摘要：非常規頁巖層系油氣資源大面積連續分布，是未來全球油氣供應的重要接替領域。提出了頁巖層系油氣的地質內涵，即烴源層系生成、滯留或就近聚集在生烴層系內部或緊鄰生烴層系的致密儲集層中，利用新技術可實現工業開采的連續分布油氣資源，包括源儲一體型和源儲緊鄰型兩種資源類型。

　　鄂爾多斯盆地是致密油氣、頁巖油氣等非常規頁巖層系油氣資源的有利發育區，中生界三疊系延長組、上古生界石炭系—二疊系源儲接觸面積大，頁巖油氣、致密油氣主要在源內或近源大面積連續分布，具有“普遍含油氣、儲層致密、低壓、低豐度”的典型地質特征，具有穩定平緩的構造面貌、較高成熟源巖廣布式生排烴和大面積致密儲層疊置分布的有利成藏地質背景，致密油氣“甜點區(段)”主要受生烴中心和厚層砂巖分布共同控制，頁巖油氣“甜點區(段)”主要受富有機質頁巖規模、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，以大面積連續分布為標志特征的頁巖層系油氣地質理論將深入發展，成為石油天然氣地質學的下一次大飛躍。

　　關鍵詞：致密油氣;頁巖油氣;甜點區;頁巖層系;非常規油氣地質學;連續型油氣聚集;共生盆地

　　0引言

　　近20年來，大型常規-非常規“共生盆地”致密油氣、頁巖油氣等資源日益引起關注，正逐漸成為油氣儲量和產量增長的重要組成部分[1-9]。1995年，美國地質勘探局(USGS)提出了“連續油氣聚集”的概念[10]，對致密砂巖氣、頁巖氣等非常規資源進行評價[11]。2002年，Law等提出非常規油氣系統的概念[12]。2007年，《油氣資源管理系統》發布，規范了相關非常規油氣資源的術語和概念[13]。

　　2009年以來，鄒才能等在國家重點基礎研究發展計劃、國家科技重大專項等科研項目資助下，在廣泛調研全球非常規頁巖層系油氣地質研究和勘探實踐的基礎上，重點結合中國特殊地質條件及頁巖層系油氣勘探實踐，率先引進并發展了“連續型油氣聚集”內涵[14-15];圍繞頁巖層系油氣規模效益利用核心問題，基于對國內外致密油氣、頁巖油氣的持續解剖評價，系統對比了頁巖層系油氣明顯不同于常規油氣的10項特征，包括源儲共生、孔滲較低、納米級孔隙廣泛、油氣連續分布、沒有明顯圈閉界線、浮力和水動力作用弱、相態分異差、沒有統一油氣水邊界或壓力系統、油氣飽和度變化大等[6，9，15-16]，明確了創建非常規頁巖層系油氣地質理論的必要性。

　　從是否具有工業開采條件的角度，系統解剖了不同類型頁巖層系油氣的地質內涵和主要特征，如致密油的4個基本條件[17]、致密氣的3個基本條件[18]、頁巖油的6點基本特征[19]、頁巖氣的7點基本特征[6]等，初步構建了非常規頁巖層系油氣地質的理論框架，提出了非常規頁巖層系油氣工業選區選帶的基本要素，針對性提出并實踐了頁巖層系油氣資源評價、“甜點區(段)”評價、“人工油氣藏”等創新理念，促進了頁巖層系油氣的理論研究和技術研發[9，14-15]。

　　連續型頁巖層系油氣聚集與常規圈閉型油氣聚集在形成機理和分布規律上明顯不同，突破了常規儲層物性下限與傳統油氣地質學“圈閉找油”的理念[14-15]。結合室內實驗、物探成像、鉆試結果等大量信息，發現頁巖層系油氣分布于大面積連片的致密儲集體內，廣泛發育的微米—納米級孔喉網絡系統(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型分布，油氣分布不受圈閉控制，具有巨量的資源規模[16]。

　　含油氣頁巖層系致密儲層大面積連續分布，是頁巖層系油氣的標志特征，打破了圈閉局部成藏的傳統概念，為頁巖層系油氣大規模勘探部署提供了理論依據。隨著頁巖層系油氣的深入勘探開發，以大面積連續分布為標志特征的頁巖層系油氣地質學理論將深入發展成為石油天然氣地質學的下一次大飛躍。

