應(yīng)用高溫甲烷吸附實驗研究川東北地區(qū)五峰組頁巖甲烷吸附能力

張燁毓，曹茜，黃毅，戚明輝，李孝甫，林丹

(1.頁巖氣評價與開采四川省重點實驗室，四川 成都 610091；2.自然資源部復(fù)雜構(gòu)造區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)工程技術(shù)創(chuàng)新中心, 四川 成都 610091；3.四川省科源工程技術(shù)測試中心，四川 成都 610091)

甲烷，系統(tǒng)名為“碳烷”，無色無臭氣體，熔點為-182.5℃，沸點為-161.5℃。頁巖氣主要成分為甲烷，是一種非常規(guī)油氣資源。2014年以來我國頁巖氣勘探開發(fā)已經(jīng)開始規(guī)?；_發(fā)[1-3]。頁巖中發(fā)育大量的納米級孔隙，為頁巖氣賦存提供主要場所；頁巖氣主要由賦存在孔隙中和裂縫中的游離氣，以及吸附在有機質(zhì)和礦物表面的吸附氣組成(吸附氣占20%～80%)[4-5]；在頁巖氣開發(fā)過程中吸附氣逐步析出，吸附氣量的高低不僅決定著頁巖地質(zhì)儲量的優(yōu)劣，更是氣井后期穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵因素。因此，研究頁巖甲烷吸附能力對評估頁巖氣藏潛力和頁巖氣井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。另外，頁巖儲層屬于超低孔、特低滲非常規(guī)儲層，頁巖甲烷吸附能力主要受礦物組分、有機質(zhì)含量、有機質(zhì)的熱演化程度、孔隙結(jié)構(gòu)等因素影響[5-6]。頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同的儲集空間類型和微觀結(jié)構(gòu)特征對頁巖吸附性能和產(chǎn)能的貢獻不同[6]。研究孔隙結(jié)構(gòu)對頁巖甲烷吸附能力的影響，進而評價頁巖氣成藏資源量具有重要的意義[7-10]。

目前對頁巖的甲烷吸附能力的研究受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，其研究方法已經(jīng)從定性描述轉(zhuǎn)向定量表征[11-13]。常用的研究方法主要為基于等溫吸附實驗和經(jīng)典Langmuir方程的擬合算法。由于受限于實驗設(shè)備的測試能力，甲烷吸附實驗的溫度普遍低于真實地層溫度，壓力也多低于15MPa。但是甲烷在頁巖儲層內(nèi)為超臨界狀態(tài)且在頁巖表面的吸附是超臨界吸附[14-15]，甲烷的吸附氣量會出現(xiàn)過剩吸附現(xiàn)象，經(jīng)典的Langmuir方程并不適合描述超臨界狀態(tài)下的等溫吸附曲線[16-17]。因此用經(jīng)典的Langmuir方程擬合過剩吸附曲線會高估頁巖的真實甲烷吸附能力。

表1五峰組頁巖樣品的基礎(chǔ)地球化學(xué)和礦物組分數(shù)據(jù)

Table 1 Basic geochemical and mineral composition data for shale samples, the Wufeng Formation

樣品編號有機碳含量(%)鏡質(zhì)反射率(%)礦物成分含量(%)石英長石方解石白云石黃鐵礦伊利石綠泥石11.183.0240.1128.4710.423.473.447.292.7221.783.0947.3418.323.193.353.2412.885.2031.583.1738.1813.288.0412.142.8712.2813.1243.783.1933.4718.497.42.495.4214.205.9454.642.9661.149.15.982.414.2414.401.8063.902.8961.358.242.851.873.0220.801.7173.132.9044.4511.423.382.460.0023.245.8083.912.9445.0816.882.152.010.0029.054.76

