探討頁(yè)巖油氣儲(chǔ)集空間差異及賦存方式

周晨 董中考

摘要：隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)石油等化石燃料的需求也在不斷增加，石油價(jià)格也逐步走高，這也促使對(duì)油氣的開發(fā)逐步從優(yōu)質(zhì)油氣擴(kuò)展到品質(zhì)較差、開采難度較大和開采成本較高的油氣中。目前長(zhǎng)慶油田已經(jīng)開始對(duì)頁(yè)巖油進(jìn)行開采。頁(yè)巖油的開采必將是一場(chǎng)非常規(guī)油氣資源的開采的革命。同時(shí)非常規(guī)油氣的勘探開發(fā)也延長(zhǎng)了石油工業(yè)的生命周期，改變了世界傳統(tǒng)能源格局。本文主要探討頁(yè)巖油開發(fā)過程中的油氣儲(chǔ)集空間差異性及頁(yè)巖油氣資源的賦存方式。為今后的頁(yè)巖油氣資源開采提供技術(shù)理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：石油;頁(yè)巖油;非常規(guī)油氣資源;儲(chǔ)集;賦存

一、頁(yè)巖油的賦存方式

頁(yè)巖油在泥頁(yè)巖地層中的賦存狀態(tài)也可分為游離態(tài)、吸附態(tài)以及溶解態(tài)，泥頁(yè)巖內(nèi)油氣的滯留取決于干酪根的化學(xué)性質(zhì)和生成油氣的體積與組成，而油氣的體積與組成又取決于干酪根的性質(zhì)和二次裂解反應(yīng)。泥頁(yè)巖中殘留的液態(tài)烴主要吸附態(tài)存在于有機(jī)質(zhì)內(nèi)部和表面及孔隙空間表面;游離態(tài)存在于頁(yè)巖基質(zhì)納米孔隙和裂縫中;在高演化狀態(tài)下以溶解狀態(tài)存在于天然氣中。原油物性對(duì)頁(yè)巖油的賦存方式具有重要影響，原油物性主要受到原油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和原油中溶解天然氣數(shù)量的影響，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量低，原油粘度低，呈吸附狀態(tài)的頁(yè)巖油含量也較低，相應(yīng)的呈游離態(tài)的頁(yè)巖油含量就有所提局。頁(yè)巖油的分子量大，吸附能力強(qiáng)，滲流能力差，呈吸附狀態(tài)的頁(yè)巖油在目前的技術(shù)條件下難以開采。

泥頁(yè)巖中頁(yè)巖油的賦存狀態(tài)還與泥頁(yè)巖儲(chǔ)層類型有關(guān)，基質(zhì)型頁(yè)巖油的賦存狀態(tài)為溶解態(tài)，此類泥頁(yè)巖中主要是由于頂?shù)装宓姆忾]作用而形成的超壓環(huán)境，使泥頁(yè)巖中的原生粒間孔隙得保存，而后期有機(jī)質(zhì)的生烴作用所形成的烴類排出受限，常與地層水呈混溶狀態(tài)賦存于地層中，基質(zhì)型頁(yè)巖油儲(chǔ)層中隨著頁(yè)巖油的開采，綜合含水率基本保持不變;裂縫型頁(yè)巖油的賦存狀態(tài)主要為游離態(tài)，開采初期含水率很低，隨著開采的持續(xù)進(jìn)行，綜合含水率逐步提高;夾層型頁(yè)巖油的賦存狀態(tài)為游離態(tài)，開采初期不含水，隨著頁(yè)巖油的開采，綜合含水率逐步升高。

二、儲(chǔ)集空間的差異性

對(duì)頁(yè)巖油而言，由于其熱演化程度較低，有機(jī)質(zhì)孔隙的發(fā)育較為有限，且頁(yè)巖油分子量大，粘度較頁(yè)巖氣強(qiáng)，在有機(jī)質(zhì)孔隙中主要呈吸附態(tài)存在，但就目前的技術(shù)而言呈吸附狀態(tài)的頁(yè)巖油難以開采，所有機(jī)質(zhì)孔隙不是一種主要的儲(chǔ)集空間類型。

