致密油與頁巖油開發面臨的挑戰
——訪國家能源致密油氣研發中心副主任朱如凱

■ 本刊特約記者 王大銳

專訪

致密油與頁巖油開發面臨的挑戰
——訪國家能源致密油氣研發中心副主任朱如凱

■ 本刊特約記者 王大銳

問：廣大讀者對近來媒體上曝光率頗高的“致密油”和“頁巖油”十分感興趣，請問它們究竟是何種資源？

答：致密油是指儲集在覆壓基質、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、致密碳酸鹽巖等儲集層中的石油；單井一般無自然產能或自然產能低于工業油流下限，但在一定經濟條件和技術措施下可獲得工業石油產量。通常情況下，這些措施包括酸化壓裂、多級壓裂、水平井、多分枝井等，是目前全球非常規石油發展的亮點領域。頁巖油是指成熟或低熟烴源巖已生成并滯留在頁巖地層中的石油聚集，頁巖既是生油巖，又是儲集巖，石油基本未運移，屬原地滯留油氣資源，是未來非常規石油發展的潛在領域。

問：大家最關心的一個問題是：這兩種資源量大嗎？

答： 2013年，EIA預測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%。

中國致密油分布范圍廣、類型多。初步預測中國陸上主要盆地致密油分布面積達50×104平方千米，地質資源量約200×108噸，可采資源量為20～25×108噸。近年來，中國石油致密油勘探開發在鄂爾多斯盆地、松遼盆地扶余油層、準噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組和西北緣風城組、柴達木盆地扎哈泉組、三塘湖盆地條湖組、遼河坳陷雷家地區和大民屯凹陷、黃驊坳陷倉東南皮、冀中坳陷束鹿凹陷和饒陽凹陷、四川盆地川中侏羅系、二連盆地阿南凹陷等取得重要進展，致密油正式進入儲量序列。我國陸相第一個致密油田——新安邊致密油田正式落戶鄂爾多斯盆地，三級儲量達到7.39億噸。

中國頁巖油主要分布在中-新生代陸相湖盆富有機質頁巖中，在鄂爾多斯盆地延長組長7段、松遼盆地白堊系青山口組、準噶爾盆地二疊系、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-新近系等具有頁巖油形成條件，而按照現有生-排據第三輪全國資源評價數據，我國陸相地層總生油量為6×1012噸，資源量為1300×108噸，運聚系數為2.2%，除形成常規油和致密油以及破壞散失外，絕大部分滯留在生油巖內。

近年來，中國針對頁巖層系中的石油資源，開展了一系列的“甜點區”評價、鉆探和試驗，中國也具有頁巖油的資源潛力，未來頁巖油的發展主要取決于開采技術方法的突破。

問：這兩類石油資源聚集特征是什么？

答：頁巖油聚集機理是“原位滯留聚集”或“原位成藏”，包括泥頁巖中烴類釋放和烴類排出兩個過程。液態烴釋放受干酪根物理性質、熱成熟度、網絡結構等控制，液態烴排出受巖性組合、有效運移通道、壓力分布及微裂縫發育程度等控制，流體壓力、有機質孔和微裂縫的發育和耦合關系，決定著頁巖油的動態集聚與資源規模。

致密油聚集機理是“近源阻流聚集”或“近源成藏”，區域蓋層或致密化減孔致使油氣遇阻，不能運移進入更遠圈閉之中，形成包括烴類初次運移和烴類聚集兩個過程，烴類初次運移受源儲壓差、供烴界面窗口、孔喉結構等控制，近源烴類聚集主要受長期供烴指向、優勢運移孔喉系統、規模儲集空間等時空匹配控制。

問：我國主力產油層大多為陸相地層，致密油和頁巖油有什么特殊的地質性質嗎？

答：我國致密油的形成與分布具有獨特的地質屬性。一是中國致密油以陸相沉積為主，主要與陸相優質生油巖共生。二是中國陸相致密儲層非均質性強，橫向變化大，孔隙度相對較低，一般為6%~12%，以納米級孔喉系統為主，其中致密砂巖多為薄互層，致密碳酸鹽巖厚度相對較大。國外以海相沉積為主，分布較穩定，基質孔隙度較高，最高為15%。三是中國致密油主要分布于凹陷區及斜坡帶，分布面積、規模相對較小，一般單個面積小于2000平方千米，但累計厚度大；國外致密油分布范圍較大，厚度較小。四是中國經歷較強烈的晚期構造運動，對保存條件有一定影響，壓力系數變化大，致密油層既有超壓，也有負壓。國外構造穩定，致密油層以超壓為主。五是中國致密油油質相對較重；北美致密油多為凝析油，油質較輕，氣油比高。

頁巖油也是典型的源儲一體、滯留聚集、連續分布的石油聚集。富有機質頁巖既是生油巖，也是儲集巖。與頁巖氣不同，頁巖油主要形成在有機質演化的液態烴生成階段。在富有機質泥頁巖持續生油階段，石油在泥頁巖儲層中滯留聚集，呈現干酪根內分子吸附相、親油顆粒表面分子吸附相和親油孔隙網絡游離相三種類型，具有滯留聚集特點。只有在泥頁巖儲層自身飽和后才向外溢散或運移。因此，處在液態烴生成階段的富有機質泥頁巖均可能聚集頁巖油。頁巖油分布不受構造控制，無明顯圈閉界限，含油范圍受生油窗富有機質頁巖分布控制，大面積連續分布于盆地坳陷或斜坡區。頁巖生成的石油較多地滯留于頁巖中，一般占總生油量的20%～50%，資源潛力大。北美海相頁巖分布面積大、厚度穩定、有機質豐度高、成熟度較高，有利于形成輕質和凝析頁巖油。

朱如凱（左4）和納米油氣工作室成員

問：致密油與頁巖油勘探與開發未來將會面臨什么挑戰？

答：基于致密油與頁巖油儲集層物性差、粒度細、非均質性強，油氣源儲一體或近源聚集等特殊地質特征，致密油、頁巖油在沉積環境與分布模式、儲層特征與成因機理、油氣聚集規律、地質評價預測與地球物理響應等多方面遇到極大挑戰，成為制約我國致密油與頁巖油工業化發展的瓶頸。

致密儲層孔隙結構復雜、流體粘滯性偏高、微裂縫發育，復雜介質條件和孔隙流體，對基于均勻介質和理想流體假設的經典孔隙介質聲學理論模型和聲、電、磁等地球物理響應機理研究提出了挑戰。與以圈閉描述為對象的常規地球物理勘探理論和技術相比，致密油層油水分異差，油層地球物理響應差異小，致密油層識別、有效儲層劃分、儲層參數計算、儲層展布預測、工程參數測井評價等遇到挑戰。

致密油、頁巖油在中國含油氣盆地廣泛分布，初步預測中國致密油技術可采資源量大約為20×108～25×108噸，估算中國頁巖油技術可采資源量可能達到30×108～60×108噸。致密油、頁巖油形成機理、富集規律與常規油氣藏不同，現有理論與技術方法還不能有效支撐致密油進一步擴大勘探成果，迫切需要通過對細粒沉積機理與分布模式、致密儲層成因機制與儲集能力、致密油層地球物理響應機理、致密油與頁巖油富集規律、資源潛力、壓裂技術及開發流動機理等關鍵問題研究，為致密油和頁巖油的勘探開發實現突破提供理論指導與技術保障。