页岩油气资源评价基本问题的讨论

周庆凡

（中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083）

美国页岩油气（含致密油）开发取得了巨大成功［1-2］，引起人们对页岩油气资源勘探开发的极大兴趣，因此关于页岩油气资源潜力就成为社会关注的重点，国内外许多机构和学者纷纷开展了页岩油气资源评价工作［3-7］。然而，相比常规油气资源而言，页岩油气资源评价还处在发展阶段，关于页岩油气资源评价的一些基本问题需要进一步认识和完善［8-11］。从资源评价角度看，页岩油气资源地质特征与常规油气的不同对资源评价有什么影响；油气资源量有哪些分级，为什么要更重视页岩油气的可采资源量评价；主流的页岩油气资源评价方法有哪些；影响页岩油气资源评价的主要因素是什么。本文将对页岩油气资源评价所涉及的以上基本问题进行探讨，以期促进页岩油气资源评价工作的改进和完善。

1 页岩油气资源地质特征

油气资源地质特征是油气资源评价的基础，评价区油气资源地质特征的不同可能会导致其资源评价模型与方法的不同。页岩油气包括页岩油和页岩气两类资源，在自然界它们可以单独成藏，也可以伴生。页岩气的概念国内外业界基本统一，而页岩油的概念还不一致［12］，国内机构和学者大多倾向于认为页岩油与致密油是两个不同的概念，国外机构和学者常常把页岩油和致密油作为同一概念，似乎更倾向于用致密油［13］。尽管页岩气与页岩油不同，页岩油概念也有不同认识，但是页岩气藏和页岩油（包括致密油）藏在赋存地质特征上有共同特点，它们都属于非常规连续型油气藏，赋存地质特征相似，与常规油气藏有明显差别，主要表现在：①页岩油气一般呈大面积连续型分布，常规油气通常呈不连续独立分布；②页岩油气赋存与水浮力没有直接关系，呈游离态、吸附态或溶解态，常规油气赋存与水浮力直接相关，呈游离态或溶解态（表1）。从资源评价角度看，页岩油气与常规油气最大的区别就是前者一般呈大面积连续型分布。尽管页岩油气资源评价可以借鉴常规油气资源评价的思路和方法，但是由于两种资源地质特征的差异，有些常规油气资源评价方法是不适用于页岩油气资源评价的。例如基于油气藏/田规模和数量的常规油气资源评价方法就不适用于页岩油气资源评价，包括油气藏规模序列法［14］和美国地质调查局（USGS）的第七近似法［15-17］（the seventh approximation）等。因此需要针对页岩油气地质特点建立相应的资源评价方法，如USGS 针对页岩油气藏等连续型油气藏地质特点建立的适合连续性油气藏资源评价的FORSPAN模型法等。

表1 常规油气藏与页岩油气藏特征对比［18-23］Table 1 Comparison of characteristics between conventional and shale reservoirs［18-23］

在常规油气藏中，油气通常呈游离或溶解态存在，而在页岩油气藏中，不仅存在游离油气，还有以吸附气状态存在的页岩气，在资源评价中需要考虑。页岩气藏中的溶解气一般含量较少，资源评价中通常不予以考虑。当应用体积法评价页岩气资源量时，需要注意吸附气与游离气的不同，要建立与游离气含气量不同的测算方法［3］。

页岩油气具有源-储同层和渗透率低的特点，储层需要压裂改造才能形成商业油气产量，因此页岩油气资源的评价单元和评价参数也与常规油气资源有所差异。总有机碳（TOC）含量，热成熟度（镜质体反射率Ro）、脆性矿物含量、储层可压性和地层压力等是页岩油气资源地质评价的重要参数。

明确页岩油气资源地质特征必须做好资源地质评价，地质评价是资源评价的基础，是做好资源评价工作的前提。为了选择正确的资源评价思路和方法，必须认清评价区资源的分布特征和赋存状态。为了建立正确的地质模型、选取合理的评价参数值，必须深入了解评价区资源赋存的地质特征，要注意评价单元地质特征的不均一性以及不同评价单元地质特征的差异性。

