中國陸相頁巖油分類及其意義

金之鈞，張謙，朱如凱，董琳，付金華，劉惠民，云露，劉國勇，黎茂穩，趙賢正，王小軍，胡素云，唐勇，白振瑞，孫冬勝，李曉光

（1.北京大學 能源研究院，北京 100871；2.北京大學 地球與空間科學學院，北京 100871；3.中國石化 石油勘探開發研究院，北京 102206；4.中國石油 勘探開發研究院，北京 100083；5.中國石油 長慶油田公司，陜西 西安 710018；6.中國石化 勝利油田公司，山東 東營 257001；7.中國石化 華東油氣分公司，江蘇 南京 210019；8.中國石油 新疆油田公司，新疆 克拉瑪依 834099； 9.中國石油大港油田公司，天津 300280；10.中國石油 大慶油田有限責任公司，黑龍江 大慶 163458；11.中國石油 遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124099）

對于“頁巖”“頁巖油”及“致密油”的概念，國內外長期以來沒有形成統一意見，尤其是對“頁巖油”與“致密油”的理解，不同學者之間存在較大差異［1-26］。這主要是中國學者與歐美學者對于“mud（泥）”的定義有差異，歐美學者一般將“泥”界定為粒徑小于0.0625 mm的沉積物，包括黏土級顆粒與粉砂級顆粒。在中國，“泥”的粒徑對應黏土級顆粒即小于0.0039 mm，粉砂的粒徑在0.0039 ～ 0.0625 mm。在歐美國家，頁巖定義為由黏土、泥、粉砂固結形成的具有層理、紋層狀構造的巖石［27-28］。在中國的沉積巖石學教材中，泥巖被定義為由泥固結形成的巖石，呈塊狀，不含化石，頁巖通常分層且易剝裂（易剝裂性是指分裂成薄片的特性），泥頁巖指固結程度更高的泥巖［29］。最近修訂的石油天然氣行業標準（SY/T 5368—2016）中將粒徑小于0.0156 mm的碎屑顆粒含量大于或等于50 %的碎屑巖定義為泥巖。頁巖是指具有頁理構造的、黏土礦物含量大于50 %的沉積巖，顆粒粒徑小于0.005 mm［14］。隨著細粒沉積學的發展，結合勘探實踐，頁巖的概念不再受到巖石礦物組成的制約，由傳統的黏土巖延伸至細粒沉積巖，甚至將碳酸鹽礦物含量大于50 %的紋層狀混積巖也稱為頁巖，例如美國鷹灘盆地白堊系混積巖層。國家標準《頁巖油地質評價方法》（GB/T 38718—2020）定義頁巖是一種具有頁狀或片狀層理，粒徑小于0.0625 mm的細粒沉積巖。根據沉積環境的差異，可將頁巖分為海相、陸相和海-陸過渡相。目前，中國對于頁巖油的定義，有廣義和狹義之分，狹義的頁巖油是指富有機質泥頁巖中自生自儲型（源內）石油聚集；廣義的頁巖油泛指蘊藏在頁巖層系中（包括頁巖、致密砂巖以及碳酸鹽巖等）源內以及近源聚集的石油資源［6，10，30］。與常規石油和致密油相比，頁巖油藏具有以下特點：①未發生運移或發生了短距離運移，自生自儲；②分布范圍較廣且不受構造高點控制，廣泛發育在斜坡及洼陷區域；③資源豐度較低且儲層致密，因此通常需要大規模實施人工儲層改造才能實現經濟效益開采［11，31］。

中國陸相頁巖油資源潛力巨大，是實現國家原油增儲上產的重要接替資源，也是保障國家能源安全的壓艙石［1-22，30-31］。近年來，中國陸續在準噶爾盆地二疊系蘆草溝組和風城組、鄂爾多斯盆地三疊系延長組7段、渤海灣盆地古近系沙河街組和孔店組、松遼盆地白堊系青山口組、四川盆地侏羅系大安寨組、江漢盆地古近系潛江組和新溝嘴組等主要陸相沉積盆地的一些典型富有機質頁巖地層中取得了頁巖油勘探突破［11，32-33］。但與美國海相頁巖相比，中國陸相頁巖具有橫向連續性較差、熱演化程度較低、地層能量較低等特點。而頁巖油則具有原油黏度較大，其生產單井產量低、穩產周期短、且高產和低產井分布極不均勻、整體采收率偏低及經濟效益差等特點［11，20］。由于陸相頁巖分布的非均質性特征，中國不同陸相盆地頁巖油類型多樣，到目前為止，各油田企業、各研究單位對于頁巖油類型的劃分仍不統一。不同學者根據陸相頁巖油的沉積環境、相態、儲層類型、熱成熟度、巖性組合、源-儲組合等參數指標對頁巖油提出了多種分類方案（圖1）。但由于考慮的因素不同，有些參數指標比較寬泛，對于頁巖油資源評價、勘探部署、開發方案設計的指導性不強。筆者在綜合分析前人研究方案的基礎上，以簡單實用為指導思想，主要依據巖石成分及其物理化學性質，包括礦物組分、沉積組構、巖性組合、生烴潛力及地層能量，建立了一套普適性較強的陸相頁巖油分類評價標準，以期為中國陸相頁巖油的勘探開發，特別是新一輪油氣資源評價提供借鑒。

