页岩气含气量和页岩气地质评价综述
页岩气资源评价中含气量计算方法初探
页岩气资源评价中含气量计算方法初探宋涛涛;毛小平【摘要】As unconventional gas resources, shale gas is mainly consistent of the free, adsorbed and dissolved gas accumulated in dark shale beds. Among these occurrences, adsorbed and free gases are the dominated phases. Calculating adsorbed gas and free gas content is the key part of the shale gas Resource Evaluation. The key controlling free gas, adsorbed gas are porosity of shale, amount and maturation of organic matter. Based on the analysis of the key parameters in the shale gas resource evaluation, the paper mainly introduced main control factors and calculation method of free gas and adsorbed gas.%页岩气是以游离、吸附和溶解状态赋存于暗色泥页岩中的天然气,其赋存形式具有多样性,其中以游离态和吸附态为主,仅存在少量溶解态.页岩气资源评价的关键是吸附气和游离气含量的计算.游离气的主控因素是泥页岩有效孔隙度和气体饱和度,吸附气量的主控因素是有机质数量和有机质成熟度.本文在分析页岩气资源评价工作中关键参数的基础上,主要了介绍游离气和吸附气的主控因素及计算方法.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2013(022)001【总页数】4页(P34-36,52)【关键词】页岩气;游离气;吸附气;资源评价【作者】宋涛涛;毛小平【作者单位】中国地质大学(北京)能源学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P618.1页岩气是21世纪一种新型非常规天然气资源。
页岩气地质综合评价和目标
页岩气地质综合评价和目标页岩气地质综合评价与目标优选的重要性及方法页岩气作为一种清洁、高效的能源资源，日益受到全球。
在页岩气开发过程中，地质综合评价和目标优选是至关重要的环节。
本文将概述页岩气地质综合评价和目标优选的方法，以及它们在页岩气开发中的重要性。
页岩气地质综合评价主要包括对地质条件、气藏特征、含气量、压力、温度等因素的评价。
这些因素之间相互关联、相互影响，需要进行全面综合的分析。
地质条件评价主要包括对盆地、地层、构造等条件的分析，以及对沉积环境、岩石矿物组分等的研究。
这些因素对页岩气的生成、储集和封存具有重要影响。
气藏特征评价主要页岩储层的物性参数、微观孔隙结构、吸附和解吸性能等。
这些特征与页岩气的开采方式和经济性密切相关。
含气量评价是页岩气地质综合评价的核心，包括对储层含气量、单位面积含气量、含气饱和度等的计算与评估。
含气量直接决定了页岩气的开发价值和经济效益。
压力和温度评价在页岩气地质综合评价中也具有重要意义。
压力评价可以帮助了解储层的压力分布和流体性质，为开发方案的设计提供依据。
温度评价则有助于判断储层的成熟度和生气史，为资源量的估算提供参考。
目标优选是在全面综合评价的基础上，根据一定的原则和方法，筛选出具有开发潜力和经济效益的页岩气藏作为开发目标。
目标优选主要包括以下步骤：建立评价体系：根据页岩气地质综合评价的要素，建立一套评价体系，明确各要素的评价标准和权重。
数据收集与分析：收集相关数据，包括地质、地球物理、钻探等数据，进行分析和处理，为评价提供依据。
模型构建：运用适当的数学模型和计算机技术，如数值模拟、人工智能等，对页岩气藏的开发潜力进行模拟预测。
综合评价与优选：根据评价体系和模型预测结果，对各目标进行综合评价，筛选出具有开发潜力和经济效益的目标。
方案制定：针对优选出的目标，制定具体的开发方案和技术路线，为后续的开发工作提供指导。
