“進源找油”：源巖油氣內(nèi)涵與前景

楊智，鄒才能

（中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

0 引言

非常規(guī)油氣將成為21世紀中下葉最重要的油氣接替領(lǐng)域，而源巖油氣是非常規(guī)油氣資源中極為重要的組成部分，涵蓋頁巖氣、頁巖油、煤層氣等主要資源類型[1]?！斑M源找油”包括石油和天然氣，廣義上涵蓋“近源”尋找致密油氣、“入源”尋找頁巖油氣、煤層氣、“盡源”開采頁巖油、油頁巖油等3方面內(nèi)容；本文討論的“進源找油”，主要包括“入源”和“盡源”兩方面內(nèi)容，“入源”即進入到生油氣層系中，尋找“甜點區(qū)”和“甜點段”，“盡源”即開發(fā)滯留烴和轉(zhuǎn)化有機質(zhì)，追求采出所有潛在油氣資源?！斑M源找油”理論技術(shù)的持續(xù)針對性攻關(guān)，在當(dāng)前及不遠的未來都將具有重要的理論和戰(zhàn)略意義。筆者研究團隊近10年在國家973計劃、國家科技重大專項等科研項目的資助下，依托國家能源致密油氣研發(fā)中心等實驗基地，以鄂爾多斯、準噶爾、松遼、四川、美國西部灣岸等國內(nèi)外重點盆地源巖層系為研究對象，圍繞源巖油氣形成分布與工業(yè)評價這一主題，采用地質(zhì)-地球化學(xué)-地球物理等多學(xué)科交叉研究的工作模式，進行實驗分析、地質(zhì)評價和工業(yè)實踐，剖析源巖油氣的地質(zhì)內(nèi)涵，開展源巖油氣資源分類對比、“甜點段”形成機理、“甜點區(qū)”分布規(guī)律、發(fā)展前景等方面研究。

1 “進源找油”背景分析

1.1 能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的發(fā)展變革

應(yīng)對氣候變化，加快推進能源的低碳化轉(zhuǎn)型已成全球共識，主要途徑是控制與降低化石能源的碳排放量，并大力發(fā)展可再生能源等非化石能源[1-2]。

然而客觀上，化石能源在較長時間內(nèi)仍將作為主體能源保持增長。非常規(guī)油氣的成功開發(fā)進一步加強了油氣資源基礎(chǔ)，預(yù)測未來油氣仍將發(fā)揮主體能源作用，在一定時期內(nèi)發(fā)揮不可替代的作用，天然氣在2030年后將成為占比最高的單類型化石能源，并將擔(dān)當(dāng)化石能源向可再生能源轉(zhuǎn)型的可靠橋梁[1,3]。

對于中國而言，較長時期內(nèi)不斷增油增氣減煤、大力發(fā)展新能源將是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，非常規(guī)油氣規(guī)?？焖侔l(fā)展將是油氣長期穩(wěn)定發(fā)展的重要保障，是國家基本能源安全的重要砝碼。

1.2 非常規(guī)油氣勘探開發(fā)進展

非常規(guī)油氣，是指用傳統(tǒng)技術(shù)無法獲得自然工業(yè)產(chǎn)量、需用新技術(shù)改善儲集層滲透率或流體黏度等手段才能經(jīng)濟開采的連續(xù)分布油氣資源[4]（見圖1）。非常規(guī)油氣革命，是指顛覆傳統(tǒng)油氣生產(chǎn)模式，打破常規(guī)滲透性儲集層、經(jīng)典油氣圈閉成藏概念，從致密砂巖和頁巖中發(fā)現(xiàn)具工業(yè)價值的納米級孔隙，創(chuàng)新大面積連續(xù)型油氣聚集理論與水平井體積壓裂工廠化技術(shù)，變革傳統(tǒng)圈閉型“油氣藏”勘探開發(fā)方式，突破直井達西滲流開發(fā)技術(shù)理論，在傳統(tǒng)油氣禁區(qū)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的重大能源革命事件。按照運聚特點，非常規(guī)油氣可劃分為源巖油氣、致密油氣和滯聚油氣 3種類型。源巖油氣是自生自儲、滯留在生烴層系內(nèi)部的非常規(guī)油氣，主要包括頁巖氣、頁巖油、煤層氣、油頁巖油等類型，本文主要討論前3種類型；致密油氣是他生自儲、近源聚集在致密儲集層中的非常規(guī)油氣，主要包括致密油、致密氣等類型；滯聚油氣是經(jīng)過較長距離運移、因水洗、降解等稠化、溫壓穩(wěn)定帶結(jié)晶等作用，滯留聚集在近地表儲集層、海底沉積物及凍土帶等儲集層中的非常規(guī)油氣（見圖1、表1），主要包括水合物、油砂重油等類型。