圖1 中國陸相頁巖油分類方案變化歷程Fig. 1 Evolution of classification scheme of lacustrine shale oil in China

1 現存主要分類原則

目前，頁巖分類的原則主要是基于巖石的成因。相比于海相頁巖，陸相頁巖具有更為豐富的巖石類型、產狀及結構，更為多樣的礦物種類與巖性組合關系，其分類方案長期處于百家爭鳴的狀態。盡管關于頁巖油分類的原則有相同的趨勢，但目前對陸相頁巖油尚未形成統一的劃分方案。為簡化分類方案并增強其實用性，筆者重點考慮沉積構造、礦物成分、巖石熱解滯留烴含量（S1）及地壓力系數等主要指標，它們基本上能夠反應頁巖的儲集性、含油性、可壓性、可動性等基本屬性。黏土礦物含量與成熟度對可壓性起關鍵作用，所以，簡化起見，沒有把可壓性納入分類指標。

1.1 沉積構造

姜在興等認為頁巖中常發育4種紋層，包括富有機質紋層、黏土紋層、碳酸鹽紋層和富碎屑紋層，且其組合和比例不同，巖相也不同［9］。王勇等基于顯微鏡精細薄片觀察，根據沉積紋層的厚度，將頁巖劃分為紋層狀（紋層厚度＜1 mm）、層狀（紋層厚度＞1 mm）和塊狀（紋層不發育）［33］。王勇等按照紋層類型進一步將沉積構造劃分為水平紋層、波狀紋層、透鏡狀紋層、交錯紋層、粒序層理和沖刷面［34］。劉惠民等在綜合考慮巖石礦物成分的基礎上，結合沉積構造特征，包括夾層狀、平直紋層、不平直紋層和塊狀構造，將渤海灣盆地東營凹陷沙河街組三段下亞段細粒沉積劃分為11種不同巖相：①夾層灰巖；②平直紋層灰巖； ③不平直紋層灰巖；④塊狀灰巖；⑤塊狀云巖；⑥平直紋層黏土巖；⑦塊狀黏土巖；⑧粉砂巖；⑨平直紋層混合巖；⑩不平直紋層混合巖；?塊狀混合巖［35］。由上述內容可知，沉積構造與結構類型復雜多樣，基本屬于定性描述，未建立統一的劃分標準。

1.2 顆粒粒度與礦物成分

在陸相頁巖類型劃分中，顆粒粒度通常被劃分為小于0.0039 mm的泥級，0.0039 ～ 0.0625 mm 的粉砂級和大于0.0625 mm的細砂級［30］。巖石顆粒粒度劃分標準理論可行，但在實踐應用中難度較大，尤其是進行定量分析，各個粒級百分含量難以準確測定。鑒于頁巖粒度識別的困難，粒度+礦物成分的傳統沉積巖命名方法在頁巖分類中應用受到限制，因此需要用主要礦物成分作為識別端元進行分類，由于粒度與成分之間存在一定的相關性，粒度信息隱含在礦物組分中。

目前，較多學者按照傳統巖石學命名方法，以長石+石英（長英質）礦物、黏土礦物和碳酸鹽礦物為3個基本端元，以礦物含量50 %為巖石主名邊界確定一級分區，劃分為泥質巖、粉砂巖、灰云巖和混合巖4大類，再以25 %為界進行次一級分區，巖相類型為12種：①黏土質泥頁巖；②粉砂質泥頁巖；③灰質泥頁巖；④粉砂巖；⑤泥質粉砂巖；⑥灰質粉砂巖；⑦灰云巖；⑧泥質灰云巖；⑨粉砂質灰云巖；⑩長英黏土質混合巖；?黏土碳酸鹽質混合巖；?長英碳酸鹽質混合巖（圖2a）。實際應用操作難度較大［13，32，35］。也有部分學者，同樣根據三大礦物的相對百分含量，以33 %和66 %為邊界將頁巖分為鈣質泥巖、泥質灰巖、硅質灰巖、泥質泥頁巖和硅質泥巖5大類巖相（圖2b）［36］。此外，黎茂穩等［32］還根據全巖礦物組成進行了有機相劃分，具體分類方案請參考圖2c和對應文獻［32］。另外，有學者將特殊的沉積環境納入分類，例如，吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖沉積形成于受機械搬運、化學沉淀以及生物作用控制的咸化湖盆，其礦物組成有其復雜性和特殊性，除了陸源碎屑，還有內碎屑、少量火山灰以及自生碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽、黃鐵礦和黏土礦物。因此，葸克來等［37］和王小軍等［38］進一步按照陸源碎屑、火山物質和內源化學物質三端元法將蘆草溝組頁巖劃分為陸源碎屑巖類、碳酸鹽巖類、火山碎屑巖類和正混積巖類4大類18小類（圖2d）。由此可見，基于巖石礦物成分劃分頁巖類型的方案繁多復雜，且標準不一，在實際生產中難以嚴格按照該標準開展工作。不同盆地不同地層礦物組成差異較大，中國典型陸相盆地6套頁巖地層礦物組成如圖3所示。

