页岩含气量实验方法与评价技术
页岩气含量测试及其方法的确定
页岩气含量测试及其方法的确定李延军;董敏涛;王晨阳【摘要】我国页岩气资源丰富且分布广,而页岩气含量对页岩气资源评价与有利区块选取极为关键,该参数是衡量某页岩气区块是否具有开采价值的一个至关重要的指标.基于页岩气含量参数的重要性,通过大量实验研究和调研,明确目前页岩气含量测试主要有直接和间接两种方法,前者包括保压取芯测定法、解吸法、密闭取芯测定法等;后者包括等温吸附实验法与测井解释法等.通过分析各种测试方法的原理,结合个别方法的实测案例结果,研究探讨页岩气含量测试方法.【期刊名称】《陕西煤炭》【年(卷),期】2019(038)003【总页数】5页(P19-23)【关键词】页岩气;气含量;游离气;吸附气【作者】李延军;董敏涛;王晨阳【作者单位】中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安 710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安 710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安 710077【正文语种】中文【中图分类】P618.130 引言页岩气是指赋存在暗色泥页岩及其所夹砂岩与粉砂岩地层中的天然气[1-5]。
中国页岩气资源雄厚，据统计，中国主要含页岩气盆地和地区的页岩气地质资源量大约为1.34×1014m3，可采资源量大约为2.5×1013m3[6-10]。
我国虽拥有如此丰富的页岩气资源，然而对页岩气资源评价和开发技术的研究都处于起步阶段，通过分析各种页岩气测试方法的原理，结合一些方法的实测结果，研究探讨页岩气含量测试方法，为页岩气资源评价及勘探开发提供参考的依据。
1 页岩气储量分布我国页岩地层十分发育，在渤海湾盆地、四川盆地、江汉盆地、准噶尔盆地、松辽盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地、吐哈盆地和黔北、桂中及下扬子等地区，均具有良好的成藏地质条件，且有机碳含量在28%以上。
在大量的勘探工作中发现，这些盆地的页岩层中，局部富集有大量的天然气。
富集层位既有有机质丰度达很好-极好标准的南方海相页岩地层，也有得天独厚的北方湖相页岩地层。
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。
利用测井资料评价页岩气层含气量的方法
中 国 地 球 物 理2013 ·685·利用测井资料评价页岩气层含气量的方法郑 伟* 莫修文吉林大学地球探测科学与技术学院 长春 130026页岩气储集层的特殊性质使得页岩气存在形式分为三种，即吸附于有机质表面的吸附气，游离于孔隙中的游离气及少量的溶解气。
在计算时需对吸附气和游离气分别评价，溶解气含量少可忽略不计。
1.吸附气含量的确定。
吸附气的确定可分为等温吸附法、统计拟合法、解吸法及地质类比法，前两种在利用测井资料评价中应用广泛。
①等温吸附法。
这是利用某一恒定温度下游离天然气与干酪根表面吸附的天然气的平衡关系来计算吸附气含量的方法，目前很多用法都是以此为基础发展而来的。
它首先要求确定出总有机碳含量（TOC ）的值，已经有多种根据测井资料估算TOC 的方法，如声波电阻率曲线重叠法、统计拟合法、BP 神经网络法。
在利用等温吸附曲线计算时，由于它是在特定温度和TOC 下计算的，在定量评价过程中要对温度及TOC 做校正，将其换算成地层温度及TOC 条件下的吸附气含量。
校正公式如下：)*(4310c T c lt V +−=；)*(8710c T c lt P += ；)*(log 34i l T c V c +=；)*(log 78i l T c P c −+=；iso lt lc TOC TOCV V lg*=其中，V lt 为储层温度下兰格缪尔体积,P lt 为储层温度下兰格缪尔压力,c 3取0.0027,c 7取0.005,T 为储层温度，T i 为等温吸附温度，V lc 为TOC 校正的储层温度下兰格缪尔体积，TOC iso 为等温线上总有机质含量，TOC lg 为测井记录中总有机质含量。
②统计拟合法。
它利用吸附气相关的主控地层参数与实验数据建立拟合关系求取吸附气含量。
这些主要因素可能有：总有机碳含量、总烃含量、石英含量、粘土矿物含量、密度、黄铁矿含量[1]。