場發(fā)射掃描電鏡可以獲得具有立體感的頁巖表面超微形貌信息，被廣泛應(yīng)用于半定量-定量識別頁巖孔隙類型。低溫氮氣吸附實驗結(jié)果可進一步表征頁巖孔隙類型，被廣泛用于獲得頁巖的比表面積、孔體積和孔徑等參數(shù)。相比低溫氮氣吸附實驗，高溫甲烷吸附實驗的測試條件更加符合頁巖氣藏的實際地質(zhì)條件，結(jié)合Langmuir-Freundlich方程被廣泛應(yīng)用于擬合頁巖等溫吸附線，進而評價頁巖甲烷吸附能力。本文以川東北地區(qū)五峰組頁巖的巖心為研究對象，通過場發(fā)射掃描電鏡研究頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)特征，通過低溫氮氣吸附實驗測量頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積和孔體積等；采用高溫甲烷吸附實驗測試頁巖樣品的吸附氣量，并基于修正的三元Langmuir-Freundlich(L-F)方程擬合高溫甲烷過剩吸附曲線，計算地層壓力條件下頁巖的飽和吸附氣量；進一步分析地層溫度和壓力條件下影響頁巖甲烷吸附能力的因素，為評估頁巖氣藏的勘探開發(fā)潛力、決定頁巖氣井開采方案和保持頁巖氣井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供參數(shù)支持。

1 實驗部分

1.1 樣品特征

實驗樣品來自四川盆地東北部的ZW-5頁巖氣評價井。取樣層位為五峰組頂部，取樣深度為2210.46～2272.45m，取樣間距為5～10m。五峰組頁巖處于過成熟階段，干酪根類型以Ⅰ型為主。樣品的基礎(chǔ)地球化學(xué)和礦物組分數(shù)據(jù)(表1)顯示：樣品的總有機碳(TOC)含量為1.18%～4.64%，平均為2.22%，為富有機質(zhì)頁巖；有機質(zhì)成熟度(Ro)為2.89%～3.19%，平均為3.02%；石英含量為33.47%～61.35%，平均為46.39%；長石含量為8.24%～28.47%，平均為15.53%；碳酸鹽礦物(方解石和白云石)含量為4.16%～20.18%，平均為9.20%；黏土礦物含量平均為21.90%，主要為伊利石，其平均含量約16.77%，見少量綠泥石，平均含量為5.13%；樣品主要由石英、長石、黏土礦物以及部分碳酸鹽礦物組成。

1.2 實驗方法

1.2.1場發(fā)射掃描電鏡分析

在采用高分辨率掃描電鏡觀察頁巖樣品微孔隙結(jié)構(gòu)特征時，頁巖樣品表面的高低起伏變化會影響觀察結(jié)果的準確性[18-19]。因此為了消除誤差、滿足樣品表面必須保持光滑的要求，在使用場發(fā)射掃描電鏡觀察樣品之前，采用離子束拋光技術(shù)對頁巖樣品進行預(yù)處理[20-21]。

本次測試方法遵守SY/T 5162—2014《巖石樣品掃描電子顯微鏡分析方法》和SY/T 6189—1996《巖石礦物能譜定量分析方法》。實驗樣品預(yù)處理采用的儀器為GATAN氬離子拋光儀，場發(fā)射掃描電鏡為四川省科源工程技術(shù)測試中心的ZEISS SIGMA場發(fā)射掃描電子顯微鏡和能譜儀。

1.2.2低溫氮氣吸附實驗

低溫氮氣吸附實驗的測試設(shè)備為四川省科源工程技術(shù)測試中心的ASAP2460型比表面物理吸附儀。實驗環(huán)境為-195.8℃，測試方法遵守GB/T 19587—2004《氣體吸附BET法測定固態(tài)物質(zhì)比表面積》。實驗前將1～3g樣品在150℃環(huán)境下進行4～6h的抽真空脫氣處理以除去材料表面吸附的氣體；脫氣結(jié)束后將樣品研磨粉碎至60～80目后固定在儀器上依次回填氦氣和氮氣；采用氮氣作為吸附質(zhì)氣體，在氮氣溫度下逐步改變壓力大小測定相應(yīng)的吸附氣量和脫附氣量，即繪制等溫吸附-脫附曲線。根據(jù)密度泛函原理，計算五峰組頁巖樣品的比表面積、孔體積與孔徑等基礎(chǔ)參數(shù)。

1.2.3高溫甲烷吸附實驗

高溫甲烷吸附實驗采用四川省科源工程技術(shù)測試中心的Rubotherm ISOSORP HP Static Ⅱ型重量法高溫吸附儀進行測試，儀器的精度為0.00001g，測試方法參照GB/T 19560—2008《煤的高壓等溫吸附試驗方法》。本次實驗測試壓力為30MPa，測試溫度為50℃。測試步驟如下：首先，制取粒度為60～80目的巖樣，烘干處理，隨后將樣品固定在儀器上回填氦氣(將樣品中殘余氣體排出)。然后，通入氦氣進行浮力測試，在0～30MPa壓力范圍內(nèi)測試10個壓力點并記錄儀器測量值。其次，通入甲烷(純度為99.99%)進行吸附試驗，在測試過程中10個壓力點的平衡時間應(yīng)大于2h以保證吸附過程中壓力穩(wěn)定。最后，可得到地層溫度下、地層壓力條件下儀器測量值。通過本文提出的基于三元Langmuir-Freundlich(L-F)方程的頁巖吸附模型計算，便可得到頁巖的飽和吸附氣量。