圖2 基于礦物組分的巖相分區方案（修改自文獻［13， 32， 36， 38］）Fig. 2 Petrographic classification scheme based on mineral composition （modified after ［13， 32， 36， 38］）1. 內源沉積巖；2.含凝灰內源沉積巖；3.含（粉）/泥內源沉積巖；4.凝灰質內源沉積巖；5.（粉）砂質/泥質內源沉積巖；6.凝灰巖；7. 含（粉）砂/泥沉凝灰巖；8.含內源沉積沉凝灰巖；9.（粉）砂/泥質沉凝灰巖；10.內源沉積質沉凝灰巖；11.（粉）砂巖/泥巖；12.含凝灰（粉）砂巖/泥巖；13.含內源沉積（粉）砂巖/泥巖；14.凝灰質（粉）砂巖/泥巖；15.內源沉積質（粉）砂巖/泥巖；16.火山碎屑型混積巖；17.碳酸鹽型混積巖；18.陸源碎屑型混積巖a. 先以50 %為邊界確定巖石主名，再以礦物含量25 %為界進行二級分區； b.分別以33 %，50 %和66 %為邊界確定巖相類型；c. 全巖礦物和有機巖相綜合劃分；d. 基于陸源碎屑、火山物質和內源化學物質類型劃分

圖3 中國典型陸相盆地6套頁巖地層礦物組成 （數據來源于文獻［39-60］）Fig. 3 Mineral composition of six shale sequences in typical lacustrine basins of China （data were collected from ［39-60］）a. 渤海灣盆地沙河街組；b. 渤海灣盆地孔店組；c. 鄂爾多斯盆地延長組7段；d. 松遼盆地青山口組；e. 準噶爾盆地蘆草溝組；f. 準噶爾盆地風城組

1.3 有機質含量和成熟度

前人按照有機質的豐度（總有機碳含量TOC）將頁巖劃分為多個不同的巖相。張金川等將有機質含量作為頁巖油選區的標準之一，TOC＞0.5 %的區域為遠景區，TOC＞1.0 %的區域為有利區，TOC＞2.0 %的區域為頁巖油勘探的目標區［18］。姜在興等建議以2.0 %和4.0 %作為TOC的界限劃分出低、中、高有機質頁巖［61］。王勇等依據產油井有機質豐度（TOC）普遍大于或等于2 %，將頁巖劃分為富有機質（TOC≥2 %）和含有機質（TOC＜2 %）兩大類［34］。Liu等（2019）分別以TOC等于1 %和2 %為界限將頁巖劃分為貧有機質（TOC＜1 %）、中等含量有機質（1 %≤TOC≤2 %）和富有機質頁巖（TOC＞2 %）［62］。金之鈞等根據有機質含量將陸相頁巖劃分為差（TOC＜1 %）、中（1 %≤TOC≤2 %）、好（TOC＞2 %）3類［11］。黎茂穩等分別以TOC為0.5 %，1.0 %，2.0 %和4.0 %作為界限將頁巖劃分為含碳（TOC＜0.5 %）、低碳（0.5 %≤TOC≤1.0 %）、中碳（1.0 %＜TOC＜2.0 %）、高碳（2.0 %≤TOC≤4.0 %）和富碳（TOC＞4.0 %）頁巖［32］。彭軍等結合東營凹陷南坡陳官莊地區古近系沙河街組細粒混合沉積特征與勘探開發現狀，以有機質含量1 %和2 %作為界限，將細粒沉積劃分為貧有機質（TOC＜1 %）、含有機質（1 %≤TOC≤2 %）和富有機質（TOC＞2 %）［63］。由此可見，基于TOC對頁巖油類型劃分并未形成統一的意見。盡管有機質是形成石油的物質基礎，其含量也在一定程度上影響儲層質量，TOC與頁巖油產出效果之間的關系依然模糊不清。

