摘要：非常規(guī)頁巖層系油氣資源大面積連續(xù)分布，是未來全球油氣供應(yīng)的重要接替領(lǐng)域。提出了頁巖層系油氣的地質(zhì)內(nèi)涵，即烴源層系生成、滯留或就近聚集在生烴層系內(nèi)部或緊鄰生烴層系的致密儲(chǔ)集層中，利用新技術(shù)可實(shí)現(xiàn)工業(yè)開采的連續(xù)分布油氣資源，包括源儲(chǔ)一體型和源儲(chǔ)緊鄰型兩種資源類型。

　　鄂爾多斯盆地是致密油氣、頁巖油氣等非常規(guī)頁巖層系油氣資源的有利發(fā)育區(qū)，中生界三疊系延長組、上古生界石炭系—二疊系源儲(chǔ)接觸面積大，頁巖油氣、致密油氣主要在源內(nèi)或近源大面積連續(xù)分布，具有“普遍含油氣、儲(chǔ)層致密、低壓、低豐度”的典型地質(zhì)特征，具有穩(wěn)定平緩的構(gòu)造面貌、較高成熟源巖廣布式生排烴和大面積致密儲(chǔ)層疊置分布的有利成藏地質(zhì)背景，致密油氣“甜點(diǎn)區(qū)(段)”主要受生烴中心和厚層砂巖分布共同控制，頁巖油氣“甜點(diǎn)區(qū)(段)”主要受富有機(jī)質(zhì)頁巖規(guī)模、熱演化程度、天然裂縫等共同控制。隨著頁巖層系油氣的深入勘探開發(fā)，以大面積連續(xù)分布為標(biāo)志特征的頁巖層系油氣地質(zhì)理論將深入發(fā)展，成為石油天然氣地質(zhì)學(xué)的下一次大飛躍。

　　關(guān)鍵詞：致密油氣;頁巖油氣;甜點(diǎn)區(qū);頁巖層系;非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué);連續(xù)型油氣聚集;共生盆地

　　0引言

　　近20年來，大型常規(guī)-非常規(guī)“共生盆地”致密油氣、頁巖油氣等資源日益引起關(guān)注，正逐漸成為油氣儲(chǔ)量和產(chǎn)量增長的重要組成部分[1-9]。1995年，美國地質(zhì)勘探局(USGS)提出了“連續(xù)油氣聚集”的概念[10]，對(duì)致密砂巖氣、頁巖氣等非常規(guī)資源進(jìn)行評(píng)價(jià)[11]。2002年，Law等提出非常規(guī)油氣系統(tǒng)的概念[12]。2007年，《油氣資源管理系統(tǒng)》發(fā)布，規(guī)范了相關(guān)非常規(guī)油氣資源的術(shù)語和概念[13]。

　　2009年以來，鄒才能等在國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃、國家科技重大專項(xiàng)等科研項(xiàng)目資助下，在廣泛調(diào)研全球非常規(guī)頁巖層系油氣地質(zhì)研究和勘探實(shí)踐的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)結(jié)合中國特殊地質(zhì)條件及頁巖層系油氣勘探實(shí)踐，率先引進(jìn)并發(fā)展了“連續(xù)型油氣聚集”內(nèi)涵[14-15];圍繞頁巖層系油氣規(guī)模效益利用核心問題，基于對(duì)國內(nèi)外致密油氣、頁巖油氣的持續(xù)解剖評(píng)價(jià)，系統(tǒng)對(duì)比了頁巖層系油氣明顯不同于常規(guī)油氣的10項(xiàng)特征，包括源儲(chǔ)共生、孔滲較低、納米級(jí)孔隙廣泛、油氣連續(xù)分布、沒有明顯圈閉界線、浮力和水動(dòng)力作用弱、相態(tài)分異差、沒有統(tǒng)一油氣水邊界或壓力系統(tǒng)、油氣飽和度變化大等[6，9，15-16]，明確了創(chuàng)建非常規(guī)頁巖層系油氣地質(zhì)理論的必要性。

