页岩里到底是什么气

2018年第一期的石油实验地质是涪陵专刊,这是焦石坝页岩气投产4年多来,罕见刊出的专刊,抱着浓厚的兴趣,把这一期的多数文章读了一遍,然后就发现了一些关于含气量的有意思的现象。

长期以来,国内外学者都坚定的认为页岩气有游离气、吸附气等多种形式,其中吸附气占比不低。国外一个华裔学者Tang Yongchun一直在国内推广同位素技术,据说能表征含气性,特别是对吸附气的表征有特殊效果,据说能通过持续、连续测量同位素,通过同位素的变化,得到含气性与同位素之间的相关性。国内这几年有一些专业公司开始引进该技术开展实验,但目前尚未有公开的效果分析与报道。

国内西南石油大学李传亮教授坚定的认为页岩气其实是自由气,压根没有吸附气,并认为页岩气里的气主要是页岩中的大量微型砂条储存了游离气。

那么到底页岩里是啥气呢?涪陵专刊的一些文章给出了一些有意思的数据和现象。

范明等人在《页岩气保存机制探讨》里阐述了现场解吸气在解吸过程中,随着解吸温度的升高,可以发现明显的碳同位素分馏变重的现象。在110℃ 条件下高温解吸时,页岩气的甲烷碳同位素变重的现象越来越明显,并把这个现象作为依据,证明页岩中存在吸附气,这个认识和Tang是一致的。但同时也发现,不同的井,虽然测量所得的含气量相当,但产量差距极大,反映了含气量测量结果在含气性评价方面还不那么令人满意。

孙健等人在《页岩气储层综合表征技术研究进展——以涪陵页岩气田为例》中,分析了以USBM法计算的损失气量是基于解吸规律得到的,对于以游离气为主、埋深较大的页岩气而言,测得的总含气量可能存在严重的偏差。同时用生产数据说明了涪陵页岩气以游离气为主,在生产过程中,CH4的碳同位素四年多一直在-30‰左右,没有出现像Tang Yongchun所说的碳同位素明显变重的现象。

刘莉等人在《页岩储层含气性评价及影响因素分析——以涪陵页岩气田为例》中分析了含气量测量的影响因素,特别指出,随着取心工艺的进步,取心过程中的损失气越来越少,利用损失气量推算解析气量随之增加,造成新钻井测试含气量明显高于老井的含气量,无法作为准确的含气性评价指标。同时指出,虽然气测显示值受到诸多工程和地质因素影响,但是通过大量的单井统计,涪陵已测试井的气测全烃显示值与单井的无阻流量有较好的正相关性。

李凯等人在《四川盆地涪陵地区五峰—龙马溪组解吸气特征及影响因素分析》中,通过对四川盆地涪陵地区五峰—龙马溪组页岩气的现场解吸实验,分析了解吸速率变化、解吸气量大小变化及碳同位素的差异性。 在二阶解吸过程中,温度升高到110℃以后,甲烷碳同位素明显加重。 通过与页岩自身品质的比较分析,解吸气量与总有机碳含量呈正相关的关系,与脆性矿物含量呈一定的正相关性;与黏土矿物中的伊蒙混层含量具有一定的正相关性,与伊利石的含量相关性不大,与绿泥石含量具备一定的负相关性。 解吸气量与微孔的孔容具备一定正相关性,与介孔的孔容具备较好的正相关性,与大孔的孔容不具备相关性。

从这些文章里可以知道,国内的实践表明含气量测定结果已经难以直接指导生产了,含气量与孔隙度相关性不好,尤其是与大孔的孔容不具有相关性,通过解吸实验,充分验证了页岩中存在不同的气体,至少是存在同位素有差异的气体,这些依据似乎表明页岩中确实存在吸附气。但是呢,通过4年的生产,井口未出现同位素的明显变化,两者结论并不统一。同时,很多学者认为含气量测定的效果甚至不如气测录井,这让人非常意外。

那么,页岩中到底有没有吸附气呢?有没有呢?

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