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    美國(guó)“頁(yè)巖氣革命”的成功，像洪亮的鐘聲，響徹全球能源市場(chǎng)，改寫了世界能源格局。受此啟發(fā)，我國(guó)的“頁(yè)巖氣革命”即將上演。去年底，國(guó)土資源部關(guān)于將頁(yè)巖氣作為獨(dú)立礦種的申請(qǐng)得到國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)。前不久，這個(gè)剛剛被批準(zhǔn)的單一礦種又被寫入政府工作報(bào)告中。這充分表明，我國(guó)的非常規(guī)油氣資源進(jìn)入國(guó)家能源戰(zhàn)略視野。

    我國(guó)盆地眾多，類型多樣，各種非常規(guī)油氣資源豐富，特別是低勘探程度盆地區(qū)域，尚存在巨大的非常規(guī)油氣資源；非常規(guī)油氣勘探尚處于起步階段，多類型的油氣資源有待探索和發(fā)現(xiàn)。

    特邀中國(guó)工程院院士康玉柱撰文，對(duì)我國(guó)泥頁(yè)巖尤其是暗色泥頁(yè)巖類型、分布特征和沉積環(huán)境進(jìn)行介紹，對(duì)構(gòu)成暗色泥頁(yè)巖商業(yè)開發(fā)的基本條件和中美泥頁(yè)巖儲(chǔ)量及含油性比較等問(wèn)題進(jìn)行解讀，以饗讀者。

    泥頁(yè)巖層系是指“泥頁(yè)巖及其所夾的薄層及其他巖石的組合”，如大套暗色泥頁(yè)巖中夾的薄層泥質(zhì)粉砂巖、砂巖及泥灰?guī)r、石灰?guī)r等。暗色泥頁(yè)巖油氣是非常規(guī)油氣的一種，是指暗色泥頁(yè)巖層系中滯留的油氣。

    暗色泥頁(yè)巖類型及沉積環(huán)境

    暗色泥頁(yè)巖具有極低的基質(zhì)孔隙度和滲透率，油氣產(chǎn)自于自身并以吸附、游離及水溶解形式富集于泥頁(yè)巖層系中，可稱為原地滯留油氣。這類油氣藏無(wú)明顯的圈閉界限，“生、儲(chǔ)、蓋”一體化（生油氣層也是儲(chǔ)集層和蓋層）。當(dāng)然，要成藏還離不開賦存條件。

    泥頁(yè)巖油氣主要以游離態(tài)、吸附態(tài)及溶解態(tài)等形式存在，以游離態(tài)和吸附態(tài)為主，吸附態(tài)與煤層氣相似，游離態(tài)與常規(guī)油氣相似。

    常見(jiàn)的泥頁(yè)巖類型有泥質(zhì)泥頁(yè)巖、碳質(zhì)泥頁(yè)巖、硅質(zhì)泥頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥頁(yè)巖等。當(dāng)泥頁(yè)巖中混入一定量的砂質(zhì)成分時(shí)，會(huì)形成砂質(zhì)泥頁(yè)巖。富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖是形成泥頁(yè)巖油氣的主要巖石類型。暗色泥頁(yè)巖中含有大量的有機(jī)質(zhì)與細(xì)粒、分散狀黃鐵礦、菱鐵礦等，有機(jī)質(zhì)含量3%～15%。碳質(zhì)頁(yè)巖中含有大量細(xì)粒、分散狀的碳化有機(jī)質(zhì)，有機(jī)碳含量10%～20%，這類頁(yè)巖的特征為黑色、染手且含植物化石。

    我國(guó)暗色泥頁(yè)巖主要包括海相、海陸交互相以及陸（湖）相泥頁(yè)巖和泥巖。南方揚(yáng)子地塊海相泥頁(yè)巖分布廣泛并夾硅質(zhì)頁(yè)巖（如揚(yáng)子地區(qū)牛蹄塘組底部頁(yè)巖）、暗色泥頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥頁(yè)巖和砂質(zhì)泥頁(yè)巖；海陸交互相泥頁(yè)巖多為砂質(zhì)泥頁(yè)巖、碳質(zhì)泥頁(yè)巖；陸（湖）相泥頁(yè)巖頁(yè)理發(fā)育，其中渤海灣盆地、柴達(dá)木盆地新生界湖相泥頁(yè)巖鈣質(zhì)含量較高，鄂爾多斯盆地中生界湖相泥頁(yè)巖石英含量較高。

    泥頁(yè)巖可形成于陸相、海相及海陸交互相沉積環(huán)境中。暗色泥頁(yè)巖主要形成于缺氧的閉塞海灣、潟湖、湖泊深水區(qū)、欠補(bǔ)償盆地及深水陸棚等沉積環(huán)境中。碳質(zhì)頁(yè)巖常與煤系伴生，一般出現(xiàn)在煤層頂、底板或夾層中，以湖泊、沼澤環(huán)境沉積為主。石炭紀(jì)—二疊紀(jì)、三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)和古近紀(jì)—新近紀(jì)，為我國(guó)3次主要的成煤期，發(fā)育多套與煤層相伴生的碳質(zhì)頁(yè)巖。如我國(guó)南方地區(qū)的二疊系龍?zhí)督M碳質(zhì)頁(yè)巖分布面積較廣，厚度200米～300米；我國(guó)南方揚(yáng)子地塊、華北地塊及塔里木地塊古生界海相泥頁(yè)巖，以深水陸棚相沉積為主；我國(guó)陸相沉積盆地中，松遼盆地白堊系、渤海灣盆地古近系、四川盆地三疊系、鄂爾多斯盆地三疊系等發(fā)育多套湖相、湖沼相黑色泥頁(yè)巖，含豐富的介形蟲、孢粉、細(xì)菌、高等植物等化石及有機(jī)質(zhì)，厚度200米～1500米。