　　從是否具有工業(yè)開采條件的角度，系統(tǒng)解剖了不同類型頁巖層系油氣的地質(zhì)內(nèi)涵和主要特征，如致密油的4個(gè)基本條件[17]、致密氣的3個(gè)基本條件[18]、頁巖油的6點(diǎn)基本特征[19]、頁巖氣的7點(diǎn)基本特征[6]等，初步構(gòu)建了非常規(guī)頁巖層系油氣地質(zhì)的理論框架，提出了非常規(guī)頁巖層系油氣工業(yè)選區(qū)選帶的基本要素，針對(duì)性提出并實(shí)踐了頁巖層系油氣資源評(píng)價(jià)、“甜點(diǎn)區(qū)(段)”評(píng)價(jià)、“人工油氣藏”等創(chuàng)新理念，促進(jìn)了頁巖層系油氣的理論研究和技術(shù)研發(fā)[9，14-15]。

　　連續(xù)型頁巖層系油氣聚集與常規(guī)圈閉型油氣聚集在形成機(jī)理和分布規(guī)律上明顯不同，突破了常規(guī)儲(chǔ)層物性下限與傳統(tǒng)油氣地質(zhì)學(xué)“圈閉找油”的理念[14-15]。結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、物探成像、鉆試結(jié)果等大量信息，發(fā)現(xiàn)頁巖層系油氣分布于大面積連片的致密儲(chǔ)集體內(nèi)，廣泛發(fā)育的微米—納米級(jí)孔喉網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(孔喉半徑主要為20～500nm)起著溝通和連接作用，控制著頁巖層系油氣連續(xù)型分布，油氣分布不受圈閉控制，具有巨量的資源規(guī)模[16]。

　　含油氣頁巖層系致密儲(chǔ)層大面積連續(xù)分布，是頁巖層系油氣的標(biāo)志特征，打破了圈閉局部成藏的傳統(tǒng)概念，為頁巖層系油氣大規(guī)模勘探部署提供了理論依據(jù)。隨著頁巖層系油氣的深入勘探開發(fā)，以大面積連續(xù)分布為標(biāo)志特征的頁巖層系油氣地質(zhì)學(xué)理論將深入發(fā)展成為石油天然氣地質(zhì)學(xué)的下一次大飛躍。

　　頁巖層系油氣是烴源層系生成、滯留或就近聚集在生烴層系內(nèi)部或緊鄰生烴層系的致密儲(chǔ)層中，利用新技術(shù)可實(shí)現(xiàn)工業(yè)開采的連續(xù)分布油氣資源，包括頁巖油、頁巖氣等源儲(chǔ)一體型，以及致密油、致密氣等源儲(chǔ)緊鄰型兩種資源類型。其中，致密油、致密氣、頁巖氣、中高成熟度頁巖油是連續(xù)型油氣聚集的重要組成部分，是中國當(dāng)前頁巖層系油氣中最現(xiàn)實(shí)和最重要的勘探領(lǐng)域[20-23]。

　　致密油現(xiàn)已進(jìn)入儲(chǔ)量序列，落實(shí)了鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)、松遼盆地上白堊統(tǒng)、準(zhǔn)噶爾盆地中二疊統(tǒng)等3套規(guī)模致密油層系，2018年致密油產(chǎn)量約150×104t;致密砂巖氣勘探開發(fā)的進(jìn)展也非常大，已發(fā)現(xiàn)了鄂爾多斯盆地石炭系—二疊系、四川盆地上三疊統(tǒng)2套萬億方級(jí)致密氣層系，2018年致密砂巖氣產(chǎn)量380×108m3;南方海相頁巖氣也取得突破進(jìn)展，探明了四川盆地及周緣上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)萬億方級(jí)儲(chǔ)量規(guī)模區(qū)，發(fā)現(xiàn)了重慶涪陵、上海長寧、四川威遠(yuǎn)等3個(gè)千億方級(jí)頁巖氣田，2018年頁巖氣產(chǎn)量108×108m3。中國陸上陸相頁巖油資源潛力巨大，目前重點(diǎn)在富有機(jī)質(zhì)頁巖段開展水平井體積壓裂、原位加熱轉(zhuǎn)化、非水壓裂等科學(xué)探索，有望在中國率先實(shí)現(xiàn)陸相“頁巖油革命”[21，24-25]。