2 页岩油气资源分级

油气资源分级分类不仅为油气资源评价提供标准，也是建立资源评价方法的前提，因为不同层级的资源量往往要求用不同的模型和方法来评价。因此开展资源评价必须了解油气资源分级分类及其相互关系，要明确评价的资源量级别。

石油工程师协会（SPE）联合美国石油地质家协会（AAPG）、世界石油理事会（WPC）和石油评价工程师协会（SPEE）于2007 年发布了《油气资源管理体系》，系统定义了油气资源分类（图1），为油气资源评价和管理提供了标准，这个分类体系已得到世界大多国家认可和应用，中国油气资源分类也基本与之接轨。

在这个资源分类框架中，资源含义很广，不仅包含未发现资源量，也包含已发现但未采出的储量，还包含了已采出的产量。一般来说，资源评价不包括储量和产量，关于油气储量有专门的一套评价方法和标准。无论是常规还是非常规油气资源，资源评价估算的资源量均包括三级资源量：地质资源量、技术可采资源量和经济可采资源量，图2 展示了这三级资源量的关系［25］。目前国内外的油气资源评价通常是评价地质资源量和技术可采资源量，经济可采资源量评价很少涉及。

图2 不同层级油气资源关系示意图［25］Fig.2 Stylized representation of oil/gas resources categorization［25］

地质资源量是指依据相关理论，根据所获得地质、地球物理和分析化验等资料，运用针对性的方法估算得出的原始油气藏油气总量（包括已发现的和未发现的）。地质资源量是评价者对地下资源的估算值，不等于地下资源实际蕴藏量。估算地质资源量对于地质研究有重要意义，有助于人们研究油气资源形成与分布规律，了解不同地区和盆地油气规模与丰度，评价油气勘探开发潜力与前景。但是由于地质资源量尤其是非常规油气地质资源量有很大一部分在可预见的未来是不可采的，对可采储量增长没有贡献，更不能转化为产量。

技术可采资源量是指在设定的技术条件下，估算用设定的技术可以开采的资源量。设定的技术条件通常是指已直接或间接证实可适用的技术，并不考虑尚未证实适用或未开发的技术。估算技术可采资源量可以通过地质资源量和采收率来换算，也可以基于开发生产数据来直接估算。技术可采资源量估算实际上是指在一定时间范围内的可采资源潜力，如果没有特别说明，有效时间范围一般在40~50 a。目前UGSG 开展油气资源评价通常把有效时间明确设定为30 a［14］，其评价得出的待发现资源量是代表在未来30 a内对储量增长有贡献的资源潜力。估算技术可采资源量目前已成资源评价工作一项必要的任务。

经济可采资源量是指在特定的经济条件下（主要是成本和价格），估算技术可采资源量中可以经济开采的资源量［26］，换句话说，经济可采资源量估算就是对技术可采资源量进行经济评价，评价技术可采资源量在特定的经济条件下经济的开采量。经济可采资源量对于近、中期油气产量预测更有价值。经济可采资源量评价目前没有普遍开展，很少有经济可采资源量评价结果的公开报导。USGS 对1995 年全美常规与非常规油气资源评价专门开展了经济评价工作，估算了不同油气价格条件下的经济可采量［27］。USGS 对2010 年美国阿拉斯加北坡待发现技术可采资源量也开展过经济评价［28］。

页岩油气资源属于非常规油气资源，与一般非常规油气资源有类似特点，地质资源量大，但是开采难度大，因此采收率普遍较低。图3 显示了北美12 个主要油气盆地常规油气资源与非常规气分布情况，在12 个盆地中非常规气资源量大，占比都较高，最高的是沃斯堡（Fort Worth）盆地（97 %），最低的是二叠（Permian）盆地（64%），常规油气仅占36%。这12个盆地页岩气资源丰富，例如在阿卡玛（Arkoma）盆地，页岩气资源占94 %，页岩气资源占比最少的盆地也达到了40%［29］。据EIA 统计，美国主要页岩油/致密油区带页岩油/致密油采收率都不超过10 %，最低不足1 %，最高的9%。平均约3.5%（表2）。页岩气采收率比页岩油/致密油高，一般在10%~30%［3］，但也大大低于常规天然气的采收率。由于页岩油气地质资源中有很大部分是不可采资源，因此页岩油气资源评价不仅要评价地质资源量，更要评价可采资源量，可采资源量对认识页岩油气发展潜力并制定能源发展战略更有意义。