進入21世紀，以美國頁巖油氣、致密油、加拿大油砂和委內(nèi)瑞拉重油為代表，全球非常規(guī)油氣勘探開發(fā)取得了一系列突破性進展，已成為全球油氣生產(chǎn)的重要組成部分，深度重塑了全球能源版圖與地緣政治格局[5-7]。致密氣、煤層氣、重油、瀝青砂等已成為全球非常規(guī)油氣勘探開發(fā)重點領(lǐng)域，頁巖氣成為熱點領(lǐng)域，致密油成為亮點領(lǐng)域。隨著全球非常規(guī)油氣產(chǎn)量快速增長，非常規(guī)油氣在全球能源供應(yīng)中的地位日益凸顯，已成為油氣產(chǎn)量的重要組成部分。2017年，全球石油產(chǎn)量43.9×108t，其中非常規(guī)石油占14%；全球天然氣產(chǎn)量 3.7×1012m3，其中非常規(guī)天然氣占25%[1,3,6]。近 10年，美國成就了頁巖氣、致密油“革命性發(fā)展的黃金十年”。依靠連續(xù)型油氣聚集理論、水平井體積壓裂創(chuàng)新和國家政策扶持3項重要經(jīng)驗，美國先后實現(xiàn)了頁巖氣革命和致密油革命。2017年美國天然氣產(chǎn)量 7 345×108m3，其中頁巖氣產(chǎn)量 4 746×108m3、致密氣1 200×108m3、煤層氣302×108m3，非常規(guī)氣占比 85%；由于非常規(guī)氣的快速發(fā)展導(dǎo)致美國天然氣產(chǎn)量達到歷史新高，已基本實現(xiàn)自給；2017年美國致密油產(chǎn)量2.36×108t，占石油總產(chǎn)量37%[1,3,6]?？傮w上，美國非常規(guī)油氣產(chǎn)量已占比 70%，成為油氣產(chǎn)量增長的領(lǐng)銜主角，持續(xù)推動美國“能源獨立”戰(zhàn)略實施。

圖1 常規(guī)與非常規(guī)油氣類型劃分與對比（據(jù)文獻[4]修改）

在中國，經(jīng)過10余年攻關(guān)，非常規(guī)油氣已基本實現(xiàn)工業(yè)化發(fā)展。一是非常規(guī)天然氣已實現(xiàn)整體規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。截至2016年底，非常規(guī)天然氣探明儲量達4.7×1012m3，占全國天然氣儲量的36%；2017年產(chǎn)量為499×108m3，占全國天然氣產(chǎn)量的34%[1]。致密氣已形成以鄂爾多斯盆地上古生界、四川盆地須家河組為代表的多個萬億立方米、千億立方米級大氣區(qū)，2017年全國總產(chǎn)量為360×108m3；截至2017年底頁巖氣已提交探明地質(zhì)儲量9 209×108m3，先后發(fā)現(xiàn)了涪陵、長寧、威遠3個千億立方米級海相頁巖大氣田，2017年頁巖氣產(chǎn)量為90×108m3；煤層氣規(guī)模開發(fā)初見成效，形成沁水、鄂爾多斯兩個生產(chǎn)基地，2017年產(chǎn)量達49×108m3[1]。二是非常規(guī)致密油初步實現(xiàn)工業(yè)化。致密油已進入儲量序列，落實了鄂爾多斯盆地新安邊、松遼盆地扶余、準噶爾盆地吉木薩爾等 3個十億噸級致密大油田，2017年產(chǎn)量約150×104t。此外，天然氣水合物探索取得重要進展，2017年從珠江口盆地神狐海域水深1 266 m的海底之下厚為203～277 m的中新統(tǒng)、上新統(tǒng)中采出天然氣，連續(xù)產(chǎn)氣 42 d，累產(chǎn)氣超23.5×104m3[8]；頁巖油資源潛力巨大，基本明確“甜點區(qū)（段）”，目前正在鄂爾多斯盆地三疊系延長組長 7段頁巖開展原位加熱轉(zhuǎn)化現(xiàn)場先導(dǎo)試驗可行性論證與非水壓裂等科學(xué)探索，有望在中國率先實現(xiàn)陸相“頁巖油革命”[9-10]。截至2017年底，中國非常規(guī)油氣產(chǎn)量達6 600×104t油氣當(dāng)量，占油氣總產(chǎn)量的20%，取得了“戰(zhàn)略性突破”，已具備革命性發(fā)展基本條件。

