頁巖氣是一種非常規天然氣 ， 主要賦存在以富有機質頁巖為主的儲集巖系中 ， 是一種連續生成的生物化學成因氣、熱成因氣或二者的混合成因氣 。 它以游離態存在于頁巖基質的天然裂縫和孔隙中 ， 或者以吸附態存在于干酪根或黏土顆粒表面 ， 還有極少量以溶解狀態儲存于干酪根和瀝青質中（圖1） 。 頁巖含氣量是頁巖氣資源潛力調查評價和優選出有利目標區的關鍵參數 ， 對確定頁巖氣是否有開采價值、資源儲量預測具有重要意義 。 頁巖含氣量測定方法有解吸法、等溫吸附法、測井解釋法等 。 其中解吸法是測量頁巖含氣量最直接、最常用的方法；等溫吸附法和測井解釋法是頁巖含氣量測量的間接方法 。 針對解吸法 ， 科學家們發明了一系列的頁巖含氣量測定裝置 。
什么是解吸法？
解吸法是一種測量頁巖含氣量最直接的方法 ， 能夠在模擬地層實際環境的條件下直接測定頁巖的含氣數量 ， 因此被用來作為頁巖氣含量測量的基本方法 。 解吸法中頁巖含氣量由解吸氣含量（Vd）、損失氣含量（Vl）和殘余氣含量（Vr）三部分構成（含氣量=解吸氣+損失氣+殘余氣） ， 測試基本流程如圖2所示 。 ,解吸氣量（Vd）是指頁巖巖心裝入解吸罐后在大氣壓力下自然解吸出的氣體體積 ， 主要由解吸氣測定裝置（圖3）獲得；損失氣量（Vl）是指巖心地層鉆開后到裝入解吸罐之前釋放出的氣體體積 ， 通常通過USBM法直線回歸獲得；頁巖殘余氣量（Vr）是指樣品在解吸罐中解吸終止后仍留在巖心中的氣體體積 ， 其主要在碎樣裝置中破碎樣品后 ， 用解吸氣測定裝置獲取 。
解吸法測試含氣量裝置
現在廣泛使用的頁巖解吸氣量測量裝置主要由解吸罐、集氣量筒和恒溫設備三部分組成（圖3） 。 首先把樣品裝入解吸罐 ， 使用細粒石英砂或陶瓷填滿解吸罐空隙 ， 并將解吸罐放入恒溫裝置 ， 然后加熱到與樣品層位相對應的地層溫度 ， 再通過導氣管將氣體導入裝有水的倒置量筒中 ， 最后把在不同時刻記錄的排水量換算成解吸氣量 。 頁巖樣品解吸有自然解吸和快速解吸兩種方式 ， 自然解吸時間較長 ， 最長可達45天以上 ， 但測量結果更準確；快速解吸時間短 ， 一般在8～24小時之間 ， 方便野外現場使用 。
解吸法測試含氣量裝置發展歷史
解吸法測試含氣量裝置最早應用于煤層氣的解吸過程研究 ， 主要是針對煤礦礦井安全 。 此后 ， 由于解吸法可直接獲取樣品的儲存氣量 ， 逐漸被認為是煤層氣含量評價的最可靠方法 。 由于頁巖氣和煤層氣在賦存狀態和物理化學特性上有一定相似性 ， 因此頁巖含氣量的直接測定法也延用了煤層氣含量直接測定法的基本思路 。
隨著頁巖氣和煤層氣在我國的迅速發展 ， 國內近年來也對解吸裝置進行了不斷的優化 ， 主要在朝小體積、少樣品、高精度及多組分在線測定的方向發展 ， 并取得了一定數量的專利成果 。
作者 | 張小濤
審核單位 | 中國地質科學院國家地質實驗測試中心
【頁巖氣科普：怎樣了解頁巖的含氣量呢？】審核專家 | 沈斌（專家研究領域：油氣地球化學分析研究工作）
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