　　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部或緊鄰生烴層系的致密儲層中，利用新技術可實現工業開采的連續分布油氣資源，包括頁巖油、頁巖氣等源儲一體型，以及致密油、致密氣等源儲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型油氣聚集的重要組成部分，是中國當前頁巖層系油氣中最現實和最重要的勘探領域[20-23]。

　　致密油現已進入儲量序列，落實了鄂爾多斯盆地上三疊統、松遼盆地上白堊統、準噶爾盆地中二疊統等3套規模致密油層系，2018年致密油產量約150×104t;致密砂巖氣勘探開發的進展也非常大，已發現了鄂爾多斯盆地石炭系—二疊系、四川盆地上三疊統2套萬億方級致密氣層系，2018年致密砂巖氣產量380×108m3;南方海相頁巖氣也取得突破進展，探明了四川盆地及周緣上奧陶統—下志留統萬億方級儲量規模區，發現了重慶涪陵、上海長寧、四川威遠等3個千億方級頁巖氣田，2018年頁巖氣產量108×108m3。中國陸上陸相頁巖油資源潛力巨大，目前重點在富有機質頁巖段開展水平井體積壓裂、原位加熱轉化、非水壓裂等科學探索，有望在中國率先實現陸相“頁巖油革命”[21，24-25]。

　　鄂爾多斯盆地是中國最典型的非常規頁巖層系油氣資源的大型“共生盆地”，百年地質研究和生產實踐形成了上古生界天然氣和上三疊統石油兩套頁巖層系豐富的理論技術成果，對推進中國大面積頁巖層系油氣發展具有重要的引領作用。本文基于鄂爾多斯盆地頁巖層系油氣區域地質和勘探歷程，細致分析了頁巖層系烴源巖、儲集層、源儲配置、流體等地質要素基本特征，深入探討了頁巖層系油氣的形成過程，明確了“甜點區(段)”分布的主要控制因素，以期對大面積頁巖層系油氣地質研究和勘探部署提供參考。

　　1區域地質概況

　　鄂爾多斯盆地位于中國中北部地區，是中國內陸第二大沉積盆地，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段源儲共生層系，生油條件優越，構造和儲層相對穩定，埋藏深度適中，含油飽和度高，油質較輕，大面積連續分布，儲量規模大，具備形成頁巖層系石油的有利地質條件，有利勘探面積超過3×104km2[26-28]。

　　致密油勘探可追溯到20世紀70年代[26-28]，通過堅持“水平井+體積壓裂”聯合攻關，已建成安83井、西233井、莊183井、寧89井等4個工業先導試驗區，初期單井平均產量為8～15t·d-1，含水量為8%～18%，2018年底已建成產能超過130×104t。頁巖油的探索近年來取得積極進展，中—高成熟度頁巖油正在進行水平井組風險勘探試驗，中—低成熟度頁巖油將進行水平井電加熱原位轉化試驗。

　　2頁巖層系油氣地質特征

　　2.1泥頁巖生烴層系

　　晚三疊世延長組沉積期受印支運動的影響，鄂爾多斯盆地形成了面積大、水域寬的大型內陸淡水湖盆，湖盆在長7段沉積期達到鼎盛，形成了盆地主要的生油母質，以頁巖、暗色泥巖為主[30-33]。

　　盆地頁巖主要發育在長7段底部，呈NW—SE向展布，分布范圍較廣，厚20～60m，優質烴源巖分布面積達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，都具有規模生烴能力。生烴層系有機質類型好，以低等水生生物為主，以Ⅰ、Ⅱ1型干酪根為主;有機質豐度較高，總有機碳(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(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℃，進入生排烴高峰階段[28]。烴類組成以高飽和烴含量(質量分數，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大面積連續分布的主要依據