杜金虎等［1］、胡素云等［8］、趙文智等［19］認為，陸相頁巖油的資源潛力主要取決于陸相頁巖層系中尚未轉化有機質的生烴潛力和已生成尚未排出的滯留液態烴的數量，陸相頁巖油類型的劃分主要依據有機質豐度和成熟度這兩個參數，可劃分為中低成熟度（Ro為0.5 % ～ 1.0 %）和中高成熟度（Ro為1.0 % ～ 1.5 %）頁巖油兩大類型。考慮組構特征及源儲組合關系，可將中高成熟度頁巖分為源-儲一體型、源-儲分異型和純頁巖型［1］。付鎖堂等［6］和金之鈞等［11］依據有機質熱演化程度（鏡質體反射率Ro）將中國陸相頁巖油資源分成了兩大類，即中低成熟度（Ro≤0.9 %）和中高成熟度（Ro＞0.9 %）頁巖油；但金之鈞等［11］指出，中低與中高成熟度的界限值Ro（0.8 %，0.9 %或1.0 %）仍需進一步研究。值得注意的是，中國已經在Ro為0.7 %的陸相頁巖地層取得了頁巖油勘探的突破。因此，中低與中高成熟度的界限值依然是個值得商榷的問題。根據油田實際生產數據，S1在某種程度上是一個比TOC更好使用的參數，S1大于4 mg/g的頁巖大部分已經取得較好的單井產量，韓文中等（2021）［64］和趙賢正等（2023）［65］按照1 mg/g≤S1＜2 mg/g，2 mg/g≤S1＜4 mg/g和S1≥4 mg/g將頁巖油劃分為Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ類，與本研究觀點較為一致。

1.4 原油黏度及壓力系數

原油的黏度是影響頁巖油開發的關鍵因素之一，原油黏度越低，其流動越容易，開采的難度也相對更小。不同地層頁巖油黏度差異較大，其數值可由鄂爾多斯盆地長7段的1.21 ～ 1.96 mPa·s［66-67］至準噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組的數百（407.08 mPa·s）［11］。原油的化學組成是控制其黏度的內在因素，原油的分子量越大，其黏度越高［68］。馮國奇等［69］通過研究發現，南襄盆地泌陽凹陷頁巖油中膠質瀝青的含量隨著埋藏深度的增加逐漸減小，飽和烴的相對含量則逐漸增加，使得原油黏度隨著埋深增加而減小。地層溫度是影響原油黏度的外在因素，溫度越高，原油黏度越低。此外，石油中溶解氣的含量對原油的黏度也有一定的影響，溶解氣含量越高，原油黏度越低。陳佳偉［70］將頁巖油黏度低于10 mPa·s作為頁巖油可動的標準之一。值得注意的是，實際地層條件下的原油黏度表征還存在著一定的困難，且依賴的因素較多，目前關于黏度的劃分并未形成統一標準，因此不考慮其作為劃分參數。

地層壓力系數反映地層能量大小，決定著原油的采出效果。地層壓力系數越大，油氣開采過程中的驅動力越強，頁巖油可動性越好，油氣井產量也越高［71-77］。中國典型陸相盆地6套頁巖地層壓力、壓力系數與深度相關關系可直觀反映頁巖油藏所在深度段地層能量的大小（圖4，圖5）。因此，地層壓力系數在頁巖油可動資源量和甜點評價方面可以作為一個重要參數。但在目前頁巖油的分類方案中，地層壓力系數并沒有很好地被運用。

圖4 中國典型陸相盆地6套頁巖地層壓力與深度的關系（數據來源于文獻［71-77］）Fig. 4 Correlation between pressure and depth of six shale sequences in typical lacustrine basins of China （data were collected from ［71-77］）a. 鄂爾多斯盆地延長組7段、準噶爾盆地蘆草溝組和風城組；b. 松遼盆地青山口組、渤海灣盆地孔店組和沙河街組

圖5 中國典型陸相盆地6套頁巖地層壓力系數與深度的關系（數據來源于文獻［71-77］）Fig. 5 Correlation between pressure coefficient and depth of six shale sequences in typical lacustrine basins of China （data were collected from ［71-77］）a. 鄂爾多斯盆地延長組7段、準噶爾盆地蘆草溝組和風城組；b. 松遼盆地青山口組、渤海灣盆地孔店組和沙河街組

2 分類方案及典型實例

2.1 分類方案

根據頁巖油賦存空間和儲集巖石類型的差異，可將頁巖油劃分為夾層型、裂縫型和純頁巖型。本文不對夾層型和裂縫型頁巖油展開討論，重點以純頁巖型頁巖油為例討論分類方案。在考慮沉積構造和礦物成分的基礎上，結合油田實際生產中影響頁巖油產出的主要因素，加入巖石熱解滯留烴S1和地層壓力系數對純頁巖型頁巖油開展科學系統的分類。

依據上述分類的原則，本研究提出分類方案（表1）及步驟如下：

表1 中國陸相頁巖油分類方案Table 1 Classification schemes of lacustrine shale oil reservoirs in China

1） 根據頁巖沉積構造特征，將紋層厚度＜1 mm的劃分為紋層狀頁巖，1 mm≤紋層厚度≤10 mm的劃分為層狀頁巖，紋層厚度＞10 mm的劃分為塊狀頁巖。巖石顆粒粒徑不參與本研究中頁巖油類型劃分。

2） 根據巖石的礦物組成及成因，保持傳統的以長石+石英（長英質）礦物、黏土礦物和碳酸鹽巖礦物為3個基本端元的分類方案不變。以礦物含量50 %為界確定巖石的基本名稱，不再將巖石進一步細分。按照混積巖的定義，長石+石英（長英質）礦物、黏土礦物和碳酸鹽礦物中每一種組分的含量均不超過50 %。因此，基于巖石礦物組成可以將頁巖劃分為黏土質、長英質、灰云質和混合質4種基本類型。

