四川盆地の深部頁岩ガス資源の潜在力は非常に大きいが、埋蔵深度が深いため、圧力保持コア採取技術は難しくコストも高い。そのため、数値シミュレーションや実験手法によって現場のガス含有量を正確に復元・評価する方法が業界で広く注目され、課題となっている。核磁気共鳴等の等温吸着実験データを基に、吸着ポテンシャル理論を利用して各種温度における吸着ガスの状況を導出し、異なる温度・圧力下における吸着ガス予測モデルを構築した。さらに、核磁気共鳴実験の遊離ガスデータを用い、気体状態方程式と組み合わせて異なる温度・圧力での遊離ガス予測モデルを構築し、これにより研究区域内の吸着ガス・遊離ガスの分析および現場ガス含有量の予測を実現した。研究結果は、石英質頁岩の現場ガス含有量は6.2 cm³/g、混合石英質頁岩のガス含有量は5.9 cm³/gであり、両者の間に統計学的な差異はないが、吸着ガスと遊離ガスの割合は岩相によって異なり、遊離ガスは常に吸着ガスより多い。石英質頁岩の吸着ガス対遊離ガスの比は3：7、混合石英質頁岩は4：6であり、岩相が相状態分布の差異的制御を示している。この相状態分布の差異は主に粘土鉱物含有量と含水飽和度に関連している。深部高圧環境下では遊離ガスが優勢であるが、粘土鉱物が重要な「ガスロック」作用を果たし、含水飽和度は遊離ガス蓄積の「ボトルネック」である。モデルを基に温度と圧力勾配を変化させ、頁岩ガスの温度・圧力応答特性を明らかにしたところ、深浅部において吸着状態メタンは温度と圧力の主制御因子が転換し、その存在に有利な地質条件は高圧低温条件であり、遊離状態メタンは主に圧力制御を受け、研究区域深部頁岩の高圧環境は遊離状態メタンの存在に有利であることが示された。

四川盆地;龙马溪组頁岩;吸着ポテンシャル理論;吸着ガス予測モデル;遊離ガス予測モデル