通过页岩气地质综合评价和目标优选，我们可以得到一系列结果。
页岩气地质特征及选区评价
页岩气地质特征及选区评价页岩气是一种非常重要的天然气资源，它储存在页岩中，需要通过水平钻井和水力压裂技术进行开采。
随着对化石能源的需求不断增加，页岩气的开采和利用成为了全球能源领域的热点话题。
了解页岩气地质特征并对潜在的页岩气选区进行评价显得尤为重要。
页岩气的地质特征主要包括页岩的岩性特征、孔隙结构、渗透性、含气量以及地质构造和沉积环境等方面。
页岩的岩性特征对于页岩气的储层特征有着重要影响。
页岩的岩性应该具有较高含量的有机质，这样才能在压裂作业后释放出大量的天然气。
页岩的孔隙结构也对页岩气储层的渗透性有着重要影响，通常来说，孔隙度越大，渗透性越好，对于页岩气的开采也更为有利。
页岩中的天然气含量也是评价页岩气潜力的重要参数之一，通常来说，含气量越高，页岩气的潜力就越大。
地质构造和沉积环境对于页岩气的分布和聚集也有重要影响，对地质构造和沉积环境进行综合分析可以帮助确定页岩气的分布规律和选区范围。
在对页岩气选区进行评价时，需要综合考虑以上地质特征，并利用地质勘探、地球物理勘探和化验分析等技术手段，确定潜在的页岩气选区。
可以通过地质调查和取芯分析等手段，获取页岩岩性和孔隙结构等信息，从而初步确定页岩气的潜力。
可以通过地球物理勘探技术获取页岩气储层的地质构造和含气量等信息，进一步确定页岩气选区的范围。
可以利用化验分析技术获取页岩气储层的气体组成和含气量等信息，对选区进行综合评价，确定最有利于页岩气开采的区域。
页岩气地质特征及选区评价是页岩气资源勘探和开发的重要基础工作，通过对页岩气地质特征的研究和对选区的评价，可以为页岩气资源的合理开发提供重要的依据。
随着页岩气资源的不断发现和开采，相信在不久的将来，页岩气将成为全球能源领域的重要组成部分。
页岩含气量测试技术
详细描述
由于气体是非导电物质，当页岩中的含气量 增加时，其电阻率会相应升高。通过测量页 岩的电阻率，并与已知的纯固体岩石电阻率 进行比较，可以估算出页岩中的含气量。电 阻率法具有操作简便、成本低的特点，但精 度受多种因素影响，如岩石类型、温度和压 力等。
液态二氧化碳法
总结词
液态二氧化碳法是一种直接测试页岩含气量的方法，通过将液态二氧化碳注入样品中，置换出吸附在 页岩表面的气体，然后测量置换出的气体量。
详细描述
液态二氧化碳法适用于测定页岩中游离气的含量，其原理是将液态二氧化碳注入样品中，置换出吸附 在页岩表面的气体，然后通过测量置换出的气体量来计算页岩的含气量。该方法具有较高的精度和准 确性，但需要使用液态二氧化碳等特殊试剂。
利用气体在固体表面吸附的原理，测定页 岩对天然气的吸附量，从而推算含气量。 该方法适用于低含气量的情况。
02 直接测试技术
解析法
总结词
解析法是一种直接测试页岩含气量的方法，通过加热样品至一定温度，使吸附在页岩表面的气体解析出来，然后 测量解析出的气体量。
详细描述
解析法适用于测定页岩中吸附气的含量，其原理是将样品加热至一定温度，使吸附在页岩表面的气体解析出来， 然后通过测量解析出的气体量来计算页岩的含气量。该方法具有较高的精度和准确性，但测试时间较长，且需要 使用高温炉等设备。
完善实验室测试条件
提高实验室测试环境的模拟程度，以 更接近地层实际情况，提高测试精度。
提升现场测试效率
研发更高效、准确的现场测试设备和 技术，缩短测试时间，提高数据获取 速度。
强化数据分析与处理
加强数据后处理和分析能力，挖掘更 多有价值的信息，为勘探和开发提供 更有力的支持。
页岩气评价指标与方法
一、页岩气评价指标
一、页岩气评价指标
页岩气评价指标主要包括地质指标、物理指标和化学指标。
一、页岩气评价指标
1、地质指标：主要包括页岩层厚度、有机质含量、有机质成熟度、岩石矿物 组成、裂缝发育情况等。这些指标主要用于评价页岩气资源的潜力，为后续的开 发工作提供依据。
一、页岩气评价指标
2、物理指标：主要包括孔隙度、渗透率、含气量、储层压力等。这些指标直 接关系到页岩气的开采难度和经济效益，是页岩气评价的关键指标之一。
四、未来展望
4、强化实验与现场应用研究：实验和现场应用研究是验证和优化评价指标与 方法的重要环节。未来研究将更加注重实验与现场数据的收集和分析，通过不断 优化现有评价体系和方法，提高其在实践中的应用效果和指导价值。