    這些構(gòu)成了暗色泥頁(yè)巖的沉積環(huán)境。

    構(gòu)成暗色泥頁(yè)巖商業(yè)開發(fā)的基本條件

    在沉積盆地中只要發(fā)育暗色泥頁(yè)巖，就有可能形成泥頁(yè)巖油氣藏。

    國(guó)外資料和國(guó)內(nèi)初步勘探實(shí)踐成果表明，具有經(jīng)濟(jì)開發(fā)效益的暗色泥頁(yè)巖基本特征包括干酪根類型為腐泥—腐殖型等，孔隙度小于10%，滲透率小于0.01毫達(dá)西；泥頁(yè)巖中脆性礦物含量超過(guò)40%，有效厚度大于30米，有效面積大于50平方千米，埋藏深度淺于4000米且泥頁(yè)巖內(nèi)各類裂縫發(fā)育良好。

    這些構(gòu)成暗色泥頁(yè)巖商業(yè)開發(fā)的基本條件。

    泥頁(yè)巖中主要含有黏土礦物（高嶺石、蒙脫石、伊利石等）以及碎屑礦物（石英、長(zhǎng)石、方解石等）。脆性礦物含量越高，巖石脆性越強(qiáng)，在外力作用下越易形成天然裂縫和誘導(dǎo)性裂縫，有利于泥頁(yè)巖油氣開采。高黏土礦物含量高的泥頁(yè)巖，塑性強(qiáng)，吸收能量強(qiáng)，以平面裂縫為主，不利于泥頁(yè)巖油藏儲(chǔ)層改造。在美國(guó)的產(chǎn)氣頁(yè)巖中，石英含量為28%～52%，碳酸鹽巖含量為4%～16%，總脆性礦物含量為46%～50%。

    我國(guó)海相頁(yè)巖、海陸交互相碳質(zhì)泥頁(yè)巖、陸相泥頁(yè)巖三種泥頁(yè)巖類型，脆性礦物含量較高，如上揚(yáng)子區(qū)古生界海相泥頁(yè)巖石英含量24.3%～52%，長(zhǎng)石含量4.3%～32.3%，方解石含量8.5%～16.9%，總脆性礦物含量40%～80%；四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組黏土礦物含量15%～78%，石英、長(zhǎng)石等脆性礦物含量22%～86%；鄂爾多斯盆地上古生界含煤層系碳質(zhì)泥頁(yè)巖石英含量32%～54%，總脆性礦物含量40%～58%。

     巖石礦物組成對(duì)泥頁(yè)巖油氣開發(fā)至關(guān)重要。具備商業(yè)開發(fā)價(jià)值的泥頁(yè)巖，一般脆性礦物含量要高于40%，黏土礦物含量小于30%。

    中美泥頁(yè)巖儲(chǔ)量及含油性比較

    在實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣商業(yè)開發(fā)的北美地區(qū)，頁(yè)巖含氣量最低為每噸1.1立方米，最高達(dá)每噸9.9立方米。四川盆地寒武系筇竹寺組黑色泥頁(yè)巖含氣量為每噸1.17立方米～6.02立方米，平均為每噸1.90立方米；下志留統(tǒng)龍馬溪組黑色泥頁(yè)巖含氣量為每噸1.73立方米～5.10立方米，平均為每噸2.8立方米（渝東渝頁(yè)1井實(shí)測(cè)含氣量為每噸1立方米～3立方米），具有開發(fā)價(jià)值。

    美國(guó)開采頁(yè)巖氣采收率早期為7%～8%，目前為13.5%，預(yù)計(jì)可達(dá)25%的較高水平。與北美頁(yè)巖氣相比，我國(guó)泥頁(yè)巖油氣具有四大特點(diǎn)：一是海相古生界泥頁(yè)巖熱演化程度較高，而陸相中新生界泥頁(yè)巖熱演化程度較低，油氣伴生；二是構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)，賦存條件復(fù)雜；三是地面多山地、丘陵等復(fù)雜地表，埋藏較深（1000米～6000米）；四是構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)、泥頁(yè)巖裂縫發(fā)育，有利于泥頁(yè)巖油氣開采。

    就年代及區(qū)域而言，我國(guó)暗色泥頁(yè)巖從震旦系—新近系均有發(fā)育、區(qū)域分布遍及全國(guó)；就沉積環(huán)境而言，海相—海、陸交互相—陸相均發(fā)育較厚的暗色泥頁(yè)巖。我國(guó)暗色泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)含量、熱演化程度等指標(biāo)與美國(guó)主要暗色泥頁(yè)巖相似。

    近幾年來(lái)，我國(guó)相繼在四川盆地及鄂西地區(qū)古生界海相泥頁(yè)巖層系——下寒武統(tǒng)筇竹寺組、下志留統(tǒng)龍馬溪組等地層鉆獲天然氣流；在陸相湖盆泥頁(yè)巖層系——南華北安深1井、泌陽(yáng)坳陷泌頁(yè)1井、濟(jì)陽(yáng)坳陷古近系及下遼河盆地的暗色泥頁(yè)巖中鉆獲工業(yè)油流，這表明我國(guó)泥頁(yè)巖油氣資源儲(chǔ)量豐富，勘探前景廣闊。

    我國(guó)泥頁(yè)巖油與泥頁(yè)巖氣資源量大體相當(dāng)，二者資源量總和估算為60萬(wàn)億～80萬(wàn)億立方米，是未來(lái)油氣勘探的重要接替領(lǐng)域。