致密油與頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)面臨的挑戰(zhàn)
——訪國(guó)家能源致密油氣研發(fā)中心副主任朱如凱

■ 本刊特約記者 王大銳

專訪

致密油與頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)面臨的挑戰(zhàn)
——訪國(guó)家能源致密油氣研發(fā)中心副主任朱如凱

■ 本刊特約記者 王大銳

問(wèn)：廣大讀者對(duì)近來(lái)媒體上曝光率頗高的“致密油”和“頁(yè)巖油”十分感興趣，請(qǐng)問(wèn)它們究竟是何種資源？

答：致密油是指儲(chǔ)集在覆壓基質(zhì)、滲透率小于或等于0.1×10-3μm2（空氣滲透率小于1×10-3μm2）的致密砂巖、致密碳酸鹽巖等儲(chǔ)集層中的石油；單井一般無(wú)自然產(chǎn)能或自然產(chǎn)能低于工業(yè)油流下限，但在一定經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)措施下可獲得工業(yè)石油產(chǎn)量。通常情況下，這些措施包括酸化壓裂、多級(jí)壓裂、水平井、多分枝井等，是目前全球非常規(guī)石油發(fā)展的亮點(diǎn)領(lǐng)域。頁(yè)巖油是指成熟或低熟烴源巖已生成并滯留在頁(yè)巖地層中的石油聚集，頁(yè)巖既是生油巖，又是儲(chǔ)集巖，石油基本未運(yùn)移，屬原地滯留油氣資源，是未來(lái)非常規(guī)石油發(fā)展的潛在領(lǐng)域。

問(wèn)：大家最關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題是：這兩種資源量大嗎？

答： 2013年，EIA預(yù)測(cè)全球致密油可采資源量為473×108t。其中，北美、亞太、中亞-俄羅斯、拉丁美洲四大地區(qū)可采資源量分別為110×108t、107×108t、104×108t和82×108t，占全球致密油可采資源量的85%。

中國(guó)致密油分布范圍廣、類型多。初步預(yù)測(cè)中國(guó)陸上主要盆地致密油分布面積達(dá)50×104平方千米，地質(zhì)資源量約200×108噸，可采資源量為20～25×108噸。近年來(lái)，中國(guó)石油致密油勘探開(kāi)發(fā)在鄂爾多斯盆地、松遼盆地扶余油層、準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組和西北緣風(fēng)城組、柴達(dá)木盆地扎哈泉組、三塘湖盆地條湖組、遼河坳陷雷家地區(qū)和大民屯凹陷、黃驊坳陷倉(cāng)東南皮、冀中坳陷束鹿凹陷和饒陽(yáng)凹陷、四川盆地川中侏羅系、二連盆地阿南凹陷等取得重要進(jìn)展，致密油正式進(jìn)入儲(chǔ)量序列。我國(guó)陸相第一個(gè)致密油田——新安邊致密油田正式落戶鄂爾多斯盆地，三級(jí)儲(chǔ)量達(dá)到7.39億噸。

中國(guó)頁(yè)巖油主要分布在中-新生代陸相湖盆富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中，在鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段、松遼盆地白堊系青山口組、準(zhǔn)噶爾盆地二疊系、渤海灣盆地沙河街組、四川盆地侏羅系自流井-涼高山組、江漢盆地古近-新近系、南襄盆地古近-新近系等具有頁(yè)巖油形成條件，而按照現(xiàn)有生-排據(jù)第三輪全國(guó)資源評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，我國(guó)陸相地層總生油量為6×1012噸，資源量為1300×108噸，運(yùn)聚系數(shù)為2.2%，除形成常規(guī)油和致密油以及破壞散失外，絕大部分滯留在生油巖內(nèi)。

近年來(lái)，中國(guó)針對(duì)頁(yè)巖層系中的石油資源，開(kāi)展了一系列的“甜點(diǎn)區(qū)”評(píng)價(jià)、鉆探和試驗(yàn)，中國(guó)也具有頁(yè)巖油的資源潛力，未來(lái)頁(yè)巖油的發(fā)展主要取決于開(kāi)采技術(shù)方法的突破。

問(wèn)：這兩類石油資源聚集特征是什么？

答：頁(yè)巖油聚集機(jī)理是“原位滯留聚集”或“原位成藏”，包括泥頁(yè)巖中烴類釋放和烴類排出兩個(gè)過(guò)程。液態(tài)烴釋放受干酪根物理性質(zhì)、熱成熟度、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等控制，液態(tài)烴排出受巖性組合、有效運(yùn)移通道、壓力分布及微裂縫發(fā)育程度等控制，流體壓力、有機(jī)質(zhì)孔和微裂縫的發(fā)育和耦合關(guān)系，決定著頁(yè)巖油的動(dòng)態(tài)集聚與資源規(guī)模。

致密油聚集機(jī)理是“近源阻流聚集”或“近源成藏”，區(qū)域蓋層或致密化減孔致使油氣遇阻，不能運(yùn)移進(jìn)入更遠(yuǎn)圈閉之中，形成包括烴類初次運(yùn)移和烴類聚集兩個(gè)過(guò)程，烴類初次運(yùn)移受源儲(chǔ)壓差、供烴界面窗口、孔喉結(jié)構(gòu)等控制，近源烴類聚集主要受長(zhǎng)期供烴指向、優(yōu)勢(shì)運(yùn)移孔喉系統(tǒng)、規(guī)模儲(chǔ)集空間等時(shí)空匹配控制。

