朱如凱，鄒才能，吳松濤，楊 智，毛治國(guó)，楊海波，范春怡,惠 瀟，崔景偉，蘇 玲，王煥第

(1.中國(guó)石油 勘探開發(fā)研究院，北京 100083； 2.國(guó)家能源致密油氣研發(fā)中心，北京 100083；3. 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司 油氣儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083； 4.中國(guó)石油 新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000；5.中國(guó)石油 長(zhǎng)慶油田分公司，陜西 西安 710016； 6.石油工業(yè)出版社，北京 100011)

致密油是一種非常規(guī)石油資源，基本特點(diǎn)是烴源巖處于生油窗，源-儲(chǔ)互層或緊鄰，儲(chǔ)層致密，覆壓基質(zhì)滲透率≤0.1×10-3μm2(空氣滲透率<1×10-3μm2)，單井無自然產(chǎn)能或自然產(chǎn)能低于商業(yè)石油產(chǎn)量下限，但在一定經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)措施下可獲得商業(yè)石油產(chǎn)量。致密油與成熟烴源巖中已生成并滯留在頁(yè)巖地層中聚集的頁(yè)巖油有明顯差異，在頁(yè)巖油中，儲(chǔ)層滲透率很低，頁(yè)巖既是生油巖，又是儲(chǔ)集巖[1]。

中國(guó)致密油主要分布在中、新生代陸相含油氣盆地中，發(fā)育與湖相生油巖共生或接觸、大面積分布的致密砂巖油或致密碳酸鹽巖油。2008年開始，借鑒美國(guó)非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn)，中國(guó)開始加強(qiáng)非常規(guī)油氣成藏條件研究和工程技術(shù)攻關(guān)。通過開辟開發(fā)試驗(yàn)區(qū)和產(chǎn)業(yè)化示范區(qū)，致密油勘探開發(fā)取得重大成果，形成了陸相致密油富集理論，以及“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)、“三品質(zhì)”評(píng)價(jià)、快速鉆完井和規(guī)模改造配套技術(shù)[1-8]。中國(guó)陸相致密油攻關(guān)取得重大進(jìn)展，成為非常規(guī)石油發(fā)展的熱點(diǎn)。中國(guó)致密油主要分布于鄂爾多斯、松遼、準(zhǔn)噶爾(含三塘湖)和渤海灣4個(gè)陸相盆地[1,6,9-14]，以中生界、新生界頁(yè)巖層系為主，包括三疊系、白堊系、二疊系、古近系、新近系和侏羅系等[6,9,13-14]。中國(guó)陸相頁(yè)巖油熱演化程度總體較低[鏡質(zhì)體反射率(Ro)多介于0.5%～1.3%]，分布面積相對(duì)較小(幾百至上萬(wàn)平方千米)，孔隙度變化較大(孔隙度介于3%～15%)，油質(zhì)一般較重(原油密度多大于0.85 g/cm3)，地層壓力差異大(壓力系數(shù)0.6～2.2)。初步預(yù)測(cè)，技術(shù)可采資源量致密油約(10～20)×108t。2018年，中國(guó)致密油產(chǎn)量105×104t。

本文在研究分析了中國(guó)陸相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育模式、致密儲(chǔ)層特征及致密油富集規(guī)律基礎(chǔ)上，評(píng)價(jià)了中國(guó)陸相致密油資源潛力，分析了致密油“甜點(diǎn)區(qū)”形成主控因素，探索了“甜點(diǎn)區(qū)”評(píng)價(jià)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立了評(píng)價(jià)工作方法和流程。這對(duì)于中國(guó)陸相致密油產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要意義。

1 中國(guó)陸相湖盆細(xì)粒沉積模式與富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖分布

中國(guó)陸相湖盆富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖形成于二疊紀(jì)、三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、新近紀(jì)和古近紀(jì)等多個(gè)時(shí)代。其中，二疊紀(jì)在準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育風(fēng)城組(P1f)、夏子街組(P2x)和烏爾禾組(P2-3w)頁(yè)巖；三疊紀(jì)在鄂爾多斯盆地發(fā)育延長(zhǎng)組九段(T3y9)和延長(zhǎng)組七段(T3y7)頁(yè)巖[6,13,15-17]；侏羅紀(jì)在中、西部地區(qū)形成大范圍含煤建造，但在四川盆地為內(nèi)陸淺湖-半深水湖相沉積，早-中侏羅世發(fā)育了自流井組(J1-2z)頁(yè)巖；白堊紀(jì)在松遼盆地發(fā)育青山口組(K1q)、嫩江組(K1n)、沙河子組(K1s)和營(yíng)城組(K1g)頁(yè)巖[6,13]；古近紀(jì)在渤海灣盆地發(fā)育沙河街組一段(E3s1)、沙河街組三段(E3s3)、沙河街組四段(E3s4)和孔店組(E3k)頁(yè)巖[18-19]。湖相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖為松遼、渤海灣、鄂爾多斯和準(zhǔn)噶爾等大型產(chǎn)油區(qū)的主力烴源巖。

形成富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的主控因素為原始生產(chǎn)力和有機(jī)質(zhì)保存條件。Bradley和Eugster[20]提出季節(jié)性分層的淡水湖最深部水體循環(huán)對(duì)流受阻而缺氧，常常發(fā)育厚層富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖。咸水湖可能更有利于有機(jī)質(zhì)保存，因?yàn)樗w分層狀態(tài)更穩(wěn)定。半咸水湖常常與外界局限連通，高生產(chǎn)率、缺少碎屑稀釋以及無硫化還原細(xì)菌的活動(dòng)可能是富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖形成的關(guān)鍵因素[21]。沉積環(huán)境恢復(fù)是揭示富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖成因和分布特征的基礎(chǔ)，可以利用元素地球化學(xué)和同位素分析等方法及古氣候、古生產(chǎn)力、古鹽度、古氧化還原性、古生物、古水深和事件作用等參數(shù)，判斷古環(huán)境。通過對(duì)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組、松遼盆地青山口組和準(zhǔn)噶爾盆地蘆草溝組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖開展詳細(xì)的巖石學(xué)特征、沉積組構(gòu)、元素地球化學(xué)和有機(jī)碳含量(TOC)等分析，認(rèn)為適宜的火山作用、低沉積速率、缺氧還原環(huán)境、海水入侵與水體分層是富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖形成的重要影響因素(圖1)。

1.1 適宜的火山作用造成藻類勃發(fā)

火山灰泛指大小在0.01～2 mm的火山噴發(fā)產(chǎn)生的碎屑物質(zhì)，主要包括玻屑、晶屑和巖屑；小于0.01 mm的碎屑物質(zhì)被稱為火山塵。火山灰和火山塵沉積成巖形成凝灰?guī)r?；鹕交液胸S富的易溶性鐵鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，能促進(jìn)藻類爆發(fā)性生長(zhǎng)，有利于提高湖盆原始生產(chǎn)力。特別是P元素，與頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)富集密切相關(guān)。頁(yè)巖TOC與P2O5含量有較好的相關(guān)關(guān)系，凝灰?guī)r控制P元素分布和TOC含量[22-24]?；鹕交页练e厚度與釋放的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度成正比，適量沉降的火山灰能促進(jìn)藻類勃發(fā)。Duggen等[25]實(shí)驗(yàn)表明：一層厚度為1 mm、面積為1 dm2的火山灰(約20 g)沉降在相同面積的50 m高度(相當(dāng)于透光層厚度)的水柱中，可大幅增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度，其中Fe濃度增加0.4～2.4 nmol/L(即增加海洋Fe含量1～5倍)，Zn濃度增加0.1～1.1 nmol/L。距離火山口越近，火山灰沉積厚度越大，海洋和湖泊獲得的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度越高，藻類勃發(fā)

