页岩含气量
页岩饱和含气量的计算及应用
页岩饱和含气量的计算及应用冀昆;毛小平;凌翔;范家伟【摘要】储集层在一定物理化学条件下所能容纳的最大气量是有限的,结合测井解释数据和岩心测试数据,可求得储层平均孔隙度和含气饱和度,进而根据储层温度压力条件求得饱和游离气量.由于页岩中存在大量的纳米级孔隙,需要根据吸附相的体积进行游离气量的校正.在储层温度不高,试验条件允许的情况下,最大吸附气量则可以用Langmuir等温吸附方程来计算；若储层埋藏较深温度较高,则可以用Polanyi 吸附势理论建立吸附量与温度压力的关系模型,结合较低温度的等温吸附数据,来预测实际储层温度压力下的吸附量.根据断裂、地层水等对页岩储层的破坏程度估算破坏系数K0,使计算的饱和含气量贴近储层实际含气量.建议计算时,对获取的源数据进行趋势面分析,分离出区域性分量,使数据能代表评价区的整体性质.【期刊名称】《江汉石油职工大学学报》【年(卷),期】2013(026)002【总页数】6页(P4-8,15)【关键词】含气量;游离气;吸附气;Langmuir吸附理论;Polanyi吸附势理论;破坏系数【作者】冀昆;毛小平;凌翔;范家伟【作者单位】中国地质大学能源学院,北京 100083;中国地质大学海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室,北京 100083;中国地质大学能源学院,北京100083;中国地质大学海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室,北京100083;中国地质大学能源学院,北京 100083;长江大学石油工程学院,湖北荆州434000【正文语种】中文【中图分类】TE132引言我国页岩气的资源调查和勘探开发还处在探索起步阶段。
伴随着我国页岩气勘探的深入，对于在含气量计算方法方面研究的薄弱也逐渐凸显。
而页岩含气量对页岩储层评价，有利区优选具有重要的意义。
现有的预测含气量的方法有现场解吸法、测井解释法、TOC拟合法等。
现场解吸法是测量页岩含气量最直接的方法，由于取心存在气量损失和解吸时无法准确模拟地层条件，估算量一般偏小。
页岩气评价标准
页岩气评价标准据张金川教授页岩气有经济价值的开发必备条件：（1）岩石组成一般为30-50%的粘土矿物、15-25%的粉砂质（石英颗粒）；（2）泥地比不小于50%；（3）有机碳含量一般小于30%；（4）TOC：底限0.3%，一般不小于2%；（5）Ro：0.4%-2.2%，高可至4.0%；（6）净厚度：不小于6m；一般在30m以上。
（7）岩石物性：Ф≤10%，Ф含气= 1-5%，K取决于裂缝发育程度；（8）吸附气含量：吸附态20% -90%之间，一般50%±；（9）含气量：1-10m3/t；（10）经济开发深度：不大于3800（4000）m页岩气成藏并具有工业价值的基本条件是：气藏埋藏较浅且泥页岩厚度较大, 母质丰富且生气强度较大以及裂缝发育等。
据侯读杰教授TOC：一般＞4%，有机碳含量大于3%；( 据Burnaman (2009) TOC一般不小于2% ) Ro：一般在1.1%以上，Ro为1.1%～3.0%厚度：高有机质丰度泥岩(Corg>3.0%)连续厚度15m以上，如有机质丰度低，则须提高其厚度值；矿物含量：石英、方解石、长石等矿物含量大于25%岩石物性：Ф≤10%，Ф含气= 1-5%，K取决于裂缝发育程度；地层含气：广泛的饱含气性，吸附态一般>40%；深度：<4000MTOC含量、富有机质页岩厚度与有机质成熟度被认为是决定页岩气区带经济可行性的关键因素（Rokosh et al，2009）。
聂海宽内部控制因素：TOC：具有工业价值的页岩气藏TOC>1% ，随着开采技术的进步，有机碳下限值可能会降低至0.3%；（Schmoker 认为产气页岩的有机碳含量（平均）下限值大约为2%；Bowker 则认为获得一个有经济价值的勘探目标有机碳下限值为2. 5% ~ 3%。
）成熟度：变化范围较大，一般>0.4%厚 度：具有良好页岩气开发商业价值的页岩厚度下限为9 m；据李延钧教授等页岩埋深：小于3000m，深于3000m 作为资源潜力区页岩单层厚度：大于30 m有机碳含量（TOC）：2.0% 以上硅质含量：>35%，易于形成微裂缝；储层物性：K≥ 10-3mD、Ф≥4%有机质成熟度（Ro）：1.4%-3.0%李教授根据以上六项页岩气评价指标提出了页岩气分级评价标准如下图所示：据Rimrock Energy, 2008 页岩气优选标准1ft=0.3048M How we look for in a gas shale? (Rimrock Energy, 2008)Burnaman(2009)认为：对于页岩气的形成而言，拥有高TOC的页岩的连续厚度至少为45m（150ft）。