四、未来展望
5、加强国际合作与交流：页岩气资源在全球范围内的分布和应用具有广泛前 景，加强国际合作与交流可以促进信息共享、技术和经验传播，对于推动页岩气 评价指标与方法研究的深入发展具有积极意义。
二、页岩气评价方法
3、物理模拟方法：主要包括物理实验和模拟实验等。通过物理模拟实验，可 以深入了解页岩气的生成、运移和聚集规律，为页岩气评价提供更为可靠的依据。
二、页岩气评价方法
在选择评价方法时，需要考虑不同方法的适用范围和优缺点，结合实际进行 评价方法的选择和优化。
三、影响因素
三、影响因素
三、影响因素
3、工艺因素：主要包括钻井工程、地球物理勘探、实验室分析等工艺技术。 这些技术的精度和质量直接关系到页岩气评价的准确性和可靠性。
三、影响因素
为了提高页岩气评价的准确性和科学性，需要考虑多因素综合评价，将各种 因素进行全面分析和比较，得出更为可靠的评价结果。
四、未来展望
页岩含气量实验方法与评价技术
页岩含气量实验方法与评价技术摘要：页岩气是一种存在于泥岩，粉砂岩、粉砂质泥岩中的天然气，主要以吸附气、游离气以及溶解气3种形式存在。
含气量作为页岩气富集程度的一个重要指标，对于资源评价和目标“甜点区”优选具有十分重要的意义。
准确的含气量评价也决定着页岩气资源量以及开发潜力。
目前针对页岩含气量的评价方法有两种，直接法和间接法，直接法即实验室解吸法，间接法种类很多，其中测井曲线法是最常用的一种。
解吸法具有准确率高特点，但受到取心方式以及测试样品数量限制。
而测井资料具有连续性好、纵向分辨率高、资料获取方便等特点，利用测井资料评价页岩含气量是经济、可靠的方法。
关键词：页岩；含气量；实验方法；评价技术1页岩含气量测定常规方法1.1损失气量确定方法损失气量是指钻遇页岩层系后，在取心过程中，岩心在井筒中上升以及从井筒中取出，至现场封入解吸罐之前，发生自然解吸而逸散的气体体积。
该部分气体无法直接测定，只能根据损失时间的长短及实测解吸气量的变化速率并结合气体逸散理论模型来进行理论估算。
目前国外测量页岩含气量的方法很多，主要有ＵＳＢＭ直接法（美国联邦矿物局直接法）、改进的直接法、史密斯—威廉斯法和曲线拟合法。
采用二阶解吸温度甚至三阶解吸温度提高解吸速度，来提高损失气量的计算精度。
实验测试表明，用煤层的损失气量计算方法来计算页岩的损失气量存在较大的偏差，损失气量占总含气量的40％～80％，该结果饱受质疑。
1.2解吸气量测定方法解吸气量是指岩心装入解吸罐之后解吸出的气体总量。
直接测定含气量的解吸方式有自然解吸和快速解吸两种。
自然解吸耗时长，测定过程中可通过适当提高解吸温度和连续观测，合理而有效地缩短测定周期。
提出了对含气量解吸测试的改进方法，在一定程度上提高了解吸气的测试可靠程度。
1.3残余气量测定方法残余气量是指解吸罐中终止解吸后仍残留在岩心中的气体。
现有测试资料表明残余气的测试不存在问题，但是对于损失气量的计算，还存在一定的问题，尽管采取分段回归或者减小损失气量计算时间等校准措施，但是结果还是差强人意。
论述页岩气综合地质评价的主要内容与方法
论述页岩气综合地质评价的主要内容与方法
页岩气综合地质评价的主要内容与方法涉及以下几个方面：
1.岩石地质学评价：主要包括页岩储层的岩性、岩石组分、孔隙结构、孔隙度、渗透率等特征的分析与评价。
常用方法包括岩石薄片观察、扫描电镜分析、X射线衍射等技术。
2.地球物理资料评价：包括测井、地震等地球物理资料的分析与解释，确定页岩储层的厚度、岩性、韵律、裂缝发育情况等。
常用方法有测井解释、地震地层解释、地震反演等。
3.储层物性评价：主要研究页岩储层的物性参数，包括比表面积、微观孔隙特征、气体吸附、气体解吸等。
常用方法有气体吸附实验、N2吸附测定、等温吸附实验等。
4.地质工程评价：与页岩气开发与生产相关的地质工程参数的评价，如渗透率、孔隙压力、水压裂缝性能等。
常用方法包括数值模拟、岩心脆性测试、渗流试验等。
5.资源量评估：评估页岩气地质储量量与可采程度，以及页岩气资源的潜力等。
常用方法有静态储量评估、动态储量评估等。
综合地质评价通常需要借助多个学科知识和技术手段，包括岩石学、地球物理学、地球化学、地质工程等，通过野外调查、实验分析、数据处理和解释等多种方法来研究页岩储层特征、物性参数以及资源量等，以为页岩气开发和生产提供科学依据。
页岩气地质特征及选区评价