3） 根據巖石熱解滯留烴含量S1，將S1＜2 mg/g的劃分為低含油，2 mg/g≤S1≤4 mg/g的劃分為中等含油，S1＞4 mg/g的劃分為高含油。考慮到滯留烴的含量實際上是對有機質含量和成熟度的綜合反映，因此，有機質的含量和成熟度不參與本研究中頁巖油類型劃分。值得注意的是，由于取心條件及實驗分析及時性，輕烴散逸會造成S1偏低，建議通過密閉取心且現場熱解或冷凍取心后實驗室測試獲取該參數。

4） 根據地層壓力系數（即地層能量），將壓力系數＜0.8的頁巖油藏劃分為異常低壓油藏，將0.8≤壓力系數≤1.2的頁巖油藏劃分為常壓油藏，將壓力系數＞1.2的頁巖油藏劃分為異常高壓油藏。原油黏度不參與本研究中頁巖油類型劃分。

根據上述分類方案，提出命名原則：沉積構造+礦物成分+含油級別+地層壓力特征。例如，紋層狀長英質高含油異常高壓頁巖油藏。基于該分類方案，純頁巖型頁巖油理論上4個參數總共有108種組合關系，但在實際勘探中遇到的類型數量是一定的，因此，本文重點討論中國4個典型盆地6套代表性地層的頁巖油特點及類型。

2.2 甜點分級

根據本研究提出的分類方案，進一步將頁巖油甜點劃分為一類、二類和三類3個等級。

2.2.1 一類甜點

一類甜點是最有利的頁巖油勘探目標，具有最優的沉積構造、礦物組成、含油級別和地層壓力，即本研究分類方案中的任一指標均是最優。例如，具有紋層狀和層狀構造、巖石組成以長英質礦物、灰云質礦物和混合質礦物為主、S1＞4 mg/g、地層壓力系數＞1.2的頁巖油均屬于一類甜點。組合形式包括：①紋層狀長英質高含油高壓頁巖油藏；②紋層狀灰云質高含油高壓頁巖油藏；③紋層狀混合質高含油高壓頁巖油藏；④層狀長英質高含油高壓頁巖油藏；⑤層狀灰云質高含油高壓頁巖油藏；⑥層狀混合質高含油高壓頁巖油藏。在當前技術條件下開發成本在50美元/bbl左右。

2.2.2 二類甜點

二類甜點是次一級有利的頁巖油勘探目標，具有良好的沉積構造、礦物組成、含油性和地層能量組合特點，即本研究分類方案中的某一項指標非最優。例如，①具有紋層狀和層狀構造、巖石組成以長英質礦物、灰云質礦物和混合質礦物為主、2mg/g≤S1≤4 mg/g、地層壓力系數＞1.2；②具有紋層狀和層狀構造、巖石組成以長英質礦物、灰云質礦物和混合質礦物為主、S1＞4 mg/g、0.8＜地層壓力系數＜1.2；③具有塊狀構造、巖石組成以長英質礦物、灰云質礦物和混合質礦物為主、2mg/g≤S1≤4 mg/g、地層壓力系數＞1.2的頁巖油均屬于二類甜點。典型的組合形式包括但不限于：①紋層狀長英質中等含油高壓頁巖油藏；②紋層狀灰云質高含油常壓頁巖油藏；③紋層狀黏土質高含油高壓頁巖油藏；④層狀長英質中等含油高壓頁巖油藏；⑤層狀灰云質中等含油高壓頁巖油藏；⑥層狀混合質高含油常壓頁巖油藏。由于二類甜點組合類型多樣，此處不一一列出頁巖油類型。在當前技術條件下開發成本在60美元/bbl左右。

2.2.3 三類甜點

三類甜點是再次一級有利的頁巖油勘探目標，具有較好的沉積構造、礦物組成、含油性和地層能量組合特點，即本研究分類方案中的某兩項指標非最優。例如，①具有紋層狀和層狀構造、巖石組成以長英質礦物、灰云質礦物和混合質礦物為主、2 mg/g≤S1≤4 mg/g、0.8＜地層壓力系數＜1.2；②具有紋層狀和層狀構造、巖石組成以黏土礦物為主、2 mg/g≤S1≤4 mg/g、地層壓力系數＞1.2；③具有塊狀構造、巖石組成以黏土礦物為主、S1＞4 mg/g、地層壓力系數＞1.2的頁巖油均屬于三類甜點。典型的組合形式包括但不限于：①紋層狀長英質中等含油常壓頁巖油藏；②紋層狀灰云質中等含油常壓頁巖油藏；③紋層狀黏土質高含油常壓頁巖油藏；④層狀長英質中等含油常壓頁巖油藏；⑤層狀灰云質中等含油常壓頁巖油藏；⑥層狀混合質中等含油常壓頁巖油藏。同樣地。由于三類甜點組合類型多樣，此處不一一列出頁巖油類型。在當前技術條件下開發成本在70美元/bbl左右。