圖1 中國(guó)陸相湖盆細(xì)粒沉積巖沉積模式Fig.1 The deposition model of fine-grained sedimentary rocks in continental lacustrine basins in China

可能性越大。需要注意的是，火山灰不僅能釋放鐵、氮和磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，也釋放出Cu，Cd，Pb，Zn，H2S和SO2等有毒物質(zhì)；其中，Cu2+具有很強(qiáng)毒性，濃度過高會(huì)嚴(yán)重抑制浮游生物的生長(zhǎng)[26]。對(duì)于水體有限的湖泊，近距離火山噴發(fā)還會(huì)釋放大量氯化氫和氯氣等有毒氣體，并大幅提升水溫、降低pH值，造成生物大規(guī)模死亡；只有在適量火山灰沉積的情況下，火山灰才會(huì)對(duì)有機(jī)質(zhì)富集起到積極作用。

中國(guó)陸相湖盆優(yōu)質(zhì)烴源巖常與凝灰?guī)r共生，如鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組七段(長(zhǎng)7 段)、松遼盆地青山口組一段、渤海灣盆地沙河街組三段和四段[19]、準(zhǔn)噶爾盆地蘆草溝組及三塘湖盆地蘆草溝組等[3,27]，均廣泛發(fā)育薄層-紋層狀凝灰?guī)r。凝灰?guī)r常見顏色為淺灰色、淺黃色、紫紅色等，單層厚度一般為10～100 mm，最厚可達(dá)數(shù)米，主要來自火山噴發(fā)活動(dòng)，具有粒序紋層結(jié)構(gòu)、大氣降落等明顯沉積特征。多次厘米級(jí)及其以下火山灰沉降可促使藻類高頻勃發(fā)，在遠(yuǎn)離物源深湖區(qū)可形成缺氧還原環(huán)境，有利于藻類紋層保存；多次噴發(fā)的火山發(fā)育帶周邊深水湖泊最有利于形成大面積厚層富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖[28]。以鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段為例，野外剖面和巖心觀察發(fā)現(xiàn)，凝灰?guī)r段與富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖伴生，膠磷礦發(fā)育，富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖中夾持的火山灰厚度絕大多數(shù)為厘米至毫米級(jí)，火山灰層數(shù)越多，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度越大。在遠(yuǎn)離物源的深湖區(qū)，長(zhǎng)7段底部的沉凝灰?guī)r累計(jì)厚度與高有機(jī)質(zhì)豐度油頁(yè)巖厚度呈良好正相關(guān)關(guān)系[29]，如Z8井共識(shí)別出凝灰?guī)r超過180層，衣食村剖面發(fā)育156層凝灰?guī)r，巖性以玻屑、晶屑凝灰?guī)r為主，厚度以厘米級(jí)為主，XRF分析顯示U，Mo，F(xiàn)e和Cu等無機(jī)元素含量在凝灰?guī)r發(fā)育的層段富集。與凝灰?guī)r共生的油頁(yè)巖中藻類極為豐富，凝灰?guī)r層自身也富含藍(lán)藻化石和超微生物化石[17,30-31]。這些生物化石外形上有球形、橢球形等，常常具有膠磷礦和黃鐵礦的外殼，內(nèi)部為有機(jī)質(zhì)；常見磷結(jié)核和膠磷礦。原生厚膠磷礦外殼和生物膜殼快速黃鐵礦化是長(zhǎng)7有機(jī)質(zhì)得以保存的主要影響因素。這些化石層段多出現(xiàn)在長(zhǎng)73底部，表現(xiàn)出短暫的“勃發(fā)—消亡”特征，并常常出現(xiàn)在凝灰質(zhì)紋層附近，證實(shí)火山噴發(fā)、湖底熱液活動(dòng)等為其觸發(fā)機(jī)制。鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段發(fā)育延長(zhǎng)期最大的湖盆，深湖面積寬廣。與區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)相伴隨的地震、火山噴發(fā)與湖底熱水活動(dòng)等突發(fā)地質(zhì)事件，促進(jìn)了富營(yíng)養(yǎng)湖盆的形成，誘發(fā)了高的生物生產(chǎn)力，造成了十分有利于有機(jī)質(zhì)保存的缺氧環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)的富集。長(zhǎng)7期凝灰?guī)r與烴源巖在平面展布上具有一致性(圖2)。

圖2 鄂爾多斯盆地長(zhǎng)73富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖TOC含量與凝灰?guī)r分布疊合圖Fig.2 Superimposition of TOC content in organic-rich shales and tuff rock distribution in Chang 73,Ordos Basin

1.2 低沉積速率和深部熱液流體有利于有機(jī)質(zhì)形成

沉積速率是影響沉積物中有機(jī)質(zhì)豐度的重要因素[32]，沉積速率對(duì)有機(jī)質(zhì)的富集作用具有兩面性。當(dāng)沉積速率在一定范圍內(nèi)時(shí)，沉積速率增加減少了有機(jī)質(zhì)被氧化降解的時(shí)間，使得有機(jī)質(zhì)埋藏效率提高[33]；但當(dāng)沉積速率超過臨界值時(shí)，沉積速率過大而產(chǎn)生的稀釋作用導(dǎo)致單位質(zhì)量沉積物中有機(jī)質(zhì)含量下降。Tyson[34]認(rèn)為在古海洋中沉積速率的臨界值為5 cm/ka，即當(dāng)沉積速率小于5 cm/ka時(shí)，隨著沉積速率的增加，有機(jī)質(zhì)富集程度升高，但同時(shí)也受到氧化還原程度的影響；沉積速率超過5 cm/ka之后，隨著沉積速率的增加，有機(jī)質(zhì)富集程度降低；沉積速率超過35 cm/ka之后，TOC不會(huì)受到海底氧化還原程度的影響。Ding[35]通過對(duì)二連盆地的多個(gè)次級(jí)凹陷進(jìn)行分析得到了相似的結(jié)論，認(rèn)為當(dāng)沉積速率小于5 cm/ka左右時(shí)，TOC的富集受控于水體的氧化還原程度；當(dāng)沉積速率超過5 cm/ka的時(shí)候，古生產(chǎn)力為主要的影響因素。

鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7油層組的烴源巖有機(jī)質(zhì)主要來自低等水生生物，與陸源碎屑注入關(guān)系較小，物源注入的影響主要體現(xiàn)在有機(jī)質(zhì)的埋藏效率和稀釋作用兩個(gè)方面。只有適當(dāng)?shù)某练e速率才會(huì)對(duì)有機(jī)質(zhì)富集起到積極作用。長(zhǎng)7沉積期強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)導(dǎo)致湖盆的快速沉降，使得沉降速率大于物源的供給速率，為欠補(bǔ)償沉積[36]；總稀土元素含量相對(duì)較低，也反映了較少的陸源碎屑供給[16]。有學(xué)者認(rèn)為長(zhǎng)7沉積平均速率為1.31 cm/ka，其中長(zhǎng)73沉積速率為1.15 cm/ka，長(zhǎng)72沉積速率為1.35 cm/ka，長(zhǎng)71沉積速率為1.44 cm/ka。也有學(xué)者計(jì)算長(zhǎng)7的平均沉積速率為7.9 cm/ka。作者根據(jù)鄂爾多斯盆地南部銅川地區(qū)瑤典鎮(zhèn)衣食村剖面長(zhǎng)73段剖面實(shí)測(cè)和精確的凝灰?guī)r鋯石同位素測(cè)年，計(jì)算平均速率為5.0 cm/ka。同時(shí)根據(jù)旋回地層學(xué)分析，計(jì)算不同層段的沉積速率，發(fā)現(xiàn)沉積速率與TOC含量具有很好的一致性(圖3)，較低的沉積速率有利于有機(jī)質(zhì)的富集。