页岩气地质特征及选区评价页岩气是指将天然气储存在页岩中，通过水力压裂等方式释放并开采的一种非常重要的能源资源。
由于具有储量丰富、开采难度大、环保压力较高等特点，在国内外都备受关注。
本文主要从地质特征和选区评价两方面介绍页岩气开采的基础知识。
页岩气的留存和释放主要取决于页岩岩性、孔隙度、孔隙连通性、厚度、有机质含量、成熟度和构造地质条件等因素。
（一）岩性页岩是一种沉积岩石，其主要成分为粘土矿物和碎屑矿物。
页岩具有致密的结构，孔隙度很低，很少有自然裂缝或洞穴，所以传统的储层类型分类带不适用于页岩。
（二）孔隙度页岩的孔隙度很低，一般在1%以下，而且孔隙主要是纳米级孔隙和微孔隙，这些孔隙含量很低，无法利用传统石油勘探工具检测。
（三）孔隙连通性孔隙连通性是指岩层中各种孔隙之间的联通情况。
对于页岩来说，孔隙连通性很差，很难形成具有商业价值的储层。
（四）厚度页岩的厚度一般在几十米到几百米之间，厚层页岩有更好的存储和释放条件。
（五）有机质含量页岩的有机质含量是影响页岩气形成和释放的重要因素。
有机质主要来自沉积物中的有机残骸和有机质合成。
页岩中的有机质主要为干酪根，它随着页岩成熟程度的提高，逐渐分解释放出天然气。
在评价页岩气开采潜力时，需要注意评估其有机质含量和成熟度。
（六）成熟度成熟度是指有机质经过热压作用后产生的热解气的数量，也就是岩石中腐殖质的热解程度。
成熟度一般通过反射率、有机质类型和含量等指标来判断。
在成熟度较高的页岩中，可以形成较多的烃类物质，从而产生较高的页岩气含量。
（七）构造地质条件构造地质条件包括构造类型、断裂和褶皱等因素。
底部比较平坦的凸起或构造陷落情况比较复杂的地区容易形成较好的页岩气储层。
页岩气选区评价需要综合考虑地质、地球物理、地球化学、地面观测数据以及开采技术等因素。
通过评价岩性、厚度、有机质含量和成熟度等因素，确定页岩气形成和储存的基本条件。
同时，通过地质构造分析确定适合开采的地质构造类型。
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收稿日期：2010-11-16；修订日期：2011-01-06资助项目：国土资源部油气专项《中国重点地区页岩气资源潜力及有利区优选》（编号：2009GYXQ15）作者简介：李玉喜（1962-），男，高级工程师，从事页岩气资源调查评价与有利区优选研究。
E-mail:liiyuxi@地质通报GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA第30卷第2~3期2011年3月Vol．30，No s ．2~3Mar.，2011页岩气作为一种新类型的天然气资源，在美国和加拿大开发已经取得成功，并对北美天然气和国际LNG （液化天然气）供应产生了明显的影响。
2009年，北美页岩气产量达到950×108m 3，其中美国页岩气产量达到了878×108m 3，占其全部天然气产量的15%左右。
加拿大为72×108m 3。
中国页岩气勘查工作刚刚起步，目前以调查富有机质页岩的基本特征为主，主要手段为地质浅井和地表地质调查。
2010年，石油公司实施了几口页岩气勘探井，取得了明显的进展。
1对页岩气的理解1.1页岩气为连续型油气聚集Curtis [1]对页岩气（Shale gas ）进行了界定，并认为页岩气在本质上就是连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合，它具有普遍的地层饱含气性、隐蔽聚集机理、多种岩性封闭和相对很短的运移距离，它可以在天然裂缝和孔隙中以游离方式存在，在干酪根和粘土颗粒表面上以吸附状态存在，甚至页岩气含气量和页岩气地质评价综述李玉喜，乔德武，姜文利，张春贺LI Yu-xi,QIAO De-wu,JIANG Wen-li,ZHANG Chun-he国土资源部油气资源战略研究中心，北京100034Strategic Research Center of Oil and Gas Resources,Ministry of Land and Resources,Beijing 100034,China摘要：页岩气为源岩区油气聚集，属于源岩滞留气，以游离和吸附状态为主存在。
富有机质页岩含气量是页岩气资源评价和有利区优选的关键参数。
页岩有机质含量和地层的压力、温度、湿度等因素影响页岩的含气量。
含气量的确定方法主要有解吸和测井方法。