2.3 典型實例

2.3.1 渤海灣盆地古近系沙河街組和孔店組

沙河街組形成于斷陷咸化湖盆半深湖-深湖沉積環境，有機質含量高，分布范圍廣，在東營、沾化、車鎮和惠民等凹陷均有分布，頁巖油主要分布于沙河街組四段上亞段（沙四上亞段）、沙三下亞段及沙一段3套烴源巖層中，厚度可達300 ～ 500 m，以東營凹陷和沾化凹陷為主［78-79］。沙河街組頁巖紋層厚度較小，主要分布在50 ～ 100 μm和1 ～ 5 mm，屬于典型的紋層狀和層狀頁巖（圖6a，b）［35］。該頁巖組成主要包括混合質和灰云質礦物以及部分長英質礦物，黏土礦物含量較低（圖3）。沙河街組頁巖中滯留烴含量總體較高，主要介于1.2 ～ 5.4 mg/g，均值為3.8 mg/g，最大可達16.5 mg/g（圖7），屬于中等含油和高含油頁巖油藏。該地層壓力范圍較大（圖8），壓力系數主要介于0.8 ～1.2（圖5），但總體上高于靜水柱壓力（圖4），可劃分為正常壓力和異常高壓頁巖油藏。綜上所述，沙河街組頁巖油可定名為紋層狀（層狀）混合質（灰云質）中等含油（高含油）正常壓力（異常高壓）頁巖油藏。

圖6 中國典型陸相盆地6套頁巖地層沉積構造特征Fig. 6 Characteristics of sedimentary structure of six shale sequences in typical lacustrine basins of Chinaa. 房39X1井，沙河街組，埋深4372.05 m，鏡下照片； b. 房39X1井，沙河街組，埋深4372.05 m，鏡下照片；c. 官19-25井，孔店組，埋深3347.08 m，鏡下照片； d. 官19-25井，孔店組，埋深3347.08 m，鏡下照片； e. 瑤頁1井，長7段，埋深226.00 m，鏡下照片； f. 瑤頁1井，長7段，埋深226.00 m，鏡下照片； g. 古頁3HC井，青山口組，埋深2450.20 m，鏡下照片； h. 古頁3HC井，青山口組，埋深2494.70 m，巖心照片； i. 瑪頁1井，風城組，埋深4641.09 m，巖心照片； j. 瑪頁1井，風城組，埋深4643.53 m，巖心照片； k. J10025井，蘆草溝組，埋深3275.43 m，巖心照片； l. J10025井，蘆草溝組，埋深3723.43 m，巖心照片

圖7 中國典型陸相盆地6套頁巖滯留烴含量特征（數據來源于文獻［51-53， 64， 83-137］）Fig. 7 Characteristics of residual hydrocarbon content in six shale sequences in typical lacustrine basins of China （data were collected from ［51-53， 64， 83-137］）

圖8 中國典型陸相盆地6套頁巖地層壓力系數特征（數據來源于文獻［71-77］）Fig. 8 Characteristics of pressure coefficients of six shale sequences in yypical lacustrine basins of China （data were collected from ［71-77］）

孔店組（主要為二段，簡稱孔二段）為一套富有機質厚層泥頁巖，主要分布在滄東凹陷和黃驊凹陷，沉積形成于湖盆初始裂陷期，孔二段沉積期為閉塞湖盆且此時為最大湖泛面，整體處于偏咸化的還原環境［80-81］。該地層紋層發育，趙賢正等（2023）［65］研究表明，巖心連續掃描統計的平均紋層密度為330層/m，單一紋層厚度約3 mm，而熒光薄片統計的平均紋層密度可達11000層/m，單一紋層厚度約0.05 ～ 0.50 mm［65］。由此可見，孔店組頁巖屬于紋層狀和層狀頁巖（圖6c，d）。孔店組頁巖巖石組成以混合質、長英質和灰云質礦物為主（圖3）。巖石含油量高，S1總體上介于3.7 ～7.0 mg/g，平均值為5.3 mg/g（圖7），可劃分為高含油頁巖油藏。孔店組地層壓力與靜水柱壓力相當（圖4），異常壓力不明顯［82］，壓力系數主要分布在0.8 ～ 1.2（圖5，圖8），屬于典型的正常壓力頁巖油藏。綜上所述，孔店組頁巖油可定名為紋層狀（層狀）混合質（長英質和灰云質）高含油正常壓力頁巖油藏。

