王 強(qiáng)，穆亞蓬，陳 顯，宋振響 ，馬中良，邱 岐

1.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所, 江蘇 無錫 214126；2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局 第二地質(zhì)大隊(duì),鄭州 450016

繼四川盆地涪陵地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖氣獲得重大勘探突破后，近年來，頁巖氣勘探開發(fā)逐步向深部轉(zhuǎn)移，并取得了一定的勘探發(fā)現(xiàn)和突破(中國石化發(fā)現(xiàn)了丁山和威榮頁巖氣田；中國石油在大足高陡背斜、黃瓜山高陡背斜和瀘州背斜構(gòu)造帶五峰組—龍馬溪組頁巖中均試獲高產(chǎn)工業(yè)氣流[1])，展示四川盆地深層頁巖氣具有較好的勘探開發(fā)前景，下一步能否實(shí)現(xiàn)深層頁巖氣的有效勘探開發(fā)是實(shí)現(xiàn)頁巖氣儲(chǔ)量、產(chǎn)量快速增長的關(guān)鍵。

與中淺層(<3 500 m)頁巖氣相比，深層(≥3 500 m)[2]頁巖氣埋深更大，頁巖儲(chǔ)集性能、賦存狀態(tài)和含氣性與中淺層相比有較大的差別。等溫吸附實(shí)驗(yàn)是目前獲取頁巖氣含量最重要的手段之一，但目前等溫吸附實(shí)驗(yàn)壓力和溫度都比較低(壓力多低于20 MPa，溫度多低于90 ℃)[3-4]，難以和深層高溫高壓下的實(shí)際地質(zhì)條件相比。用中淺層等溫吸附模型推測(cè)深部超臨界狀態(tài)的頁巖吸附性能，勢(shì)必會(huì)造成較大誤差。此外，將實(shí)驗(yàn)條件下得到的過剩吸附量隨溫度、壓力的變化趨勢(shì)直接應(yīng)用到地質(zhì)評(píng)價(jià)中，認(rèn)為頁巖甲烷等溫吸附曲線呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)[5-6]，從而得出深層高溫高壓條件下，泥頁巖吸附性能降低的結(jié)論。這勢(shì)必會(huì)對(duì)深層頁巖真實(shí)吸附性能判識(shí)產(chǎn)生偏差，從而對(duì)頁巖含氣性和資源潛力評(píng)價(jià)造成影響，甚至?xí)绊懮顚禹搸r氣的儲(chǔ)采方式[7]。

本文采集川東南主體勘探開發(fā)區(qū)涪陵、丁山地區(qū)深層(≥3 500 m)典型井頁巖樣品，開展重量法高溫高壓等溫吸附實(shí)驗(yàn)，選用三元Langmuir方程對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，分析了高溫高壓下深層頁巖的吸附特征，探討深層頁巖吸附模型及其影響因素，落實(shí)研究區(qū)深層頁巖氣吸附性能差異，以期為川東南五峰組—龍馬溪組深層頁巖吸附性能、含氣性和頁巖氣資源量計(jì)算提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景及樣品情況

1.1 地質(zhì)背景

目前，我國頁巖氣勘探突破的地區(qū)主要集中在四川盆地東部和南部，勘探開發(fā)層系主要集中在五峰組—龍馬溪組底部的①—⑤小層[8]，提交頁巖氣探明儲(chǔ)量區(qū)的埋深集中分布在3 500 m以淺。從下志留統(tǒng)底界埋深圖上可以看出(圖1)，四川盆地周緣及外圍下志留統(tǒng)埋深多在3 500 m以淺(如涪陵、威遠(yuǎn)和長寧地區(qū))，四川盆地主體下志留統(tǒng)埋深在3 500 m以深，甚至有超過一半的地區(qū)埋深超過4 500 m，為深層—超深層頁巖氣。