煤层气页岩气含气量测定方法
吸附时间吸附时间（τ）是指样品所含气体被解吸出63.2%时所用的时间，一般以天为单位。
吸附时间可采用图解法或计算方法求取。
计算方法如下：首先，计算出占总气量63.2%所对应的气体体积： V63.2%＝VT×63.2% 式中： V63.2%——占总气量63.2%所对应的气体体积，单位为立方厘米（cm3）； VT——为损失气、自然解吸气和残余气体积总和，单位为立方厘米（cm3）；其次，计算各实测数据点的时间和各点的累计气体体积（标准状态）；然后，在累计体积数据中找出V63.2%所在的区间；最后，利用直线内插方法求出V63.2%所对应的时间，即为τ值。
恒泰尚合能源技术（北京）有限公司 21
吸附时间的测定损失气 30000 解吸气残余气 24000 18000 解吸量/cm3 12000 吸附时间 6000 0 -6000 0 50 100 150 200 250 300 350 (T+t1/2 恒泰尚合能源技术（北京）有限公司 22
谢谢。
页岩含气量主控因素及定量预测方法
ＢＩ Ｈｅ ，Ｊ Ｉ ＡＮＧ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｘ ｕ ｅ ，Ｌ Ｉ Ｐ ｅ ｎ ｇ ＇ 。
（ １ ． Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｆ ｏ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ２ ２ ４ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；２ ． Ｕ ｎ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｇ ａ ｓ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｆ ｏ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ， Ｂ ｅ ｎ ｇ １ ０ ２ ２ ４ ９， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
（ １ ．中国石油大学油气 资源与探测 国家重点实验室 ，北京
１ ０ ２ ２ ４ ９ ；２ ．中国石油 大学非常规天然气研 究院，北京
摘要 ：在 国内外研究进展调研 的基 础上 ，对 页岩 含气性 主要 影响 因素进行 了综 合分析 。研 究认 为：影 响页岩含 气量 的主控因素包括有机碳含量 、有机 质热成熟度 、岩石矿 物成分 、孔 隙结构 、页岩含水 率 、地层 温压等 ；有 机碳含量较高则页岩吸附气量较大 ，有机质成熟 度较 高则有机质 孔隙发 育，页岩的吸 附能力大 ；黏 土矿 物较脆 性矿物吸 附甲烷的能力强 ，其中蒙脱石的吸附能力 最强 ，其次 为伊蒙混层 和高岭石 ；页岩 的微一 中孔总体积 越 大对 页岩气吸 附能力越强 ，中一宏孔总体积越大游离态 页岩气含 量越高 ；页岩含水率 较高时 ，含气 量有 降低 趋 势 ；页岩含气量随温度升高而降低 ，随压力升高而增 加。
页岩饱和含气量的计算及应用
第２ ６ 卷
第２ 期
页 岩 饱 和 含 气 量 的计 算 及 应 用
冀 昆 ， 毛 小平 ， 凌
（ １ ．中国地质 大学能源 学院 ， 北京
翔 ， 范 家伟 。
１ ０ ０ ０ ８ ３ ￣ ２ ．中国地质 大学海相储层 演化与 油气富 集机理
教 育部 重点 实验 室 ， 北 京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ； ３ ． 长江 大学石 油工程 学院 ， 湖北 荆 州 ４ ３ ４ ０ ０ ０ ）
如果 能预先估算 出页岩含气 量在理论 上所 能具有 的最 大值 ， 综合储层 的非 均质性 、 构 造运 动 以及 抬升 剥蚀 等
因素对 页岩储气性 能得影 响 ， 就 能较准确 的估算 出页岩
验室等温吸附实验和 Ｌ ａ ｎ ｇ ｍＮ ｒ 方程来预测储层温度 和 压力下 的最大吸附量 。但 现有等温试验大部分都集 中在 ６ ０ ℃和３ ０ ＂ Ｃ。当评价区泥页岩埋藏较深 ， 储层温度大部
