隨著我國(guó)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(guò)大,人們開(kāi)始把視線轉(zhuǎn)移到非常規(guī)油氣資源,尤其是頁(yè)巖油氣資源。
我國(guó)頁(yè)巖油資源量極為豐富,其中可采資源量大約為44億噸,頁(yè)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(guó)頁(yè)巖油勘探開(kāi)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(yè)巖油成為替代石油的最佳選擇。開(kāi)采頁(yè)巖油不僅可以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),緩解我國(guó)石油資源緊缺的壓力,達(dá)到保障國(guó)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(yè)巖油已成為我國(guó)陸上最值得期待的接替資源之一,我國(guó)有望率先實(shí)現(xiàn)陸相“頁(yè)巖油革命”。
頁(yè)巖油是指富含有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖地層中所含的石油資源,既包括泥頁(yè)巖孔隙和裂縫中的石油,也包括泥頁(yè)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(yè)巖油形成的基本條件是富含有機(jī)質(zhì)的泥頁(yè)巖,其通常形成于海洋、大陸湖泊等相對(duì)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(lái)轉(zhuǎn)化形成富含有機(jī)質(zhì)的泥頁(yè)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(yè)巖的孔、裂縫中滯留聚集,當(dāng)泥頁(yè)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(guò)短距離的運(yùn)移儲(chǔ)存在頁(yè)巖層系中的碎屑巖或碳酸鹽巖夾層中。這些儲(chǔ)存在泥頁(yè)巖孔隙和裂縫中以及碳酸鹽巖夾層中的石油就是頁(yè)巖油。
頁(yè)巖油富集不僅需要豐富的油氣來(lái)源,也需要良好的泥頁(yè)巖層系和大容積的油氣儲(chǔ)集場(chǎng)所。此外,良好的保存條件既可以保護(hù)頁(yè)巖油聚集場(chǎng)所不會(huì)因構(gòu)造活動(dòng)而被破壞,也可以保證頁(yè)巖油不受氧化變質(zhì)。泥頁(yè)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(yè)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(yè)巖油藏的形成,也會(huì)對(duì)已形成的油藏進(jìn)行破壞。
頁(yè)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(zhǎng)期以來(lái)常規(guī)石油一直被當(dāng)作勘探開(kāi)發(fā)的主要對(duì)象?這就要從兩者的差異說(shuō)起。頁(yè)巖油與常規(guī)石油的差異主要有四點(diǎn):
(1)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(yè)巖油主要存在泥頁(yè)巖地層中。
(2)運(yùn)移的距離不同。常規(guī)石油在烴源巖中生成后,經(jīng)過(guò)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(yè)巖油則區(qū)別于常規(guī)石油,由于泥頁(yè)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(yè)巖中的原油在生成后,一般原地儲(chǔ)存在頁(yè)巖層系中或向頁(yè)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(chǎng)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(yè)巖油藏的分布則與富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的分布范圍相關(guān),石油與水體之間沒(méi)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(kāi)采的方式不同。常規(guī)石油開(kāi)采方式簡(jiǎn)單,一般通過(guò)在石油儲(chǔ)存的地方打直井,把原油開(kāi)采出來(lái);頁(yè)巖油開(kāi)采難度大,生產(chǎn)方式復(fù)雜。目前,比較流行的頁(yè)巖油開(kāi)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(kāi)挖水平的油井,以拓大開(kāi)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(lái)。
正是由于這些差異,造成了頁(yè)巖油難預(yù)測(cè)、難開(kāi)采,加之我國(guó)頁(yè)巖的特性帶來(lái)的前所未有的理論、技術(shù)挑戰(zhàn)和難題,極大影響了我國(guó)頁(yè)巖油的勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程。但隨著國(guó)內(nèi)的一批學(xué)者圍繞頁(yè)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(kāi)發(fā)技術(shù)的進(jìn)步,促進(jìn)了頁(yè)巖油工業(yè)的發(fā)展,有望實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)油氣資源和技術(shù)的戰(zhàn)略接替。
21世紀(jì)以來(lái),借助頁(yè)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(guó)為代表的頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。美國(guó)頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)的成功案例打破了以往對(duì)油氣開(kāi)發(fā)的認(rèn)知,即普遍認(rèn)為非常規(guī)油氣中的頁(yè)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(guó)家,我國(guó)的頁(yè)巖油地質(zhì)資源豐富,但探明率低。從資源潛力來(lái)看,頁(yè)巖油是未來(lái)我國(guó)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(lái),國(guó)家和各大石油公司都非常重視頁(yè)巖油資源的勘探和開(kāi)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(guó)頁(yè)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(kāi)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(guó)頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)前景廣闊,面對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜、勘探研究起步晚、開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)缺失等難題,應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù),摒棄傳統(tǒng)的找油思維,打破對(duì)油氣資源認(rèn)知的局限,進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)出更適合我國(guó)國(guó)情與頁(yè)巖油特性的開(kāi)采技術(shù)。相信隨著頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)理論與關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展,頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)一定會(huì)迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇,掀起中國(guó)的“頁(yè)巖油革命”。