开展页岩气地质评价，除含气量参数外，还要研究地层和构造特征、岩石和矿物成分、储层厚度和埋深、储集空间类型、储集物性、岩石力学参数、有机地球化学参数、区域现今应力场特征、流体压力、储层温度、流体饱和度、流体性质等其它参数。
发展有效的系统集成方法，综合分析、评价页岩气资源潜力和预测有利区，目前也在不断探索之中。
关键词：页岩气；含气量；保存条件；评价参数；地质评价；有利区优选中图分类号：P618.1文献标志码：A文章编号：1671-2552(2011)02/03-0308-10Li Y X,Qiao D W,Jiang W L,Zhang C H.Gas content of gas-bearing shale and its geological evaluation summary.Geo -logical Bulletin of China,2011,30(2/3)：308-317Abstract:Shale gas is one kind of natural gas that has been generated but remained in source rocks at the state of free or absorbed.The shale gas content is the key factor for shale gas assessment and core area evaluation.There are several factors of shale layers that af -fect the shale gas content,including TOC,R o ,pressure,temperature and moisture.Well site,laboratory,and mathematical techniques used to determine absorbed gas content,and well logs are used to determine free gas content.Evaluation of shale gas reservoirs need even more factors,the factors in the aspects of shale geologic factors such as thickness and depth,rock type and lithologic composition,microfacies and organic geochemistry factors;reservoir factors such as porosity,permeability,rock mechanics factors and sensitive fac -tors;absorbed gas content,free gas content,total gas content,etc.Development of an effective system integration approach,compre -hensive analysis,evaluation of shale gas resource potential and prediction of favorable areas are constantly being explored currently.Key words:shale gas;shale gas content;preservation condition;evaluation parameters;geological evaluation;favorable area optimization·页岩气资源·第30卷第2~3期在干酪根和沥青质中以溶解状态存在。
即页岩气为连续型气藏（图1）[2]。
1.2页岩气为源岩层系油气聚集张金川等[3-4]认为，页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。
在页岩气藏中，天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，甚至砂岩地层中，为天然气生成之后在源岩层内就近聚集的结果，表现为典型的“原地”成藏模式。