　　3.1聚集機制

　　鄂爾多斯盆地上古生界和中生界大范圍源儲疊置，特殊地質背景下的油氣聚集和調整過程決定了頁巖層系油氣大面積連續分布。鄂爾多斯盆地頁巖油氣、致密油氣生排烴集中在構造熱事件期間(95～140Ma)[39-41]。山西組到下石盒子組沉積期，伊陜斜坡北部發育大型河流-三角洲相沉積體系，河道側向遷移迅速且頻繁，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匯聚，砂體大面積復合連片，其中西南陡坡物源體系在湖盆中部廣泛發育砂質碎屑流厚層塊狀砂體，東北緩坡物源體系主要發育大面積三角洲前緣砂體。隨后深埋藏階段，由于強烈壓實作用、自生黏土礦物大量生成、石英加大和碳酸鹽膠結作用、中生界構造熱事件等的綜合影響，上古生界砂巖儲層在晚侏羅世—早白堊世油氣大量充注之前，已演化成為一套非常規致密砂巖儲層，界線模糊的巖性-成巖圈閉普遍發育。

　　延長組砂巖儲層發生差異致密化作用，一般湖盆內砂巖儲層較早完成致密化，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，近源運移進入山西組和下石盒子組致密砂巖儲集體，形成連續型致密氣區;石油從湖盆中部厚層頁巖、泥巖大范圍且高強度排烴，湖盆內致密砂巖儲集體充注程度較高，屬于先致密后成藏類型，湖盆外河流-三角洲儲集體邊致密邊成藏，形成連續型致密油區。晚白堊世開始，盆地整體構造抬升，演化為低溫低壓盆地，微裂縫較為發育，致密油氣緩慢調整，但并未改變主成藏期的油氣分布格局。

　　3.2生產資料

　　鄂爾多斯盆地上古生界和中生界地質、地球物理、鉆井、壓裂、開發等生產資料云數據，不斷地證實致密油氣大面積連續分布的事實。近20年來，針對致密油氣開展了全盆地大規模的勘探開發。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儲量約1.6×1012m3，實現致密氣年產量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段致密油探明地質儲量1×108t，實現年產量約60×104t。

　　其主要依據如下：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約1.4×104km二維全數字地震資料和約1400km2三維全數字地震資料、姬源致密油區約6000km二維全數字地震資料和約200km2、少量“兩寬一高”三維全數字地震資料，已較清晰地呈現出致密油氣大面積連續分布的宏觀特點，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頁巖油儲層“三品質”測井評價、時頻分析，及高亮體含油性地震預測、黃土塬三維可控震源采集處理、長水平段地質導向及快速鉆井、細分切割多段壓裂等創新技術，有力支持頁巖油生產探索，從而進一步證明頁巖油大面積連續分布的基本特征和巨大資源潛力。

　　4“甜點區(段)”評價

　　相比較于常規油氣勘探尋找“甜點”的主要任務，非常規頁巖層系油氣勘探的主要任務是尋找“甜點區(段)”。一字之差，但深刻體現了常規油氣和非常規頁巖層系油氣的本質區別，常規油氣尋找局部分布的含油氣圈閉，而非常規頁巖層系油氣尋找大面積連續分布的、無明顯圈閉界限的、資源豐度相對較低的油氣區。評價優選“甜點區(段)”是實現頁巖層系油氣整體勘探開發的關鍵一環。頁巖層系油氣“甜點區”，是指在平面上有利頁巖層系分布范圍內，經人工改造可形成工業價值的相對高產富集區;頁巖層系油氣“甜點段”，是指剖面上油氣相對富集或潛力相對較大的頁巖層系內部，經人工改造可形成工業價值的高產層段。

　　5結語

　　隨著頁巖層系油氣的深入勘探開發，以大面積連續分布為標志特征的頁巖層系油氣地質學理論將深入發展，成為石油天然氣地質學的下一次大飛躍。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接觸面積大，主要在源內或近源大面積連續分布，具有“多層含油氣、儲層致密、低壓、低豐度”的典型地質特征，具有穩定平緩的構造面貌、較高成熟源巖廣布式生排烴和大面積致密砂巖儲層疊置分布的有利成藏地質背景。致密油氣“甜點區(段)”主要受生烴中心和厚層砂巖分布共同控制，頁巖油氣“甜點區(段)”主要受富有機質頁巖、熱演化程度、天然裂縫等共同控制。

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