2 結(jié)果與討論

2.1 頁巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)鏡下特性

通過場發(fā)射掃描電鏡觀察五峰組頁巖樣品微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征(圖1)，結(jié)果表明五峰組頁巖孔隙類型為有機孔隙和無機孔隙。其中，有機孔隙主要分布在有機質(zhì)內(nèi)部或邊緣，僅有少量的有機孔分布在有機質(zhì)與無機礦物之間；有機質(zhì)內(nèi)部的孔隙多呈橢圓狀；有機質(zhì)邊緣的孔隙呈狹縫狀(圖1a～c)。分析成因為：當溫度、壓力、有機質(zhì)類型一定時，有機孔隙的發(fā)育主要受有機質(zhì)演化程度影響。本次測試樣品處于過成熟階段，位于生氣窗期，裂解氣量增加，有機孔隙發(fā)育。有機質(zhì)邊緣孔隙主要是由于有機質(zhì)生烴過程中發(fā)生質(zhì)量虧損，總體積降低，有機質(zhì)收縮而造成的[22-23]。此外，偶見少量有機孔隙分布在有機質(zhì)與黏土礦物或黃鐵礦等無機礦物邊界處(圖1d,e)。這類孔隙的形態(tài)主要受無機礦物的影響，黃鐵礦的含量及其形態(tài)在一定程度上對干酪根反應(yīng)的活化能、反應(yīng)速率都有一定的催化作用[24-25]；有機質(zhì)與無機礦物相接觸的邊界處是力學(xué)上的薄弱位置，有機質(zhì)自身的收縮性同樣會產(chǎn)生破裂，形成現(xiàn)今的有機質(zhì)邊緣孔隙。

無機孔隙可劃分為粒(晶)間孔隙、粒內(nèi)孔隙、粒(晶)間溶孔，掃描電鏡下觀察到的有黏土礦物粒間孔、黃鐵礦晶間孔等。黏土礦物粒間孔多呈狹長形或不規(guī)則狀，其形狀主要受黏土礦物發(fā)育形態(tài)影響，樣品中黏土礦物主要為伊利石和綠泥石，主要是由于樣品熱演化程度較高，頁巖的成巖作用較強，蒙脫石等黏土礦物相繼轉(zhuǎn)換為層間礦物，層間礦物含量隨著有機質(zhì)的熱演化程度的升高而降低，繼而蒙脫石轉(zhuǎn)化為伊利石、綠泥石等礦物[26]，因此多見伊利石粒間孔(圖1f,g)。部分黃鐵礦晶間孔呈不規(guī)則狀分布，主要是由于黃鐵礦單晶體之間堆積不緊密而形成，其形狀分布主要受黃鐵礦顆粒形態(tài)的影響(圖1h)。

a—有機孔隙大量發(fā)育在有機質(zhì)內(nèi)部，呈橢圓狀孤立分布，見少量有機孔連通；b—有機邊緣孔主要發(fā)育在有機質(zhì)顆粒與無機礦物粒間；c—有機孔隙，見部分有機質(zhì)孔連通擴大；d—有機孔隙，主要分布在有機質(zhì)與黏土礦物粒間，受黏土礦物形態(tài)影響呈不規(guī)則狀分布；e—有機孔隙，分布在黃鐵礦顆粒內(nèi)，相互連通呈不規(guī)則狀分布；f—粒間溶孔，分布在長石顆粒邊緣，呈不規(guī)則狀分布，偶見部分呈串珠狀分布；g—粒間溶孔，主要分布在伊利石層間，受伊利石形態(tài)影響呈狹長形分布；h—黃鐵礦晶間孔，草莓狀，受黃鐵礦晶體形態(tài)影響呈不規(guī)則狀分布。