1.3 海水入侵與水體分層促成黑色頁(yè)巖形成

松遼盆地青山口組暗色泥巖和油頁(yè)巖層序中常夾薄層粉砂巖，粉砂巖中具各種牽引流構(gòu)造，在斜坡相帶中發(fā)育同沉積滑塌層，反映其明顯受周期性底流作用的影響。黑色頁(yè)巖層序的同位素組成和環(huán)境地化指標(biāo)特征說明，周期性底流出現(xiàn)與周期性海水注入密切相關(guān)。通過對(duì)盆地多口井硼元素分析，發(fā)現(xiàn)哈14井、徐11井、葡53井和查19井均存在硼異常，說明海侵范圍波及到齊家-古龍洼陷、三肇洼陷和長(zhǎng)嶺洼陷的邊緣，覆蓋盆地三分之二的區(qū)域(圖4)。

海水侵入帶來大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，造成湖盆水體富含營(yíng)養(yǎng)，水生低等生物如藻類大量繁殖，提高了湖盆生產(chǎn)力。這些環(huán)境地化指標(biāo)變化與海平面波動(dòng)趨勢(shì)相吻合。王璞珺[37]通過生物事件和礦物特征的系統(tǒng)分析，推測(cè)松遼盆地白堊紀(jì)湖盆的鹽度分層與海水注入形成的底流有關(guān)，周期性海水注入是形成底流的重要因素。海水鹽度、密度和有機(jī)質(zhì)豐度均較相應(yīng)的淡水高，導(dǎo)致水體分層，使底層水呈厭氧狀態(tài)，有利于黑色頁(yè)巖形成。

松遼盆地自晚侏羅世后期進(jìn)入主斷陷期，發(fā)育大量同生正斷層，最大斷距達(dá)3 000 m，形成了一系列次一級(jí)地塹式斷陷，控制了同期發(fā)育的多斷陷中以白堊紀(jì)初期湖相泥巖為主的烴源巖的形成與分布。晚白堊世盆地整體進(jìn)入坳陷發(fā)育階段，整體沉降，在青山口組沉積期和嫩江組沉積期發(fā)生兩次大規(guī)模湖侵，形成大面積展布的兩套優(yōu)質(zhì)烴源巖。青山口組優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度大，分布面積廣，有機(jī)質(zhì)豐度高，有效烴源巖控制范圍內(nèi)普遍含油，最大含油面積18 000 km2，以中央坳陷區(qū)為中心呈環(huán)帶狀分布。青(青山口組)一段暗色泥巖平均厚60 m，青二段和青三段暗色泥巖一般厚250～500 m；青一段TOC含量平均為2.13%，最高可達(dá)8.68%，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主。

圖3 鄂爾多斯盆地銅川地區(qū)衣食村剖面長(zhǎng)73段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖TOC含量與沉積速率關(guān)系Fig.3 The correlation between TOC content in organic-rich shales and sedimentary rate in the Chang 73 of the Yishicun outcrop,Tongchuan area,Ordos Basin

圖4 松遼盆地典型井硼元素異常(a—d)及海侵范圍(e)Fig.4 Boron anomaly(a-d) in typical wells and extent of transgression(e) in the Songliao Basin

2 中國(guó)陸相致密儲(chǔ)層類型與特征

中國(guó)陸相致密油儲(chǔ)層類型包括致密砂巖、致密碳酸鹽巖、致密混積巖和致密沉凝灰?guī)r等。致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)不同于常規(guī)砂巖儲(chǔ)層，其孔喉直徑小、連通性差、非均質(zhì)性強(qiáng)。中國(guó)致密儲(chǔ)層在多個(gè)盆地皆有發(fā)育，特別是大型盆地，如鄂爾多斯、松遼、準(zhǔn)噶爾、四川和渤海灣等盆地。由于每個(gè)盆地特殊的構(gòu)造演化歷史、沉積充填過程及油氣運(yùn)聚期次，導(dǎo)致不同盆地致密油儲(chǔ)層的分布與類型具有差異。

2.1 致密砂巖

致密砂巖是中國(guó)陸相致密儲(chǔ)層重要的儲(chǔ)集類型，在四大盆地中、新生代地層中皆有發(fā)育，重點(diǎn)層系包括鄂爾多斯盆地三疊系長(zhǎng)7段、松遼盆地白堊系扶楊油層與高臺(tái)子油層、四川盆地侏羅系涼高山組與沙溪廟組及柴達(dá)木盆地新近系上干柴溝組等。沉積相主體為三角洲前緣水下分流河道與河口壩沉積，在湖盆中心部位發(fā)育重力流沉積。

中國(guó)致密砂巖具有成分成熟度與結(jié)構(gòu)成熟度較低的特征。以鄂爾多斯盆地三疊系長(zhǎng)7段為例，XRD結(jié)果揭示石英含量中等，長(zhǎng)石含量相對(duì)較高，粘土礦物類型以伊/蒙混層、綠泥石和高嶺石為主。巖性以長(zhǎng)石砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖與長(zhǎng)石巖屑砂巖為主。整體處于中成巖階段，壓實(shí)作用強(qiáng)，巖石薄片中可見顆粒以線-凹凸接觸為主，黑云母等塑性顆粒呈定向排列(圖5a1)，膠結(jié)作用發(fā)育，方解石和鐵方解石等碳酸鹽膠結(jié)發(fā)育(圖5a2)，可見石英自生加大(圖5a3)，溶蝕作用發(fā)育程度差別大，整體非均質(zhì)性強(qiáng)。

致密砂巖物性較差，整體孔隙度普遍低于12%，空氣滲透率小于1.0×10-3μm2。鑄體薄片與掃描電鏡研究表明，儲(chǔ)集空間以粒間溶孔和顆粒溶蝕孔為主，見少量原生孔隙發(fā)育，局部發(fā)育鑄?？?圖5a2)。溶蝕組分以長(zhǎng)石和巖屑等為主(圖5a3—a5)，溶蝕孔內(nèi)多發(fā)育高嶺石和綠泥石等粘土礦物充填(圖5a5)。三維孔隙結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)層物性具有正相關(guān)關(guān)系，一般孔隙度大于8%，三維空間內(nèi)孔隙分布較均勻，連通性中等。如鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7致密砂巖(圖5a6)，孔隙直徑較小，主體的孔隙直徑小于500 nm。

密閉取心樣品含油飽和度結(jié)果表明，中國(guó)不同地區(qū)致密砂巖含油飽和度具有明顯差異。松遼盆地扶楊油層致密砂巖含油飽和度相對(duì)較低，介于10%～70%，平均含油飽和度小于50%；四川盆地沙溪廟組致密砂巖含油飽和度變化大，介于10%～80%，平均值小于60%；鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7致密砂巖含油飽和度相對(duì)較高，介于60%～90%，平均值大于75%。