2.3.2 鄂爾多斯盆地三疊系延長組7段

延長組7段（長7段）頁巖形成于持續沉降的坳陷湖盆，其沉積時期是湖盆發育的鼎盛時期，湖泊面積最大，半深湖-深湖區發育廣泛分布的優質烴源巖［138］。長7段頁巖自上而下細分為長71、長72和長73共3個亞段，其中長71亞段和長72亞段為夾層型頁巖，長73亞段為主力烴源巖，為頁巖油勘探提供了有利的地質條件。長7段富有機頁巖紋層十分發育［4］，葸克來（2020）［139］認為該層段紋層類型包括富凝灰質紋層、富有機質紋層、粉砂級長英質紋層和黏土紋層，紋層厚度在100 ～1000 μm不等，屬于典型的紋層狀頁巖（圖6e，f）。長7段富有機頁巖以長英質礦物和黏土礦物為主，還包括部分混合質礦物，云灰質礦物含量總體較低（圖3）。該頁巖含油量差異極大，S1主要介于1.1 ～ 3.9 mg/g，平均值為3.0 mg/g，最大值可達30.2 mg/g（圖7），可劃分為中等含油頁巖油藏。長7段頁巖地層壓力較低，低于靜水柱壓力（圖4），壓力系數主要介于0.6～1.0（圖5，圖8），可劃分為異常低壓和正常壓力頁巖油藏。綜上所述，長71亞段和長72亞段為夾層型頁巖，長73亞段頁巖油可定名為紋層狀長英質（黏土質/混合質）中等含油異常低壓（正常壓力）頁巖油藏。

2.3.3 準噶爾盆地中二疊統蘆草溝組和下二疊統風城組

蘆草溝組形成于典型的咸化湖盆，受機械沉積、化學沉積、生物沉積等多種作用共同控制。蘆草溝組優質烴源巖分布面積廣、沉積厚度大，廣泛發育富有機質油頁巖、灰黑色泥巖和灰黑色白云質泥巖，總體表現為源-儲一體和近源成藏的特點，為準噶爾盆地頁巖油的勘探創造了良好的地質條件［37-38］。蘆草溝組頁巖粒度較細，粒徑大多小于0.5 mm，細粉砂巖、碳酸鹽巖和泥巖呈厘米級互層分布［38］。因此，根據本研究分類方案，蘆草溝組頁巖的沉積構造為塊狀（圖6k，l）。大量統計數據表明，蘆草溝組頁巖巖石組成以長英質礦物和碳酸鹽巖礦物為主，黏土含量較低，也有較大一部分巖石礦物組成為混合成因（圖3）。蘆草溝組頁巖中滯留烴的含量總體較低，S1平均值僅有1.1 mg/g，大多低于5 mg/g，部分樣品S1值較大，最大可達20.8 mg/g（圖7），總體屬于低含油和中等含油。值得注意的是，該地層流體壓力較高，遠高于靜水柱壓力（圖4），地層壓力系數總體上介于1.2 ～ 1.8（圖5，圖8），屬于典型的高壓頁巖油藏。綜上所述，蘆草溝組頁巖油可定名為塊狀長英質（灰云質）低含油（中等含油）異常高壓頁巖油藏。

風城組形成于堿湖環境，受機械、化學、生物和火山等作用控制，平面分布面積約5000 km2，沉積厚度多在150 ～ 1000 m，局部地區可達1800 m，是該凹陷的主力烴源巖［22，140］。由于其沉積環境的特殊性，風城組頁巖堿性礦物含量較高，以火山碎屑巖、灰質泥巖、云質碎屑巖、灰質砂巖和厚層泥巖為主［140］。沉積構造呈紋層狀與薄紋層狀、薄互層狀，厚度一般在厘米級到毫米級［22］，屬于層狀頁巖或塊狀頁巖（圖6i，j）。風城組頁巖礦物組織主要包括混合質、長英質和云灰質礦物（圖3）。該地層滯留烴含量總體上略高于蘆草溝組，S1平均值為1.4 mg/g，整體偏低，最高為7.2 mg/g，總體介于低含油和中等含油（圖7）。該地層壓力較高，高于靜水柱壓力（圖4），地層壓力系數主要介于1.1 ～1.6（圖5，圖8），屬于正常壓力和異常高壓頁巖油藏。綜上所述，風城組頁巖油可定名為層狀（塊狀）混合質（長英質和灰云質）低含油（中等含油）異常高壓（正常壓力）頁巖油藏。此外，風城組頁巖中裂縫發育，裂縫是該地層中最主要的儲集空間［141］，因此，風城組頁巖油也屬于裂縫型頁巖油藏。

2.3.4 松遼盆地青山口組

青山口組頁巖形成于溫暖潮濕條件下的湖泊沉積，沉積水體為半深湖-深湖還原環境，為頁巖中有機質的形成和富集提供了有利的地質條件［36］。青山口組頁巖不同巖相紋層厚度差異較大，高有機質紋層狀層理厚度小于1 mm、大于1 mm和大于10 mm均有發育［36，142-144］，可劃分為紋層狀、層狀和塊狀頁巖（圖6g，h）。該頁巖巖石組成以長英質礦物和混合質礦物為主，黏土礦物含量整體較高，主要分布在25 % ～ 50 %，部分樣品碳酸鹽礦物含量較高（圖3），屬于長英質和混合質頁巖。青山口組頁巖滯留烴含量差異較大，S1主要介于1.0 ～ 2.5 mg/g，平均值為2.2 mg/g，最高可達21.0 mg/g（圖7），可劃分為中等含油頁巖油藏。該頁巖地層壓力范圍較大，總體上高于靜水柱壓力（圖4），壓力系數主要介于1.2 ～ 1.8（圖5，圖8），可劃分為異常高壓頁巖油藏。綜上所述，青山口組頁巖油可定名為紋層狀（層狀和塊狀）長英質（混合質）中等含油異常高壓頁巖油藏。

