中国非常规泥页岩油气藏特征及勘探前景展望

康玉柱

中国石化石油勘探开发研究院

中国非常规泥页岩油气藏特征及勘探前景展望

康玉柱

中国石化石油勘探开发研究院

非常规油气资源正在成为中国油气勘探的重要对象之一，其中泥页岩油气藏是目前具现实意义的选择。为此，归纳了中国非常规泥页岩油气藏的特征：①暗色泥页岩主要包括海相、海陆交互相、陆相泥岩和页岩；②常见的类型包括泥质泥页岩、碳质泥页岩、硅质泥页岩、钙质泥页岩；③主要形成于缺氧的闭塞海湾、澙湖、湖泊深水区、欠补偿盆地及深水陆棚等沉积环境中；④暗色泥页岩有效性指标主要概括为：总有机碳含量超过0.5%、脆性矿物含量超过40%、埋藏深度浅于4 000 m、有效厚度大于30 m、有效面积大于50 km2。基于暗色泥页岩广泛分布和对其油气勘探已取得的突破，认为中国泥页岩气的资源量介于60×1012～80×1012m3，勘探开发潜力大，是今后油气勘探的重要领域之一。最后建议：中国泥页岩油气勘探开发应注意复杂地表、埋藏深度、后期保存、环境保护等特殊地质条件。

中国 非常规油气藏 暗色泥页岩 油气藏 油气资源量 资源潜力 特殊地质条件

暗色泥页岩油气是非常规油气中的一种，指暗色泥页岩层系中滞留的油气。所谓泥页岩层系就是指“泥页岩及其所夹的薄层其他岩石的组合”，如大套暗色泥页岩中夹的薄层泥质粉砂岩、粉砂岩、砂岩及泥灰岩或石灰岩等。

1 暗色泥页岩的有关讨论

1.1 暗色泥页岩的类型

常见的泥页岩类型有泥质泥页岩、碳质泥页岩、硅质泥页岩、钙质泥页岩等。当泥页岩中混入一定的砂质成分时，便会形成砂质泥页岩。根据含砂颗粒的大小，可细分为粉砂质页岩和砂质页岩两类。富有机质泥页岩是形成泥页岩油气的主要岩石类型，暗色泥页岩中含有大量的有机质与细粒、分散状黄铁矿、菱铁矿等，有机质含量通常介于3%～15%或更高，常具极薄层理。碳质页岩中含有大量细粒、分散状的碳化有机质，有机碳含量一般介于10%～20%，该页岩的特征为黑色、染手、含植物化石。

中国的暗色泥页岩主要包括海相、海陆交互相以及陆（湖）相泥页岩和泥岩，重点指含油气盆地中的优质泥质烃源岩。图1和表1显示了中国富有机质泥页岩的类型、层系和分布特点。中国南方扬子地块海相泥页岩分布广泛并夹硅质页岩（如扬子地区牛蹄塘组底部页岩）、暗色泥页岩、钙质泥页岩和砂质泥页岩；海陆交互相泥页岩多为砂质泥页岩和碳质泥页岩；陆（湖）相泥页岩页理发育，其中渤海湾盆地、柴达木盆地新生界湖相泥页岩钙质含量较高，鄂尔多斯盆地中生界湖相泥页岩石英含量较高［1－2］。

1.2 暗色泥页岩的沉积环境

泥页岩可形成于陆相、海相及海陆交互相沉积环境中，暗色泥页岩主要形成于缺氧的闭塞海湾、潟湖、湖泊深水区、欠补偿盆地及深水陆棚等沉积环境中（姜在兴，2003；张爱云等，1987）。碳质页岩常与煤系伴生，一般出现在煤层的顶、底板或夹层中，以湖泊、沼泽环境沉积为主。石炭纪—二叠纪、三叠纪—侏罗纪和古近纪—新近纪为中国3次主要的成煤期，发育多套与煤层相伴生的碳质页岩。如中国南方地区的二叠系龙潭组（P2l）碳质页岩分布面积较广，厚度介于200～300 m；中国南方扬子地块、华北地块及塔里木地块古生界海相泥页岩以深水陆棚相沉积为主，如四川盆地古生界发育多套黑色泥页岩（图2），寒武系筇竹寺组、志留系龙马溪组泥页岩为大陆边缘坳陷的深水陆棚相沉积，厚度介于200～400 m，含丰富的有机质、笔石等海洋浮游生物化石及自生黄铁矿等；中国陆相沉积盆地中，松辽盆地白垩系、渤海湾盆地古近系、四川盆地三叠系、鄂尔多斯盆地三叠系等发育多套湖相、湖沼相黑色泥页岩，含丰富的介形虫、孢粉、细菌、高等植物等化石及有机质，厚度介于200～1 500 m。