2.2 致密碳酸鹽巖

致密碳酸鹽巖在中國(guó)四川盆地侏羅系大安寨段、渤海灣盆地古近系沙(沙河街組)三段和沙四段及柴達(dá)木盆地古近系下干柴溝組等均見油氣產(chǎn)出，整體為一套淺湖相碳酸鹽巖沉積。中國(guó)致密碳酸鹽巖主要集中在中、新生代，而且形成時(shí)期盆地主要以陸源碎屑沉積為主。因此，中國(guó)致密碳酸鹽巖儲(chǔ)層時(shí)空分布相對(duì)有限，具有儲(chǔ)層厚度較小、空間展布規(guī)模較局限的特征；以沙河街組為例，致密碳酸鹽巖主要集中在束鹿凹陷、東營(yíng)凹陷和滄東凹陷等地區(qū)，有效儲(chǔ)層橫向變化快，最大累計(jì)厚度普遍小于150 m，展布面積約500 km2。巖性以灰?guī)r為主，白云巖發(fā)育比例較低；如四川盆地大安寨組和渤海灣盆地沙三段，以致密介殼灰?guī)r、泥灰?guī)r為主，生物介殼含量較高，巖心和薄片中表現(xiàn)為亮晶方解石與泥晶方解石混合沉積特征。

中國(guó)陸相致密碳酸鹽巖儲(chǔ)層物性較致密砂巖物性更差。如四川盆地大安寨組介殼灰?guī)r孔隙度主體小于2%，2 297個(gè)樣品孔隙度平均值僅為0.97%，空氣滲透率主體小于0.1×10-3μm2，平均值為0.07×10-3μm2；薄片觀察極少見溶蝕孔隙發(fā)育(圖5b1，b2)，掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)孔隙以方解石溶蝕孔為主(圖5b3)，見裂縫發(fā)育(圖5b5)，局部發(fā)育方解石溶蝕孔與裂縫相互溝通的現(xiàn)象(圖5b4)； CT三維孔喉系統(tǒng)顯示，致密碳酸鹽巖儲(chǔ)層具有裂縫發(fā)育、孔喉相對(duì)孤立及局部發(fā)育較大的溶蝕孔隙等特征(圖5b6)，裂縫呈現(xiàn)定向排列特征。

與致密砂巖類似，中國(guó)致密碳酸鹽巖儲(chǔ)層也呈現(xiàn)出納米級(jí)孔喉系統(tǒng)占據(jù)儲(chǔ)集空間主體的特征，孔喉直徑峰值小于100 nm，且納米孔比例比致密砂巖要更高一些。密閉取心樣品含油飽和度結(jié)果表明，致密碳酸鹽巖含油飽和度整體較高。如四川盆地大安寨組介殼灰?guī)r含油飽和度較高，介于60%～90%，平均含油飽和度達(dá)80%；渤海灣盆地沙三段致密泥灰?guī)r平均含油飽和度也達(dá)到了65%。受儲(chǔ)集空間不發(fā)育及物性差的影響，中國(guó)陸相致密碳酸鹽巖儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度普遍低于致密砂巖儲(chǔ)層。四川盆地大安寨組介殼灰?guī)r可動(dòng)流體飽和度低于10%，主體集中在孔喉直徑小于1 μm的儲(chǔ)集空間內(nèi)；渤海灣盆地沙三段致密泥灰?guī)r可動(dòng)流體飽和度約20%，其中孔喉直徑小于1 μm的儲(chǔ)集空間比例達(dá)到17%。

2.3 致密混積巖

致密混積巖是中國(guó)陸相致密油一類特殊的儲(chǔ)層，以準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷上二疊統(tǒng)蘆草溝組為典型代表；此外，渤海灣盆地滄東凹陷古近系孔店組、柴達(dá)木盆地古近系混積巖也顯示出良好的勘探潛力。與致密砂巖和致密碳酸鹽巖相比，致密混積巖儲(chǔ)層在時(shí)空上分布更為局限，儲(chǔ)層厚度與橫向展布變化快。

準(zhǔn)噶爾盆地蘆草溝組混積巖具有巖性復(fù)雜和礦物成分多樣的特征。巖性主要以過渡性巖類為主，包括云質(zhì)粉-細(xì)砂巖、云屑砂巖、砂屑云巖及微晶-泥晶云巖，整體粘土礦物含量偏低。根據(jù)139塊XRD資料，準(zhǔn)噶爾盆地蘆草溝組混積巖石英含量為20.9%，鉀長(zhǎng)石含量3.6%，斜長(zhǎng)石含量21.8%，方解石含量11.9%，白云石含量24.5%，鐵白云石含量1.7%，黃鐵礦含量0.9%，粘土礦物含量13.3%，其他組分含量1.4%；渤海灣盆地孔店組混積巖石英含量16%，鉀長(zhǎng)石含量6%，斜長(zhǎng)石含量12%，方解石含量9%，白云石含量26%，黃鐵礦含量1%，菱鐵礦含量1%，方沸石含量14%，粘土礦物含量16%。巖心與薄片資料表明，混積巖儲(chǔ)層粒度細(xì)，粒徑小于0.25 mm，主體粒徑介于0.062 5～0.125 0 mm，巖心中可見紋層結(jié)構(gòu)發(fā)育，并在薄片中發(fā)育殘留瀝青與微晶白云石顆粒。

混積巖儲(chǔ)層物性范圍大，孔隙度介于4%～14%，平均值為8.36%；空氣滲透率差異較大，從小于0.01×10-3μm2到10×10-3μm2以上，平均滲透率2.59×10-3μm2。薄片與掃描電鏡結(jié)果表明，準(zhǔn)噶爾盆地蘆草溝組混積巖孔隙發(fā)育差異性大，其中白云質(zhì)砂巖與砂屑云巖儲(chǔ)層性質(zhì)最好，孔隙發(fā)育程度最高，見粒間孔及粒內(nèi)溶蝕孔發(fā)育(圖5c3—c5)；儲(chǔ)集空間主體由石英、白云石和鈉長(zhǎng)石等骨架顆粒構(gòu)成孔隙格架，內(nèi)部發(fā)育原生白云石晶體(圖5c3)、伊/蒙混層及綠泥石充填(圖5c5)，并發(fā)育石油或殘余瀝青充填孔隙中(圖5c4)。CT重構(gòu)的三維孔喉系統(tǒng)表明，致密混積巖孔隙整體分布性較好，裂縫發(fā)育程度要低于致密碳酸鹽巖(圖5c6)。

從孔徑分布看，致密混積巖孔喉直徑介于致密砂巖與致密碳酸鹽巖之間。高壓壓汞分析表明，具連通性的孔喉系統(tǒng)孔徑相對(duì)較小，直徑小于1 μm的連通性孔喉系統(tǒng)占儲(chǔ)集空間的比例達(dá)到89%，直徑小于100 nm的連通性孔喉系統(tǒng)占儲(chǔ)集空間比例超過35%。根據(jù)密閉取心巖心樣品含油飽和度測(cè)定結(jié)果，準(zhǔn)噶爾盆地蘆草溝組混積巖儲(chǔ)層含油飽和度較高，含油飽和度主體介于80%～95%，平均含油飽和度約90%。

2.4 致密沉凝灰?guī)r

致密沉凝灰?guī)r是中國(guó)陸相致密油最為特殊的一類儲(chǔ)層類型，主要分布在中國(guó)吐哈-三塘湖盆地上二疊統(tǒng)條湖組(表1)，整體為一套火山噴發(fā)后期火山灰“空降”水中形成的火山碎屑巖，厚度主要受湖盆古地形的控制。與上述致密砂巖、致密碳酸鹽巖及致密混積巖相比，致密沉凝灰?guī)r的分布范圍更為局限，主要集中在吐哈盆地馬朗凹陷與條湖凹陷，具有東南部厚度大、西北部厚度小的特征，整個(gè)地層厚度約500 m，展布面積1 000 km2。

