近年来深层页岩气勘探开发取得了重大进展，但埋藏深、温压高和储层致密等因素导致深层页岩气藏具有独特的含气性特征，目前对于深层页岩的原位含气量和吸附气/游离气比例还没有公认有效的评价方法，这严重限制了深层页岩气高效勘探开发进程。
目前，页岩含气性参数评价方法可根据评价思路的不同分为直接法与间接法。其中，直接法多是针对煤层气领域提出的，而页岩气藏不同于煤层气藏，其埋藏深、游离气比例高的特点会导致取心时产生较高的气体损失量，因此上述方法在应用于页岩气领域时常被发现存在较大误差。由于等温吸附实验难以模拟原位地层条件（压力、温度、含水条件等），因此间接法的准确性也广受质疑。近年来，部分学者提出了新的方法（如过程分析法和同位素分馏法），初步的应用结果展现出了可能能够有效解决上述问题的潜力，但是方法缺乏系统的对比和时间的检验。此外，保压取心技术成本过高，难以得到广泛地推广和应用, 但可以借助该技术获得的实测含气量数据作为检验含气性评价结果准确性的参考标准。
本研究选取了四川盆地泸州地区1口保压取心井的42块深层页岩样品和17口井的867块常规取心样品，开展了高压排采、常压解析和配套的室内测试分析（TOC含量、孔隙度和含水饱和度），分别采用USBM法、多项式拟合法、ACF法、MCF法、过程分析法和同位素分馏法评价了上述样品的含气性参数，并以保压取心获得的实测含气量数据作为检验标准开展了系统性的对比研究，有效揭示了深层页岩气的原位含气量和气体赋存状态特征，并分析了含气性特征对新、老方法结果的影响。
图1.不同方法评价原位含气量的结果对比
研究成果证实以保压取心实测含气量为检验标准，USBM法的结果偏小，多项式法、ACF法和MCF法则高估了含气量，过程分析法和同位素分馏法能够较准确地评价该地区深层页岩含气量（图1）。综合过程分析法和同位素分馏法计算的吸附气比例结果（分别为33.49%和24.53%），建议优先采用同位素分馏法评价深层页岩含气性（图2）。相较于其他地区中浅层页岩气藏，泸州地区深层页岩气藏具有原位含气量高、吸附气比例低和损失气比例高的含气性特征，制约了传统评价方法的使用。
图2.（a）CIF法和（b）过程分析法评价原位含气量.（c）CIF法评价吸附气/游离气比例.（d）不同方法评价结果的对比
研究成果近期发表在地球科学领域国际重要期刊Marine and Petroleum Geology（中科院二区TOP）。研究获得黑龙江省博后基金、国家“博新计划”基金、国家自然科学基金、中石油科技创新基金、黑龙江省自然科学基金以及海南省三亚崖州湾科技城自然科学基金联合资助。
论文第一作者为中国石油大学（华东）张宪国教授团队博士生李霄，通讯作者为中国石油大学（华东）卢双舫教授以及东北石油大学李文镖教授。合作者包括中国石油大学（华东）李俊乾、张宪国、王峻以及中国石油西南油气田分公司赵圣贤、山东科技大学张鹏飞。
文章信息：Xiao Li, Shuangfang Lu*, Shengxian Zhao, Wenbiao Li*, Junqian Li, Xianguo Zhang, Pengfei Zhang, Jun wang, Lingqi Liu. Gas-in-place content and occurrence state of deep shale gas in the Luzhou area, Sichuan Basin, China. Marine and Petroleum Geology, 2024, 160:106662. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2023.106662.