同方向断层的结合部是构造应力集中带，低渗透煤储层往往比较发育；在构造应力松弛和构造转折端，地应力通常较低，煤层渗透率往往相对较高。在褶皱的不同部位，围岩的封闭能力有较大差别。在背斜轴部，多发于张性节理，围岩封闭能力明显减弱；但如果背斜完整且闭合，盖层透气性弱，则为良好的煤层气储集场所。向斜轴部，以压性或压扭性节理为主，围岩封存能力较强。理论研究和实践亦表明，向斜为煤层气富集的主要构造形态。
综合上述分析，选取埋深、煤厚、灰分、挥发分、含气量、甲烷浓度和渗透率七个指标对某煤矿煤层气资源优选区进行评价，各个物元类型判断见表2。
3.评价分析
采集该矿48口钻井主采的1煤层煤层气样数据，并结合区域地质概况，利用建立的模糊物元模型对其煤层气优选区进行合理划分和综合评价。首先，利用物元类型表，将复合模糊物元矩阵转换为隶属度矩阵，然后构建关联复合模糊物元矩阵，从而得出每个物元的熵权，ω1～ω7的权重分别为：00327，01667，01378，01901，01598，01223，01906。
利用权重计算每个钻孔的煤层气优选综合指数，用Mapgis绘制综合指数等值线（图1），结合优选区面积分布特征，人为划分不同优选区的综合指数区间，数据分布特征见表3。由图2可见，有利区面积最大，相对有利区面积与其接近，不利区和极有利区面积都较小，极有利区面积最小，整体符合正态分布，评价结果较理想。
从图3优选区分布可见，该矿煤层气资源开发有利区主要分布在矿区的西部和南部，相对有利区在东北和东南区域展布，不利区全部包夹在相对有利区中，零星分布，没有资源分布的异常和突变。
4.结论
（1）运用模糊物元模型进行矿区煤层气优选区评价，能够使不相容的因素综合起来，量化评价煤层气资源分区。
（2）通过模糊物元模型，将实际不相容问题转化为不相容因素综合分析问题，通过因素分析，确定需要评价的因素及其遵循的隶属度计算准则，将复合物元矩阵转化为标准化评价的隶属度矩阵，利用熵权计算法得出每个因素的权重。
（3）实例分析模糊物元评价模型在煤层气资源分区中的应用，获得48个钻孔的综合评价指数，并绘制其等值线，结合面积分析得到该矿资源分区标准，划分煤层气资源分区，总体结果较理想。
参考文献：
[1]张斌，雍歧东，肖芳淳.模糊物元分析[M].北京：石油工业出社，1997.
[2]俞海玲.基于模糊物元模型的矿井涌水量预测方法研究[D].山东：山东科技大学，2006.
[3]王燕杰.基于模糊物元分析的煤与瓦斯突出预测[D].太原：太原理工大学，2011.
[4]李凡月，刘文生.模糊物元模型在采煤沉陷区稳定性综合评价中的应用[J].煤炭学报，2011，36（增刊1）：79-82.