頁(yè)巖油儲(chǔ)層中原生的粒間孔隙保存條件較好，泥頁(yè)巖中砂質(zhì)含量很低，原生的粒間孔隙較少，主要呈分散狀態(tài)分布，對(duì)頁(yè)巖油的儲(chǔ)集貢獻(xiàn)也較小。較高的碳酸鹽礦物含量導(dǎo)致碳酸鹽礦物晶間孔隙和與之相應(yīng)的溶蝕性孔隙較為發(fā)育，且孔隙直徑較大，是游離態(tài)頁(yè)巖油的主要儲(chǔ)集空間之一。紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r、層狀泥質(zhì)灰?guī)r和層狀灰質(zhì)泥巖，泥頁(yè)巖的成層性非常好，層間巖性差異大，在后期的構(gòu)造作用下極易產(chǎn)生密集發(fā)育的長(zhǎng)度較大頁(yè)理縫，對(duì)游離態(tài)頁(yè)巖油的聚集具有極其重要的影響。有機(jī)質(zhì)演化異常壓力縫常具有穿層的現(xiàn)象，常連通不同紋層，使頁(yè)巖油在泥頁(yè)巖儲(chǔ)層中垂向上重新分布，有機(jī)質(zhì)異常演化壓力縫中常有油質(zhì)充填，是一種有效的儲(chǔ)集空間類型。

三、賦存方式異同點(diǎn)

就頁(yè)巖氣而言，其賦存狀態(tài)以吸附態(tài)和游離態(tài)為主，其中吸附態(tài)的比例一般為40%-80%左右，存在于黏土礦物和有機(jī)質(zhì)孔隙的表面，主要受到壁面分子色散力作用的影響;游離態(tài)頁(yè)巖氣的比例也相對(duì)較高，特別是在較高的成熟度和地層壓為下其比例會(huì)有明顯的提升，主要儲(chǔ)集在粒間孔隙和天然裂縫中;泥頁(yè)巖儲(chǔ)層中不同賦存狀態(tài)所受到影響因素也有較大的差別，游離態(tài)頁(yè)巖氣主要受到礦物組分、溫度和地層壓力的控制，隨著泥頁(yè)巖中硅質(zhì)礦物含量的增加，原生粒間孔隙越發(fā)育，呈游離態(tài)的頁(yè)巖氣含量也更高;地層溫度越高，甲烷分子的活性增強(qiáng)，呈吸附狀態(tài)的甲烷分子會(huì)逐漸逃離有機(jī)質(zhì)和黏土礦物表面的吸附而逐步成為游離態(tài)的形式存在;地層中呈游離狀態(tài)的甲烷也會(huì)隨著地層壓力的增加而逐步增加。

泥頁(yè)巖地層中的頁(yè)巖油的賦存形式還受到多種因素的影響，與頁(yè)巖氣相似，有機(jī)碳和黏土礦物等具有較大的比表面積的組分主要對(duì)呈吸附狀態(tài)的頁(yè)巖氣具有重要影響，隨著這些礦物組分的增加，呈吸附狀態(tài)的頁(yè)巖油含量也逐漸増加;由于泥頁(yè)巖中呈游離狀態(tài)的頁(yè)巖油主要富集于碳酸鹽礦物晶間孔隙以及與之相應(yīng)的次生溶蝕孔隙中，而碳酸鹽含量對(duì)這些孔隙的發(fā)育狀況具有重要的影響，因此可以認(rèn)為游離烴的含量與碳酸鹽礦物的含量具有很強(qiáng)的相關(guān)性。

總的來說頁(yè)巖油和頁(yè)巖氣雖然在賦存方式上都可分為游離、吸附和溶解三種狀態(tài)，但是各種賦存狀態(tài)間的差異性非常明顯，呈吸附狀態(tài)的頁(yè)巖氣會(huì)隨著頁(yè)巖氣的開采而逐步解析，逐漸轉(zhuǎn)化為游離狀態(tài)的天然氣，而頁(yè)巖油儲(chǔ)層中沒有這一過程。呈溶解狀態(tài)的頁(yè)巖氣除了賦存于干酪根和瀝青質(zhì)外，還可以溶解于未充分裂解的石油中，而呈溶解態(tài)的頁(yè)巖油主要是在高成熟狀態(tài)下溶解于天然氣中以凝析油的狀態(tài)存在。

總結(jié)

泥頁(yè)巖中頁(yè)巖油的賦存方式與頁(yè)巖氣相似，但是由于頁(yè)巖油的分子量大，粘度高，呈吸附狀態(tài)的頁(yè)巖油開采難度相對(duì)較大。對(duì)頁(yè)巖油儲(chǔ)層而言，頁(yè)巖油儲(chǔ)層中砂組分含量低，導(dǎo)致原生的粒間孔隙的發(fā)育受到一定的限制，且頁(yè)巖油分子量大，流動(dòng)性相對(duì)較差，基質(zhì)孔隙中除碳酸鹽礦物晶間孔隙外其他孔隙空間發(fā)育較差，這也導(dǎo)致了裂縫在提供儲(chǔ)集空間和滲流通道上具有同等重要的作用。通過對(duì)頁(yè)巖油氣儲(chǔ)集類型及賦存方式為今后的非常規(guī)性資源開采提供了一定的理論研究基礎(chǔ)。

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