也可由其它参数直接对TOC 进行拟合，再应用等温吸附法计算。
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。
页岩气储层评价技术的方法一实验分析技术
结 语
页岩气 的评价涉及 的技术和 内容非常广泛 ，无论是在烃源岩潜力 评价阶段 ， 还是在天然气储量计算阶段或开发阶段 ，页岩储层评价技
术作为 高效 、 快速 的分析手段 ， 以为地质学家和开发工程师提供丰 可 富的评价指标 。但是 由于 页岩气在岩性 ，尤其是成藏机制方面的独特
ｆａ ｗｏ ｋ ｏ ｅ Ｍ ｉ ｉ ｉｎ Ｂａｎ ｔ Ｓ ａｅ Ｂａ ｅｔ－Ｐａ ｏ ｏｃ ｔ ｔｌ ｅ ｒ ｌｕ ｒ ｍｅ ｒ ｆｔ ｓ ｐ ａ ｒ ｅ ｔ ｈ ｌ ， ｈ ｓ ｎ － ｒ ｔ ｌ ｚ ｉ ｏ ａ ｔ ｅ ｍ ｅ ｐ ｏ
ｓｓ ｍ ，Ｂｅ ｄａｃ — Ｆ ｒ ｏｔ ｓ ｙｔ ｅ ｎ ｒｈ ０ｔ Ｗ ｒｈＢａｉ ｎ，Ｔｅ ａＡＡＰＢｕｌｔｎ ９ （） ４ ５ ４ ６ ｘ ｌ ｉ， １４ ： ０ — ３ ｅ
０
图１美ＮＡ ｍｍ页岩含气量与Ｔ 的关 系 （ ｉ ， ｎ ＯＣ 据Ｄ Ｇ Ｈ ｌ ｌ 等
体 积矿物学 ，以及确定 页岩储层 中粘土矿物成分 。 页岩储 层的矿物组 成除常 见的黏 土矿物 （ 利石 、蒙皂石 、高岭 伊
技 术 创 新
缸 科 技 ２ １年第３ ０２ 期
【． 油地 质与 工程 ，２ ０ ，２ （） ２ １ Ｉ石 】 ０ ８ ２１ ：１ － ４
【 ３ ］ Ｍａｉａ Ｐ ａ ｄ Ａ ｐｔ Ｐ ｌ Ｂ ｔｉ ， ｅｃ ｎｋ ｒ ａ ， ｒｉ ａ ａ ｊ ｔ ｓ ａ — ｈａ Ｒｏ ｋ Ｐ ｙｉ ｏ ｈ ｃ ｈ ｓ ｓｆ ｔｅ ｃ Ｕｎ ｏ ｖ ｎｉｎ１Ｔ ｅＬ ａ ｉ ｄ ｅ ］ ２ ０ ，２ （ ：３ ～ ７ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｈ ｅｄ ｇＥ ｇ ［ ． ０ ９ ８１ ｏ ． ｎ Ｊ ） ４ ３
开发 技 术 的 一 个盲 区
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
页含气量和页地质评价综述
页含气量和页地质评价综述一、页含气量是什么？你想知道页含气量究竟是个啥？别着急，我来给你讲讲。
说白了，页含气量就指的是页岩中可以储存多少天然气。
它可不只是个数字，而是直接关系到页岩气资源开发的成败。
大家都知道，页岩气这种资源可是大有潜力的，但它藏在地下那些坚硬的页岩层里，不是那么容易就能找出来的。
所以啊，页含气量的多少，直接影响到页岩气的开采能不能顺利进行，也决定了开采的经济性。
简单来说，如果页含气量低，那开采就费劲了，赚不到钱；如果高，那就能大赚特赚了。
所以，页含气量成了勘探人员衡量页岩气资源价值的重要指标。
那怎么测量页含气量呢？其实并不复杂，常见的方法就是通过岩心分析、气体吸附实验等。
岩心分析就像是给地层“做体检”，通过取样来测量岩石中的孔隙和气体的含量。
而气体吸附实验则是模拟页岩气在地下的状态，看看岩石能吸附多少气体。
通过这些方法，咱们能大致估算出页岩气的含量，这为后续的勘探和开发提供了科学依据。
页含气量的高低跟很多因素有关系。
比如说，页岩的矿物成分、孔隙结构和有机质的丰富程度等都能影响页含气量。
换句话说，咱们就得好好研究这些因素，才能找到那些富含天然气的“宝藏”地层。
这一点就像挖掘机找宝藏，谁能找到黄金矿石，谁就能发财。
二、页地质评价的意义咱们得聊聊页地质评价。
你想象一下，咱们要开发页岩气资源，除了知道页含气量，还得对这个“藏宝地”做个全方位的评估。
你说，如果直接跳过这些评估，盲目开采，那结果可想而知，赚不到钱不说，还可能把地层搞得一团糟。
页地质评价就像是开车前的导航，不管你是不是老司机，没导航你也不知道去哪儿。
页地质评价就是帮咱们了解页岩层的结构、储气能力、开采难度以及经济效益等方面的综合信息。
咱们要看页岩层的分布情况。
页岩层是不是很厚，层间的性质有没有差异，这些都会影响到后期的开采。
地层厚的地方气体储存量更大，开采时的回采效率也更高。
而那些薄层或者分布不均的地层，虽然也能储气，但开采难度大，成本高，可能就不那么划算了。
页岩气测井方法与评价技术-魏斌
中国石油
页岩气测井方法与评价技术
魏
斌
中国石油集团长城钻探工程有限公司 二〇一二年五月