圖1 四川盆地及周緣下志留統(tǒng)底界埋深及頁巖氣田分布

從沉積環(huán)境來看，川東南深層五峰組—龍馬溪組泥頁巖與涪陵中淺層差別不大，均為有利于泥頁巖發(fā)育的深水陸棚相沉積，富有機(jī)質(zhì)泥頁巖厚度略大于中淺層[9]。從泥頁巖巖相組成和有機(jī)質(zhì)豐度來看，自下而上依次為硅質(zhì)型—混合型—黏土型頁巖，有機(jī)碳含量也呈現(xiàn)從深到淺逐漸降低的趨勢(shì)(底部①—⑤小層有機(jī)碳含量最高)，這與涪陵地區(qū)中淺層五峰組—龍馬溪組泥頁巖變化特征類似。從有機(jī)質(zhì)熱演化程度來看，受埋深影響，川東南深層五峰組—龍馬溪組泥頁巖成熟度(Ro多在2.5%～3.5%之間)總體高于涪陵地區(qū)中淺層(Ro在2.4%～3.0%之間)，仍處在頁巖氣的有利演化階段。此外，川東南五峰組—龍馬溪組深層泥頁巖在儲(chǔ)集性能、保存條件和含氣性上也與中淺層相當(dāng)[9]。

總體看來，川東南五峰組—龍馬溪組深層泥頁巖除熱演化程度稍高外，在泥頁巖沉積環(huán)境、巖性巖相組成、優(yōu)質(zhì)頁巖厚度、有機(jī)質(zhì)豐度等方面均與中淺層相當(dāng)，且深層頁巖氣資源潛力巨大，具有廣闊的勘探開發(fā)前景。

1.2 實(shí)驗(yàn)樣品

目前，涪陵和丁山地區(qū)均獲得了頁巖氣的突破。JY7井位于川東高陡構(gòu)造帶白馬向斜，屬于大焦石壩地區(qū)，龍馬溪組底部埋深為3 575 m，JY7井目的層壓裂測(cè)試獲3.68×104m3/d的產(chǎn)量；DY5井構(gòu)造位置位于川東南地區(qū)林灘場(chǎng)丁山北東向構(gòu)造帶丁山構(gòu)造北西翼，龍馬溪組底部埋深3 812.7 m，目的層壓裂測(cè)試獲16.33×104m3/d的高產(chǎn)工業(yè)氣流，帶動(dòng)了川東南深層頁巖氣的突破。本次選取涪陵南部JY7井和丁山地區(qū)DY5井龍馬溪組下部富有機(jī)質(zhì)泥頁巖巖心樣品開展等溫吸附實(shí)驗(yàn)。

樣品具體信息見表1，JY7井樣品深度為3 551.2 m，采自LM4小層[8]，巖性為黑色混合質(zhì)泥頁巖，實(shí)測(cè)有機(jī)碳含量為2.74%，孔隙度為5.02%；DY5井樣品深度為3 804.1 m，同樣采自LM4小層，巖性為灰黑色硅質(zhì)泥頁巖(樣品中發(fā)育大量筆石)，實(shí)測(cè)有機(jī)碳含量為2.45%，孔隙度為2.79%。

表1 等溫吸附實(shí)驗(yàn)樣品基本特征參數(shù)

1.3 實(shí)驗(yàn)方法及條件

目前，頁巖氣等溫吸附實(shí)驗(yàn)主要分為容積法(也稱體積法)和重量法。與容積法相比，重量法在實(shí)驗(yàn)過程中影響因素較小，操作和計(jì)算步驟也比較簡(jiǎn)單，測(cè)試誤差小，尤其是在高壓階段，重量法測(cè)試的誤差要小于容積法[10]。

本次使用的等溫吸附儀為荷蘭安米德Rubotherm高溫高壓重量法吸附儀，其最高測(cè)試壓力可達(dá)35 MPa，最高溫度150 ℃。采用高精度磁懸浮天平稱重，精度達(dá)10 μg；采用循環(huán)油浴的加熱方式，溫度誤差范圍可控制在0.2 ℃以內(nèi)，具體實(shí)驗(yàn)流程見參考文獻(xiàn)[11]。

