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    頁巖氣勘探生產(chǎn)和開發(fā)研究最早始于美國，其技術(shù)也最為先進和成熟，目前，美國三大實驗室對頁巖氣的實驗測試項目有較為成熟的研究，并形成了一系列的研究體系。這個三大實驗室分別為：Intertek實驗室，Weatherford實驗室和Chesapeak實驗室。綜合三大實驗室關(guān)于頁巖氣的實驗項目測試，其通用的頁巖氣測試項目主要有6項。（1）氣體評價。（2）現(xiàn)場氣測定。（3）不同組分氣體在不同壓力下的等溫吸附實驗，評價頁巖氣的吸附氣量。（4）巖石學(xué)特征。（5）烴源巖分析。（6）特殊巖心分析。
近幾年，我國的頁巖氣科研工作也處于快速發(fā)展，但整個研究體系還是建立在常規(guī)油氣的研究基礎(chǔ)之上，針對非常規(guī)的頁巖氣測試技術(shù)，還沒有形成一套完整、詳細的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。孔隙度、滲透率、等溫吸附實驗在常規(guī)油氣或煤炭測試中屬于一般性項目，目前針對孔隙度、滲透率在石油行業(yè)有一套行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6385-1999《覆壓下巖石孔隙度和滲透率測定方法》，此套標(biāo)準(zhǔn)適合滲透率≥0.01mD的樣品測試，等溫吸附試驗有一套國標(biāo)GB/T 19560-2008《煤的高壓等溫吸附試驗方法》，這套標(biāo)準(zhǔn)適合埋藏較淺的煤炭樣品測試，且可適用試驗壓力范圍較低，頁巖致密、埋藏較深，孔隙度、滲透率一般分別小于5%和0.001mD，因此，頁巖氣樣品的測試不能照搬常規(guī)分析方法，在實驗方法上需采取非常規(guī)測試手段以及儀器。
吸附作用是頁巖氣儲量評估的關(guān)鍵。鑒于頁巖微納米孔隙發(fā)育、頁巖氣成因復(fù)雜、賦存形式多樣等特點，頁巖氣可采儲量的準(zhǔn)確評價方法還遠未成熟，其中甲烷在頁巖(特別是在納米級孔隙)中的賦存形式、儲集量和可開采性是需要考慮的重要要素，認識這些核心要素的基礎(chǔ)理論之一是甲烷在頁巖這一復(fù)雜多孔體系中的吸附作用。
目前頁巖氣等溫吸附參數(shù)的獲取一種是使用容量法的儀器，一種是參考現(xiàn)行容量法的試驗方法使用重量法儀器來獲得。容量法等溫吸附在各行業(yè)的應(yīng)用較為廣泛并已有國家標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)煤炭科學(xué)研究總院西安研究院張慶玲老師等人起草的、由中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布的GB/T19560-2008《煤的高壓等溫吸附試驗方法》作為標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)適用于煙煤和無煙煤對甲烷等氣體吸附能力的測定，褐煤可以參考執(zhí)行。僅就樣品預(yù)處理而言，容量法標(biāo)準(zhǔn)要對樣品進行平衡水分測定，而重量法采用的是干樣法；在實驗原理方面也大為不同，容量法是測壓力變化，重量法則是測重量變化，試驗方法顯然不能通用。然而重量法等溫吸附試驗方法迄今還沒有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公布實施。
頁巖氣儲層樣品的重量法等溫吸附試驗方法的確定離不開對頁巖氣吸附機理及重量法儀器原理的研究，選取的實驗條件能最大程度上保持各影響因素在巖石地下原位狀態(tài)條件下物理化學(xué)特性是獲得正確吸附量的關(guān)鍵。眾所周知，等溫吸附能力的由吸附劑和吸附質(zhì)之間相互作用決定。頁巖氣主要成分是甲烷，分子直徑約為0.38nm，有效截面積約為0.181nm2，發(fā)育納米級孔隙的頁巖樣品的吸附能力通常受到多種因素的影響，如有機碳含量、礦物成分、孔隙結(jié)構(gòu)和體積、溫度和壓力等，對于頁巖這種多孔吸附劑的物理特性、吸附特性前人已有過一些研究工作。
1.頁巖氣儲層樣品礦物成分對吸附能力的影響
劉紅梅等在對頁巖中粘土礦物的甲烷高壓原位吸附研究中發(fā)現(xiàn)，不同粘土礦物對甲烷的吸附能力大小順序為蒙脫石＞高嶺土＞伊利石，與其比表面積和孔隙體積密切相關(guān)，烴源巖對甲烷的吸附與粘土礦物和石英含量均有關(guān)系。
武景淑等在研究渝東南渝頁1井下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖吸附能力及主控因素時發(fā)現(xiàn)，頁巖氣飽和吸附量與微孔體積具有負相關(guān)，與中孔體積和宏孔體積具有正相關(guān)。粘土礦物通過對微孔和中孔體積的控制來影響頁巖的吸附能力，石英含量通過對宏孔體積的控制來影響頁巖吸附能力。有機碳含量對頁巖的吸附能力主要由其較發(fā)育的宏孔隙控制，另外，還可能有其他方面的影響因素，比如有機碳表面的親油性對氣態(tài)烴較強的吸附能力以及氣態(tài)烴在無定形和無結(jié)構(gòu)基質(zhì)瀝青體中的溶解作用等。
2.孔隙結(jié)構(gòu)和體積對吸附能力的影響
侯宇光等對中揚子西部下寒武統(tǒng)水井沱組和上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組兩套海相頁巖，以及下侏羅統(tǒng)自流井組東岳廟段陸相頁巖樣品進行頁巖孔隙結(jié)構(gòu)對甲烷吸附能力的影響研究中發(fā)現(xiàn)，高演化程度的古生界海相富有機質(zhì)頁巖儲集層中發(fā)育大量有機質(zhì)孔隙（孔徑多小于50nm），頁巖比表面和甲烷吸附量隨有機碳含量的增加而增大，說明有機質(zhì)孔隙是控制高豐度頁巖甲烷吸附能力的最主要因素。由于有機碳含量低和熱演化程度低，低豐度海相頁巖和陸相頁巖中有機質(zhì)孔隙發(fā)育程度有限，頁巖儲集空間主要由30nm-4.5μm孔徑的無機孔隙構(gòu)成，黏土礦物孔隙為甲烷吸附提供了更多的比表面，成為影響其甲烷吸附能力的重要因素。
3.溫度和壓力對吸附能力的影響
李武廣、楊勝來等在對四川上揚子地區(qū)川西南地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組樣品進行溫度對頁巖吸附解吸的敏感性研究中發(fā)現(xiàn)，頁巖的吸附能力與頁巖的有機碳含量和有機成熟度密切相關(guān)，隨著頁巖有機碳含量以及有機成熟度的提高，頁巖的吸附能力增加。不同溫度的吸附與解吸實驗表明，溫度越高，頁巖的吸附能力越低，隨著溫度的升高，頁巖氣的解吸量增大。升溫可以提高頁巖氣的解吸時間、解吸速度以及提高頁巖氣最終采收率。
4.存在的問題
在影響頁巖樣品的吸附能力的諸多因素中，如有機碳含量、礦物成分、孔隙結(jié)構(gòu)和體積、溫度和壓力等，各因素之間往往是相互關(guān)聯(lián)密不可分“牽一發(fā)而動全身”的，例如，有機碳和粘土在溫度壓力適當(dāng)改變的情況下，由于排烴排水等因素其孔隙結(jié)構(gòu)和體積也會發(fā)生相應(yīng)的變化。因而在制定頁巖氣儲層樣品等溫吸附試驗方法的時候，需要考慮“木桶短板效應(yīng)”的影響，即：樣品在上機測試之前的制備和預(yù)處理過程中所選取的試驗條件，應(yīng)當(dāng)以其中最敏感的吸附能力影響因素為主要控制條件，上機測試前盡量保存其在原位條件狀態(tài)下的物理化學(xué)性質(zhì)時的試驗條件為最終試驗方法，此時才能盡可能的獲取真實的等溫吸附數(shù)據(jù)，防止或盡量減少后期處理樣品時對樣品原位物理化學(xué)性質(zhì)狀態(tài)的人為損傷破壞。