提纲
一、页岩气整体认识
二、通过页岩骨架组分分析页岩测井特征
三、页岩气测井原理简介
2
一、页岩气整体认识
页岩气概念
页岩气是主体上以吸附或游离状态存在 于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹 层中的天然气。
3、低密度（1.1-1.4g/cm3); 4、极高的自然伽马（500-4000API); 5、低光电吸收截面指数（0.24-0.28); 6、大的中子孔隙度(30-60)。 页岩气地层气体特点： 1、游离气—存储于孔隙中； 2、吸附气—吸附于干酪根或微孔隙表面。 通过裂缝流动
25
通过骨架流动
二、通过页岩骨架组分分析页岩测井特征
6
一、页岩气整体认识
页岩气特征
1)页岩中的天然气成因具有多样性。 生物气、未熟—低熟气、成熟气、高—过成熟气等,也包括了如二次生气、生物再作用气以 及沥青生气等复杂成因机理,覆盖了几乎所有可能的有机生气作用机理(在阿巴拉契亚、福特沃 斯、密执安、伊利诺斯、圣胡安等盆地中均可找到对应实例）。
7
一、页岩气整体认识
PHIN DPHI MPHI 岩石骨架 干酪根 油
就可以作为页岩气的盖层。页岩的盖层是多变的，既包括页岩本身，也包括 页岩周围的细粒致密岩层，如班脱岩（圣胡安盆地）、冰碛岩（Michigan 盆地）和页岩/碳酸岩盐（伊利诺斯盆地）。
14
一、页岩气整体认识
盖层和圈闭
一般常见的圈闭由三部分组成：储层；盖层；阻止油气继续运移，造 成油气聚集的遮挡物。 页岩气藏集三者于一身，页岩气藏属于“隐蔽圈闭”型气藏。页岩气
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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。
因此有必要在研究页岩含气量特征的基础上，开展页岩含气量的测试方法与理论
研究。
图1 页岩含气量测试过程示意图
2含气量评价
在含气量测定基础上，借鉴煤层气等温吸附理论，根据页岩气的等温吸附模
拟实验确定H区块吸附气。
考虑到页岩气的溶解气含量很少(＜5%)，且难以开发
利用。
针对H区块的页岩含气量评价时，溶解气含气量忽略不计。
总的含气量减
去吸附气即为游离气。
等温吸附模拟结果表明，H区块中，吸附含气量0.45～
2.34cm3/g，平均为1.48cm3/g。
游离含气量为0.08～0.54cm3/g，平均值为
0.29cm3/g。
影响页岩含气量的因素分为两个方面，①通过影响页岩的生气能力来影响含
气量，包括页岩的有机质丰度、有机质类型、成熟度，本文中不考虑该类因
素;②通过影响页岩的储气性能来达到影响含气量。
包括页岩的裂缝发育程度、
地层压力和温度、基质孔隙度、孔隙结构以及含气饱和度。
针对H区块页岩含气
量的评价主要根据对于游离气、吸附气影响因素的分析，确定含气量的影响因素，通过分析相关测井资料，筛选能够表征影响因素的测井资料，建立基于测井资料
的吸附气与游离气评价模型。
2.1吸附气
吸附气是以吸附态存在页岩的干酪根和黏土颗粒表面的天然气。
实验室的分
析表明，在页岩的组成中，总有机碳质量百分数对于页岩的吸附气含气量影响最大。
同时分析认为，H区块中页岩中的总有机碳质量百分数与吸附气含量有很好
的相关性，根据吸附气与有机碳的取心拟合关系建立的吸附气评价模型是十分可
靠的。
2.2游离气
游离气是以自由气体形态存在于页岩的裂隙或基质孔隙中的天然气，游离气
是可以自由运移的，页岩气中的游离气与常规天然在富集，储存规律等方面相似。
在H区块中，游离气占10%～20%，相对于吸附气含量较少。
研究认为，H区块
的游离气主控因素是页岩的有效孔隙度与含气饱和度。
其中，吸附气与页岩的孔
隙度、含气饱和度成正比，与页岩的有效密度成反比。
总而言之，虽然国内外学者均认为损失气量的计算受理论假设条件与实际情
况不符的影响，但鉴于直接法具有实验过程快速简便、能够现场拿到实验数据、
能第一时间为勘探开发决策提供数据支撑等特点，在页岩气勘探开发过程中仍扮
演着重要角色。
国内外针对直接法的研究主要集中于损失气量计算、页岩含气量
的控制因素等方面，但是如何通过改进硬件设备来准确测定解吸过程中的含气量
方面同样至关重要。
参考文献：
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