3 分類意義

長期勘探開發實踐表明，頁巖油勘探的關鍵在于甜點預測與有利區帶優選，而準確地計算頁巖油資源量可以有效降低勘探風險。針對中國陸相頁巖油進行合理分類具有以下5個方面的意義。

1） 明確甜點評價標準。甜點評價是頁巖油氣勘探開發中的重點內容之一，是對生烴特性、巖性、物性、含油性和力學性質等屬性的綜合評價。由于其內涵不斷擴展，評價參數的選取以及參數的取值可能需要隨著不同地層和不同盆地進行調整［46］。因此，截至目前，關于甜點的評價標準仍沒有達成一致的認識。在全面了解和掌握現有數據及資料的基礎上，對中國陸相頁巖油進行科學系統的分類有助于進一步明確甜點的評價標準。

2） 認識甜點巖石類型。中國陸相頁巖油富集機理不清，不同類型的巖石中頁巖油的富集機理和條件各不相同。此前的甜點主要從儲層物性的角度考慮，對其形成條件和控制因素未做出深入分析，巖相類型多變的陸相頁巖儲層需要更高的刻畫精度。因此，進一步深入認識構成頁巖油甜點的巖石類型對于精細勘探具有重要意義。

3） 預測甜點分布特征。陸相頁巖非均質性極強，其厚度在平面上的連續性較差，其巖相在縱向上變化較快，在明確甜點評價標準和認識甜點巖石類型的基礎上，結合頁巖層系形成的沉積環境特征、所處的地質構造背景以及巖性組合特點，對陸相頁巖油進行系統科學的分類有助于分析優質儲集層的時空分布規律，從而預測甜點的分布特征，對頁巖油井位部署意義重大。

4） 準確計算頁巖油資源量。相比于獨立分布的常規油氣藏，頁巖油氣通常呈大面積連續分布，故而也被稱之為連續型油氣藏。因此，基于常規油氣藏規模和油氣數量的資源評價方法不能直接用于頁巖油氣資源評價。過高或者過低判斷頁巖油資源潛力都會給頁巖油勘探帶來巨大的風險，精細的分類可以更加準確地評價頁巖油資源量并且有效地指導生產。

5）分級開發油氣資源。油氣資源分級開發在本文中是指在現有的技術條件下優先開采可動用性強的油氣資源，例如，中高成熟度含碳紋層型碎屑質粉-細砂巖低黏度異常高壓頁巖油藏可通過水平井和水力壓裂技術開采，而中-低熟含碳紋層型碎屑質泥頁巖低黏度異常低壓油藏則可能需要借助于原位改質技術才能進行開發［145］。因此，對中國陸相頁巖油進行科學系統分類可實現油氣資源最大限度開發利用，切實保障國家能源安全。

4 結語

關于中國陸相頁巖油分類的原則及標準，在前人工作的基礎上，筆者堅持以沉積構造、礦物組成、S1、地層壓力系數作為頁巖油分類的基本原則，以紋層厚度1 mm和10 mm為界將純頁巖型頁巖油劃分為紋層狀、層狀和塊狀；以礦物含量50 %為界作為區分長英質、黏土質、灰云質和混合質巖石的標準；以S1數值2 mg/g和4 mg/g為界將含油級別分為低含油、中等含油和高含油3種類型；以地層壓力系數數值0.8和1.2為界將頁巖油劃分為異常低壓、正常壓力和異常高壓頁巖油藏。渤海灣盆地沙河街組和孔店組、鄂爾多斯盆地長7段、準噶爾盆地蘆草溝組和風城組、松遼盆地青山口組均可按照本研究提出的分類方案劃分頁巖油類型。筆者希望本文可以幫助石油工作者進一步深化對陸相頁巖油甜點的認識，更加準確地計算中國陸相頁巖油資源量，實現油氣資源分級開發利用。

致謝：感謝中國石油新疆油田公司和中國石油長慶油田公司資助項目研究；感謝北京大學劉國平博士提供的瑪湖凹陷風城組和吉木薩爾凹陷蘆草溝組巖心照片及張瑞博士提出的建設性意見；感謝中國石油勘探開發研究院蔡毅博士提供的松遼盆地青山口組巖心和鏡下照片；感謝中國石化勘探開發研究院王冠平博士幫助添加中文文獻的英文翻譯及檢查文獻；感謝張亞雄副主編提供的寶貴建議。