    隨著國家經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國對能源的需求在不斷攀升，頁巖氣等非常規(guī)能源日益受到重視，重慶作為頁巖氣開發(fā)的重點城市，被國土資源部確定了川南、黔北、渝東南、渝東北等7個國家頁巖氣先導(dǎo)試驗區(qū)。重慶市委、市政府對我市的頁巖氣開發(fā)也十分重視，在資金、政策上也給予了極大的支持。
隨著頁巖氣科研及開發(fā)工作的不斷展開，針對頁巖氣的測試急需要一套完整的測試技術(shù)規(guī)范，目前，針對頁巖氣樣品的測試很多都參照其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)有常規(guī)分析方法，不能滿足頁巖氣樣品中某些測試項目的測試要求。
本項目最終制定出的技術(shù)方法，在一定程度上填補了頁巖氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的空白，在生產(chǎn)實踐中，為科研人員提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，能夠更好的為推動我國頁巖氣事業(yè)不斷向前發(fā)展服務(wù)。本項目成果有望轉(zhuǎn)化為關(guān)于頁巖氣的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

    

    

    

    

    

    

    

    承擔(dān)單位現(xiàn)有實驗室面積3000m2，2010年上半年對整個實驗大樓進行了重新裝修改造，更換了通風(fēng)系統(tǒng)、實驗操作臺、試劑柜架等設(shè)施，實驗室布局更趨合理，工作條件徹底改善，環(huán)境要求能滿足所開展的檢驗測試任務(wù)。
針對頁巖氣樣品測試配備了大量的先進制樣設(shè)備和測試儀器，本項目涉及的儀器設(shè)備主要有：樣品鉆、切、磨設(shè)備（美國麥克公司），測定孔隙度在0.1%-40%、滲透率在0.0001-10000mD的覆壓孔滲測定儀（美國巖心實驗公司），最高壓力70Mpa的高壓等溫吸附儀（德國 Rubotherm）。所有技術(shù)人員對自己所承擔(dān)的測試項目都有較為豐富的經(jīng)驗，能夠獨立開展與之相關(guān)的工作，到目前為止，已累計開展頁巖氣樣品測試千余件，為全國各地礦單位出具報告百余份，另外，本單位在技術(shù)上與國內(nèi)許多高等院校、科研院所及生產(chǎn)單位有著廣泛聯(lián)系。