1.3 暗色泥页岩有效性基本指标

在沉积盆地中只要发育有暗色泥页岩，就有可能形成泥页岩油气藏。目前据国外资料和国内初步勘探实践成果，具有经济开发效益的暗色泥页岩基本参数和特征包括：TOC＞0.5%，Ro介于0.5%～4.0%，干酪根类型为腐泥—腐殖型均可，泥页岩孔隙度一般小于10%，渗透率小于0.01 mD；泥页岩中脆性矿物含量超过40%，有效厚度大于30 m，有效面积大于50 km2，埋藏深度浅于4 000 m（表2）；泥页岩内各类裂缝发育。

1.4 泥页岩矿物特征

泥页岩中主要含有黏土矿物（高岭石、蒙脱石、伊利石等），此外还含有碎屑矿物（石英、长石、方解石等）。其中脆性矿物含量越高，岩石脆性越强，在外力作用下越易形成天然裂缝和诱导裂缝，形成树状或网状结构缝，有利于泥页岩气开采。而高黏土矿物含量的泥页岩塑性强，吸收能量强，以形成平面裂缝为主，不利于泥页岩体积改造［3－6］。

表2 中国暗色泥页岩有机地球化学参数表

美国产气页岩中石英含量为28%～52%，碳酸盐岩含量为4%～16%，总脆性矿物含量为46%～50%。

中国海相页岩、海陆交互相碳质泥页岩、陆相泥页岩3种泥页岩类型，脆性矿物含量总体比较高，均超过40%，如上扬子区古生界海相泥页岩石英含量介于24.3%～52.0%，长石含量介于4.3%～32.3%，方解石含量介于8.5%～16.9%，总脆性矿物含量介于40%～80%（表3）；四川盆地上三叠统须家河组黏土矿物含量一般介于15%～78%，平均在50%左右；石英、长石等脆性矿物含量一般介于22%～86%，平均在50%左右。鄂尔多斯盆地上古生界含煤层系碳质泥页岩石英含量介于32%～54%，平均为48%，总脆性矿物含量介于40%～58%；鄂尔多斯盆地中生界湖相泥页岩石英含量介于27%～47%，平均为40%，总脆性矿物含量介于58%～70%。岩石矿物组成对泥页岩气后期开发至关重要，具备商业开发价值的泥页岩，一般其脆性矿物含量要高于40%，黏土矿物含量小于30%［4］。

表3 四川盆地海相页岩与北美页岩地质条件对比表

2 暗色泥页岩含油气特征

暗色泥页岩具有极低的基质孔隙度和渗透率，油气产自于自身并以吸附、游离及水溶解等形式原地富集在泥页岩层系中，可称为原地滞留的油气。这类油气藏，无明显的圈闭界限，生、储、盖一体化，即：生油气层也是储集层和盖层，当然要成藏还离不开保存条件。

泥页岩油气主要以游离态、吸附态及溶解态等形式存在，其中以游离态和吸附态为主。吸附态与煤层气相似，游离态与常规油气相似，据北美开发实践成果：吸附态含量一般为20%～85%，游离态含量一般为15%～80%［1］；但游离与吸附油气当量因地质条件而异。泥页岩油气呈大面积连续分布，资源规模大。

北美地区已实现商业开发页岩气，含气量最低为1.1 m3／t，最高达9.9 m3／t。吸附量主要与有机质含量、黏土矿物含量有关；游离气含量主要与基质孔隙度大小、裂隙缝发育程度及砂质岩含量有关。

四川盆地寒武系筇竹寺组黑色泥页岩含气量为1.17～6.02 m3／t，平均为1.90 m3／t；下志留统龙马溪组黑色泥页岩含气量为1.73～5.10 m3／t，平均为2.80 m3／t（渝东地区渝页1井实测含量为1～3 m3／t［7］），具有开发价值。

据美国目前开采页岩气资料，页岩气（Barnett页岩）采收率早期为7%～8%，目前为13.5%，预计最高可达25%左右。

但是必须看到，中国泥页岩油气与北美页岩气相比有自己的特点：①海相古生界页岩热演化程度较高（Ro介于2.5%～5.0%），陆相中新生界泥页岩热演化程度较低，Ro介于0.5%～2.0%，既有油又有气；②构造活动较强，保存条件复杂；③地面多山地、丘陵等复杂地表，埋藏较深（1 000～6 000 m）；④构造活动较强、泥页岩裂缝发育，有利于泥页岩油气开采。因此，中国泥页岩油气勘探开发应注意复杂地表、埋藏深度、后期保存及环境保护等特殊地质条件。

