當前，頁巖勘探將對未來能源需求產(chǎn)生重大影響，隨著能源密集型生活方式的興起，油氣開發(fā)已成為國家發(fā)展的重點。作為一種常規(guī)油氣的接替能源，頁巖油氣在未來世界的作用日益顯著。
當人們談到炙手可熱的“頁巖油”和“頁巖氣”時，很多時候并不了解這個“頁巖”究竟指的是什么，“頁巖”與“頁巖油氣資源”究竟是怎樣的關系。
第一，什么是頁巖？頁巖是由淤泥和粘土壓實形成的細粒沉積巖。現(xiàn)在的粘土是由礦物長石分解形成的，石英、云母、黃鐵礦和有機物也存在，世界范圍內(nèi)超過60%的沉積物由頁巖組成。隨著頁巖中砂、粉砂和碳酸鹽含量的增加，其厚度也隨之增加。相反，當粘土和有機質含量增加時，頁巖厚度減小。頁巖的分層取決于沉積速率、組成、壓實狀態(tài)和粒度等諸多因素。同時，頁巖是礦物碎屑不斷沉積和有機降解的結果。頁巖的形成需要優(yōu)先發(fā)展厭氧條件和豐富的有機生產(chǎn)力，而上覆壓力加上持續(xù)的沉積作用是形成頁巖有機生產(chǎn)力的必要條件。
頁巖又有哪些類型？根據(jù)沉積環(huán)境和原始物質來源，頁巖可分為海相頁巖、海陸過渡相和陸相頁巖三類。通常頁巖沉積在淺湖、沼澤或海洋、小湖泊、沼澤和瀉潟湖中。而所謂海相頁巖，是在洋殼沉積環(huán)境和海洋盆地物源供應下形成的頁巖；所謂陸相頁巖，是在陸殼內(nèi)部沉積環(huán)境和湖盆物源供應下形成的頁巖。所謂海陸過渡相，是介于洋盆和湖盆之間，在潟湖等半封閉性盆地物源供應下形成的。通常海相頁巖性質脆性高，粘土含量低，非海相頁巖中粘土含量較高。
另外，頁巖還有一種簡單的分類方式，根據(jù)他們的無機礦物和有機物質組成，頁巖還可以分為富含碳酸鹽的頁巖、硅質頁巖和碳質頁巖三大類。這就涉及到頁巖的物質成分，頁巖是什么組成的？頁巖通常由粘土、二氧化硅、碳酸鹽和有機物質組成，其中干酪根、石英、粘土、碳酸鹽和黃鐵礦是主要成分，鈾、鐵、釩、鎳和鉬為次生成分。根據(jù)顏色，有黑色的頁巖和淺色的頁巖，淺色頁巖有機質含量較低，暗色頁巖有機質含量較高。根據(jù)頁巖物質組成分類，第一大類是富含碳酸鹽的頁巖，含有大量的碳酸鹽，如方解石或白云石；第二是硅質頁巖，通常為深棕色或黑色頁巖，主要成分為石英、長石或粘土等礦物；第三是碳質頁巖，主要含有機物，顏色是深棕色或黑色，產(chǎn)狀類似我們看到的煤，巖芯中常見大量的植物類化石遺跡。
第二，對于頁巖油氣資源，頁巖不僅作為生油巖，也作為油氣資源的存儲空間。那么其儲層特征又是如何呢？相比傳統(tǒng)經(jīng)過油氣運移時形成的油氣藏，烴類物質是在地層中由一個富含有機物的烴源巖生排烴后，在一個高滲透的儲集巖內(nèi)聚集，在那里被一層不透水的巖石所包圍形成油氣圈閉。相比之下，頁巖油氣資源形成于有機質豐富的頁巖內(nèi)，由于頁巖的低滲透性極大地抑制了烴類物質（油或者氣）向更具滲透性的儲層巖石運移，頁巖既是生油巖，又是儲油巖，由于自身致密性，如果沒有水平鉆井和水力壓裂，頁巖油氣生產(chǎn)在經(jīng)濟上是不可行的，因為烴類物質不會從地層中流出。因此，從油氣存儲的角度，頁巖與常規(guī)儲層的不同之處在于：常規(guī)資源是通過運移后的不透水蓋層圈閉形成的，而頁巖資源是在頁巖源巖內(nèi)部形成的，頁巖儲層的最低滲透率約為0.0001 md，孔隙度通常在10%以下。另外，無雜質摻雜的純頁巖層的單純厚度不定，通常在1-5米范圍，砂地比小于30%的純頁巖累積厚度甚至可達上百米。同時，頁巖的特點是礦物含量與有機物質含量之比低。優(yōu)勢頁巖的總有機含量通常在1%以上，這也為頁巖提供了一種全新的油氣分子的存儲空間，即有機質孔。事實上對于海相頁巖，比如北美的巴內(nèi)特頁巖和中國的龍馬溪頁巖，大多數(shù)頁巖氣資源都以游離和吸附的形式保存在連通性較好的有機質孔中。
美國利用頁巖資源勘探已經(jīng)超過沙特阿拉伯成為最大的石油生產(chǎn)國，而我國能夠提供頁巖油氣資源的優(yōu)質頁巖都分布在什么地方呢？按照頁巖的主流分類，海相頁巖在我國沉積盆地中廣泛發(fā)育，主要分布在華北、塔里木、鄂爾多斯和四川等盆地的中上元古界-古生界，中-新生界海相頁巖僅在我國南方地區(qū)、西藏地區(qū)以及環(huán)太平洋域有部分分布；海陸交互相及陸相煤系炭質頁巖在華北、華南地區(qū)和塔里木盆地廣泛分布；陸相盆地發(fā)育多套富有機質頁巖，分別為松遼盆地白堊系、準噶爾盆地及三塘湖盆地二疊系、鄂爾多斯盆地三疊系、四川盆地侏羅系及渤海灣、江漢等東部斷陷盆地古近系5大頁巖發(fā)育區(qū)?？傮w上，我國頁巖類型多，分布時代廣，分布范圍大。我們都懷著極大的期望，將頁巖中蘊含的烴類物質更大程度勘探開發(fā)，使其成為我國油氣能源最實際的接替資源。