頁巖油是指富含有機質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油氣資源。

富含有機質的泥頁巖是頁巖油形成的基本條件,通常形成于安靜的水體環境中,可以是海洋、海陸過渡和大陸湖泊等沉積環境。富有的機質泥頁巖形成需要具備兩個重要條件:一是表層水中浮游生物發育,生產力高;二是具備有利于沉積有機質保存、聚積與轉化的條件。隨著埋藏深度、溫度、壓力的不斷增加,有機質進入熱演化階段,當達到成熟階段,即生油窗階段時,有機質開始大量熱解生成石油。
生成的石油在滿足自身吸附后,開始在泥頁巖儲層的孔隙和微裂縫中滯留聚集,在該階段,石油主要以吸附態賦存在頁巖有機質孔隙中,富余的石油則以游離態賦存在礦物質孔或裂縫中。當孔隙自身飽和后,在原地或異常壓力的作用下,生成的石油繼續向泥頁巖層系中的碳酸鹽巖或砂巖薄夾層中進行短距離運移,最終聚集在夾層儲層的孔隙中。這些賦存在泥頁巖儲層孔隙、微裂縫、碳酸鹽巖或砂巖夾層中的石油就是頁巖油。
頁巖油與常規石油本質上都是富含有機質的烴源巖生成的油,并且在一定條件下保存至今。那為什么長期以來勘探開發的主要對象都是常規石油?這就要從頁巖油與常規石油的差異說起了。
頁巖油與常規石油的差異主要有四點:一是賦存地層的巖性不同。頁巖油主要存在于泥頁巖地層中,而常規石油一般存在于碎屑巖或者碳酸鹽巖地層中。二是運移模式不同。頁巖油屬于“源儲一體”型石油資源,即泥頁巖既是生成石油的烴源巖也是儲存石油的儲集巖,泥頁巖中生成的原油沒有經過運移,仍然滯留在泥頁巖層系中,或者經過很短距離的運移,賦存在泥頁巖層系中的碎屑巖或碳酸鹽巖夾層中;而常規石油一般為“源儲分離”型,即常規石油生成于以泥頁巖為主的烴源巖中,儲存在烴源巖之上或之下的儲層中,一般都經過了從烴源巖層到儲層的遠距離運移。三是成藏模式不同。頁巖油一般為大面積連片分布,分布基本不受地層構造形態控制,無明顯圈閉界限,主要受富有機質泥頁巖分布范圍控制;常規石油主要分布在圈閉內,具有明顯的圈閉界限,主要受地層構造形態和砂體展布控制。四是開發難度不同。頁巖油的開發難度較大,需要開展水平井鉆探及分段壓裂提高產能,常規石油一般通過直井鉆探就可獲得自然產能。
正是由于這些差異,造成了頁巖油難預測、難開采,加之先期研究較少,起步較晚,大大影響了我國頁巖油的勘探開發進程。隨著頁巖油富集機理和分布規律研究的深入,以及地球物理技術、勘探開發技術的進步,頁巖油有望作為常規石油的接替資源,惠及社會發展及百姓生活。
全球頁巖油資源極其豐富,據美國能源信息署(EIA)2013年6月發布的評價結果顯示,46個國家現有技術可以采出的頁巖油資源量為455.6億噸。資源量排名前三位的國家是俄羅斯、美國和中國。目前,美國是世界上最大的頁巖油生產國。美國2016年的頁巖油產量已經突破2億噸,占石油總產量的50%以上,對常規石油形成了有效補充,發揮了替代作用。
我國頁巖油資源十分豐富,美國能源信息署(EIA)評價我國現有技術可以采出的頁巖油資源量約為44億噸;原國土資源部2013年初步估算我國頁巖油可采資源量約為37億噸。自2016年開始,中國地質調查局在松遼盆地部署實施了多口頁巖油參數井,均見到良好的頁巖油顯示,兩口井獲得頁巖油工業油流,大大提振了我國頁巖油勘探的信心,為頁巖油相關理論的研究提供了第一手資料。
雖然我國頁巖油勘探開發前景廣闊,但由于我國地質條件復雜,勘探研究起步較晚,目前正處于探索攻堅階段,在基礎地質研究、工程技術研究以及開發經濟性等方面遇到了許多難題。相信隨著頁巖油勘探開發理論與關鍵技術的發展,頁巖油勘探開發一定會迎來新的發展機遇,掀起中國的頁巖油革命。□
(作者單位:自然資源部中國地質調查局油氣資源調查中心)