江 汉 石 油 职 工 大 学 学 报
２ ０ １ ３ 年 ３ 月
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｎ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｔ ａ ｆ ｆ ａ ｎ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｅ ｒ ｓ
素， 误差较大 。以上方法 在确定 页岩 的含 气量时 ， 获得 的含气量值差别较大 ， 给利用含气量进行资源储量 的预 测 和有利 区的优选 带来 困难 。若 把 页岩储 层看作 物理 化学性质一定 的地质体 ， 则它所能储存 的气体 的量是有 限度 的（ 见 图 １） 。这个最大 限度既是 指页岩 内游离气 量 和吸附气量在储层 的温压条件下所 能达 到的最 大值 。
页岩气评价标准
页岩气评价标准据张金川教授页岩气有经济价值的开发必备条件：（1）岩石组成一般为30-50%的粘土矿物、15-25%的粉砂质（石英颗粒）；（2）泥地比不小于50%；（3）有机碳含量一般小于30%；（4）TOC：底限0.3%，一般不小于2%；（5）Ro：0.4%-2.2%，高可至4.0%；（6）净厚度：不小于6m；一般在30m以上。
（7）岩石物性：Ф≤10%，Ф含气=1-5%，K取决于裂缝发育程度；（8）吸附气含量：吸附态20%-90%之间，一般50%±；（9）含气量：1-10m3/t；（10）经济开发深度：不大于3800（4000）m页岩气成藏并具有工业价值的基本条件是：气藏埋藏较浅且泥页岩厚度较大,母质丰富且生气强度较大以及裂缝发育等。
据侯读杰教授TOC：一般＞4%，有机碳含量大于3%；(据Burnaman(2009)TOC一般不小于2%)Ro：一般在1.1%以上，Ro为1.1%～3.0%厚度：高有机质丰度泥岩(Corg>3.0%)连续厚度15m以上，如有机质丰度低，则须提高其厚度值；矿物含量：石英、方解石、长石等矿物含量大于25%岩石物性：Ф≤10%，Ф含气=1-5%，K取决于裂缝发育程度；地层含气：广泛的饱含气性，吸附态一般>40%；深度：<4000MTOC含量、富有机质页岩厚度与有机质成熟度被认为是决定页岩气区带经济可行性的关键因素（Rokosh et al，2009）。
聂海宽内部控制因素：TOC：具有工业价值的页岩气藏TOC>1%，随着开采技术的进步，有机碳下限值可能会降低至0.3%；（Schmoker认为产气页岩的有机碳含量（平均）下限值大约为2%；Bowker则认为获得一个有经济价值的勘探目标有机碳下限值为2.5%~3%。
）成熟度：变化范围较大，一般>0.4%厚度：具有良好页岩气开发商业价值的页岩厚度下限为9m；据李延钧教授等页岩埋深：小于3000m，深于3000m作为资源潜力区页岩单层厚度：大于30m有机碳含量（TOC）：2.0%以上硅质含量：>35%，易于形成微裂缝；储层物性：K≥10-3mD、Ф≥4%有机质成熟度（Ro）：1.4%-3.0%李教授根据以上六项页岩气评价指标提出了页岩气分级评价标准如下图所示：据Rimrock Energy,2008页岩气优选标准1ft=0.3048M= How we look for in a gas shale?(Rimrock Energy,2008)Burnaman(2009)认为：对于页岩气的形成而言，拥有高TOC的页岩的连续厚度至少为45m（150ft）。
页岩气知识
hplaserjetm1005mfp打印驱动下载页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥页岩、高碳泥页岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气。
页岩气为烃类气体，化学成分主要为甲烷，一般含量在85%以上，最高达到99.8%，另外还含有少量的乙烷、丙烷和丁烷等。
与煤层气相比，页岩气藏生产过程中无需排水，生产周期长，一般30年以上，最长的达100多年，勘探开发成功率高，具有较高的工业经济价值。
页岩气资源是一种清洁、高效的能源资源，主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等，用途广泛。
页岩气资源在世界各地分布广泛，主要分布国家为中国、美国和加拿大。
我国国土资源部发布《全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选》称，经初步评价，中国页岩气资源潜力大，分布面积广，发育层系多。