三塘湖盆地條湖組沉凝灰?guī)r以玻屑和晶屑火山灰沉凝灰?guī)r為主，含有一定的有機(jī)質(zhì)碎屑組分，粘土礦物含量低。薄片鑒定結(jié)果表明，晶屑主要是石英、鈉長(zhǎng)石及少量鉀長(zhǎng)石，未見輝石和橄欖石等偏堿性的暗色礦物(圖5d1，d2)。鑄體薄片與場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡結(jié)果表明，沉凝灰?guī)r儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間包括原生孔與次生孔，以微孔為主，常見的微孔有粒間孔、粒內(nèi)溶孔、有機(jī)質(zhì)孔、晶內(nèi)孔和晶間孔(包括脫?；纬傻木чg孔)(圖5d3，d4)。其中，溶蝕微孔(圖5d3)和脫玻化形成的晶間孔(圖5d4)是最重要的儲(chǔ)集空間。CT重構(gòu)的三維孔喉系統(tǒng)表明，致密沉凝灰?guī)r孔隙整體較大，分布性較好(圖5d6)

三塘湖盆地條湖組沉凝灰?guī)r儲(chǔ)層物性具有明顯的“高孔低滲”特征。根據(jù)69 個(gè)樣品的物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果，孔隙度普遍大于5%，其中孔隙度大于16%的樣品占59.5%，孔隙度峰值區(qū)間為14%～20%，平均孔隙度為17.77%；空氣滲透率小于0.5×10-3μm2的樣品占92%，其中有32%的樣品滲透率低于0.05×10-3μm2，平均空氣滲透率為0.18×10-3μm2。高壓壓汞樣品分析結(jié)果表明，條湖組沉凝灰?guī)r儲(chǔ)層中微米級(jí)孔喉系統(tǒng)與亞微米-納米級(jí)孔喉系統(tǒng)比例相當(dāng)，直徑大于1μm的孔喉系統(tǒng)比例占47.9%；直徑小于1 μm 的孔喉系統(tǒng)比例占52.1%，其中直徑小于100 nm的納米級(jí)孔喉系統(tǒng)比例為19.3%。這也與條湖組沉凝灰?guī)r儲(chǔ)層特殊的孔隙結(jié)構(gòu)特征相印證。密閉取心含油飽和度分析結(jié)果表明，條湖組沉凝灰?guī)r儲(chǔ)層飽和度差異性較大，主體介于50%～90%；其中，62.7%的樣品含油飽和度大于60%，最大可達(dá)92%。

3 中國(guó)陸相致密油地質(zhì)特征與富集規(guī)律

3.1 致密油地質(zhì)特征

與北美海相致密油相比，中國(guó)陸相致密油分布具有獨(dú)特的地質(zhì)屬性，下面重點(diǎn)闡述中國(guó)陸相致密油和美國(guó)海相致密油地質(zhì)特征對(duì)比。

1) 中國(guó)致密油以陸相沉積為主，主要與陸相優(yōu)質(zhì)生油巖共生，分布較穩(wěn)定，面積中、小，主要分布在中、新生界頁(yè)巖層系，斷陷、坳陷和前陸等盆地都有分布，生油凹陷數(shù)量多；TOC值范圍跨度較大，一般為2%～15%；熱演化程度較低，Ro一般為0.5%～1.3%。美國(guó)致密油以海相沉積為主，主要與海相優(yōu)質(zhì)生油巖共生，分布穩(wěn)定，面積大，主要分布在古生界和中生界頁(yè)巖層系；頁(yè)巖層系TOC含量中等，一般為2%～6%；熱演化程度較高，Ro一般為0.7%～1.5%。

2) 中國(guó)致密油儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，橫向變化大，受陸源碎屑影響大；一般填隙物含量較高，孔隙度相對(duì)較低，致密儲(chǔ)層孔隙度一般為5%～12%，以微-納米級(jí)孔喉系統(tǒng)為主。美國(guó)致密油儲(chǔ)層以海相沉積為主，分布穩(wěn)定，儲(chǔ)層非均質(zhì)性相對(duì)較弱，受陸源影響較??；填隙物含量較低，孔隙度相對(duì)較高，孔隙度一般在5%～13%，最高為15%。

3) 中國(guó)致密油主要分布于凹陷區(qū)及斜坡帶，分布面積、規(guī)模相對(duì)較小，一般單個(gè)面積小于2 000 km2，地層累計(jì)厚度大；含油飽和度變化較大，一般介于50%～90%，可動(dòng)液態(tài)烴部分含量相對(duì)較低。美國(guó)致密油主要分布在寬緩陸棚，分布范圍較大，地層累計(jì)厚度較小；含油飽和度較高，一般介于60%～80%，可動(dòng)液態(tài)烴部分含量相對(duì)較高。

4) 中國(guó)陸相地層普遍經(jīng)歷較強(qiáng)烈、復(fù)雜的晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，對(duì)保存條件有一定影響，壓力系數(shù)變化大，地溫梯度較低，一般介于20～40 ℃/km[38]，致密油既有超壓，也有負(fù)壓；油質(zhì)相對(duì)較重，氣/油比較低。美國(guó)海相地層構(gòu)造較為穩(wěn)定，保存條件較好，頁(yè)巖層系以超壓為主，地溫梯度較高，一般介于30～50 ℃/km[39]；海相致密油多為輕質(zhì)油和凝析油，油質(zhì)較輕，氣/油比高。

5) 中國(guó)致密油開發(fā)剛起步，個(gè)別地區(qū)處于先期探索階段，目前單井產(chǎn)量較低，一般水平段體積壓裂后的單井穩(wěn)定產(chǎn)量在10～30 t/d；開發(fā)試驗(yàn)時(shí)間較短，單井累計(jì)產(chǎn)量較低，一般為(0.5～2.5)×104t。美國(guó)致密油已實(shí)現(xiàn)規(guī)模開發(fā)，單井產(chǎn)量一般較高，一般水平段體積壓裂后的單井穩(wěn)定產(chǎn)量在30～100 t/d；單井累計(jì)產(chǎn)量較高，一般為(3～10)×104t，一般前1～2年的單井累計(jì)產(chǎn)量可占到預(yù)測(cè)累計(jì)總產(chǎn)量的一半以上。

綜上，中國(guó)陸相致密油與美國(guó)海相致密油相比，有很多復(fù)雜性和特殊性：一是烴源巖熱演化程度較低(Ro一般為0.5%～1.3%)，導(dǎo)致油質(zhì)偏重；二是填隙物含量較高、儲(chǔ)層致密，導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙度較低(3%～10%)；三是運(yùn)聚不充分，導(dǎo)致儲(chǔ)層流體壓力較低(壓力系數(shù)一般為0.8～1.4)，地層氣/油比較低(氣/油比一般為幾十m3/t)；四是儲(chǔ)集體規(guī)模小，單井累計(jì)產(chǎn)量較低[一般為(0.5～2.0)×104t]。中國(guó)陸相致密油各主要盆地均存在明顯“短板”，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模開發(fā)，理論技術(shù)已遇到很大的挑戰(zhàn)。