表2 美国主要页岩油/致密油区带采收率统计［30］Table 2 Statistics of oil recovery factors for shale/tight oil plays selected in the U.S. ［30］

3 页岩油气资源评价思路与方法

尽管目前国内外油气资源评价方法种类繁多，但是基本可归为两种不同的评价思路：①成烃思路，以成因法为代表；②成藏思路，是目前的主流评价思路。成烃评价思路是一种典型的“顺藤摸瓜”式思路，以生烃单元为评价的出发点，从生烃（量）来推算资源量。成藏评价思路则可用“按图索骥”来形容，以油气聚集单元评价为出发点，该思路评价资源量与储量计算思路类似［31-32］。从目前国内外机构和学者在进行非常油气资源评价时所使用的具体方法来看，大多是采用成藏评价思路，评价结果也得到广泛应用。采用成烃评价思路的很少，其评价结果引用也很有限。

属于成藏评价思路的页岩油气资源评价方法种类很多［7-8］，但是目前在国内外页岩油气评价实践中采用的主流资源评价方法并不多。本文所谓的主流评价方法需要满足两个条件：①评价方法较为成熟，得到了广泛应用；②其评价结果具有权威性，得到了广泛认可和引用。按照上述两个条件，主流的页岩油气资源评价方法可归纳为两类：即基于页岩油气层含油气量的地质资源量评价方法和基于单井页岩油气EUR（esti⁃mated ultimate recoveries）的技术可采资源量评价方法。尽管类比法也经常应用于页岩油气资源评价［6-8，33］，但是它并不是一类基础的评价方法，而是基于上述两类主流基础方法而衍生出的一类评价方法，通常是在评价新区或相关资料数据不足的情况下通过与成熟评价区（刻度区）进行类比而估算资源量。尽管需要不断地探索油气资源评价的新方法，但是在开展页岩油气资源评价生产实践中，应当尽可能地选用主流的成熟评价方法，以保证评价方法的可靠性以及评价结果的可信度。

基于页岩油气层含油气量的地质资源量评价方法以体积法（包括容积法）为代表，在国内外有广泛的应用，如美国EIA/ARI 的体积法［34-35］，张金川的概率体积法［36］和CNPC 的小面元法［37-38］，这些方法不能直接评价技术可采资源量，需要通过采收率（国内常用资源可采系数）转换为技术可采资源量。基于单井页岩油气EUR 的技术可采资源量评价方法以美国USGS 的FORSPAN 模型法［39-42］为代表，该方法直接评价出技术可采资源量，其中EUR 是评价的关键参数，主要依据开发生产数据来获取［43］。USGS 应用FORSPAN 模型法在世界范围内开展了大量的页岩油气资源评价，同时也评价了中国四川盆地、渤海湾盆地辽河坳陷、鄂尔多斯盆地和塔里木盆地等地区的页岩油气技术可采资源量［44-47］。Olea 等的随机模拟法［48］和CNPC 的EUR 类比法［49-50］也属于基于单井页岩油气EUR 的技术可采资源量评价方法，但是这两种方法成熟度较低，应用有限。基于页岩油气层含油气量的地质资源量评价方法和基于单井页岩油气EUR 的技术可采资源量评价方法在国内外页岩油气资源评价中得到广泛应用，各有优势和不足（表3），实际中应用那种方法取决于评价资料和评价目的。

表3 两类主流页岩油气资源评价方法对比［34-35，40，51］Table 3 Comparison of two main methods for shale oil/gas resources assessment［34-35，40，51］

