快速評價泥頁巖含氣性及游離氣含量的方法

郭少斌 王義剛

隨著我國國民經濟快速發展，對能源、尤其是清潔能源的需求持續增加。目前在我國一次性能源消費結構中天然氣所占比例遠低于世界平均水平。為進一步緩解我國油氣的供需矛盾，積極尋找新的接替能源勢在必行。

從全球不可再生能源勘探開發的現狀分析發現，頁巖氣是最現實的常規油氣資源的重要接替資源之一。頁巖氣是指以吸附和游離狀態賦存于富有機質頁巖地層中，具有商業價值的生物成因和熱成因的非常規天然氣。

世界頁巖氣資源豐富，其中北美地區已成功規模開發利用，并步入快速發展階段。2000年以來，國內頁巖氣的研究工作逐步展開，頁巖氣研究已有一定的基礎積累，我國不僅海相頁巖分布廣泛，陸相也很發育，并且存在海陸交互相頁巖，根據我國和美國頁巖氣成藏地質條件的相似性對比研究，認為我國許多盆地均具備頁巖氣成藏的地質條件，頁巖氣資源潛力十分巨大。所以大力加快頁巖氣的發展，可以有效減緩天然氣需求過快增長給我國能源安全造成的巨大壓力。

在頁巖氣資源評價過程中，如何快速評價泥頁巖的含氣性，尤其是在沒有針對泥頁巖取心，無法開展現場氣體解吸的情況下，作者認為不能僅靠等溫吸附來決定地下泥頁巖的含氣性，因為任何一塊泥頁巖石在一定的溫度和壓力條件下都能吸附一定量的氣體，并不能說明地下泥頁巖的含氣性和商業價值，可采取兩種方法來確定：一是通過老井或新井的氣測，有氣測顯示證明泥頁巖具有含氣性，氣測顯示越高的層越具有商業勘探價值，是有利的頁巖氣儲層，也是下一步勘探的重點層位；二是通過野外露頭挖淺探槽的方式取樣進行直接解吸或熱模擬，然后對熱模擬結果進行解吸，如果有氣體被解吸出來，盡管量很少，但意義重大，證明該層位泥頁巖具有含氣性，縱向系統的解吸可發現解吸氣量越高所對應的層位是進一步研究的重點層位，圖1是鄂爾多斯盆地東緣露頭山西組采樣熱模擬后解吸的結果，充分證明了該組的含氣性。

由于頁巖中所含的溶解氣量極少，故頁巖氣總資源量可近似分解為吸附氣總量與游離氣總量之和。Q總≈Q吸+Q游

Q總：頁巖氣資源量；Q吸：吸附氣資源量；Q游：游離氣資源量。

關于游離氣含量的獲取也是頁巖氣資源評價中面臨的問題，該參數的獲取可通過以下幾個途徑解決：一是利用現場解吸實驗獲得總的含氣量，然后對同一塊樣品進行等溫吸附實驗，再用解吸氣量減去吸附氣量就等于游離氣量；二是利用阿爾奇公式計算含水飽和度，再計算含氣飽和度，與孔隙體積相乘就得到游離氣量；三是通過氣測含量確定游離氣量，或者利用已知含氣飽和度和儲集物性建立回歸關系，計算未知井的含氣飽和度，與孔隙體積相乘就得到游離氣量。