中国陆域页岩气地质资源潜力为134.42万亿立方米，可采资源潜力为25.08万亿立方米(不含青藏区)。
中国南方海相页岩地层是页岩气的主要富集地区，除此之外，松辽、鄂尔多斯、吐哈、准噶尔等陆相沉积盆地的页岩地层也是页岩气富集地区。
页岩气储量、产量的增长将主要来自四川、重庆、贵州、湖北、湖南、陕西、新疆等省(区、市)的这么几个盆地，包括：四川盆地、渝东鄂西地区、黔湘地区、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地等，而重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带。
2011年4月，美国能源情报署(EIA)《2011年全球页岩气资源初步评估》报告称，美国拥有可采资源24.41万亿立方米。
目前，中国超过美国成为全球第一大页岩气分布国。
但是，全球仅有美国和加拿大等国已实现页岩气规模性商业性开发，目前大规模的开采则集中在美国。
从《页岩气勘探开发“十二五”规划》可以看出，中国在2015年前主要以勘探开发为主，实现规模化开采将在“十三五”（2016-2020年）期间。
页岩气勘探开发的技术是关键，有待在实践中突破。
只要突破技术瓶颈，页岩气开发就进入到了黄金期。
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。
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页岩含气量及美国已开发页岩含气量和产量特点
李玉喜
国土资源部油气资源战略研究中心
二○一○年四月
1、页岩气为连续型油气聚集
(Daniel M. Jarvie, R. Paul Philp, atc.2010)
1、页岩气为连续型油气聚集
(Daniel M. Jarvie, R. Paul Philp, atc.2010)
连续型油气聚集进一步分为两类
未运移－源岩滞留
煤层气
页岩油
页岩气初次运移
盆地中心气（致密气）
连续型油气藏
3、页岩气为源岩滞留气
未运移
页岩气
煤层气页岩油
含气量＝生烃量－排烃量
生烃量：有机质类型、含量、成熟度排烃量：排烃门槛限高低，突破压力
目前有研究认为，页岩中的孔隙以有机质生烃形成的孔隙为主
微裂缝：排烃形成，构造形成，成岩形成
Often the erroneous assumption is made that at zero TOC there should be zero gas storage capacity
（四）含气量影响因素3、有机质含量、类型
（四）含气量影响因素4、粘土矿物含量、湿度、温度
Total gas content versus TOC
游离气－岩芯流体饱和度实验分析确定
岩芯解吸
快速解吸：总解吸气量＝损失气(Q1)＋解吸气(Q2) ＋残留气(Q3)慢速解吸：总解吸气量＝损失气(Q1)＋解吸气(Q2)
损失气(Q1)：岩芯地层钻开后到装罐
前散失的气量。
页岩气损失气的起算
时间为岩芯提至钻井液压力等于页岩
层流体压力的时间，或采用提钻到井
深一半的时间（清水泥浆）；
解吸气(Q2)：岩芯装罐解吸获得
的天然气；以及为获取残留气，在碎
样过程中释放的天然气；
残留气(Q3)：样品粉碎到一定目数
后，解吸获得的天然气量
解吸
损失气(Q1) 确定：
USBM Direct method
Smith & Williams method
Amoco method.
Decline Curve methods
解吸获得的含气量一般大于等温吸附模拟的含气量，再加上游离气，总气量要超过实际含气量；有时也会低于等温吸附模拟的吸附量
David Jacobi, Mikhail Gladkikh, Brian LeCompte,etc，2009
（四）含气量测井解释（斯伦贝谢，
2006）
三、含气量确定
吸附气与有机质与含气量关系David Jacobi, Mikhail Gladkikh, Brian LeCompte,etc，2009
岩芯TOC与铀含量关系（扣除磷灰石干扰）
岩芯TOC与岩石体积密度关系（扣黄铁矿、除磷灰石干扰）
（三）单位面积产量变化区间
Sectional Yields by shale:Low and High
（四）产量变化特点－5年
四、美国页岩气含气量及产量特点（四）产量变化特点－5年
4、产量变化特点
谢谢!。