页岩气是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气资源，是我国在当前能源需求增长和环境保护双重压力下能源战略的必然选择。我国页岩气储量丰富，国家公布我国页岩气可采资源量约26万方。北美已实现页岩气商业化开发多年在政府及相关部委的推动下正逐步形成适应我国的非常规油气勘探开发技术。

页岩气含气量是页岩气储层资源量评价的关键参数，其可靠程度直接影响到勘探初期对页岩气地质储量的估算精度。目前国内外主要采用美国矿业部门公布的USBM直接法，其国内外测试方法原理差异不大，仅在测试设备存有一定区别。国外SCAL、Terra Tek测试设备主要采用电温控箱加热和流量自动计数，威德福、UTAH主要采用水浴加热和计量管手动计量方式读数。国内中石油、中石化直接法测试设备主要采用电加热法和计量管手动计量方式或流量自动计数，测试方法主要参考《煤层气含量测定方法》（GB/T 19559-2008）。页岩气含气量测量的常规实验设备能满足一定的页岩气量测试要求，但是在实际应用中发现上述测试系统存在以下缺陷：没有专门的实验箱，便携不便，玻璃量筒容易破碎，不便于多个样品同时实验；操作过程复杂，每个量筒容积有限，需要多次装水测量，操作误差大，不便于野外环境读数，精度低；测试温度控制不精确、稳定，散热量大；加热和控温设备使用寿命短，常出现故障。因此，为在地勘阶段高效而准确地测定页岩气煤层气现场含气量，为储层含气性能及资源量评价获取最新的关键基础数据，创新地改造现有技术和开发新装备，对推动该工程领域的技术进步有重要意义。

本项目是重庆地质矿产研究院自立科研项目，该项目依托于重庆科技攻关重点项目“页岩气分析测试关键技术及评价方法体系研究与应用”（cstc2012gg-yyjsB90004）和国土资源部页岩气资源勘查重点实验室、重庆市页岩气资源与勘查工程技术研究中心两个科研平台，项目组针对当前在页岩气现场含气量测试过程中所遇到的技术难题，通过在加热方式、集气方法、数据采集和结果校验等关键技术方面的科技攻关，自主研发了实用、便携、高精度的成套页岩气现场含气量测试装备，相关核心技术获得实用新型专利1件（ZL 201220640816.7）。

1.主要技术内容

（1）节能高效页岩岩心恒温水浴加热方法研究

采用电磁加热装置可有效提高热效率，并能使加热速度提高60%，与电阻式加热方式相比更加安全、高效、节能。传统页岩气现场含气量测试加热系统一般采用电阻加热，此种加热原理存在以下问题：测试温度控制不精确、稳定，散热量大，加热和控温设备使用寿命短，常出现故障。本科研成果的电磁加热恒温水浴加热装置及控制系统采用了目前技术成熟的电磁加热方式，可实现：①温度可控，调节精确，升温快：②加热设备耐用，寿命长，节能，能较好适应野外作业环境。通过在恒温水浴加热箱中安置温度传感器进行对比实验的方式，与页岩气现场含气量测试方法与采用传统电阻丝加热技术的恒温水浴加热箱相比温度恢

复至调控平衡温度的时间缩短了35%。当水浴加热岩心周边温度波动过大会造成岩心内部气体分子热运动速度和吸附气体解吸速度起伏大，当采用理论公式反推损失气量或残余量时会导致较大的系统误差。此项技术通过降低温度波动程度，从而有效降低该系统误差值。

（2）页岩岩心解吸过程中高跨度瞬时流量测定新方法研究

页岩气现场含气量测定流量变化范围大，一般流量计难以满足误差要求。皂膜流量计或直接读取容器体积值方式是测定页岩气岩心排气瞬时流量的一般方法，此方法安全可靠，但一般需要人工读数，读数时间间隔较小，工作量繁重，且容易带来人为操作上的误差。本科研成果采用排水称重的瞬时流量测试方式，测试流量大小适应能力强，在流量大范围变化内皆有很高的准确度。含气量测试标准规定最小刻度不大于10mL，而该系统分辨率达到0.1mL高了近100倍。

（3）自动多通道采集气系统及配套软件研发

为保障页岩岩心在取出后最短时间内得到页岩气含气量的测量，通过开发多通道集气作业系统，可实现8通道同时采集。该系统与传统测试方法相比具有以下优势：①可按照预先设置，测试过程自动完成温度、大气压、瞬时流量、累计流量、解析温度、标准状态含量等信息采集②用图表和文字清晰显示测试过程和状态③结果查询和导出方便④样品气体采集方便⑤多通道同时测试，互不影响⑥测试过程可以随时“暂停”意外，（如停电）停止后可以继续原状态测试，保证原测试数据及相关信息连续性。该系统记录信息全，显示直观、大大降低人员工作强度、消除人为读数错误，提高工作效率。通过对比验证，与传统方法相比误差降低8%，能获得更为平滑的含气量测试曲线。

（4）用于保证流量测试精度校验的人工读数集气装置设计

自主研发设计了气体体积测量器，采用储液筒和体积测量筒连通组合结构，由透明塑料制作。该装置结构独特，采用储液筒和体积测量筒连通组合结构，一次集气结束或体积测量筒已满时，打开排气阀可使体积测量筒内重新充满液体，恢复到初始集气状态，无需再重新添加液体，使整个操作更为便捷。

（5）成套多功能页岩气现场含气量便携装备的研制

研制了集恒温加热、自动集气、高精度监测和数据校正于一体的成套页岩气现场含气量便携测试装备。

2.      科技创新点

（1）先采用电磁加热方式及其温控系统实现了低温度波动的页岩岩心恒温水浴加热；

（2）创新性应用排水称重法高分辨度测定页岩气缓慢解吸过程的高跨度瞬时流量；   

（3）开发出多通道计算机自动流量采集作业系统及配套软件；

（4）研制了集恒温加热、自动集气、高精度监测和数据校正于一体的成套页岩气现场含气量便携测试装备。

3 .应用推广及效益本科研成果于2012年初在渝东南2口参数井进行了现场含气量测试实验，对该成果的创新性与可靠性进行了评定。重庆地质矿产院已成功将该技术应用于我国页岩气勘探开发工作中，承担了重庆豫顺新能源开发利用有限公司、重庆矿产资源开发有限公司、国投重庆页岩气开发利用有限公司等在页岩气勘探工作中的现场含气量测试任务，配备的页岩气含气量便携仪测试单个样品能耗及维修成本降低约25%，测试最小分辨度比现有标准提高了100倍，测试系统误差降低了8%。该科研成果通过大量工程实践的检验验证了该科研成果与国内外同领域技术相比的重大突破，验证了此项技术与传统测试方法相比更为安全节能、准确可靠、易于操作和便于野外携带，在现场推广应用中获得了较高的经济与社会效益，具有非常广阔的推广应用前景。