1.3 “源巖油氣”的戰(zhàn)略地位

頁巖氣、頁巖油、煤層氣等非常規(guī)源巖層系油氣資源（簡稱“源巖油氣”），是全球油氣供應(yīng)的戰(zhàn)略領(lǐng)域。全球非常規(guī)石油可采資源量為6 200×108t，與常規(guī)石油相當(dāng)，其中源巖石油占比50%；全球非常規(guī)天然氣可采資源量為3 922×1012m3，是常規(guī)天然氣的8倍多，其中源巖天然氣占比77%（除天然氣水合物）[1,7,11-14]?？傮w而言，源巖油氣具巨量資源規(guī)模，整體探明率極低，是未來石油工業(yè)第2個150年生命周期中舉足輕重的組成部分，具有極為重要的戰(zhàn)略地位[4]。

中國大陸處于太平洋、西伯利亞和印度 3大板塊交匯處，沉積盆地的形成和發(fā)展過程多樣，經(jīng)歷了古生代海相與中新生代陸相兩個階段，形成了10余套富有機質(zhì)頁巖及煤系。源巖油氣具備較好的資源賦存基礎(chǔ)。相比于北美源巖油氣，中國源巖油氣形成分布特點更為復(fù)雜，受構(gòu)造作用影響更大，儲集層縱橫向分布的非均質(zhì)性更強，油氣水關(guān)系相對更加多變，“甜點區(qū)（段）”的評價預(yù)測難度更大，已發(fā)現(xiàn)的頁巖氣以高—過成熟度海相地層為主、煤層氣以高成熟度海相和海陸過渡相地層為主、頁巖油以陸相中—低成熟度地層為主（見圖2）。立足中國實際地質(zhì)條件，加強中國特色源巖油氣形成分布規(guī)律和評價開采技術(shù)的深入研發(fā)，對中國源巖油氣的規(guī)模工業(yè)發(fā)展極為重要。

表1 常規(guī)與非常規(guī)油氣地質(zhì)特征、開發(fā)特點對比

源巖油氣地質(zhì)理論方法研究將是未來石油地質(zhì)學(xué)科的研究焦點。含油氣源巖層系儲集層發(fā)育納米級孔喉系統(tǒng)，具有油氣連續(xù)分布、儲集層致密、多相態(tài)共存、源內(nèi)聚集、特殊成藏機理等不同于常規(guī)油氣的新特征（見圖1、表1），突破了石油地質(zhì)學(xué)中的許多認識局限，對傳統(tǒng)石油地質(zhì)理論帶來重大挑戰(zhàn)。深化源巖油氣地質(zhì)理論方法研究，發(fā)展重構(gòu)石油地質(zhì)學(xué)理論體系，已成為學(xué)科發(fā)展的最前沿，是未來油氣工業(yè)的緊迫要求[4]。

近10多年，在納米級孔喉系統(tǒng)微觀表征、致密儲集層孔隙演化與油氣賦存、基于生產(chǎn)動態(tài)的資源評價方法、基于連續(xù)型油氣聚集理念的“甜點區(qū)”評價方法等方面[4,14-31]，已取得諸多顯著進展，推動源巖層系油氣展現(xiàn)良好發(fā)展前景。源巖油氣作為石油地質(zhì)新的學(xué)科方向，在未來較長時間內(nèi)，仍將面臨孔隙發(fā)育機理、油氣生運聚規(guī)律、甜點評價預(yù)測等諸多理論方法挑戰(zhàn)，如何有效破解制約勘探發(fā)現(xiàn)的瓶頸問題并帶動規(guī)模工業(yè)發(fā)展，是源巖油氣地質(zhì)評價預(yù)測的核心內(nèi)容。

圖2 中國與北美非常規(guī)油氣地質(zhì)條件對比

2 源巖油氣的理論內(nèi)涵

2.1 源巖油氣的地質(zhì)內(nèi)涵

圖3 源巖油氣生、排、滯留烴模式

源巖油氣，是指生烴層系生成、滯留或就近聚集在烴源巖內(nèi)部，利用新技術(shù)產(chǎn)生“人工滲透率”、建造“人工油氣藏”，可以實現(xiàn)工業(yè)開采的連續(xù)分布油氣資源，是非常規(guī)油氣資源的重要類型之一。這些新技術(shù)包括水平井體積壓裂、原位加熱轉(zhuǎn)化/改質(zhì)等提高滲流能力、降低流體黏度、增加地層能量等工業(yè)措施。源巖油氣地質(zhì)學(xué)的內(nèi)涵，是指一門研究地殼中非常規(guī)源巖油氣生烴模式、形成機理、分布規(guī)律、開發(fā)地質(zhì)、工程地質(zhì)、發(fā)展戰(zhàn)略的地質(zhì)學(xué)科，涵蓋頁巖氣、煤層氣、頁巖油等資源類型，包括源巖油氣勘探地質(zhì)和開發(fā)地質(zhì)兩個理論組成部分。源巖油氣勘探地質(zhì)研究是以烴源巖內(nèi)油氣賦存的有利資源區(qū)帶為對象，評價其“巖性、烴源性、儲集性、含油氣性、可壓性、各向異性”6個特性，核心是明確連續(xù)型油氣聚集范圍與儲量規(guī)模；源巖油氣開發(fā)地質(zhì)研究是以“甜點段”和“甜點區(qū)”為對象，產(chǎn)生“人工滲透率”或形成“人工能量場”、建造“人工油氣藏”，核心是實現(xiàn)油氣資源規(guī)模效益開采。