為測(cè)試不同溫度下頁巖樣品在不同壓力條件下的吸附性能，同時(shí)為保持儀器測(cè)試的穩(wěn)定性，本次設(shè)置了30，70，110 ℃3個(gè)溫度點(diǎn)，壓力從0.5 MPa到30 MPa。壓力30 MPa與涪陵地區(qū)五峰組—龍馬溪組主力產(chǎn)層(2 200～2 400 m)的地層壓力基本相當(dāng)[12]，遠(yuǎn)小于深部地層壓力[13](約70 MPa)。最高吸附溫度110 ℃，與四川盆地4 000 m的地溫[14]相近，丁山地區(qū)五峰組—龍馬溪組底部深層泥頁巖埋深也多處于這個(gè)范圍。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 過剩吸附量變化特征

無論容積法，還是重量法等溫吸附實(shí)驗(yàn)，機(jī)理都是根據(jù)GIBBS在研究表面吸附時(shí)提出的[6]。任何一個(gè)固、氣吸附實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)都可以簡(jiǎn)化為吸附劑、吸附相和游離相3部分，因吸附力的作用，吸附相可沿吸附劑表面占用一定的體積(吸附相體積)。但實(shí)驗(yàn)過程中，重量法和容積法等溫吸附實(shí)驗(yàn)都無法準(zhǔn)確識(shí)別出游離相和吸附相界面，因此，也無法準(zhǔn)確測(cè)得實(shí)際吸附量(絕對(duì)吸附量)[15]。為了克服這個(gè)困難，GIBBS提出將吸附相分為表面過剩吸附量和吸附舍棄量(占據(jù)吸附相體積空間中具有游離相密度的物質(zhì)量)兩部分，過剩吸附量可以通過實(shí)驗(yàn)過程中的準(zhǔn)確計(jì)量和一系列公式計(jì)算得到[6]。

從圖2中可以看出，無論JY7井還是DY5井深層頁巖樣品實(shí)驗(yàn)測(cè)得的過剩吸附量隨溫度、壓力均呈現(xiàn)相似的變化趨勢(shì)，在同一溫度條件下，過剩吸附量隨壓力的升高呈現(xiàn)“先增后降”的趨勢(shì)，低壓階段甲烷過剩吸附量隨壓力的不斷升高快速上升；當(dāng)吸附量達(dá)到峰值后，過剩吸附量將隨壓力的持續(xù)升高逐漸下降，這一現(xiàn)象是超臨界甲烷過剩吸附量的本質(zhì)特征[6]。相同壓力條件下，過剩吸附量隨著溫度的升高逐漸降低，主要是因?yàn)殡S溫度的升高，甲烷分子具有更大的動(dòng)能從頁巖孔隙表面解吸出來[16]。但DY5井在高壓段(壓力大于25 MPa后)出現(xiàn)了反轉(zhuǎn)，70 ℃條件下的過剩吸附量略低于100 ℃條件下的過剩吸附量(圖2b)，這主要是由于不同溫度下吸附相密度和氣相密度隨壓力增加的速率不同引起[11]。

圖2 川東南地區(qū)JY7、DY5井下志留統(tǒng)龍馬溪組深層頁巖樣品在不同溫度下實(shí)測(cè)與擬合過剩吸附量

溫度越高，過剩吸附量達(dá)到最大值的壓力越大，最大過剩吸附量值越低。如JY7井在30 ℃時(shí)過剩吸附量在8～10 MPa左右達(dá)到最高值(約1.20 m3/t)；70 ℃時(shí)過剩吸附量在10～12 MPa左右達(dá)到最高值(約0.90 m3/t)；110 ℃時(shí)過剩吸附量在14 MPa左右達(dá)到最高值(約0.71 m3/t)。DY5井在30 ℃時(shí)過剩吸附量在8 MPa左右達(dá)到最高值(約1.05 m3/t)；70 ℃時(shí)過剩吸附量在10 MPa左右達(dá)到最高值(約0.72 m3/t)；110 ℃時(shí)過剩吸附量在10～12 MPa左右達(dá)到最高值(約0.54 m3/t)?？傮w看來，同樣的溫度和壓力條件下，涪陵地區(qū)五峰組—龍馬溪組深層頁巖過剩吸附量略高于丁山地區(qū)，且丁山地區(qū)過剩吸附量在到達(dá)峰值后下降速率更快。