2.2 低溫氮氣吸附曲線特征

圖2 五峰組頁巖的低溫氮氣吸附-脫附曲線

場發(fā)射掃描電鏡被廣泛應(yīng)用于半定量識別頁巖孔隙類型，但低溫氮氣吸附實驗可進一步表征頁巖孔隙類型，以及獲得頁巖的比表面積、孔體積和孔徑等參數(shù)。本次實驗以相對壓力(P/P0)為橫坐標、吸附氣量為縱坐標的低溫氮氣吸附-脫附曲線，可以反映頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積和孔容等信息。五峰組頁巖的低溫氮氣吸附-脫附曲線(圖2)顯示：8個樣品的吸附-脫附曲線形態(tài)均呈現(xiàn)典型的反S形；根據(jù)Brunauer-Deming-Beming-Teller(BDBT)分類法，樣品的吸附-脫附曲線屬于Ⅱ型。即：在相對壓力小于0.4時，吸附氣量快速升高，氮氣分子由簡單的單層吸附向復(fù)雜的多層吸附轉(zhuǎn)化；在相對壓力大于0.4時，出現(xiàn)“毛細管凝聚”作用，使吸附曲線與脫附曲線不重合，進而形成典型的回滯環(huán)?；販h(huán)的特征可以表征測試樣品中孔隙的基本形態(tài)[4-5]。根據(jù)IUPAC的分類，五峰組頁巖的回滯環(huán)等溫線屬于H3偏H4型。回滯環(huán)類型表明：五峰組頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)很不規(guī)整，具有平板狹縫結(jié)構(gòu)、裂縫和楔形結(jié)構(gòu)等。同時掃描電鏡觀察結(jié)果顯示，五峰組頁巖的納米級孔隙形態(tài)各異：有機質(zhì)內(nèi)部的孔隙多呈橢圓狀；有機質(zhì)邊緣的孔隙呈狹縫狀；無機孔隙多呈狹長形或不規(guī)則狀。因此，五峰組頁巖的孔隙類型是多種孔隙結(jié)構(gòu)的組合。

頁巖孔隙的比表面積是衡量頁巖巖石基質(zhì)吸附特性的重要參數(shù)，孔體積和孔徑也對甲烷吸附能力有較大的貢獻[18,27]。根據(jù)密度泛函原理(DFT)，基于氮氣吸附數(shù)據(jù)計算得到五峰組頁巖孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)(表2)。本次實驗的五峰組頁巖樣品的比表面積為10.1165～26.6449m2/g，平均為19.1282m2/g；孔體積為0.0121～0.0254cm3/g，平均為0.0195cm3/g；孔徑為4.3146～6.4301nm，平均為5.2226nm。朱漢卿等[4]研究顯示五峰組頁巖樣品比表面積為16.846～63.738m2/g，孔體積為0.050～0.092cm3/g，吸附氣量為0.0670～0.2202m3/t。在比表面積和孔體積近似相同的情況下，同為五峰組頁巖樣品的吸附氣量差異較大(吸附氣量為1.9424～3.0964m3/t)，因此影響頁巖甲烷吸附能力的因素可能還有孔隙結(jié)構(gòu)等其他因素。

表2五峰組頁巖氮氣吸附-脫附測試結(jié)果

Table 2 Nitrogen adsorption-desorption test results of shale, the Wufeng Formation

樣品編號比表面積(m2/g)孔體積(cm3/g)平均孔徑(nm)110.11650.01216.0117212.95020.01485.9612312.84160.01816.4301421.27510.02544.4651522.12280.02264.3706622.76770.02435.1415724.30680.02115.0861826.64490.01814.3146

2.3 高溫甲烷吸附曲線特征

8個頁巖樣品的高溫高壓(50℃，30MPa)甲烷等溫吸附線具有相似特征，分布范圍為吸附氣量1.9424～3.0964m3/t(圖3)。即在溫度一定時，吸附氣量隨著壓力的升高而增加，當壓力增加到一定程度，吸附氣量達到飽和，不再增加，甚至出現(xiàn)下降趨勢。吸附曲線可以劃分為3個區(qū)間：當吸附壓力小于10MPa時，甲烷吸附氣量隨著壓力的增加而快速增加；過剩吸附氣量在壓力為10MPa附近出現(xiàn)，平均甲烷過剩吸附氣量為3.04cm3/t；壓力大于10MPa時，甲烷吸附氣量逐漸達到飽和且隨著壓力的增加而下降。Chalmers等(2012)[28]、周尚文等(2017)[29]指出甲烷在實驗溫度下為超臨界流體，發(fā)生的吸附為超臨界吸附；頁巖中超臨界甲烷的等溫吸附曲線在壓力較大時呈現(xiàn)下降趨勢，主要是由于超臨界流體的過剩吸附氣量導(dǎo)致而成[30-31]。