源巖油氣的烴源巖有機質(zhì)類型，一般劃分為Ⅰ型、Ⅱ1型偏腐泥型的湖相黑色頁巖、Ⅱ型偏腐泥型的海相黑色頁巖和Ⅲ型偏腐殖型的黑色煤系 3種類型。根據(jù)油氣生烴特點，又可將源巖油氣劃分為油頁巖油、低—中成熟度頁巖油、中—高成熟度頁巖油、有利頁巖生氣、有利煤成氣共 5個油氣生成段。各油氣生成段的資源對象不同，結(jié)合湖相頁巖、海相頁巖、煤層樣品生烴模擬實驗[10,31-36]，集成建立源巖油氣生、排、滯留烴模式（見圖3）。油頁巖油段為未轉(zhuǎn)化的富有機質(zhì)頁巖段，目前主要為地表或近地表的人工提煉；低—中成熟度頁巖油段，包括頁巖中未轉(zhuǎn)化有機質(zhì)的生烴潛力和已生成尚未排出的滯留烴，Ro值為 0.5%～0.9%是有利成熟度窗口，窗口內(nèi)滯留液態(tài)烴和尚未轉(zhuǎn)化有機質(zhì)的數(shù)量都較大；中—高成熟度頁巖油階段，主要為已生成尚未排出的滯留烴，Ro值為0.9%～1.3%是有利成熟度窗口，窗口內(nèi)滯留液態(tài)烴的數(shù)量達到最大；有利頁巖生氣階段，主要為已生成尚未排出的滯留氣，Ro值大于1.3%是有利成熟度窗口，窗口內(nèi)滯留氣態(tài)烴的數(shù)量達到最大；有利煤成氣階段，主要為已生成尚未排出的吸附氣，Ro值大于0.8%是有利成熟度窗口，窗口內(nèi)吸附氣態(tài)烴的數(shù)量逐漸達到最大，生成煤成氣的數(shù)量大幅增加。

源巖油氣的現(xiàn)實資源潛力，主要取決于源巖內(nèi)已經(jīng)生成并留存的烴量，和人工干預(yù)可以影響并產(chǎn)出的烴量。利用水平井分層分段體積壓裂技術(shù)，目前基本解決了中—高成熟度頁巖油、有利頁巖生氣、有利煤成氣共 3個油氣生成段的大規(guī)模開發(fā)利用問題。針對油頁巖油、低—中成熟度頁巖油這兩個油氣生成段，地下原位加熱轉(zhuǎn)化技術(shù)可能是未來有效解決途徑之一，目前仍在攻關(guān)試驗[9]。

頁巖中巖石（有機質(zhì)）-流體-孔縫系統(tǒng)耦合機理是石油地質(zhì)理論研究的一個新命題。近源巖致密儲集層中油氣近源二次運聚機理已基本清晰，但源巖內(nèi)部油氣一次運聚機理仍是困擾石油地質(zhì)家的重大科學(xué)難題。頁巖埋藏?zé)嵫莼^程是一個溫壓演進環(huán)境中固體-流體-孔縫三元體系相互耦合作用的復(fù)雜過程[18,36]，采用常規(guī)實驗手段的、單一因素考量的研究，常常難以恢復(fù)頁巖真實的演化過程[35]，進而難以把握孔縫變化和油氣賦存的關(guān)鍵時深節(jié)點。因此，開展不同成熟階段固體-流體-孔縫3要素的系統(tǒng)研究，是揭示頁巖油氣生排烴歷史和孔縫發(fā)育機制的有效途徑。

2.2 源巖油氣分類對比

對比國內(nèi)外頁巖油、頁巖氣、煤層氣 3種主要源巖油氣類型，共性特征是富有機質(zhì)源巖段分布范圍大、厚度較大、有機質(zhì)豐度較高、源巖生烴潛力大、納米級孔隙為主、對烴類有很強的吸附性、儲集空間油氣充滿程度高、大面積連續(xù)分布、資源規(guī)模大等（見圖4，表2—表4）。