4 影响页岩油气资源评价的主要因素

影响页岩油气资源评价的因素很多，不同级别的资源量影响因素有所不同。地质资源量受地质因素控制，随着地质认识变化，地质资源量也会发生变化。影响技术可采资源量的有地质因素和技术因素，地质认识的变化和技术条件的改善都可能导致技术可采资源量的变化。相对技术可采资源量，经济可采资源量更易于变化，因为除地质和技术因素外，经济因素直接影响经济可采资源量，只要勘探开发成本和油气价格等发生变化，经济可采资源量就会变化。以往资源评价表明，对于同一地区或盆地页岩油气资源评价结果往往会有很大差异（表4），产生这种差异的原因显然有对评价区认识的不同。不同评价者或同一评价者在不同时期对同一评价区的认识往往不同，因此评价参数取值就有变化，就会导致评价结果的差异。同时，用不同评价方法来评价同一评价区的资源量，其评价结果也会有较大差异，这种资源评价结果差异究竟有多少是因不同评价方法影响，同一评价区的不同方法评价结果是否有可比性？为了回答这个问题，德国地球科学与自然资源联邦研究院和美国地质调查局的专家联合开展了一项对比研究，选择成熟的美国阿卡玛盆地Woodford 页岩区带以及尚未开发的阿拉斯加北坡Shublik 和Brookian 页岩区带作为评价案例，分别应用体积法和USGS 的FORSPAN 法开展评价。为了消除地质因素对评价结果差异的影响，这两种不同方法建立的评价区地质模型和评价单元完全相同，选取相关的地质参数（TOC、面积、厚度、孔隙度和地层压力等）也一致。

表4 四川盆地及周缘页岩气资源评价结果对比［6，34-35，44］Table 4 Shale gas resources assessment results in the Sichuan Basin and on its periphery，China［6，34-35，44］

5 结论与建议

通过分析这项对比研究的评价结果（表5）可知，在相同的地质模型和参数条件下，同一评价对象的两种不同方法评价结果具有可比性，同时也反映两种方法因所采用的评价思路和参数类型等方面不同而产生的内在不确定性和固有差异。阿拉斯加北坡两种方法评价结果差异大于阿卡玛盆地评价结果，说明评价区勘探开发程度的提高以及地质和生产数据的增多有助于减少评价结果的不确定性，增加不同方法评价结果的可比性。这项对比研究结果也表明，地质评价（地质模型建立、评价单元定义和地质参数值确定）比评价方法更能影响资源评价结果。页岩油气资源评价的差异主要是由于地质评价的不同和输入数据的不同，而不是因为评价方法不同而产生的。因此提高页岩油气资源评价的确定性和可靠性，地质评价是基础也是关键。地质评价是研究油气成藏规律，弄清油气藏过程，认识资源地质特点，建立评价地质模型，确定资源评价地质参数。如果地质评价做不好，关键评价参数取不准，资源评价就失去了基础，那么无论用什么先进评价方法或采用多少种评价方法，都不能提升资源评价的准确度，其结果也都是不可信的。

表5 阿卡玛盆地和阿拉斯加北坡页岩气资源评价结果［51］Table 5 Assessment results of shale gas resources in the Arkoma Basin and Alaska North Slope in the U.S.［51］

资源是发展页岩油气产业的基础，页岩油气资源评价是制定能源发展战略、指导页岩油气勘探开发的重要依据，评价资源潜力是开发页岩油气资源的重要环节。页岩油气与常规油气具有不同的地质特征，需要建立适应页岩油气特点的资源评价方法，页岩油气资源评价更要重视可采资源量的评价。目前国内外用于页岩油气资源评价的主流方法有两类：①基于页岩油气层含油气量的地质资源评价方法；②基于单井页岩油气EUR 的可采资源评价方法。两类方法各有优势和不足。因不同资源评价方法的固有差异，会导致不同评价方法评价结果的差异。但是在地质模型和参数标准相同的情况下，不同方法评价结果具有可比性。地质评价比资源评价方法更能影响资源评价结果，地质评价是资源评价的基础和关键。

建议加强以生产数据为基础的可采资源评价方法的开发，探索经济可采资源评价方法，完善页岩油气资源评价体系，形成适合中国特点的页岩油气资源评价主流方法。加大页岩油气区地质评价力度，深化对中国页岩油气地质特征的认识，加强页岩油气开发规律研究，完善地质评价程序，夯实资源评价的基础。建立和完善对中国资源评价工作的第三方审核制度，以保障资源评价方法科学，评价程序合理，资料数据可靠，评价结果可信。随着地质认识提高、技术进步和经济条件变化，动态开展国家层面页岩油气资源评价，并及时公开发布评价成果，更好地服务于政府、企业和公众。