圖3 五峰組頁巖的高溫甲烷吸附曲線

3 頁巖甲烷吸附能力分析

3.1 頁巖吸附模型

張曉明等(2017)[32]通過經(jīng)典的Langmuir模型擬合過剩吸附曲線研究頁巖甲烷吸附能力，但該模型假設(shè)吸附限于單分子層、不發(fā)生多分子層吸附；吸附劑表面均勻、所有吸附位的吸附能一樣大；分子之間沒有相互作用；然而頁巖(吸附劑)并不存在這種理想狀態(tài)。朱漢卿等(2018)[33]通過四元Langmuir-Freundlich(L-F)模型研究高溫(90℃)高壓(30MPa)條件下頁巖甲烷吸附能力，但該模型中的氣體飽和蒸汽壓的校正系數(shù)難以確定，不利于實際計算。

通過等溫吸附儀直接測試獲取的是頁巖的過剩吸附氣量(Gibbs吸附量、視吸附量或表觀吸附量)，而絕對吸附氣量則為樣品實際吸附氣量。從甲烷的密度-溫度、壓力相圖可知，低壓時(<6MPa)，甲烷游離氣密度很低，過剩吸附氣量與絕對吸附氣量基本接近，現(xiàn)有的等溫吸附測試標準將測試壓力較低時的過剩吸附氣量近似為絕對吸附氣量使用；當高壓時(>20MPa)，甲烷游離氣密度會顯著增加，此時必須考慮校正過剩吸附氣量。

基于Gibbs吸附理論可知，過剩吸附氣量mex與絕對吸附氣量mabs之間的關(guān)系為：

(1)

式中：mex為過剩吸附氣量，g；mabs為絕對吸附氣量，g；ρg為不同壓力點下甲烷氣體的密度，g/cm3；ρa為甲烷吸附相密度，g/cm3。

考慮到高溫高壓條件下吸附相密度對頁巖吸附性能的影響，Ross等[18](2009)將Gibbs吸附理論與Langmuir方程結(jié)合，提出了三元Langmuir-Freundlich(L-F)方程(式2)：將吸附相密度作為待定參數(shù)，從數(shù)學(xué)優(yōu)化的角度對等溫吸附曲線進行優(yōu)化和擬合，從而得到吸附相密度[29]。

(2)

式中：nex為平衡壓力p時的過剩吸附氣量，mmol/g；nL為最大吸附氣量，mmol/g；b為與吸附劑和吸附質(zhì)相關(guān)的常數(shù)；p為吸附實驗的壓力，MPa；m為表征吸附劑非均質(zhì)性的參數(shù)，m≤1，當吸附劑具有理想表面時，m=1；ρg為不同壓力點下甲烷氣體的密度，g/cm3；ρa為甲烷吸附相密度，g/cm3。

該模型不僅修正了高壓下吸附相的影響，而且修正了Langmuir方程中關(guān)于吸附位均勻分布的不合理假設(shè)，因此可以采用三元Langmuir-Freundlich(L-F)方程對頁巖樣品的等溫吸附測試結(jié)果進行校正。結(jié)果顯示：相比渝東南地區(qū)牛蹄塘組頁巖樣品的吸附氣量范圍為1.13～7.36m3/t，平均為2.66m3/t[5]，川東北地區(qū)五峰組頁巖樣品的吸附氣量主要分布在1.94～3.09m3/t，平均值為2.56m3/t，可見五峰組頁巖吸附性能變化范圍小、更加穩(wěn)定。

3.2 頁巖甲烷吸附能力的影響因素

前文研究表明在比表面積和孔體積近似相同的情況下，同為五峰組頁巖樣品的吸附氣量差異較大。因此，影響頁巖甲烷吸附能力的因素可能還有孔隙結(jié)構(gòu)、有機質(zhì)含量、有機質(zhì)成熟度、黏土礦物類型和含量等其他因素。本實驗通過相關(guān)性分析法研究以上因素和吸附氣量的相關(guān)性，進而確定影響頁巖甲烷吸附能力的因素。

(1)孔隙結(jié)構(gòu)