2.3 源巖油氣垂向“甜點段”形成機理

圖4 中國重點盆地源巖油氣儲集層氬離子拋光-掃描電鏡微觀照片

源巖油氣“甜點段”是指剖面上油氣相對富集或潛力相對較大的源巖層系內(nèi)部，經(jīng)人工改造可形成工業(yè)價值的高產(chǎn)層段。“甜點段”的研究，是源巖油氣地質(zhì)學(xué)研究的核心內(nèi)容之一。源巖油氣“甜點段”的形成，是漫長地史時期，源巖內(nèi)部生烴作用與儲集空間或儲集介質(zhì)之間，長期耦合作用的結(jié)果（見圖5）。頁巖油“甜點段”的形成，是石油在生油高峰期，干酪根吸附飽和后，從富有機質(zhì)和孔滲性較差的生油段，大規(guī)模排烴就近運移到貧有機質(zhì)和孔滲性較好的頁巖段的過程，“甜點段”一般比生油段具有更好的含油氣性和可壓裂性。煤層氣“甜點段”的形成，是煤成的天然氣原地吸附在煤層表面，形成具有較高含氣豐度、較高地層壓力、較好保存條件等的富氣段的過程，“甜點段”和生氣段是一體的。頁巖氣“甜點段”的形成，是天然氣在富有機質(zhì)黑色頁巖內(nèi)部自生自儲、原地滯留富集的過程，“甜點段”一般具有高TOC值、頁理和孔隙較為豐富、游離氣含量較高、天然裂縫及超壓發(fā)育、頂?shù)装宸忾]條件較好等顯著特點（見圖5），“甜點段”厚度一般不大，如奧陶系五峰組—志留系龍馬溪組頁巖氣“甜點段”，主要是6.85 Ma內(nèi)形成的20～40 m厚的富筆石頁巖段。“甜點段”的標(biāo)識對源巖油氣目的層系的把握、地球物理方法的識別、“甜點區(qū)”資源規(guī)模的評價、水平鉆進段及作業(yè)段的確立等均具有至關(guān)重要的作用。

表2 國內(nèi)外頁巖油主要參數(shù)對比

表3 國內(nèi)外頁巖氣主要參數(shù)對比

表4 國內(nèi)外煤層氣主要參數(shù)對比

圖5 源巖油氣“甜點段”形成機理

2.4 源巖油氣平面“甜點區(qū)”分布規(guī)律

源巖油氣“甜點區(qū)”，是指在平面上有利源巖層系分布范圍內(nèi)，經(jīng)人工改造可形成工業(yè)價值的相對高產(chǎn)富集區(qū)。源巖油氣的“甜點區(qū)”一般大面積連續(xù)分布于盆地中心及斜坡的構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)。頁巖油“甜點區(qū)”一般位于半深水—深水富有機質(zhì)陸棚頁巖沉積區(qū)、半深湖—深湖相富有機質(zhì)頁巖沉積區(qū)，中國頁巖油主要為湖盆中心、低—中成熟度的富有機質(zhì)頁巖油。頁巖氣“甜點區(qū)”一般位于半深水—深水閉塞、缺氧環(huán)境的富有機質(zhì)頁巖沉積區(qū)，如南方中上揚子區(qū)五峰組—龍馬溪組已識別出焦石壩、長寧—昭通、威遠等 3個“甜點區(qū)”。煤層氣“甜點區(qū)”一般位于中高煤階含煤盆地的向斜區(qū)，如美國圣胡安盆地和中國沁水盆地?！疤瘘c區(qū)”的評選，是源巖油氣地質(zhì)評價、規(guī)劃部署的核心內(nèi)容。

此外，需要注意的是，源巖油氣“甜點區(qū)（段）”內(nèi)涵豐富，主要包括 3個方面，“地質(zhì)甜點區(qū)（段）”關(guān)注油氣賦存特征、富有機質(zhì)源巖段分布、頂?shù)装宸植?、天然裂縫、地層能量等地質(zhì)綜合評價，“工程甜點區(qū)（段）”關(guān)注目的層段橫向連續(xù)性、地層可壓性、地應(yīng)力各向異性等工程綜合評價，“經(jīng)濟甜點區(qū)（段）”關(guān)注目的層段埋深、可采油氣資源規(guī)模、地表條件及基礎(chǔ)設(shè)施等經(jīng)濟綜合評價?！暗刭|(zhì)甜點區(qū)（段）”，是指在源巖層系發(fā)育區(qū)，目前經(jīng)濟技術(shù)條件下可優(yōu)先勘探開發(fā)的非常規(guī)源巖油氣相對富集高產(chǎn)的目標(biāo)區(qū)（段）。目前技術(shù)條件下，依靠水平井體積壓裂、平臺式“工廠化”作業(yè)等技術(shù)，頁巖氣、煤層氣及中高成熟度頁巖油“較高資源豐度區(qū)（段）”，一般為目的層段厚度較大、分布穩(wěn)定連續(xù)、孔滲性相對較好、保存條件較好、有一定構(gòu)造背景的有利區(qū)（段），這是“甜點區(qū)（段）”評價的地質(zhì)屬性；潛在技術(shù)條件下，依靠地下原位加熱轉(zhuǎn)化等技術(shù)，油頁巖油、中低成熟度頁巖油的“甜點區(qū)（段）”，是富有機質(zhì)頁巖段厚度較大、有機質(zhì)豐度很高、穩(wěn)定連續(xù)分布范圍很大、埋深較小、頂?shù)装宸忾]性好的有利區(qū)（段）?！肮こ烫瘘c區(qū)（段）”是指“人工滲透率區(qū)（段）”，一般為天然裂縫發(fā)育、脆性礦物含量較高、水平應(yīng)力差較小的有利區(qū)（段），這是“甜點區(qū)（段）”評價的工程屬性。

