頁巖油是指富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖地層中所含的石油資源,既包括泥頁巖孔隙和裂縫中的石油,也包括泥頁巖層系中的致密碳酸鹽巖或碎屑巖夾層中的石油,是一種重要的非常規(guī)油氣資源。
富含有機(jī)質(zhì)的泥頁巖是頁巖油形成的基本條件,通常形成于安靜的水體環(huán)境中,可以是海洋、海陸過渡和大陸湖泊等沉積環(huán)境。富有的機(jī)質(zhì)泥頁巖形成需要具備兩個(gè)重要條件:一是表層水中浮游生物發(fā)育,生產(chǎn)力高;二是具備有利于沉積有機(jī)質(zhì)保存、聚積與轉(zhuǎn)化的條件。隨著埋藏深度、溫度、壓力的不斷增加,有機(jī)質(zhì)進(jìn)入熱演化階段,當(dāng)達(dá)到成熟階段,即生油窗階段時(shí),有機(jī)質(zhì)開始大量熱解生成石油。
生成的石油在滿足自身吸附后,開始在泥頁巖儲(chǔ)層的孔隙和微裂縫中滯留聚集,在該階段,石油主要以吸附態(tài)賦存在頁巖有機(jī)質(zhì)孔隙中,富余的石油則以游離態(tài)賦存在礦物質(zhì)孔或裂縫中。當(dāng)孔隙自身飽和后,在原地或異常壓力的作用下,生成的石油繼續(xù)向泥頁巖層系中的碳酸鹽巖或砂巖薄夾層中進(jìn)行短距離運(yùn)移,最終聚集在夾層儲(chǔ)層的孔隙中。這些賦存在泥頁巖儲(chǔ)層孔隙、微裂縫、碳酸鹽巖或砂巖夾層中的石油就是頁巖油。
頁巖油與常規(guī)石油本質(zhì)上都是富含有機(jī)質(zhì)的烴源巖生成的油,并且在一定條件下保存至今。那為什么長(zhǎng)期以來勘探開發(fā)的主要對(duì)象都是常規(guī)石油?這就要從頁巖油與常規(guī)石油的差異說起了。
頁巖油與常規(guī)石油的差異主要有四點(diǎn):一是賦存地層的巖性不同。頁巖油主要存在于泥頁巖地層中,而常規(guī)石油一般存在于碎屑巖或者碳酸鹽巖地層中。二是運(yùn)移模式不同。頁巖油屬于“源儲(chǔ)一體”型石油資源,即泥頁巖既是生成石油的烴源巖也是儲(chǔ)存石油的儲(chǔ)集巖,泥頁巖中生成的原油沒有經(jīng)過運(yùn)移,仍然滯留在泥頁巖層系中,或者經(jīng)過很短距離的運(yùn)移,賦存在泥頁巖層系中的碎屑巖或碳酸鹽巖夾層中;而常規(guī)石油一般為“源儲(chǔ)分離”型,即常規(guī)石油生成于以泥頁巖為主的烴源巖中,儲(chǔ)存在烴源巖之上或之下的儲(chǔ)層中,一般都經(jīng)過了從烴源巖層到儲(chǔ)層的遠(yuǎn)距離運(yùn)移。三是成藏模式不同。頁巖油一般為大面積連片分布,分布基本不受地層構(gòu)造形態(tài)控制,無明顯圈閉界限,主要受富有機(jī)質(zhì)泥頁巖分布范圍控制;常規(guī)石油主要分布在圈閉內(nèi),具有明顯的圈閉界限,主要受地層構(gòu)造形態(tài)和砂體展布控制。四是開發(fā)難度不同。頁巖油的開發(fā)難度較大,需要開展水平井鉆探及分段壓裂提高產(chǎn)能,常規(guī)石油一般通過直井鉆探就可獲得自然產(chǎn)能。
正是由于這些差異,造成了頁巖油難預(yù)測(cè)、難開采,加之先期研究較少,起步較晚,大大影響了我國頁巖油的勘探開發(fā)進(jìn)程。隨著頁巖油富集機(jī)理和分布規(guī)律研究的深入,以及地球物理技術(shù)、勘探開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步,頁巖油有望作為常規(guī)石油的接替資源,惠及社會(huì)發(fā)展及百姓生活。
全球頁巖油資源極其豐富,據(jù)美國能源信息署(EIA)2013年6月發(fā)布的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,46個(gè)國家現(xiàn)有技術(shù)可以采出的頁巖油資源量為455.6億噸。資源量排名前三位的國家是俄羅斯、美國和中國。目前,美國是世界上最大的頁巖油生產(chǎn)國。美國2016年的頁巖油產(chǎn)量已經(jīng)突破2億噸,占石油總產(chǎn)量的50%以上,對(duì)常規(guī)石油形成了有效補(bǔ)充,發(fā)揮了替代作用。
我國頁巖油資源十分豐富,美國能源信息署(EIA)評(píng)價(jià)我國現(xiàn)有技術(shù)可以采出的頁巖油資源量約為44億噸;原國土資源部2013年初步估算我國頁巖油可采資源量約為37億噸。自2016年開始,中國地質(zhì)調(diào)查局在松遼盆地部署實(shí)施了多口頁巖油參數(shù)井,均見到良好的頁巖油顯示,兩口井獲得頁巖油工業(yè)油流,大大提振了我國頁巖油勘探的信心,為頁巖油相關(guān)理論的研究提供了第一手資料。
雖然我國頁巖油勘探開發(fā)前景廣闊,但由于我國地質(zhì)條件復(fù)雜,勘探研究起步較晚,目前正處于探索攻堅(jiān)階段,在基礎(chǔ)地質(zhì)研究、工程技術(shù)研究以及開發(fā)經(jīng)濟(jì)性等方面遇到了許多難題。相信隨著頁巖油勘探開發(fā)理論與關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展,頁巖油勘探開發(fā)一定會(huì)迎來新的發(fā)展機(jī)遇,掀起中國的頁巖油革命!
(作者單位:自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心)
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