3.2 中國(guó)陸相致密油富集規(guī)律

致密油聚集機(jī)理核心是 “近源成藏”。烴類初次運(yùn)移受源-儲(chǔ)壓差、供烴界面窗口和孔喉結(jié)構(gòu)等控制，近源烴類聚集主要受長(zhǎng)期供烴指向、優(yōu)勢(shì)運(yùn)移孔喉系統(tǒng)和規(guī)模儲(chǔ)集空間等時(shí)空匹配控制。生烴增壓是致密油有效運(yùn)聚動(dòng)力。模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)，增壓瞬時(shí)最高值達(dá)38 MPa。充注物理模擬實(shí)驗(yàn)同樣揭示出致密油聚集具階段性，呈先快后慢、指數(shù)式增長(zhǎng)，最終含油飽和度大于65%。大面積連續(xù)分布的致密油形成富集規(guī)律有以下特征。

1) 大型寬緩構(gòu)造背景。原始沉積時(shí)構(gòu)造平緩、坡度較小，現(xiàn)今地層一般較平緩；處于同一構(gòu)造背景的區(qū)域應(yīng)有較大分布面積，連續(xù)型分布，局部富集。含油面積一般可達(dá)幾百到幾萬(wàn)平方千米，石油儲(chǔ)量豐度和產(chǎn)量不受構(gòu)造控制，局部“甜點(diǎn)”富集；平面上主要分布于盆地斜坡和坳陷中心區(qū)。持續(xù)沉降盆地的斜坡帶和坳陷中心區(qū)是致密油發(fā)育有利區(qū)。

2) 廣覆式優(yōu)質(zhì)成熟烴源巖。烴源巖以Ⅰ型和Ⅱ型為主，多數(shù)TOC大于2%，熱演化成熟度(Ro)為0.5%～1.3%，分布面積較大。

3) 微-納米級(jí)孔喉為主的致密砂巖或致密湖相碳酸鹽巖。覆壓基質(zhì)滲透率小于0.1×10-3μm2的儲(chǔ)層所占比例大于70%，分布面積較大。

4) 源-儲(chǔ)間互或上、下緊密接觸。發(fā)育于優(yōu)質(zhì)成熟烴源巖內(nèi)部或與其緊密接觸的致密儲(chǔ)層組成有效生-儲(chǔ)組合，縱向上主要分布于與成熟的Ⅰ型和Ⅱ型烴源巖共生的致密儲(chǔ)層中，以中、淺層為主。優(yōu)質(zhì)成熟烴源巖內(nèi)部或與之相鄰的致密湖相碳酸鹽巖、致密砂巖是主要分布層系。從源-儲(chǔ)位置關(guān)系看，致密油可以劃分為4種類型：源-儲(chǔ)互層型、源下儲(chǔ)上型、源上儲(chǔ)下型和源-儲(chǔ)一體型。源-儲(chǔ)互層型是指致密油儲(chǔ)層與生油巖呈薄層狀多層疊置，如鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)長(zhǎng)7段和準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組等；源下儲(chǔ)上型是指致密油儲(chǔ)層緊鄰生油巖的頂面，如四川盆地中侏羅統(tǒng)沙溪廟組一段和柴達(dá)木盆地柴西坳陷古近系-新近系等；源上儲(chǔ)下型是指致密油儲(chǔ)層緊鄰生油巖的底面，如松遼盆地下白堊統(tǒng)扶余油層等；源-儲(chǔ)一體型是指致密油儲(chǔ)層與源巖為同一套地層，如松遼盆地下白堊統(tǒng)青山口組一段及三塘湖盆地條湖組、蘆草溝組等[40]。

5) 一次運(yùn)移或短距離二次運(yùn)移為主。石油運(yùn)移以擴(kuò)散聚集為主，浮力作用受限，以非達(dá)西滲流為主。生烴增壓和油-水密度差是主要運(yùn)聚動(dòng)力；生油期與儲(chǔ)層致密化期具有多期性；以中質(zhì)或重質(zhì)油為主，發(fā)育輕質(zhì)油或凝析油；地層水以束縛水為主賦存，可動(dòng)水不發(fā)育；無明顯圈閉界限，無統(tǒng)一油-水界面，無統(tǒng)一壓力系統(tǒng)；含油邊界受巖性和物性控制，圈閉邊界不明顯，可存在多個(gè)油-水界面和壓力系統(tǒng)。

3.3 中國(guó)陸相致密油資源潛力與勘探方向

中國(guó)致密油分布范圍廣、類型多，發(fā)育與湖相生油巖共生或接觸、大面積分布的致密砂巖油或致密碳酸鹽巖油，具有廣闊的勘探前景。2018年，國(guó)家973項(xiàng)目《中國(guó)陸相致密油(頁(yè)巖油)形成機(jī)理與富集規(guī)律》完成了中國(guó)9個(gè)重點(diǎn)盆地的致密油資源評(píng)價(jià)，測(cè)算致密油地質(zhì)資源量為178.20×108t，技術(shù)可采資源量為17.65×108t。鄂爾多斯盆地資源最豐富，可采資源量為5.44×108t；其次為渤海灣盆地，可采資源量為4.21×108t；第三為松遼盆地，可采資源量為3.75×108t。從盆地類型看，克拉通盆地資源最豐富，可采資源量為9.25×108t；其次為裂谷盆地，可采資源量為7.96×108t；前陸盆地資源最少，可采資源量為2.02×108t。從分布層系看，致密油主要富集在中生界，可采資源量為10.92×108t；其次為新生界，可采資源量為4.91×108t；古生界可采資源量為1.82×108t；致密油分布主力層系為三疊系、白堊系和古近系。從儲(chǔ)層巖性看，砂巖致密油可采資源量為10.48×108t；混積巖致密油可采資源量為2.28×108t；碳酸鹽巖致密油可采資源量為4.65×108t；沉凝灰?guī)r致密油可采資源量為0.24×108t[40]。

目前，松遼盆地的扶余油層砂巖致密油、鄂爾多斯盆地的長(zhǎng)7砂巖致密油和三塘湖盆地的條湖組沉凝灰?guī)r致密油已實(shí)現(xiàn)規(guī)模開發(fā)，其他地區(qū)也有工業(yè)產(chǎn)量[1]。鄂爾多斯盆地隴東與新安邊地區(qū)長(zhǎng)7段優(yōu)質(zhì)烴源巖與砂體配置良好，是最有利的致密油勘探領(lǐng)域；松遼盆地北部長(zhǎng)垣南、三肇、齊家-古龍西斜坡和南部大遐字井、鱗字井、別字井、新北-新廟的扶余油層資源豐度較高，勘探前景廣闊；渤海灣盆地遼河坳陷西部凹陷、冀中坳陷束鹿凹陷和濟(jì)陽(yáng)坳陷沾化凹陷等沙河街組已獲致密油工業(yè)產(chǎn)量，勘探潛力較大。

4 致密油“甜點(diǎn)區(qū)”形成主控因素與評(píng)價(jià)

4.1 地質(zhì)內(nèi)涵

不同勘探階段與不同油氣資源，需要不同的找油思想。一般勘探早、中期立足常規(guī)油氣資源，主要是“源控論”以“順源找油”，立足有效供烴范圍，“順藤摸瓜”，尋找構(gòu)造或巖性-地層圈閉油氣藏。中、后期立足非常規(guī)油氣資源，主要是“進(jìn)源找油”，立足富油氣生烴層系，“追根溯源”，逼近烴源或進(jìn)入烴源，尋找近源致密油氣或源內(nèi)頁(yè)巖油氣、煤層氣等層狀非圈閉資源。從常規(guī)向非常規(guī)延伸，找油思想從單體型圈閉“順源找油”，深入到生烴層系“進(jìn)源找油”。