源巖油氣“甜點段”包括“地質(zhì)甜點區(qū)（段）、工程甜點區(qū)（段）、經(jīng)濟甜點區(qū)（段）”，只有3個“甜點區(qū)（段）”匹配疊置才能有效開采“地質(zhì)甜點區(qū)（段）”著眼于源巖品質(zhì)（體積壓裂頁巖油氣Ro值為 0.9%～3.5%、TOC值大于2%，原位轉(zhuǎn)化頁巖油Ro值為0.5%～0.9%、TOC值大于6%）、儲集能力（孔隙度：頁巖油氣大于 3%）、滲流能力（地層壓力、滲透率、天然裂縫、油氣品質(zhì)等）、資源豐度（含油氣飽和度大于50%、資源豐度大于2×105t·km-2）、資源規(guī)模（資源量大于1×108t，單井兩年累產(chǎn)大于2.0×104t油氣當(dāng)量）等綜合評價；“工程甜點區(qū)（段）”著眼于巖石脆性（頁巖脆性礦物含量大于40%）、各向異性（水平應(yīng)力差小于10 MPa）、埋藏深度（小于3 500 m）、地表條件（基礎(chǔ)設(shè)施、水力電力供應(yīng)、交通運輸?shù)葪l件優(yōu)越）等綜合評價；“經(jīng)濟甜點區(qū)（段）”著眼于油價變化、市場機制（工程服務(wù)公司、管道公司、銷售公司等市場化）、管理方式（研發(fā)、作業(yè)、運輸、銷售等程序無縫鏈接）、政策支撐（財政補貼、新技術(shù)研發(fā)激勵基金等）、環(huán)境保護（符合環(huán)境保護法規(guī)定、綠色作業(yè)）等綜合評價。

總之，源巖油氣具有兩個基本特征：①油氣大面積連續(xù)分布，資源豐度低；②無自然工業(yè)產(chǎn)能，經(jīng)“人工”改造產(chǎn)油。因此，“進源找油”包括尋找“較高資源豐度區(qū)（段）”和易于形成“人工滲透率區(qū)（段）”兩個內(nèi)容。立足源巖油氣有利資源規(guī)模區(qū)，立足現(xiàn)實及潛在經(jīng)濟技術(shù)條件，評價優(yōu)選“甜點區(qū)（段）”，是“進源找油”的核心部分，貫穿勘探開發(fā)全過程。

3 “源巖油氣”發(fā)展前景與挑戰(zhàn)

3.1 “源巖油氣”的資源基礎(chǔ)

源巖油氣資源相當(dāng)豐富。全球源巖石油占比石油可采資源總量的25%，其中頁巖油2 080×108t、油頁巖油1 051×108t；源巖天然氣可采資源總量是常規(guī)天然氣的1.5倍多，其中頁巖氣456×1012m3、煤層氣256×1012m3[7,11-14]。中國沉積盆地的形成與發(fā)展歷經(jīng)了古生代海相與中新生代陸相兩個演化階段，源巖油氣形成的地質(zhì)條件較好（見圖6）。中國油頁巖油可采資源量131.80×108t、頁巖氣可采資源量 12.85×1012m3、煤層氣可采資源量12.51×1012m3，預(yù)測地下原位加熱轉(zhuǎn)化中低成熟度富有機質(zhì)頁巖，石油可采資源量（700～900）×108t，天然氣約（60～65）×1012m3[10]，預(yù)測水平井體積壓裂中高成熟度頁巖油可采資源量超過200×108t。