　　鄂爾多斯盆地是中國最典型的非常規(guī)頁巖層系油氣資源的大型“共生盆地”，百年地質(zhì)研究和生產(chǎn)實(shí)踐形成了上古生界天然氣和上三疊統(tǒng)石油兩套頁巖層系豐富的理論技術(shù)成果，對(duì)推進(jìn)中國大面積頁巖層系油氣發(fā)展具有重要的引領(lǐng)作用。本文基于鄂爾多斯盆地頁巖層系油氣區(qū)域地質(zhì)和勘探歷程，細(xì)致分析了頁巖層系烴源巖、儲(chǔ)集層、源儲(chǔ)配置、流體等地質(zhì)要素基本特征，深入探討了頁巖層系油氣的形成過程，明確了“甜點(diǎn)區(qū)(段)”分布的主要控制因素，以期對(duì)大面積頁巖層系油氣地質(zhì)研究和勘探部署提供參考。

　　1區(qū)域地質(zhì)概況

　　鄂爾多斯盆地位于中國中北部地區(qū)，是中國內(nèi)陸第二大沉積盆地，面積約25×104km2，其中，中生界三疊系長7段分布面積為10×104km2，上古生界石炭系—二疊系煤系地層全盆地分布，屬于“半盆油滿盆氣”型盆地。中生界油田群主要分布于伊陜斜坡中南部，上古生界氣田群主要分布于伊陜斜坡中北部。

　　鄂爾多斯盆地致密油、頁巖油資源豐富，主要分布在湖盆中部三疊系長7段源儲(chǔ)共生層系，生油條件優(yōu)越，構(gòu)造和儲(chǔ)層相對(duì)穩(wěn)定，埋藏深度適中，含油飽和度高，油質(zhì)較輕，大面積連續(xù)分布，儲(chǔ)量規(guī)模大，具備形成頁巖層系石油的有利地質(zhì)條件，有利勘探面積超過3×104km2[26-28]。

　　致密油勘探可追溯到20世紀(jì)70年代[26-28]，通過堅(jiān)持“水平井+體積壓裂”聯(lián)合攻關(guān)，已建成安83井、西233井、莊183井、寧89井等4個(gè)工業(yè)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)，初期單井平均產(chǎn)量為8～15t·d-1，含水量為8%～18%，2018年底已建成產(chǎn)能超過130×104t。頁巖油的探索近年來取得積極進(jìn)展，中—高成熟度頁巖油正在進(jìn)行水平井組風(fēng)險(xiǎn)勘探試驗(yàn)，中—低成熟度頁巖油將進(jìn)行水平井電加熱原位轉(zhuǎn)化試驗(yàn)。

　　2頁巖層系油氣地質(zhì)特征

　　2.1泥頁巖生烴層系

　　晚三疊世延長組沉積期受印支運(yùn)動(dòng)的影響，鄂爾多斯盆地形成了面積大、水域?qū)挼拇笮蛢?nèi)陸淡水湖盆，湖盆在長7段沉積期達(dá)到鼎盛，形成了盆地主要的生油母質(zhì)，以頁巖、暗色泥巖為主[30-33]。

　　盆地頁巖主要發(fā)育在長7段底部，呈NW—SE向展布，分布范圍較廣，厚20～60m，優(yōu)質(zhì)烴源巖分布面積達(dá)5×104km2[26]。泥頁巖生烴層系包括紋層狀頁巖和塊狀泥巖兩種巖石類型，都具有規(guī)模生烴能力。生烴層系有機(jī)質(zhì)類型好，以低等水生生物為主，以Ⅰ、Ⅱ1型干酪根為主;有機(jī)質(zhì)豐度較高，總有機(jī)碳(TOC)平均值為6.7%(其中頁巖平均值為11.7%)，S1+S2平均值為19.9×10-3(其中頁巖平均值為35.6×10-3)，氫指數(shù)(HI)平均值為211×10-3(其中頁巖平均值為271×10-3)。