“進(jìn)源找油”內(nèi)涵就是逼近或進(jìn)入生油層系中，尋找源內(nèi)滯留的頁(yè)巖油和近源分布的致密油資源，突破傳統(tǒng)尋找經(jīng)過大規(guī)模二次運(yùn)移、圈閉油氣聚集的“源外找油”理念與方法?！斑M(jìn)源找油”使石油勘探的研究思路、技術(shù)方法和開發(fā)方式等發(fā)生了一系列改變。從“順源找油”到“進(jìn)源找油”，是石油勘探從常規(guī)向非常規(guī)石油找油的趨勢(shì)。

“甜點(diǎn)區(qū)(段)”是指在源-儲(chǔ)共生含油頁(yè)巖層系發(fā)育區(qū)(段)，目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下可優(yōu)先勘探開發(fā)的非常規(guī)石油富集高產(chǎn)的目標(biāo)區(qū)(段)，一般具有較大分布范圍、一定厚度規(guī)模、優(yōu)質(zhì)烴源巖、較好儲(chǔ)層物性、較高含油氣飽和度、較輕油質(zhì)、較高地層能量(高氣/油比、高地層壓力)、較高脆性指數(shù)和天然裂縫與局部構(gòu)造發(fā)育等特征。致密油“甜點(diǎn)區(qū)”是指在平面上成熟優(yōu)質(zhì)烴源巖分布范圍內(nèi)，具有工業(yè)價(jià)值的石油高產(chǎn)富集區(qū)。致密油“甜點(diǎn)段”是指在剖面上源-儲(chǔ)共生的黑色頁(yè)巖層系內(nèi)，人工改造可形成工業(yè)價(jià)值的石油高產(chǎn)層段。

4.2 研究思路

評(píng)價(jià)優(yōu)選“甜點(diǎn)區(qū)(段)”是致密油“進(jìn)源找油”的核心，貫穿整個(gè)勘探開發(fā)全過程。致密油具有兩個(gè)基本特征：①油氣大面積連續(xù)分布，資源豐度低；②無自然工業(yè)產(chǎn)能，經(jīng)“人工”改造產(chǎn)油。因此，“進(jìn)源找油”包括尋找“較高資源豐度區(qū)(段)”和易于形成“人工滲透率區(qū)(段)”兩個(gè)內(nèi)容。致密油“甜點(diǎn)區(qū)(段)”，是指在源-儲(chǔ)共生頁(yè)巖層系發(fā)育區(qū)，目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下可優(yōu)先勘探開發(fā)的非常規(guī)石油相對(duì)富集高產(chǎn)的目標(biāo)區(qū)。在目前技術(shù)條件下，依靠水平井體積壓裂和平臺(tái)式“工廠化”作業(yè)等技術(shù)，“較高資源豐度區(qū)(段)”一般為有一定構(gòu)造背景、長(zhǎng)期處于石油聚集方向的有利區(qū)帶(段)，這是“甜點(diǎn)區(qū)(段)”評(píng)價(jià)的地質(zhì)屬性；“人工滲透率區(qū)(段)”一般為天然裂縫發(fā)育、脆性礦物含量較高和水平應(yīng)力差較小的有利區(qū)帶(段)，這是“甜點(diǎn)區(qū)(段)”評(píng)價(jià)的工程屬性。

致密油“經(jīng)濟(jì)甜點(diǎn)區(qū)”包括“地質(zhì)甜點(diǎn)區(qū)(段)、工程甜點(diǎn)區(qū)(段)、效益甜點(diǎn)區(qū)(段)”，只有3個(gè)“甜點(diǎn)區(qū)(段)”匹配疊置才能有效開采?！暗刭|(zhì)甜點(diǎn)區(qū)(段)”著眼于源巖品質(zhì)(Ro=0.85%～1.30%，TOC>2%)、儲(chǔ)集能力(致密油孔隙度>8%)、滲流能力(地層壓力、滲透率、天然裂縫、原油品質(zhì)等)、資源豐度(含油飽和度>50%，資源豐度>20×104t/km2)和資源規(guī)模(資源量>1×108t，單井累產(chǎn)>2×104t)等綜合評(píng)價(jià)?！肮こ烫瘘c(diǎn)區(qū)(段)”著眼于巖石脆性(致密儲(chǔ)層脆性礦物含量>70%)、應(yīng)力大小(地應(yīng)力<40 MPa)、各向異性(水平應(yīng)力差<10 MPa)、埋藏深度(<3 500 m)和地表?xiàng)l件(基礎(chǔ)設(shè)施、水力電力供應(yīng)、交通運(yùn)輸?shù)葪l件優(yōu)越)等綜合評(píng)價(jià)。“效益甜點(diǎn)區(qū)(段)”著眼于油價(jià)變化(油價(jià)>70美元/bbl)、市場(chǎng)機(jī)制(工程服務(wù)公司、管道公司、銷售公司等市場(chǎng)化)、管理方式(研發(fā)、作業(yè)、運(yùn)輸、銷售等程序無縫鏈接)、政策支撐(財(cái)政補(bǔ)貼、新技術(shù)研發(fā)激勵(lì)基金等)和環(huán)境保護(hù)(符合環(huán)境保護(hù)法規(guī)定、綠色作業(yè))等綜合評(píng)價(jià)(圖6；表2)。

4.3 應(yīng)用實(shí)例

4.3.1 鄂爾多斯盆地

鄂爾多斯盆地中生界長(zhǎng)7致密油大面積分布，面積10×104km2，其中致密油儲(chǔ)量規(guī)模大于20×108t[2,4-5,12,41](圖7)?？v向上，延長(zhǎng)組頁(yè)巖層系下部為頁(yè)巖油段，上部為致密油段，致密油“甜點(diǎn)區(qū)”主要受均質(zhì)塊狀砂體分布控制(圖8)。延長(zhǎng)組最大湖侵期——長(zhǎng)7油層組沉積期，半深湖-深湖相沉積廣泛，以厚層深灰、灰黑色泥巖、頁(yè)巖沉積為主，厚度由幾米到幾十米，分布面積5.4×104km2。根據(jù)113塊樣品分析統(tǒng)計(jì)，延長(zhǎng)組下段泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度高，TOC值一般介于3%～16%，平均值為9.3%；Ⅰ-Ⅱ1型干酪根，處于成熟-高成熟階段，Ro為0.7%～1.1%；長(zhǎng)7泥頁(yè)巖總生烴量(1 200～1 800)×108t，平均排烴率約40%～70%，黑色泥頁(yè)巖內(nèi)滯留有巨量的液態(tài)烴資源；頁(yè)巖油開發(fā)的主要制約因素是粘土礦物含量高(一般為40%～50%)、孔隙不發(fā)育(孔隙度一般為0.5%～4.0%)及地層壓力低。致密油分布受兩套沉積物源體系控制：1)北東向物源體系影響下的緩坡三角洲前緣沉積，源-儲(chǔ)組合主要為薄層夾互型，源巖厚度較小，致密油為運(yùn)移型石油聚集；2)南西向物源體系影響下的陡坡重力流沉積，源-儲(chǔ)組合主要為厚層底生型，源巖厚度較大，致密油為近源型石油聚集。根據(jù)71塊樣品分析統(tǒng)計(jì)，致密油儲(chǔ)層孔隙度較高(一般為6%～16%，平均值8%)，滲透率較低(一般低于0.3×10-3μm2)，脆性礦物含量高(一般為65%～85%)，含油飽和度一般為60%～80%，致密油為近源型石油聚集。

