頁巖油——石油家族的“另類”
◎? 姬海峰 傅雪海
隨著我國剩余常規(guī)油氣資源品質(zhì)整體變差,，低滲透,、致密、稠油和海洋深水等油氣資源占比過大,，人們開始把視線轉(zhuǎn)移到非常規(guī)油氣資源,，尤其是頁巖油氣資源,。
我國頁巖油資源量極為豐富，其中可采資源量大約為44億噸,，頁巖油儲(chǔ)量在全球排第三,。鄂爾多斯盆地、準(zhǔn)噶爾盆地與柴達(dá)木盆地等已成為我國頁巖油勘探開發(fā)的重要區(qū)域。豐富的資源量,，與天然原油相近的性質(zhì)使頁巖油成為替代石油的最佳選擇,。開采頁巖油不僅可以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，緩解我國石油資源緊缺的壓力,，達(dá)到保障國家能源安全的目的,，同時(shí)可以增加經(jīng)濟(jì)收益，滿足能源需求,，減少資源浪費(fèi),。頁巖油已成為我國陸上最值得期待的接替資源之一，我國有望率先實(shí)現(xiàn)陸相“頁巖油革命”,。
大慶古龍陸相頁巖油國家級(jí)示范區(qū)
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,。頁巖油形成的基本條件是富含有機(jī)質(zhì)的泥頁巖，其通常形成于海洋,、大陸湖泊等相對安靜的水體環(huán)境中,。水中浮游生物死亡，生物遺體及生物的分泌物沉積之后被保存下來轉(zhuǎn)化形成富含有機(jī)質(zhì)的泥頁巖,。隨著埋藏深度,、溫度與壓力的增加，在熱解作用下,，有機(jī)質(zhì)逐漸生成了石油,。生成的石油在泥頁巖的孔、裂縫中滯留聚集,，當(dāng)泥頁巖孔隙中儲(chǔ)存的石油量達(dá)到最大限度時(shí),，石油在異常高壓力的作用下，經(jīng)過短距離的運(yùn)移儲(chǔ)存在頁巖層系中的碎屑巖或碳酸鹽巖夾層中（圖1）,。這些儲(chǔ)存在泥頁巖孔隙和裂縫中以及碳酸鹽巖夾層中的石油就是頁巖油,。
圖1泥頁巖層系中的石油運(yùn)移圖
頁巖油富集不僅需要豐富的油氣來源，也需要良好的泥頁巖層系和大容積的油氣儲(chǔ)集場所,。此外,，良好的保存條件既可以保護(hù)頁巖油聚集場所不會(huì)因構(gòu)造活動(dòng)而被破壞，也可以保證頁巖油不受氧化變質(zhì),。泥頁巖韌性強(qiáng),，抵抗外力作用發(fā)生變形的能力較強(qiáng)。這使得頁巖油可以避免小型構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的破壞,，但是,，當(dāng)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈時(shí),，不僅會(huì)影響頁巖油藏的形成，也會(huì)對已形成的油藏進(jìn)行破壞,。
頁巖油是石油的一種類型,，兩者是被包含與包含的關(guān)系，本質(zhì)上都是由富含有機(jī)質(zhì)的烴源巖生成的油,，并在一定環(huán)境下聚集成藏,。那為什么長期以來常規(guī)石油一直被當(dāng)作勘探開發(fā)的主要對象？這就要從兩者的差異說起,。頁巖油與常規(guī)石油的差異主要有四點(diǎn)：
?。?）埋藏地層的巖性不同。常規(guī)石油一般埋藏在碎屑巖或者碳酸鹽巖地層中,，以液體的方式存在,；而頁巖油主要存在泥頁巖地層中。
?。?）運(yùn)移的距離不同,。常規(guī)石油在烴源巖中生成后，經(jīng)過遠(yuǎn)距離的運(yùn)移,，最終儲(chǔ)存在鄰近烴源巖的儲(chǔ)層中,；頁巖油則區(qū)別于常規(guī)石油，由于泥頁巖既是生成石油的烴源巖,，也是儲(chǔ)存石油的儲(chǔ)集層,，因此泥頁巖中的原油在生成后，一般原地儲(chǔ)存在頁巖層系中或向頁巖層系中的碎屑巖和碳酸鹽巖夾層中進(jìn)行短距離的運(yùn)移,。
?。?）成藏的模式不同。常規(guī)石油有明顯的聚集場所以及石油與水體之間的接觸面,，油藏分布明顯,，主要受地層構(gòu)造形態(tài)控制。頁巖油藏的分布則與富有機(jī)質(zhì)泥頁巖的分布范圍相關(guān),，石油與水體之間沒有明顯的接觸面且大面積連續(xù)成藏,，在大部分地質(zhì)區(qū)域，看不到明顯的“甜點(diǎn)”（油藏）,。
?。?）開采的方式不同。常規(guī)石油開采方式簡單,，一般通過在石油儲(chǔ)存的地方打直井，把原油開采出來,；頁巖油開采難度大,，生產(chǎn)方式復(fù)雜,。目前，比較流行的頁巖油開采方式是在地下順沿巖層系鉆水平井的技術(shù),，從原本的豎井通路,，開挖水平的油井，以拓大開采密度,。在水平油井施工完成后,，向井中灌入高壓液體，利用龐大的壓力,，人造裂縫,，讓其中的原油流出來。
正是由于這些差異,，造成了頁巖油難預(yù)測,、難開采，加之我國頁巖的特性帶來的前所未有的理論,、技術(shù)挑戰(zhàn)和難題,，極大影響了我國頁巖油的勘探開發(fā)進(jìn)程。但隨著國內(nèi)的一批學(xué)者圍繞頁巖油等重大戰(zhàn)略資源進(jìn)行超前理論和技術(shù)的探索,，以及地球物理技術(shù),、勘探開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了頁巖油工業(yè)的發(fā)展,，有望實(shí)現(xiàn)國內(nèi)油氣資源和技術(shù)的戰(zhàn)略接替,。
21世紀(jì)以來，借助頁巖氣成熟技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn),，以北美地區(qū)尤其是美國為代表的頁巖油勘探開發(fā)呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢,。美國頁巖油開發(fā)的成功案例打破了以往對油氣開發(fā)的認(rèn)知，即普遍認(rèn)為非常規(guī)油氣中的頁巖油不具備自然產(chǎn)能,。作為油氣資源需求量極大的發(fā)展中國家,，我國的頁巖油地質(zhì)資源豐富，但探明率低,。從資源潛力來看,，頁巖油是未來我國石油工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向和重要選擇。近年來,，國家和各大石油公司都非常重視頁巖油資源的勘探和開發(fā),，在大港、新疆等探區(qū)取得了階段性進(jìn)展,。值得注意的是,，雖然我國頁巖油資源潛力巨大，但相比北美地區(qū),，由于缺乏先進(jìn)的勘探開發(fā)技術(shù)與設(shè)備,，目前取得的成效與其潛力相差甚遠(yuǎn),。
我國頁巖油勘探開發(fā)前景廣闊，面對地質(zhì)條件復(fù)雜,、勘探研究起步晚,、開采經(jīng)驗(yàn)缺失等難題，應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù),，摒棄傳統(tǒng)的找油思維,，打破對油氣資源認(rèn)知的局限，進(jìn)一步研究開發(fā)出更適合我國國情與頁巖油特性的開采技術(shù),。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：中國礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院）
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