3.2 “源巖油氣”的學(xué)科意義

1959年大慶油田發(fā)現(xiàn)后，中國石油先輩們根據(jù)松遼盆地的實踐經(jīng)驗，總結(jié)出油氣運移距離短、油源區(qū)控制油氣田分布的理論，簡稱“源控論”，并提出“定凹選帶”的勘探思路[37]。60年來，秉承“源控論”找油理念，中國油氣勘探始終遵循立足主力生烴凹陷、尋找供烴范圍內(nèi)有利常規(guī)油氣田目標(biāo)的原則，在東部中、新生界陸上及海域斷陷盆地、中西部古、中生界克拉通、前陸盆地，乃至國外富油氣盆地油氣勘探中，發(fā)現(xiàn)了一大批油氣田[38-39]。

源巖油氣地質(zhì)，是“源控論”在非常規(guī)油氣階段的新發(fā)展，是非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)科的重要組成部分，是正在蓬勃發(fā)展、尚需不斷總結(jié)完善的新興學(xué)科方向。通過“進源找油”，北美源巖油氣發(fā)展?jié)u入佳境；中國等極少數(shù)國家源巖油氣發(fā)展剛剛起步，世界其他廣大地區(qū)源巖油氣發(fā)展依然滯緩，多變的地質(zhì)條件和嚴苛的技術(shù)要求，決定了全球源巖油氣的理論技術(shù)進步和整體規(guī)模開發(fā)是一個長期過程。大型常規(guī)-非常規(guī)油氣“共生盆地”，是堅持“進源找油”，發(fā)展源巖油氣的首選陣地。大型“共生盆地”內(nèi)，常規(guī)油氣與非常規(guī)油氣共生伴生、“有序聚集”，油氣資源豐富，勘探程度較高，具有深入的地質(zhì)認知、立體的物探鉆試資料、完備的地面管輸設(shè)施等有利條件，可實現(xiàn)源巖油氣快速發(fā)展。作為中國油氣科技工作者，植根中國地質(zhì)實際，持續(xù)思考總結(jié)中國源巖油氣地質(zhì)理論，關(guān)注開拓國外源巖油氣地質(zhì)認識，是一項需長期堅持、不斷創(chuàng)新的重要工作。源巖油氣地質(zhì)，將為承續(xù)和推進后油氣工業(yè)時代上游領(lǐng)域新征程，提供新的理論依據(jù)。

3.3 “源巖油氣”的發(fā)展挑戰(zhàn)與前景

源巖油氣仍面臨地質(zhì)認識創(chuàng)新、甜點有效評價、鉆采核心技術(shù)及經(jīng)濟降本增效等方面挑戰(zhàn)，其中地質(zhì)研究包括表征源巖油氣賦存狀態(tài)、重現(xiàn)流體運聚過程、揭示油氣分布規(guī)律等，甜點評價包括刻畫源巖儲集層納米級孔縫系統(tǒng)、建立儲集層評價體系、尋找油氣富集甜點等，鉆采技術(shù)包括研發(fā)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)、打破核心技術(shù)瓶頸等，經(jīng)濟評價包括降本增效規(guī)模上產(chǎn)、規(guī)劃源巖油氣戰(zhàn)略性接替。產(chǎn)生“人工滲透率”或形成“人工能量場”、建造“人工油氣藏”等開發(fā)技術(shù)，是源巖油氣規(guī)模效益發(fā)展的關(guān)鍵（見圖7）。

圖7 源巖油氣開發(fā)主要技術(shù)路線

中國源巖油氣發(fā)展面臨以下問題：頁巖氣面臨地表條件復(fù)雜、埋藏深度大、水源條件差、管網(wǎng)設(shè)施不完善、3 500 m以深工程技術(shù)不具備、寒武系頁巖熱演化程度高、常壓頁巖氣未突破、陸相-海陸過渡相頁巖氣未突破等問題；煤層氣面臨氣水分布復(fù)雜、富集規(guī)律不清、800 m以深開采技術(shù)不具備、儲集層改造難度大等問題；頁巖油面臨泥頁巖非均質(zhì)性強、黏土礦物含量高、有機質(zhì)成熟度較低、原油流動性較差、水平井壓裂技術(shù)不適用等難題。