2.2 絕對(duì)吸附量矯正及吸附特征

2.2.1 絕對(duì)吸附量矯正

如前文所述，當(dāng)考慮吸附相體積時(shí)，等溫吸附實(shí)驗(yàn)中得到的都是過剩吸附量，不能反映泥頁巖真實(shí)的吸附性能，在實(shí)際應(yīng)用中必須將實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)得的過剩吸附量轉(zhuǎn)換為實(shí)際吸附量，否則可能得到錯(cuò)誤的結(jié)論。轉(zhuǎn)換公式如下：

mabs=mex/(1-ρg/ρa(bǔ))

(1)

式中：mabs為甲烷絕對(duì)吸附量；mex為甲烷過剩吸附量；ρg為不同壓力點(diǎn)下甲烷氣體的密度，g/cm3；ρa(bǔ)為甲烷吸附相密度，g/cm3。

從公式(1)中可以看出，吸附相密度的確定是將過剩吸附量轉(zhuǎn)換為絕對(duì)吸附量的關(guān)鍵。吸附相密度的確定可以采用定值0.423g/cm3(常壓沸點(diǎn)下液體甲烷密度)或0.373 g/cm3(Vander Waals密度)[6]，也可以通過擬合計(jì)算獲得。考慮到甲烷吸附相密度在不同樣品、不同實(shí)驗(yàn)條件下會(huì)發(fā)生較大的變化，目前更傾向于采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中過剩吸附量的下降段來擬合計(jì)算吸附相密度[17]。本文也主要采用該方法獲得不同溫度條件下的甲烷吸附相密度。從圖2可以看出，采用擬合吸附相密度得到的過剩吸附量與實(shí)測(cè)過剩吸附量值吻合度均較高，表明該方法在研究區(qū)具有較好的適用性。

獲取吸附相密度后即可采用公式(1)將過剩吸附量校正為絕對(duì)吸附量，絕對(duì)吸附量反映的是頁巖中甲烷的實(shí)際吸附能力。在某一特定溫度下，當(dāng)壓力增加到一定程度，頁巖吸附量必將達(dá)到飽和(此時(shí)的絕對(duì)吸附量為頁巖的理論最大吸附量)，表現(xiàn)為吸附現(xiàn)象停止。與過剩吸附量隨壓力增大呈現(xiàn)“先升后降”的趨勢(shì)不同，同一溫度條件下，樣品絕對(duì)吸附量隨壓力增大而升高，根據(jù)升高速率的不同，可劃分為快速上升段(0～10 MPa)、緩慢上升段(10～24MPa)和平穩(wěn)上升段(>24MPa)(圖3)。

圖3 川東南JY7井龍馬溪組深層頁巖樣品 在不同溫度下的擬合過剩吸附量與絕對(duì)吸附量

如JY7井龍馬溪組頁巖在70 ℃實(shí)驗(yàn)條件下，在10 MPa之前的低壓階段，絕對(duì)吸附量隨壓力的增大快速增加，由0.5 MPa下的0.18 m3/t增加到10 MPa下的1.13 m3/t，證明在低壓階段，頁巖絕對(duì)吸附量受壓力和溫度雙重控制，且受壓力影響更大；10～24 MPa之間隨壓力的增大緩慢增加，絕對(duì)吸附量從1.13 m3/t增加到1.35 m3/t，絕對(duì)吸附量大小受壓力與溫度的共同控制，且溫度因素影響比重逐漸增大；24 MPa之后的高壓階段絕對(duì)吸附量基本達(dá)到飽和，吸附量值達(dá)到1.39 m3/t左右，表明在高壓階段，頁巖絕對(duì)吸附量受壓力的影響較小，而受溫度影響更大，這與余川等[18]的研究結(jié)果一致。川東南地區(qū)深層頁巖氣埋深大，壓力均達(dá)到高壓狀態(tài)，下一步應(yīng)優(yōu)先尋找高壓低溫背景下的頁巖氣進(jìn)行勘探開發(fā)。