从某种意义来说，页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。
由于储集条件特殊，天然气在其中以多种相态存在[3-4]。
从以上的定义可以看出页岩气的2个主要特征。
一是游离气与吸附气并存，从美国的情况看，游离气在20%~80%之间，吸附气在80%~20%之间，范围很宽，其中部分页岩气含少量溶解气。
二是页岩系统包括富有机质页岩，富有机质页岩与粉砂岩、细砂岩夹层，粉砂岩、细砂岩夹富有机质页岩；页岩气形成于富有机质页岩，储存于富有机质页岩或一套与之密切相关的连续页岩组合中，不同盆地页岩气层组合类型不相同。
即页岩气为源岩层系天然气聚集的一种，为天然气生成后，未排出源岩层系，滞留在源岩层系中形成的。
源岩层系油气聚集除页岩气外，还包括煤层气、页岩油和油页岩（图2）[5]。
源岩区的油气聚集都是连续型油气聚集，属于非常规油气，分布广、资源丰度低、开发难度大、技术要求高是其普遍特点。
2页岩含气量和影响因素2.1页岩含气量页岩含气量是指每吨岩石中所含天然气折算到标准温度和压力条件下（101.325kPa，25℃）的天然气总量，包括游离气、吸附气、溶解气等，目前主要关注吸附气和游离气（图3）。
游离气是指以游离状态赋存于孔隙和微裂缝中的天然气；吸附气是指吸附于有机质和粘土矿物表面的天然气，以有机质吸附为主，伊利石等粘土矿物也有一定的吸附能力。
从形成机理和过程的角度看，富有机质页岩含气量的大小取决于生烃量和排烃量，即页岩含气量＝生烃量－排烃量。
其中，生烃量受有机质的类型、含量和成熟度的控制；排烃量主要受排烃门限高低的控制，突破压力大，排烃门限高，则在相同的生烃条件下，含气量高。
从等温吸附研究的结果看，按每10m水柱＝14.5MPa换算，若页岩地层处于正常流体压力状态，在1150m以浅，特别是在700m以浅，页岩气中的吸附气含量随着深度增加而明显增加，在1150m以深，吸附气含量增加缓慢，在2000m以深，吸附气含量曲线变得十分平缓，吸附气增加量已经不明显。
而游离气随着埋深的增加表现出平稳增加的趋势，波动比较小（图3）[6]。
实验结果也显示出，在1150m左右，游离气和吸附气的含量基本相等，之后，随着埋深的增加，游离气含量逐步增加，在埋深达到2800m 左右时，游离气达到吸附气的2倍以上。
总体上表现出在1150m以深，页岩气的存在状态主要以游离气为主的趋势。
2.2页岩气的储集空间页岩气的储集空间包括孔隙和微裂隙。
Jarvie等认为，页岩中的孔隙以有机质生烃形成的孔隙为主，如果页岩有机质质量百分含量为7%，则体积百分含量为14%，若这些有机质有35%发生转化，则会使岩石增加4.9%的孔隙空间（图4、图5）[7-8]。
微裂缝是页岩的另一种主要储集空间（图6），长度在微米级至纳米级。
微裂缝的成因多种多样。
页岩在生烃过程中，随着烃类生成量的增加，内压增大，当达到突破压力后，会形成大量的微裂隙，为烃类排出提供通道，同时也形成新的储集空间。
在成岩过程中，矿物相的变化也会使微裂隙形成。
构造活动过程中也会形成大量的微裂隙。
2.3影响页岩气含量的因素2.3.1压力、温度压力与埋深直接相关。
富有机质页岩含气量总体随压力的增加而增加，其中，吸附气在低压条件下增加较快，当压力达到一定程度后，增加速度明显减缓，而游离气仍然在明显增加，并成为页岩气的主体（图3）。
温度增加会降低富有机质页岩的吸附能力（图7）[9]，任何富有机质页岩在高温条件下吸附能力都会明显下降，温度升高1倍，吸附能力下降近2倍。
即随着地温的不断增加，富有机质页岩的吸附能力不断下降，游离气的比例不断增加。
2.3.2有机质含量有机质含量决定了页岩的生烃能力、孔隙空间的大小和吸附能力，对富有机质页岩的含气量起决定性的作用。
从国内外的实测结果看，有机质李玉喜等：页岩气含气量和页岩气地质评价综述309地质通报GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA 2011年图2油气资源类型和成藏区划分[5]Fig.2Types of gas reservoir and division of reservoir area图1连续型油气藏成藏模式（据参考文献[2]修改）Fig.1Reservoir model of continuous type of gas reservoir含量直接影响含气量，有机质含量越高，含气量越大（图8）。