頁巖的甲烷吸附能力不僅與溫度、壓力等因素有關(guān)，而且與頁巖本身的孔隙結(jié)構(gòu)同樣關(guān)系緊密。頁巖的比表面積和孔體積是表征頁巖孔隙結(jié)構(gòu)的有效方式之一[34]。分析本次實驗的五峰組頁巖樣品比表面積、孔體積與吸附氣量之間的關(guān)系可知：比表面積越大，吸附氣量越大；孔體積越大，吸附氣量越大(圖4a，b)。有機質(zhì)顆粒本身具有很強的吸附性能，五峰組頁巖中大量的有機質(zhì)孔隙表面構(gòu)成了頁巖吸附甲烷的主要場所；五峰組頁巖中大量的、連通的有機質(zhì)孔隙增強了頁巖的甲烷吸附能力。

(2)有機質(zhì)含量和有機質(zhì)成熟度

本次分析結(jié)果表明測試樣品有機碳含量與吸附氣量之間存在較強的相關(guān)性(圖4c)。分析原因：隨著有機質(zhì)含量的增多，測試樣品中發(fā)育有大量的有機孔，過成熟頁巖中的有機質(zhì)孔數(shù)量增大，樣品比表面積值增大，從而提升了頁巖整體的吸附能力(圖4d)；此外有機碳含量高的泥頁巖生氣能力強，對應(yīng)的單位體積泥頁巖的含氣量也就相對較高。

五峰組頁巖的有機質(zhì)成熟度平均為3.02%，處于過成熟階段。掃描電鏡下熱演化程度較高的頁巖中部分有機孔連通(圖1a、b、c)，隨著有機質(zhì)熱演化程度的增大，吸附氣量呈減小趨勢。五峰組頁巖的有機質(zhì)成熟度增大，對應(yīng)的甲烷吸附位也減少，有機質(zhì)成熟度通過改變頁巖內(nèi)的孔隙結(jié)構(gòu)，改變頁巖吸附性能。

(3)黏土礦物的類型和含量

頁巖的黏土礦物同樣具有一定的吸附能力，不同的黏土礦物因晶體結(jié)構(gòu)、顆粒大小等方面存在差異，其所形成的顆粒間、晶間、層間孔隙的大小及比表面也不同，因此具有不同的吸附氣量[33，35-36]。五峰組頁巖中常見的黏土礦物主要為伊利石和綠泥石等。分析五峰組頁巖樣品的吸附氣量與伊利石和綠泥石含量的關(guān)系可知，伊利石含量與吸附氣量呈正相關(guān)(圖4e)，綠泥石含量與吸附氣量沒有明顯的相關(guān)性(圖4f)。五峰組頁巖中的伊利石含量高低是其影響甲烷吸附能力的重要因素。

圖4 比表面積(a)、孔體積(b)，有機質(zhì)含量(c)、有機質(zhì)成熟度(d)、伊利石含量(e)、綠泥石含量(f)與吸附氣量之間的關(guān)系

4 結(jié)論

川東北地區(qū)五峰組頁巖的孔隙類型主要為有機和無機孔隙兩大類。有機孔隙分布在有機質(zhì)內(nèi)部或邊緣，形態(tài)大多為橢圓狀，部分呈狹縫狀；無機孔隙有黏土礦物粒間孔、黃鐵礦晶間孔、粒間溶孔等，形態(tài)多為狹長形或不規(guī)則狀。五峰組頁巖的孔隙類型是多種孔隙結(jié)構(gòu)的混合。

五峰組頁巖的等溫吸附-脫附曲線屬于Ⅱ型；壓力為10MPa時出現(xiàn)過剩吸附現(xiàn)象，過剩吸附氣量為3.04m3/t；地層壓力條件下的頁巖的真實飽和吸附氣量為2.56m3/t；絕對吸附氣量與過剩吸附氣量的差值隨著壓力的增大而增大，低壓條件下的實驗吸附曲線不適合直接評價頁巖甲烷吸附能力，否則將高估頁巖甲烷吸附能力。相關(guān)性分析表明，孔隙結(jié)構(gòu)是影響頁巖甲烷吸附能力的重要內(nèi)因，比表面積、孔體積和有機質(zhì)含量與甲烷吸附能力之間存在正相關(guān)關(guān)系；頁巖甲烷吸附能力與有機質(zhì)熱演化程度呈負相關(guān)。