页岩中基于孔隙度和有机碳含量的甲烷吸附量计算

赵丹 蔡长宏 安珏东 陈曼霏

1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 2.页岩气评价与开采四川省重点实验室

根据四川盆地页岩气勘探开发经验,90%以上的页岩气组分为甲烷[1],其赋存状态为吸附态和游离态,以及少量溶解态,其中吸附态的含量可达20%～85%[2]。因此,研究地层高压条件下页岩中甲烷吸附特征对页岩储层评价与储量计算具有重要意义。

吸附量是研究页岩气吸附特征最重要的参数之一[3],它直接反映了甲烷在页岩上被吸附能力的大小。前人根据页岩吸附机理进行了多种页岩吸附量计算的研究,例如Langmuir的单分子层吸附研究、BET 多分子层吸附模型以及超临界吸附模型等。目前,应用最为广泛的是Langmuir单分子层吸附模型。而对于甲烷在页岩中的赋存状态,除了游离气、吸附气和溶解气的气体相态区分以外,前人还针对吸附气吸附位置的不同进行了研究,提出了吸附气是以吸附态赋存于干酪根、黏土颗粒和孔隙表面的天然气,主要是吸附在有机质表面。目前,国内外常用的吸附气含气量实验方法是Langmuir等温吸附实验,该实验以甲烷作为实验气体,页岩作为吸附剂,通过等温吸附仪测量高压下甲烷的吸附量大小,进而研究高压条件下页岩中甲烷的吸附特征。

1 吸附实验

1.1 实验样品选择

四川地区龙马溪组页岩层是我国重要的页岩气产层。龙马溪组属浅海陆棚相沉积环境[3],厚度200～300 m,岩性稳定,下端为黑色炭质页岩,常夹粉砂岩,富含笔石;上段颜色以灰、黄绿色为主,岩性以页岩为主,并含黄铁矿等矿物,为页岩气藏形成的最有利区位。……