從過剩吸附量與絕對(duì)吸附量的關(guān)系來看，在低壓階段(<4 MPa)，擬合絕對(duì)吸附量與過剩吸附量差別很小，隨壓力升高，二者之間的差別也越來越大，且隨溫度增高，二者之間的差值有降低的趨勢(shì)。如同樣在30 MPa壓力下，丁山地區(qū)DY5井頁巖樣品在30 ℃時(shí)過剩吸附量與絕對(duì)吸附量差值達(dá)1.54 m3/t，70 ℃時(shí)差值為1.28 m3/t，110 ℃時(shí)差值為0.93 m3/t，表明在低溫高壓背景下，二者之間的差別更大(圖4)；涪陵地區(qū)JY7井頁巖等溫吸附曲線有同樣的變化趨勢(shì)。此時(shí)若用過剩吸附量來代替絕對(duì)吸附量評(píng)價(jià)泥頁巖的吸附能力，將嚴(yán)重低估泥頁巖的吸附氣含量及其吸附能力，對(duì)頁巖含氣量及資源量、儲(chǔ)量的評(píng)估帶來較大的誤差。

圖4 川東南DY5井龍馬溪組深層頁巖樣品 在不同溫度下絕對(duì)吸附量與過剩吸附量差值

2.2.2 絕對(duì)吸附量變化特征

從2個(gè)樣品擬合后的甲烷絕對(duì)吸附量(圖5)來看，當(dāng)解吸實(shí)驗(yàn)溫度為30 ℃、壓力低于16 MPa時(shí)，JY7井頁巖樣品絕對(duì)吸附量大于DY5井樣品，而在大于16 MPa后，二者絕對(duì)吸附量大小出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，JY7井略低于DY5井樣品吸附量；解吸實(shí)驗(yàn)溫度為70 ℃時(shí)，壓力在低于22 MPa時(shí)，JY7井樣品絕對(duì)吸附量大于DY5井，而在大于22 MPa后，二者絕對(duì)吸附量大小出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，較30 ℃時(shí)反轉(zhuǎn)壓力增大；解吸溫度為110 ℃時(shí)，隨壓力不斷增大，JY7井樣品絕對(duì)吸附量一直大于DY5井?，F(xiàn)今涪陵和丁山地區(qū)五峰組—龍馬溪組深層頁巖埋深多超過3 500 m，地層溫度在100～120 ℃左右，110 ℃的等溫吸附曲線與實(shí)際地質(zhì)條件更吻合。從絕對(duì)吸附量來看，110 ℃條件下涪陵地區(qū)龍馬溪組頁巖吸附性能略優(yōu)于丁山地區(qū)，110 ℃、30 MPa條件下，JY7井深層頁巖絕對(duì)吸附量為1.23 m3/t，DY5井深層頁巖絕對(duì)吸附量為1.10 m3/t。