問(wèn)：我國(guó)主力產(chǎn)油層大多為陸相地層，致密油和頁(yè)巖油有什么特殊的地質(zhì)性質(zhì)嗎？

答：我國(guó)致密油的形成與分布具有獨(dú)特的地質(zhì)屬性。一是中國(guó)致密油以陸相沉積為主，主要與陸相優(yōu)質(zhì)生油巖共生。二是中國(guó)陸相致密儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，橫向變化大，孔隙度相對(duì)較低，一般為6%~12%，以納米級(jí)孔喉系統(tǒng)為主，其中致密砂巖多為薄互層，致密碳酸鹽巖厚度相對(duì)較大。國(guó)外以海相沉積為主，分布較穩(wěn)定，基質(zhì)孔隙度較高，最高為15%。三是中國(guó)致密油主要分布于凹陷區(qū)及斜坡帶，分布面積、規(guī)模相對(duì)較小，一般單個(gè)面積小于2000平方千米，但累計(jì)厚度大；國(guó)外致密油分布范圍較大，厚度較小。四是中國(guó)經(jīng)歷較強(qiáng)烈的晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，對(duì)保存條件有一定影響，壓力系數(shù)變化大，致密油層既有超壓，也有負(fù)壓。國(guó)外構(gòu)造穩(wěn)定，致密油層以超壓為主。五是中國(guó)致密油油質(zhì)相對(duì)較重；北美致密油多為凝析油，油質(zhì)較輕，氣油比高。

頁(yè)巖油也是典型的源儲(chǔ)一體、滯留聚集、連續(xù)分布的石油聚集。富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖既是生油巖，也是儲(chǔ)集巖。與頁(yè)巖氣不同，頁(yè)巖油主要形成在有機(jī)質(zhì)演化的液態(tài)烴生成階段。在富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖持續(xù)生油階段，石油在泥頁(yè)巖儲(chǔ)層中滯留聚集，呈現(xiàn)干酪根內(nèi)分子吸附相、親油顆粒表面分子吸附相和親油孔隙網(wǎng)絡(luò)游離相三種類型，具有滯留聚集特點(diǎn)。只有在泥頁(yè)巖儲(chǔ)層自身飽和后才向外溢散或運(yùn)移。因此，處在液態(tài)烴生成階段的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖均可能聚集頁(yè)巖油。頁(yè)巖油分布不受構(gòu)造控制，無(wú)明顯圈閉界限，含油范圍受生油窗富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖分布控制，大面積連續(xù)分布于盆地坳陷或斜坡區(qū)。頁(yè)巖生成的石油較多地滯留于頁(yè)巖中，一般占總生油量的20%～50%，資源潛力大。北美海相頁(yè)巖分布面積大、厚度穩(wěn)定、有機(jī)質(zhì)豐度高、成熟度較高，有利于形成輕質(zhì)和凝析頁(yè)巖油。

朱如凱（左4）和納米油氣工作室成員

問(wèn)：致密油與頁(yè)巖油勘探與開(kāi)發(fā)未來(lái)將會(huì)面臨什么挑戰(zhàn)？

答：基于致密油與頁(yè)巖油儲(chǔ)集層物性差、粒度細(xì)、非均質(zhì)性強(qiáng)，油氣源儲(chǔ)一體或近源聚集等特殊地質(zhì)特征，致密油、頁(yè)巖油在沉積環(huán)境與分布模式、儲(chǔ)層特征與成因機(jī)理、油氣聚集規(guī)律、地質(zhì)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)與地球物理響應(yīng)等多方面遇到極大挑戰(zhàn)，成為制約我國(guó)致密油與頁(yè)巖油工業(yè)化發(fā)展的瓶頸。

致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、流體粘滯性偏高、微裂縫發(fā)育，復(fù)雜介質(zhì)條件和孔隙流體，對(duì)基于均勻介質(zhì)和理想流體假設(shè)的經(jīng)典孔隙介質(zhì)聲學(xué)理論模型和聲、電、磁等地球物理響應(yīng)機(jī)理研究提出了挑戰(zhàn)。與以圈閉描述為對(duì)象的常規(guī)地球物理勘探理論和技術(shù)相比，致密油層油水分異差，油層地球物理響應(yīng)差異小，致密油層識(shí)別、有效儲(chǔ)層劃分、儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算、儲(chǔ)層展布預(yù)測(cè)、工程參數(shù)測(cè)井評(píng)價(jià)等遇到挑戰(zhàn)。

致密油、頁(yè)巖油在中國(guó)含油氣盆地廣泛分布，初步預(yù)測(cè)中國(guó)致密油技術(shù)可采資源量大約為20×108～25×108噸，估算中國(guó)頁(yè)巖油技術(shù)可采資源量可能達(dá)到30×108～60×108噸。致密油、頁(yè)巖油形成機(jī)理、富集規(guī)律與常規(guī)油氣藏不同，現(xiàn)有理論與技術(shù)方法還不能有效支撐致密油進(jìn)一步擴(kuò)大勘探成果，迫切需要通過(guò)對(duì)細(xì)粒沉積機(jī)理與分布模式、致密儲(chǔ)層成因機(jī)制與儲(chǔ)集能力、致密油層地球物理響應(yīng)機(jī)理、致密油與頁(yè)巖油富集規(guī)律、資源潛力、壓裂技術(shù)及開(kāi)發(fā)流動(dòng)機(jī)理等關(guān)鍵問(wèn)題研究，為致密油和頁(yè)巖油的勘探開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)突破提供理論指導(dǎo)與技術(shù)保障。