致密油与页岩油开发面临的挑战——访国家能源致密油气研发中心副主任朱如凯

■ 本刊特约记者 王大锐

专访

致密油与页岩油开发面临的挑战
——访国家能源致密油气研发中心副主任朱如凯

■ 本刊特约记者 王大锐

问：广大读者对近来媒体上曝光率颇高的“致密油”和“页岩油”十分感兴趣，请问它们究竟是何种资源？

答：致密油是指储集在覆压基质、渗透率小于或等于0.1×10-3μm2（空气渗透率小于1×10-3μm2）的致密砂岩、致密碳酸盐岩等储集层中的石油；单井一般无自然产能或自然产能低于工业油流下限，但在一定经济条件和技术措施下可获得工业石油产量。通常情况下，这些措施包括酸化压裂、多级压裂、水平井、多分枝井等，是目前全球非常规石油发展的亮点领域。页岩油是指成熟或低熟烃源岩已生成并滞留在页岩地层中的石油聚集，页岩既是生油岩，又是储集岩，石油基本未运移，属原地滞留油气资源，是未来非常规石油发展的潜在领域。

问：大家最关心的一个问题是：这两种资源量大吗？

答： 2013年，EIA预测全球致密油可采资源量为473×108t。其中，北美、亚太、中亚-俄罗斯、拉丁美洲四大地区可采资源量分别为110×108t、107×108t、104×108t和82×108t，占全球致密油可采资源量的85%。

中国致密油分布范围广、类型多。初步预测中国陆上主要盆地致密油分布面积达50×104平方千米，地质资源量约200×108吨，可采资源量为20～25×108吨。近年来，中国石油致密油勘探开发在鄂尔多斯盆地、松辽盆地扶余油层、准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组和西北缘风城组、柴达木盆地扎哈泉组、三塘湖盆地条湖组、辽河坳陷雷家地区和大民屯凹陷、黄骅坳陷仓东南皮、冀中坳陷束鹿凹陷和饶阳凹陷、四川盆地川中侏罗系、二连盆地阿南凹陷等取得重要进展，致密油正式进入储量序列。我国陆相第一个致密油田——新安边致密油田正式落户鄂尔多斯盆地，三级储量达到7.39亿吨。

中国页岩油主要分布在中-新生代陆相湖盆富有机质页岩中，在鄂尔多斯盆地延长组长7段、松辽盆地白垩系青山口组、准噶尔盆地二叠系、渤海湾盆地沙河街组、四川盆地侏罗系自流井-凉高山组、江汉盆地古近-新近系、南襄盆地古近-新近系等具有页岩油形成条件，而按照现有生-排据第三轮全国资源评价数据，我国陆相地层总生油量为6×1012吨，资源量为1300×108吨，运聚系数为2.2%，除形成常规油和致密油以及破坏散失外，绝大部分滞留在生油岩内。

近年来，中国针对页岩层系中的石油资源，开展了一系列的“甜点区”评价、钻探和试验，中国也具有页岩油的资源潜力，未来页岩油的发展主要取决于开采技术方法的突破。

问：这两类石油资源聚集特征是什么？

答：页岩油聚集机理是“原位滞留聚集”或“原位成藏”，包括泥页岩中烃类释放和烃类排出两个过程。液态烃释放受干酪根物理性质、热成熟度、网络结构等控制，液态烃排出受岩性组合、有效运移通道、压力分布及微裂缝发育程度等控制，流体压力、有机质孔和微裂缝的发育和耦合关系，决定着页岩油的动态集聚与资源规模。

致密油聚集机理是“近源阻流聚集”或“近源成藏”，区域盖层或致密化减孔致使油气遇阻，不能运移进入更远圈闭之中，形成包括烃类初次运移和烃类聚集两个过程，烃类初次运移受源储压差、供烃界面窗口、孔喉结构等控制，近源烃类聚集主要受长期供烃指向、优势运移孔喉系统、规模储集空间等时空匹配控制。

问：我国主力产油层大多为陆相地层，致密油和页岩油有什么特殊的地质性质吗？

答：我国致密油的形成与分布具有独特的地质属性。一是中国致密油以陆相沉积为主，主要与陆相优质生油岩共生。二是中国陆相致密储层非均质性强，横向变化大，孔隙度相对较低，一般为6%~12%，以纳米级孔喉系统为主，其中致密砂岩多为薄互层，致密碳酸盐岩厚度相对较大。国外以海相沉积为主，分布较稳定，基质孔隙度较高，最高为15%。三是中国致密油主要分布于凹陷区及斜坡带，分布面积、规模相对较小，一般单个面积小于2000平方千米，但累计厚度大；国外致密油分布范围较大，厚度较小。四是中国经历较强烈的晚期构造运动，对保存条件有一定影响，压力系数变化大，致密油层既有超压，也有负压。国外构造稳定，致密油层以超压为主。五是中国致密油油质相对较重；北美致密油多为凝析油，油质较轻，气油比高。

页岩油也是典型的源储一体、滞留聚集、连续分布的石油聚集。富有机质页岩既是生油岩，也是储集岩。与页岩气不同，页岩油主要形成在有机质演化的液态烃生成阶段。在富有机质泥页岩持续生油阶段，石油在泥页岩储层中滞留聚集，呈现干酪根内分子吸附相、亲油颗粒表面分子吸附相和亲油孔隙网络游离相三种类型，具有滞留聚集特点。只有在泥页岩储层自身饱和后才向外溢散或运移。因此，处在液态烃生成阶段的富有机质泥页岩均可能聚集页岩油。页岩油分布不受构造控制，无明显圈闭界限，含油范围受生油窗富有机质页岩分布控制，大面积连续分布于盆地坳陷或斜坡区。页岩生成的石油较多地滞留于页岩中，一般占总生油量的20%～50%，资源潜力大。北美海相页岩分布面积大、厚度稳定、有机质丰度高、成熟度较高，有利于形成轻质和凝析页岩油。

朱如凯（左4）和纳米油气工作室成员

问：致密油与页岩油勘探与开发未来将会面临什么挑战？

答：基于致密油与页岩油储集层物性差、粒度细、非均质性强，油气源储一体或近源聚集等特殊地质特征，致密油、页岩油在沉积环境与分布模式、储层特征与成因机理、油气聚集规律、地质评价预测与地球物理响应等多方面遇到极大挑战，成为制约我国致密油与页岩油工业化发展的瓶颈。

致密储层孔隙结构复杂、流体粘滞性偏高、微裂缝发育，复杂介质条件和孔隙流体，对基于均匀介质和理想流体假设的经典孔隙介质声学理论模型和声、电、磁等地球物理响应机理研究提出了挑战。与以圈闭描述为对象的常规地球物理勘探理论和技术相比，致密油层油水分异差，油层地球物理响应差异小，致密油层识别、有效储层划分、储层参数计算、储层展布预测、工程参数测井评价等遇到挑战。

致密油、页岩油在中国含油气盆地广泛分布，初步预测中国致密油技术可采资源量大约为20×108～25×108吨，估算中国页岩油技术可采资源量可能达到30×108～60×108吨。致密油、页岩油形成机理、富集规律与常规油气藏不同，现有理论与技术方法还不能有效支撑致密油进一步扩大勘探成果，迫切需要通过对细粒沉积机理与分布模式、致密储层成因机制与储集能力、致密油层地球物理响应机理、致密油与页岩油富集规律、资源潜力、压裂技术及开发流动机理等关键问题研究，为致密油和页岩油的勘探开发实现突破提供理论指导与技术保障。