3 中国暗色泥页岩油气资源潜力大

3.1 暗色泥页岩分布广泛

中国暗色泥页岩分布时代多、面积较广，就全国而言从震旦系—新近系均有分布，区域上遍及全国。从沉积环境上讲，由海相—海、陆交互相—陆相均发育较厚的暗色泥页岩。暗色泥页岩有机质含量、热演化程度等指标与美国主要暗色泥页岩有不少相似之处（表4～6）。

表4 中国海相泥页岩分布情况表

表5 中国海、陆交互相泥页岩分布情况表

表6 中国湖相泥页岩分布情况表

3.2 暗色泥页岩油气资源前景广阔

近几年来，在四川盆地及鄂西地区古生界海相泥页岩层系——下寒武统筇竹寺组、下志留统龙马溪组等地层钻获天然气流，在陆相湖盆泥页岩层系——南华北安深1井（T）、泌阳坳陷泌页1井（E）、济阳坳陷古近系及下辽河盆地的暗色泥页岩中钻获工业油流，显示出中国泥页岩油气勘探的现实性，证明其油气资源前景广阔。

4 结束语

中国暗色泥页岩油气勘探才刚刚起步［8－10］，对这类非常规油气成藏，尚有不少问题有待探索，需要一段时间去实践和认识。现就中国暗色泥页岩纵横向分布的有效指标和所钻的先导实验井含油气量等现状分析，认为中国泥页岩油与泥页岩气资源量大体各半。笔者初步估算泥页岩气资源量介于60×1012～80× 1012m3。总之，中国泥页岩油气资源潜力大，是今后油气勘探的重要接替领域之一。

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Characteristics and exploration prospect of unconventional shale gas reservoirs in China

Kang Yuzhu
（Sinopec Exploration ＆Development Research Institute，Beijing 100083，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 4，pp.1－5，4／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

Unconventional hydrocarbon resources have become one of the major targets for oil and gas exploration in present China，among which shale gas reservoirs are the best and the most practical choice.In view of this，this paper summarizes the characteristics of unconventional shale gas reservoirs in China.（1）Dark shales mainly include marine，interactive marine ＆terrestrial deposit，and lacustrine mudstones and shales.（2）The common types are agrillaceous shale，carbonaceous shale，siliceous shale，and calcareous shale.（3）Shale gas pooling are usually found in such hypoxia environments as closed bay，lagoon，deep lake，undercompensated basin，deep shelf，etc.（4）The effective indexes for dark shales are generalized as follows：more than 0.5%in the TOC value，over 40%in the content of brittle minerals，less than 4000 m in the burial depth，more than 30 m in effective thickness，and over 50 km2in the effective area.Therefore，based on the fact of widely distributed dark shales all over China and the breakthrough made in shale gas exploration，it is predicted that shale gas resource reserves will be at least 60×1012－80×1012m3in China.With this great potential，shale gas resources will be the next important field of oil and gas exploration and development.In the end，this paper also suggests that other peculiar geological conditions like complex surface，burial depth，post－stage preservation，environmental protection，etc.should be highly focused on in the further shale gas exploration and development.

China，unconventional hydrocarbon reservoir，dark shales，hydrocarbon resource potential，geological condition

康玉柱.中国非常规泥页岩油气藏特征及勘探前景展望.天然气工业，2012，32（4）：1－5.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.04.001

康玉柱，1936年生，中国工程院院士，本刊第七届编委会顾问；1960年毕业于原长春地质学院普查系；长期从事油气勘探理论研究工作，建立了我国古生代海相成油气理论并丰富了地质力学找油气等理论，1993年获“李四光地质科学奖”。地址：（100083）北京市学院路31号中国石化石油勘探开发研究院。电话：（010）82312108。E－mail：kangyz＠pepris.com

2012－03－08 编辑 居维清）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.04.001

Kang Yuzhu，Academician of Chinese Academy of Engineering，born in 1936，is one of consultants of the 7thNGI Editorial Board.

Add：No.31，Xueyuan Rd.，Haidian District，Beijing 100083，P.R.China

Tel：＋86－10－8231 2108 E－mail：kangyz＠pepris.com