　　早白堊世處于最大埋深階段(2400～3200m深度)，成熟度適中，鏡質(zhì)體反射率(Ro)一般為0.7%～1.1%，熱解峰值溫度(Tmax)一般為435℃～465℃，進(jìn)入生排烴高峰階段[28]。烴類組成以高飽和烴含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)為特征，一般大于60%，全油或氯仿瀝青“A”δ13C值一般在-32‰左右，飽和烴δ13C值主要為-33‰～-32‰。

　　3大面積連續(xù)分布的主要依據(jù)

　　3.1聚集機(jī)制

　　鄂爾多斯盆地上古生界和中生界大范圍源儲(chǔ)疊置，特殊地質(zhì)背景下的油氣聚集和調(diào)整過程決定了頁巖層系油氣大面積連續(xù)分布。鄂爾多斯盆地頁巖油氣、致密油氣生排烴集中在構(gòu)造熱事件期間(95～140Ma)[39-41]。山西組到下石盒子組沉積期，伊陜斜坡北部發(fā)育大型河流-三角洲相沉積體系，河道側(cè)向遷移迅速且頻繁，縱向上多層位砂體疊置，平面上連片分布。

　　長7段沉積期，伊陜斜坡中南部發(fā)育河流-三角洲-湖泊相沉積體系，多物源體系在湖盆沉積中心深水區(qū)匯聚，砂體大面積復(fù)合連片，其中西南陡坡物源體系在湖盆中部廣泛發(fā)育砂質(zhì)碎屑流厚層塊狀砂體，東北緩坡物源體系主要發(fā)育大面積三角洲前緣砂體。隨后深埋藏階段，由于強(qiáng)烈壓實(shí)作用、自生黏土礦物大量生成、石英加大和碳酸鹽膠結(jié)作用、中生界構(gòu)造熱事件等的綜合影響，上古生界砂巖儲(chǔ)層在晚侏羅世—早白堊世油氣大量充注之前，已演化成為一套非常規(guī)致密砂巖儲(chǔ)層，界線模糊的巖性-成巖圈閉普遍發(fā)育。

　　延長組砂巖儲(chǔ)層發(fā)生差異致密化作用，一般湖盆內(nèi)砂巖儲(chǔ)層較早完成致密化，湖盆外河流-三角洲體系完成致密化作用較晚。油氣充注的主成藏期(早白堊世晚期到抬升初期)，天然氣從大面積的煤系源巖和致密砂巖接觸面大范圍排烴，近源運(yùn)移進(jìn)入山西組和下石盒子組致密砂巖儲(chǔ)集體，形成連續(xù)型致密氣區(qū);石油從湖盆中部厚層頁巖、泥巖大范圍且高強(qiáng)度排烴，湖盆內(nèi)致密砂巖儲(chǔ)集體充注程度較高，屬于先致密后成藏類型，湖盆外河流-三角洲儲(chǔ)集體邊致密邊成藏，形成連續(xù)型致密油區(qū)。晚白堊世開始，盆地整體構(gòu)造抬升，演化為低溫低壓盆地，微裂縫較為發(fā)育，致密油氣緩慢調(diào)整，但并未改變主成藏期的油氣分布格局。

　　3.2生產(chǎn)資料

　　鄂爾多斯盆地上古生界和中生界地質(zhì)、地球物理、鉆井、壓裂、開發(fā)等生產(chǎn)資料云數(shù)據(jù)，不斷地證實(shí)致密油氣大面積連續(xù)分布的事實(shí)。近20年來，針對(duì)致密油氣開展了全盆地大規(guī)模的勘探開發(fā)。截至2017年底，上古生界致密氣、頁巖氣已鉆井約1600口，提交致密氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量約1.6×1012m3，實(shí)現(xiàn)致密氣年產(chǎn)量212×108m3，中生界致密油已鉆井約5000口，其中水平井約600口，頁巖油已鉆井約30口，提交長7段致密油探明地質(zhì)儲(chǔ)量1×108t，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)量約60×104t。