圖5 川東南地區(qū)JY7、DY5井龍馬溪組深層頁巖樣品 在不同溫度下擬合絕對(duì)吸附量

獲取絕對(duì)吸附量后，再根據(jù)經(jīng)典的二元Langmuir吸附方程擬合Langmuir體積(VL)和Langmuir壓力(PL)。也有學(xué)者將GIBBS吸附的定義與Langmuir方程相結(jié)合，提出了將吸附相密度作為變量的三元 Langmuir模型，通過非線性擬合的途徑，利用過剩吸附量直接得到VL和PL[19]。本文也主要采用三元 Langmuir模型獲得不同溫度條件下的吸附參數(shù)，具體擬合結(jié)果見表2。涪陵地區(qū)JY7井樣品溫度從30 ℃升高到110 ℃，VL從1.87 m3/t下降到1.52 m3/t，PL從2.54 MPa增加到7.05 MPa，吸附相密度ρa(bǔ)從0.370 g/cm3降低到0.237 g/cm3；而丁山地區(qū)DY5井樣品溫度從30 ℃升高到110 ℃，VL從2.01 m3/t下降到1.39 m3/t，PL從3.88 MPa增加到8.02 MPa，ρa(bǔ)從0.230 g/cm3降低到0.175 g/cm3。且Langmuir體積與解吸溫度之間具有良好的對(duì)數(shù)關(guān)系，Langmuir壓力與解吸溫度之間呈良好的指數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均達(dá)0.94以上(圖6)。可利用該關(guān)系擬合計(jì)算得到不同地質(zhì)溫度條件下的Langmuir參數(shù)VL和PL，再結(jié)合實(shí)際地層壓力，即可準(zhǔn)確評(píng)估深層頁巖吸附能力的大小。

表2 川東南地區(qū)JY7、DY5井龍馬溪組深層頁巖樣品等溫吸附參數(shù)

圖6 川東南地區(qū)JY7、DY5井龍馬溪組深層頁巖樣品Langmuir體積、Langmuir壓力與解吸溫度的關(guān)系

3 地質(zhì)意義

前文已論述，本次等溫吸附實(shí)驗(yàn)設(shè)置的最高溫度110 ℃相當(dāng)于四川盆地埋深約4 000 m的地層溫度，而吸附實(shí)驗(yàn)最大壓力設(shè)置為30 MPa，遠(yuǎn)小于深部頁巖約70 MPa的地層壓力，在評(píng)價(jià)深層頁巖吸附能力時(shí)必須考慮到超壓對(duì)絕對(duì)吸附量的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)擬合得的110 ℃條件下DY5井和JY7井深層頁巖氣樣品的VL和PL，再結(jié)合實(shí)際地質(zhì)條件下的平衡壓力和經(jīng)典的Langmuir模型，即可推測(cè)得到深層頁巖樣品在110 ℃條件下甲烷絕對(duì)吸附量隨地層壓力的變化。

圖7中可以看出，深層頁巖樣品在110 ℃條件下隨著壓力的增加(>30 MPa)延續(xù)“平穩(wěn)上升”的趨勢(shì)，從30 MPa到70 MPa，DY5井深層頁巖絕對(duì)吸附量由1.10 m3/t增加到1.25 m3/t；JY7井深層頁巖絕對(duì)吸附量由1.23 m3/t增加到1.38 m3/t。需要指出的是，頁巖吸附性能除受溫度與壓力影響外，還受頁巖有機(jī)碳含量、礦物組成、孔隙度等因素共同制約，尤其與頁巖總有機(jī)碳含量(TOC)呈良好的正相關(guān)關(guān)系[20]。本次實(shí)驗(yàn)采集的2個(gè)頁巖樣品的TOC含量均在2.50%左右，川東南地區(qū)五峰組—龍馬溪組下部①—③小層硅質(zhì)頁巖TOC含量更高(>4.0%)[21]，吸附性能更好，推測(cè)絕對(duì)吸附量可達(dá)2.0 m3/t以上，表明深層頁巖在高溫高壓下仍具有較好的吸附性能。

