页岩含气量是页岩气勘探开发中最重要的评价参数，它对评估页岩的勘探价值、计算页岩气资源潜力、评价页岩气储量具有重要的意义。现场解吸是最为直接、快速和有效的一种方法，它是指通过测定现场钻井岩心或有代表性岩屑的解吸行为获取实际含气量。在页岩气勘探的早期，资料相对欠缺，现场解吸法能够在模拟地层实际环境的条件下直接测定页岩的含气量，相比其他间接方法更为可靠。页岩在解吸过程中，通过获取不同时段的解吸气样品，能够获得解吸气组分变化、解吸过程中烷烃的碳与氢同位素变化数据，分析这些数据的变化规律，能为页岩气的勘探价值以及后期开发提供重要的参考数据。
      本研究系统采集了鄂西地区奥陶系五峰组-志留系龙马溪组钻探现场的页岩岩心样品（Fan-yangMeng et al., 2020），开展了钻井岩心的含气性现场解吸，获得了解吸过程中不同时段的页岩气样品，测定了解吸气的含量、气体组分、碳同位素组成，分析了解吸气组分变化、解吸过程中甲烷和乙烷的碳同位素变化，探讨了页岩含气量与页岩气组分变化、同位素分馏、同位素倒转的关系。这些研究有助于加深对奥陶系五峰组-志留系龙马溪组页岩气地球化学特征及其变化规律的认识，同时，对页岩气富集机理的深入认识具有重要意义。
       1.页岩含气量及TOC
       通过现场解吸实验，获取了五峰—龙马溪组页岩8 块岩心的解吸气量和总含气量。岩心从被钻遇开始逸散出气，直至封罐之前损失的这部分气体无法直接测量，通过USBM 直线法回归获得了损失气量。直至解吸结束，仍有少量气体吸附在页岩中，因该部分含气量较小，未计入页岩总含气量。页岩总含气量为标准状态下的解吸气量和损失气量之和。8 块页岩样品的现场解吸含气量为0.25～1.17cm3/g，平均值为0.77cm3/g，总含气量为0.41～1.93cm3/g，平均值为1.08 cm3/g。页岩的TOC 含量为0.56-3.68%，平均值为1.88%。
       2.解吸气组分及变化
       本次对收集到的8 个页岩样品123 个气样进行了较为系统的组分分析。分析结果显示，解吸气成分既有烃类气体，也有非烃类气体，其中烃类气体包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷，非烃类气体包括CO2、H2 和He。随着解吸的进行，页岩气中甲烷的含量不断降低，干燥系数（C1/C1-5）逐渐降低，由解吸初期的98.58～99.04%（平均值为98.81%）降低到88.72～96.78%（平均值为94.15%），但从甲烷与解吸气量的整体占比上来看，页岩气仍属于典型的干气。
      3.解吸气甲烷与乙烷碳同位素及变化
      解吸初始，甲烷碳同位素值最低，δ13C1 值分布在-30.71～-25.63‰之间，平均值为-28.37‰；乙烷碳同位素值也较低，δ13C2 值分布在-34.47～-28.96‰之间，平均值为-31.54‰，变化范围较大。随着解吸的进行，甲烷和乙烷逐渐富集13C 而导致碳同位素组成变重。至解吸结束，δ13C1 值分布在-22.43～-2.33‰之间，平均值为-15.11‰；δ13C2 值分布在-32.11～-26.24‰之间，平均为-28.63‰。
     4.启示与结论
     （1）页岩含气量越高，解吸气样品干燥系数越低。页岩对烷烃气的吸附能力主要受有机碳含量的影响，即有机碳含量越高，页岩对烃类气体的吸附量就越大。无论是初始解吸时，还是解吸结束时，所测得页岩气干燥系数都与页岩含气量呈反比，本次分析认为造成此种现象主要是由页岩对烃类气体不同的吸附能力所导致的。因为高含气量意味着微纳米孔隙更为发育（Loucks et al., 2009），这为吸附能力相对较强的C3H8、C2H6 提供了更多的储集空间，当解吸时（或压裂后生产时），因解吸温度的升高（或压力突然释放），导致吸附状态的C3H8、C2H6 变成游离气。根据上述认识，同一套页岩层系中，当吸附气占据较大比例时，干度较低（湿度较高）的页岩气，往往指示了更为有利的甜点层段。
      （2）页岩含气量越高，解吸过程中甲烷碳同位素的分馏程度越大。随着解吸的进行，δ13C1 和δ13C2 整体都呈现出变重的规律，而这种规律性甲烷表现更为明显，这种认识与前人实验取得的结论一致（罗胜元等，2019）。页岩气含量越高的样品，甲烷碳同位素分馏的幅度越大，最终样品的δ13C1也越大。页岩的含气量与TOC 含量密切正相关，以TOC 与解吸末期样品的δ13C1 和分馏程度作图，发现解吸结束时，TOC 较高的页岩解吸出的甲烷碳同位素值偏重，且TOC 与同位素分馏程度密切正相关。其主要原因是高有机质含量形成的微纳米孔隙更为发育，吸附了大量的相对吸附能力更强的13CH4。因13CH4 和12CH4 在页岩中不同的吸附能力，导致在吸附/脱附作用中直接影响了甲烷碳同位素分馏。此意味着甲烷碳同位素分馏程度对于页岩气甜点段的识别和优选，以及页岩气富集的差异性具有重要的指示意义。
      （3）碳同位素倒转与页岩含气量无直接关系，解吸后期碳同位素倒转更为明显，倒转幅度更大。五峰组-龙马溪组页岩解吸气甲烷和乙烷碳同位素组成具有倒转的特点，无论是解吸初期还是解吸末期，甲烷和乙烷C 同位素全部发生了倒转。同位素倒转的气体只能表明高产页岩气的成熟度特征（Tilley et al., 2011），而同位素倒转与页岩气富集或产量并无直接关系。相比乙烷，甲烷随解吸时间的延长，δ13C1 同位素变重幅度更大，所以解吸后期碳同位素倒转更为明显，倒转幅度更大，而解吸终止时同位素倒转的幅度与页岩含气量的高低呈正相关关系。

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