吸附气作为页岩气主要的气体储集形式之一，为了准确评价气体吸附量，首先需要揭示气体的吸附机理。百余年来，学者们不断地探索气体发生物理吸附的机理，并提出了多种可能的解释理论。然而由于纳米尺度孔隙引起气-固相互作用势能叠加，经典理论（单层吸附、微孔充填、吸附势等）适用性受到挑战，需要创新理论模型，重新认识页岩气吸附机理。
通过考虑页岩纳米孔隙作用下的势能叠加，提出了岩石纳米孔隙中气体物理吸附的“量子效应”，其“量子”是指岩石纳米孔隙中气体能量量子化现象，即气体分子在微纳米孔隙中的气-固相互作用势能和动能呈量子化分布特征。揭示了“量子效应”三大特征：①分立轨道：孔隙中气体分子按能量状态分布于激发态轨道；②概率分布：气体分子在激发态轨道上不均匀分布，分布概率符合玻尔兹曼分布率；③能级跃迁：激发态气体分子的能级跃迁触发了气体物理吸附，激发态气体分子不稳定，自发返回到位于孔隙表面的基态轨道,当气体分子回到基态轨道时表现为气体吸附，发生跃迁的分子数量即为气体吸附量。因此，从量子力学的角度，重新阐释了页岩气吸附机理。基于气体物理吸附的量子效应，考虑分子体系稳定性以及气体温度、压力、压缩因子、最大量子数、最大吸附量等关键参数，建立了页岩气量子化物理吸附数学模型，用于甲烷等温吸附数据分析，实现了页岩中甲烷吸附过程的定量化描述。推导出了气体吸附比例（GAR）数学模型，揭示了吸附气与游离气共存机制。研究成果有助于认识页气富集成藏过程。

页岩气，量子效应