圖6 致密油“甜點(diǎn)區(qū)”評(píng)價(jià)三品質(zhì)要素Fig.6 Top three quality proxies for the assessment of sweet spot zone of tight oil in shale formations

評(píng)價(jià)內(nèi)容參數(shù)甜點(diǎn)區(qū)分級(jí)指標(biāo)(Pi)Ⅰ級(jí)(PiⅠ)Ⅱ級(jí)(PiⅡ)Ⅲ級(jí)(PiⅢ)巖性儲(chǔ)層有效厚度/m>1515～1010～5儲(chǔ)地比砂巖含量/%>8080～7575～70碳酸鹽巖含量/%>7070～6060～50泥質(zhì)含量/%<1515～2020～30面積/km2>5050～30<30埋藏深度/m<3 5003 500～4 500>4 500物性孔隙度/%碎屑巖>1212～88～5碳酸鹽巖>77～44～1覆壓滲透率/(10-3 μm2)0.1～0.050.05～0.010.01～0.001含油性含油飽和度/%>6565～5050～40地面原油密度/(g·cm-3)<0.750.75～0.850.85～0.92氣/油比>100100～10<10烴源巖特性有效厚度/m>2020～1515～5有機(jī)質(zhì)類型Ⅰ型、Ⅱ1型Ⅱ1型為主Ⅱ2型為主平均TOC/%>22～11～0.5成熟度(Ro)/%1.1～0.90.9～0.80.8～0.6面積/km2>300300～150<150脆性因子泊松比<0.20.2～0.30.3～0.4楊氏模量/(104 MPa)>33～22～1地應(yīng)力特性水平兩向主應(yīng)力倍數(shù)≈11～1.51.5～2孔隙壓力系數(shù)>1.21.2～1.01.0～0.8經(jīng)濟(jì)性投資收益率/%>1010～5<5

圖7 鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)長(zhǎng)7致密油“甜點(diǎn)區(qū)”分布Fig.7 Distribution of tight oil sweet spot zones in the Upper Triassic Chang 7 member,Ordos Basin

圖8 鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)長(zhǎng)7連續(xù)型致密油地層剖面Fig.8 The stratigraphic section of continuous tight oil formation in the Upper Triassic Chang 7 member,Ordos Basin

4.3.2 準(zhǔn)噶爾盆地

準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組具有豐富的致密油資源(圖9，圖10)，縱向上發(fā)育兩個(gè)“甜點(diǎn)段”，“甜點(diǎn)區(qū)”分布主要受成熟度及富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖-高孔隙致密儲(chǔ)層厚度控制。上“甜點(diǎn)段”致密油運(yùn)移聚集、頁(yè)巖油原位滯留，平面上分布于凹陷大部，“甜點(diǎn)區(qū)”主要分布在凹陷中部；下“甜點(diǎn)段”致密油、頁(yè)巖油均原位聚集，整個(gè)凹陷均有分布，“甜點(diǎn)區(qū)”主要分布在凹陷中、西部。源巖條件較好，TOC平均為5%～6%；Ro介于0.8%～1.1%，Ⅱ型干酪根；云質(zhì)粉-細(xì)砂巖等優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育，儲(chǔ)層物性較好，基質(zhì)孔發(fā)育，孔隙度在6%～20%，滲透率整體小于1×10-3μm2，微-細(xì)孔喉為主，連通性好；含油性較好，含油飽和度一般大于70%，原油密度0.88～0.89 g/cm3，基本不含水；儲(chǔ)層脆性較好，脆性礦物含量高，脆性指數(shù)大于60%，彈性模量大于1.0×104MPa，泊松比小于0.35；水平地應(yīng)力差值較小，一般小于6 MPa，利于體積壓裂。

5 結(jié)論

1) 中國(guó)致密油分布范圍廣、類型多，勘探前景廣闊，資源潛力較大。據(jù)估算，中國(guó)陸相致密油地質(zhì)資源量為178.20×108t，技術(shù)可采資源量為17.65×108t，主要分布在鄂爾多斯盆地、松遼盆地和渤海灣盆地等，分布層系主要為中生界和新生界，巖性主要為致密砂巖、致密碳酸鹽巖和致密混積巖。

2) 中國(guó)陸相生油巖主要發(fā)育在中、新生代斷陷、坳陷和前陸盆地，主要分布于坳陷區(qū)及斜坡帶，分布面積、規(guī)模相對(duì)較小，一般單個(gè)面積小于2 000 km2，但累計(jì)厚度大。儲(chǔ)集層非均質(zhì)性強(qiáng)、物性差，覆壓基質(zhì)滲透率多小于或等于1×10-3μm2；壓力系數(shù)變化大，既有超壓，也有負(fù)壓，油質(zhì)相對(duì)較重；發(fā)育天然裂縫系統(tǒng)，單井產(chǎn)量一般較低。

圖9 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組致密油“甜點(diǎn)區(qū)”分布Fig.9 The distribution of sweet spot zones of tight oil in the Lucaogou Formation of Jimsar Sag,Junggar Basina.“上甜點(diǎn)區(qū)”；b.“下甜點(diǎn)區(qū)”

圖10 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組致密油“甜點(diǎn)段”綜合評(píng)價(jià)Fig.10 The comprehensive assessment of sweet spot sections of tight oil in the Lucaogou Formation of Jimsar Sag,Junggar Basin

3) 生烴增壓是致密油有效運(yùn)聚動(dòng)力，持續(xù)沉降盆地的斜坡帶和坳陷中心區(qū)是致密油發(fā)育有利區(qū)。優(yōu)質(zhì)成熟烴源巖廣覆式分布，以Ⅰ型和Ⅱ型為主，多數(shù)TOC大于2%，熱演化成熟度(Ro)為0.5%～1.3%。源-儲(chǔ)間互或上、下緊密接觸，有源-儲(chǔ)互層型、源下儲(chǔ)上型、源上儲(chǔ)下型和源-儲(chǔ)一體型4種類型。

4) 中國(guó)發(fā)育4種類型致密油儲(chǔ)層，包括致密砂巖、致密碳酸鹽巖、致密混積巖與致密沉凝灰?guī)r儲(chǔ)層。致密油儲(chǔ)層具有類型多、分布廣、厚度大的特征，但儲(chǔ)層致密，以微-納米孔喉系統(tǒng)為主，非均質(zhì)性強(qiáng)。溶蝕孔隙與裂縫良好匹配區(qū)是尋找有利儲(chǔ)層的最優(yōu)位置。

5) 源灶供烴充足性與有效性是致密油規(guī)模形成的基礎(chǔ)。致密油“甜點(diǎn)區(qū)”一般位于或鄰近泥頁(yè)巖排烴高值區(qū)，源巖品質(zhì)和源-儲(chǔ)組合類型控制“甜點(diǎn)區(qū)”平面分布范圍；儲(chǔ)集空間與可動(dòng)流體是形成致密油“甜點(diǎn)區(qū)”的保障，“甜點(diǎn)區(qū)”多發(fā)育在寬緩背景下的局部微構(gòu)造區(qū)。 “甜點(diǎn)區(qū)”評(píng)價(jià)包括烴源巖預(yù)測(cè)、儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)、脆性評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)、地應(yīng)力評(píng)價(jià)和“甜點(diǎn)區(qū)”地震屬性綜合預(yù)測(cè)5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。