　　其主要依據(jù)如下：①幾乎所有鉆井均鉆遇上古生界致密氣層和中生界長7段致密油層，均有非常豐富的油氣顯示;②基于蘇里格致密氣區(qū)約1.4×104km二維全數(shù)字地震資料和約1400km2三維全數(shù)字地震資料、姬源致密油區(qū)約6000km二維全數(shù)字地震資料和約200km2、少量“兩寬一高”三維全數(shù)字地震資料，已較清晰地呈現(xiàn)出致密油氣大面積連續(xù)分布的宏觀特點(diǎn)，有效支撐了水平井的鉆探，致密油氣目的層水平段鉆遇率超過90%;③頁巖油儲(chǔ)層“三品質(zhì)”測(cè)井評(píng)價(jià)、時(shí)頻分析，及高亮體含油性地震預(yù)測(cè)、黃土塬三維可控震源采集處理、長水平段地質(zhì)導(dǎo)向及快速鉆井、細(xì)分切割多段壓裂等創(chuàng)新技術(shù)，有力支持頁巖油生產(chǎn)探索，從而進(jìn)一步證明頁巖油大面積連續(xù)分布的基本特征和巨大資源潛力。

　　4“甜點(diǎn)區(qū)(段)”評(píng)價(jià)

　　相比較于常規(guī)油氣勘探尋找“甜點(diǎn)”的主要任務(wù)，非常規(guī)頁巖層系油氣勘探的主要任務(wù)是尋找“甜點(diǎn)區(qū)(段)”。一字之差，但深刻體現(xiàn)了常規(guī)油氣和非常規(guī)頁巖層系油氣的本質(zhì)區(qū)別，常規(guī)油氣尋找局部分布的含油氣圈閉，而非常規(guī)頁巖層系油氣尋找大面積連續(xù)分布的、無明顯圈閉界限的、資源豐度相對(duì)較低的油氣區(qū)。評(píng)價(jià)優(yōu)選“甜點(diǎn)區(qū)(段)”是實(shí)現(xiàn)頁巖層系油氣整體勘探開發(fā)的關(guān)鍵一環(huán)。頁巖層系油氣“甜點(diǎn)區(qū)”，是指在平面上有利頁巖層系分布范圍內(nèi)，經(jīng)人工改造可形成工業(yè)價(jià)值的相對(duì)高產(chǎn)富集區(qū);頁巖層系油氣“甜點(diǎn)段”，是指剖面上油氣相對(duì)富集或潛力相對(duì)較大的頁巖層系內(nèi)部，經(jīng)人工改造可形成工業(yè)價(jià)值的高產(chǎn)層段。

　　5結(jié)語

　　隨著頁巖層系油氣的深入勘探開發(fā)，以大面積連續(xù)分布為標(biāo)志特征的頁巖層系油氣地質(zhì)學(xué)理論將深入發(fā)展，成為石油天然氣地質(zhì)學(xué)的下一次大飛躍。鄂爾多斯盆地中生界三疊系延長組、古生界石炭系—二疊系頁巖層系油氣源儲(chǔ)接觸面積大，主要在源內(nèi)或近源大面積連續(xù)分布，具有“多層含油氣、儲(chǔ)層致密、低壓、低豐度”的典型地質(zhì)特征，具有穩(wěn)定平緩的構(gòu)造面貌、較高成熟源巖廣布式生排烴和大面積致密砂巖儲(chǔ)層疊置分布的有利成藏地質(zhì)背景。致密油氣“甜點(diǎn)區(qū)(段)”主要受生烴中心和厚層砂巖分布共同控制，頁巖油氣“甜點(diǎn)區(qū)(段)”主要受富有機(jī)質(zhì)頁巖、熱演化程度、天然裂縫等共同控制。

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　　油氣工業(yè)論文投稿刊物：天然氣工業(yè)重點(diǎn)反映天然氣工業(yè)在勘探、開發(fā)、鉆采、儲(chǔ)運(yùn)、處理、加工方面的科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)和技術(shù)應(yīng)用成果，并通過廣告促進(jìn)天然氣工業(yè)界和相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)信息交流。讀者群主要為天然氣生產(chǎn)和使用領(lǐng)域各研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理部門的高、中級(jí)科研人員、工程技術(shù)人員和經(jīng)營管理人員。與天然氣工業(yè)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)界的科技和經(jīng)營管理人才等。