中國源巖油氣主要發(fā)展建議：①堅持源巖油氣理論的創(chuàng)新研究。目前，頁巖油等的形成機理和分布規(guī)律仍處于探索階段，油氣連續(xù)分布的“甜點區(qū)”和“甜點段”仍需反復(fù)求解，地質(zhì)理論創(chuàng)新研究仍是未來指導(dǎo)源巖油氣規(guī)模效益發(fā)展的必經(jīng)之路。②設(shè)立 3種類型源巖油氣開發(fā)試驗區(qū)。一是設(shè)立技術(shù)突破試驗區(qū)，研究鄂爾多斯盆地三疊系延長組 7段頁巖油等關(guān)鍵開發(fā)技術(shù)；二是設(shè)立提高采收率試驗區(qū)，突破煤層氣等關(guān)鍵提產(chǎn)技術(shù)；三是設(shè)立降本增效試驗區(qū)，實施蜀南淺層頁巖氣等一體化低成本規(guī)模開發(fā)。③下決心集中投資突破瓶頸技術(shù)。著力加強 3類制約源巖油氣突破的技術(shù)瓶頸攻關(guān)力度。一是加強地下鉆頭精準鉆進，包括掌握地震精細建模、地質(zhì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向垂直快打、水平井地質(zhì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向等核心技術(shù)；二是加強深層頁巖油氣儲集層改造，重點是3 500～4 500 m深層頁巖“井工廠”壓裂造縫技術(shù)；三是加強頁巖油地下轉(zhuǎn)化開采，亟需開展原位加熱轉(zhuǎn)化現(xiàn)場先導(dǎo)試驗與非水壓裂等探索，爭取率先在中國實現(xiàn)陸相“頁巖油革命”。④推動國家對源巖油氣政策支持。美國非常規(guī)源巖油氣的可持續(xù)發(fā)展離不開長期穩(wěn)定的國家政策支持，值得借鑒。

源巖油氣資源潛力巨大，具有廣闊的發(fā)展前景。就像當(dāng)前北美 Appalachian、Permian、Gulf Coast、Williston等大型常規(guī)-非常規(guī)“共生盆地”源巖油氣正經(jīng)歷迅猛發(fā)展一樣，Central Arabia、West Siberian、Zagros、Rub′Al Khali等中東、中亞—俄羅斯、非洲、南美、澳大利亞等 10余個成熟探區(qū)大型常規(guī)-非常規(guī)“共生盆地”的源巖油氣，也將在未來某個時間節(jié)點迎來發(fā)展的“黃金期”。在中國，源巖石油將是未來石油穩(wěn)定發(fā)展的主力，源巖天然氣將是天然氣產(chǎn)量跨越的增長點，預(yù)計2030年源巖石油和源巖天然氣產(chǎn)量將分別占比15%和30%，鄂爾多斯盆地、四川盆地等“共生盆地”將發(fā)揮重要作用，應(yīng)進一步加大源巖油氣發(fā)展力度，推動和加快中國源巖油氣革命，促進源巖油氣在能源轉(zhuǎn)型階段成為保障中國能源基本安全重要砝碼。

4 結(jié)語

源巖油氣是生烴層系生成、滯留或就近聚集在烴源巖內(nèi)部、利用新技術(shù)可工業(yè)開采的連續(xù)型油氣資源。“進源找油”的主要任務(wù)，就是進入生烴層系中，尋找“甜點區(qū)”和“甜點段”，開發(fā)滯留烴和轉(zhuǎn)化有機質(zhì)。源巖油氣地質(zhì)，是“源控論”在非常規(guī)油氣階段的新發(fā)展，是非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)科的重要組成部分。

源巖油氣是全球油氣供應(yīng)的戰(zhàn)略領(lǐng)域，目前主要取得 4項新進展：①提出了源巖油氣地質(zhì)學(xué)內(nèi)涵，是研究地殼中源巖油氣生烴模式、形成機理、分布規(guī)律、采出機制、發(fā)展戰(zhàn)略的地質(zhì)學(xué)科，建立了源巖油氣生、排、滯留烴模式，指出 5個源巖油氣生成段決定相應(yīng)技術(shù)條件下的現(xiàn)實資源潛力；②分析了源巖油氣“甜點段”的形成機理，提出了“甜點區(qū)”優(yōu)選應(yīng)綜合考慮地質(zhì)、工程和經(jīng)濟3個方面，評價優(yōu)選“甜點區(qū)（段）”是源巖油氣“進源找油”的核心部分；③全球成熟探區(qū)大型常規(guī)-非常規(guī)油氣“共生盆地”是未來源巖油氣發(fā)展的重心，具有廣闊的發(fā)展前景，預(yù)計2030年中國源巖油和氣產(chǎn)量將有望分別占比 15%和 30%；④針對源巖油氣發(fā)展諸多挑戰(zhàn)，提出堅持理論創(chuàng)新研究、設(shè)立開發(fā)試驗區(qū)、加強技術(shù)攻關(guān)、爭取國家支持等建議。

目前源巖油氣還面臨一系列基礎(chǔ)理論與技術(shù)難題。個別源巖油氣類型還有一些理論問題需要深入探究，如油頁巖油及其形成的重油歸屬等等。同時，太陽能、儲能、氫能等新能源發(fā)展、地緣政治經(jīng)濟等都深刻影響化石能源開發(fā)進程與產(chǎn)量高低。未來主要源巖油氣產(chǎn)量將隨化石與非化石能源變革而變化，這是能源革命不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。