圖7 川東南地區(qū)JY7、DY5井龍馬溪組深層頁巖樣品在110 ℃條件下絕對(duì)吸附量隨壓力變化關(guān)系

采用上述方法獲得深層地質(zhì)條件下的頁巖吸附氣含量后，再根據(jù)氣體狀態(tài)方程計(jì)算得到的游離氣含量，二者相加即可獲得頁巖總含氣量(溶解氣含量很少)。需要指出的是，在計(jì)算游離氣含量時(shí)需扣除吸附氣所占的孔隙空間，否則結(jié)果將偏高[3,6]。吸附氣與游離氣含量的準(zhǔn)確計(jì)算為頁巖氣資源量評(píng)價(jià)和儲(chǔ)量評(píng)估提供關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)，決定了未來頁巖氣的勘探開發(fā)前景。研究表明涪陵地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖氣吸附氣比例在20%～50%之間，均值為34%[22]，按照吸附氣比例占50%來計(jì)算，川東南龍馬溪組深層頁巖總含氣量仍可達(dá)4.0 m3/t以上，顯示研究區(qū)深層頁巖仍具備較大的勘探開發(fā)潛力。

在頁巖氣資源量一定的前提下，頁巖中吸附、游離氣比例的大小直接決定了頁巖氣勘探和開采方式。吸附、游離氣比例隨著地質(zhì)條件下溫度、壓力的改變相互轉(zhuǎn)化，并受泥頁巖自身多種因素共同制約[22-23]。在頁巖氣開采過程中要盡可能提高游離氣的比例，促進(jìn)吸附氣向游離氣的轉(zhuǎn)化，從而降低頁巖氣開采難度，盡可能提高頁巖氣可采儲(chǔ)量。以游離氣為主的頁巖氣，產(chǎn)氣規(guī)律近似于常規(guī)天然氣，一般初期產(chǎn)量高，產(chǎn)氣周期短，開采方式上可以采取加密井網(wǎng)部署，擴(kuò)大儲(chǔ)層改造體積的方式盡可能多開采游離氣；而以吸附氣為主的頁巖氣，產(chǎn)氣規(guī)律與煤層氣相似，氣產(chǎn)量一般隨時(shí)間推移先升高后下降，產(chǎn)氣周期相對(duì)較長，開采方式上可采用大排量注入低黏度壓裂液、降低儲(chǔ)層壓力、促使氣體解吸的施工方案實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)[24]。

4 結(jié)論

(1)等溫吸附實(shí)驗(yàn)中直接測(cè)得的均為過剩吸附量，實(shí)際應(yīng)用中必須將其校正為絕對(duì)吸附量后來評(píng)價(jià)頁巖的真實(shí)吸附性能。同一溫度條件下，與過剩吸附量隨壓力增大呈現(xiàn)“先升后降”的趨勢(shì)不同，樣品絕對(duì)吸附量隨壓力增大而升高直至飽和，根據(jù)升高速率的不同，可劃分為快速上升段、緩慢上升段和平穩(wěn)上升段。

(2)溫度和壓力是影響頁巖吸附能力最主要的2個(gè)因素，在低壓階段，壓力起主控作用，頁巖吸附能力隨壓力的增大而升高；在高壓階段，溫度起主導(dǎo)作用，吸附能力隨溫度的升高而降低，因此在深層領(lǐng)域頁巖氣應(yīng)優(yōu)先選擇高壓低溫地區(qū)進(jìn)行勘探開發(fā)。

(3)川東南五峰組—龍馬溪組深層頁巖氣形成地質(zhì)條件與中淺層相當(dāng)，僅熱演化程度稍高，但仍處于有利的頁巖氣生成階段。高溫高壓等溫吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，川東南龍馬溪組深層頁巖在110 ℃、70 MPa條件下絕對(duì)吸附量可達(dá)2.0 m3/t以上，總含氣量達(dá)4.0 m3/t以上，具備較大的勘探開發(fā)前景。

(4)近地質(zhì)條件下的高溫高壓頁巖等溫吸附實(shí)驗(yàn)和游離氣量準(zhǔn)確計(jì)算，可為含氣量計(jì)算提供依據(jù)，保障頁巖氣資源潛力評(píng)價(jià)和儲(chǔ)量評(píng)估的科學(xué)準(zhǔn)確性。此外，頁巖吸附、游離氣賦存狀態(tài)，直接決定了頁巖氣的產(chǎn)氣規(guī)律和勘探、開采方式，影響頁巖氣的生產(chǎn)周期和產(chǎn)能。