探討頁巖油氣儲集空間差異及賦存方式

周晨 董中考

摘要：隨著世界經濟的不斷發展，對石油等化石燃料的需求也在不斷增加，石油價格也逐步走高，這也促使對油氣的開發逐步從優質油氣擴展到品質較差、開采難度較大和開采成本較高的油氣中。目前長慶油田已經開始對頁巖油進行開采。頁巖油的開采必將是一場非常規油氣資源的開采的革命。同時非常規油氣的勘探開發也延長了石油工業的生命周期，改變了世界傳統能源格局。本文主要探討頁巖油開發過程中的油氣儲集空間差異性及頁巖油氣資源的賦存方式。為今后的頁巖油氣資源開采提供技術理論依據。

關鍵詞：石油;頁巖油;非常規油氣資源;儲集;賦存

一、頁巖油的賦存方式

頁巖油在泥頁巖地層中的賦存狀態也可分為游離態、吸附態以及溶解態，泥頁巖內油氣的滯留取決于干酪根的化學性質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和二次裂解反應。泥頁巖中殘留的液態烴主要吸附態存在于有機質內部和表面及孔隙空間表面;游離態存在于頁巖基質納米孔隙和裂縫中;在高演化狀態下以溶解狀態存在于天然氣中。原油物性對頁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、瀝青質質量分數和原油中溶解天然氣數量的影響，膠質、瀝青質含量低，原油粘度低，呈吸附狀態的頁巖油含量也較低，相應的呈游離態的頁巖油含量就有所提局。頁巖油的分子量大，吸附能力強，滲流能力差，呈吸附狀態的頁巖油在目前的技術條件下難以開采。

泥頁巖中頁巖油的賦存狀態還與泥頁巖儲層類型有關，基質型頁巖油的賦存狀態為溶解態，此類泥頁巖中主要是由于頂底板的封閉作用而形成的超壓環境，使泥頁巖中的原生粒間孔隙得保存，而后期有機質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賦存于地層中，基質型頁巖油儲層中隨著頁巖油的開采，綜合含水率基本保持不變;裂縫型頁巖油的賦存狀態主要為游離態，開采初期含水率很低，隨著開采的持續進行，綜合含水率逐步提高;夾層型頁巖油的賦存狀態為游離態，開采初期不含水，隨著頁巖油的開采，綜合含水率逐步升高。

二、儲集空間的差異性

對頁巖油而言，由于其熱演化程度較低，有機質孔隙的發育較為有限，且頁巖油分子量大，粘度較頁巖氣強，在有機質孔隙中主要呈吸附態存在，但就目前的技術而言呈吸附狀態的頁巖油難以開采，所有機質孔隙不是一種主要的儲集空間類型。

頁巖油儲層中原生的粒間孔隙保存條件較好，泥頁巖中砂質含量很低，原生的粒間孔隙較少，主要呈分散狀態分布，對頁巖油的儲集貢獻也較小。較高的碳酸鹽礦物含量導致碳酸鹽礦物晶間孔隙和與之相應的溶蝕性孔隙較為發育，且孔隙直徑較大，是游離態頁巖油的主要儲集空間之一。紋層狀泥質灰巖、層狀泥質灰巖和層狀灰質泥巖，泥頁巖的成層性非常好，層間巖性差異大，在后期的構造作用下極易產生密集發育的長度較大頁理縫，對游離態頁巖油的聚集具有極其重要的影響。有機質演化異常壓力縫常具有穿層的現象，常連通不同紋層，使頁巖油在泥頁巖儲層中垂向上重新分布，有機質異常演化壓力縫中常有油質充填，是一種有效的儲集空間類型。

三、賦存方式異同點

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

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

總的來說頁巖油和頁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，但是各種賦存狀態間的差異性非常明顯，呈吸附狀態的頁巖氣會隨著頁巖氣的開采而逐步解析，逐漸轉化為游離狀態的天然氣，而頁巖油儲層中沒有這一過程。呈溶解狀態的頁巖氣除了賦存于干酪根和瀝青質外，還可以溶解于未充分裂解的石油中，而呈溶解態的頁巖油主要是在高成熟狀態下溶解于天然氣中以凝析油的狀態存在。

總結

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

參考文獻：

[1] 鄒才能.非常規油氣地質[M].北京：地質出版化，2011：1-47，128-162

[2]羅承先.頁巖油開發可能改變世界石油形勢[J].中外能源，2011，16（12）：22-26