頁巖油氣革命與頁巖油氣、致密油氣基礎地質理論問題

賈承造，姜林，趙文

1 中國石油天然氣集團有限公司，北京 100007

2 中國石油勘探開發研究院，北京 100083

0 引言

21 世紀初，美國開始結合水平井技術和水力壓裂技術從頁巖儲層中獲取油氣，這使得美國本土的石油天然氣產量快速增加[1]。由于頁巖革命的成功，2019年，美國打破了75年來對進口石油的依賴，再次成為石油凈出口國[2]。

我國頁巖油氣資源豐富。頁巖油資源量283 億t，在鄂爾多斯、準噶爾、松遼等盆地皆獲得了重大突破。近年來頁巖油新增探明儲量13.4 億t，2021年頁巖油產量240 萬t，剩余資源量270 億t。頁巖氣資源量105.7 萬億m3，已在四川盆地獲得重大突破，建成長寧-威遠、涪陵、昭通3 個國家級示范區，累計探明儲量2.74 萬億m3，2021年頁巖氣產量230 億m3，剩余資源量103 萬億m3[3]。

近些年來，我國石油工業堅定不移推動“油氣增儲上產七年行動計劃”，油氣增儲上產取得階段成效。2022年我國原油產量2.05 億t，時隔6年原油產量重回2 億t，天然氣產量2201.1 億m3。但與此同時，2022年我國進口天然氣1512 億m3，天然氣對外依存度為40.7%，進口原油5.08 億t，原油對外依存度高達71.2%[4]。能源安全仍然面臨嚴峻的形勢與挑戰。我國頁巖油氣發展勢頭強勁，是未來油氣增儲上產的重要接替資源。

本文將回顧美國頁巖革命的歷程，總結美國頁巖革命的優勢，探討頁巖油氣、致密油氣的特點，分析我國頁巖油氣、致密油氣的發展現狀，提出我國頁巖油氣、致密油氣基礎地質理論問題。

1 我國頁巖油氣革命正在進行中

1.1 頁巖革命的定義

“頁巖革命”也叫“頁巖油氣革命”，頁巖油氣的概念來自于美國，包括廣義和狹義兩種定義。廣義的“頁巖革命”包括了頁巖油氣、致密油氣、煤層氣等非常規油氣(圖1)，狹義的頁巖油氣僅包括目前人們關注的頁巖油和頁巖氣。

圖1 頁巖油氣、致密油氣、煤層氣、常規油氣分布示意圖(據文獻[5])Fig. 1 Distribution diagram of shale oil and gas, tight oil and gas, coalbed methane and conventional oil and gas (according to reference [5])

廣義的頁巖油氣的定義包括了非常規油氣的主體。非常規油氣的出現成為了全球石油工業的重大事件。非常規油氣與常規油氣在成藏機理、分布規律、儲層特征與流動機制、開發機理與技術等方面存在本質上的區別。盡管二者都屬于同一個全油氣系統中干酪根生烴的碳氫化合物，但在過去石油工業發展的100 多年的時間里，人們缺乏對非常規資源的關注。

非常規油氣的成功開發對石油工業產生了巨大影響。一是油氣資源大幅增加，非常規油氣的資源量已經超過了常規油氣的資源量。二是非常規油氣揭示了含油氣盆地石油地質的新規律，這使得石油地質科學出現了新領域。三是發展了非常規資源開發需要的技術，為石油工業的下一步發展指明了新方向。

1.2 美國已經實現頁巖油氣革命

頁巖油氣的出現讓世界石油工業的發展出現了轉向。美國已經實現了頁巖油氣革命，中國正在進行頁巖油氣革命，俄羅斯、沙特等國家未來在常規油氣大量開采后也會走向非常規油氣的勘探開發。

頁巖油氣作為新的資源類型，人們對它從未知到已知，從部分了解到科學掌握的過程需要全新的理論和技術。同時，頁巖革命是一個過程，頁巖革命成功的標志是油氣產量的大幅增加。

美國成功地實現了頁巖革命。美國在很長時間內是全球油氣產量最高的國家，其歷史最高為1970年，產油4.8 億t，產氣6200 億方。但隨著美國常規油氣勘探開發的進行，其常規油氣資源逐漸枯竭。2008年，美國油氣產量降至歷史最低，石油產量降至2.48 億t，天然氣產量降至4840 億方，降至世界第三產油國、第二產氣國。

2008年美國開啟了頁巖油氣革命的進程。2015年美國天然氣產量7403 億方，重回全球第一，2021年產量已達9342 億方。2017年美國原油產量達到7.1 億t，當年俄羅斯原油產量為5.36 億t，沙特原油產量為5.15 億t，美國原油產量重回世界第一。頁巖革命在美國實實在在獲得了成功。美國油氣產量大幅增加，原油產量增長了2 倍，天然氣產量增長了1 倍(圖2)。

圖2 美國歷年石油天然氣產量Fig. 2 Oil and gas production in the United States over the years

美國頁巖油氣發展歷程可分為3 個階段：

(1)1990年以前，北美地區針對致密油氣開展了不同程度的探索，但這種探索未引起重視[6]。

(2)1990—2008年，人們開始有計劃地積極開展頁巖油氣開發試驗。典型事件是1997年美國頁巖氣之父喬治·費迪亞斯·米切爾(George Phydias Mitchell)的水力壓裂技術成型，此時頁巖油氣開發技術已基本形成[7]。

(3)2008年至今，頁巖油氣開發技術日趨成熟，資本開始大量進入，大規模的工業化頁巖油氣勘探開發拉開序幕[8]。

由于美國頁巖革命的成功，美國原油產量從2.48 億t增長到7.11 億t，增長了4 億t；天然氣產量從4840 億方增長到9342 億方，增長了4500 億方。美國石油天然氣的增量主要來自頁巖油氣，其頁巖革命的成功具有自身的優勢條件：

(1) 資源稟賦好

基礎石油地質條件決定了常規油氣資源，同時也決定了頁巖油氣資源。美國一直以來都是石油地質條件最好，常規油氣資源最豐富的國家之一。美國石油工業發展早，常規油氣資源開發較為充分。在其常規油氣資源逐漸枯竭后，轉向到非常規油氣資源的開發。美國同樣也是非常規油氣石油地質條件好、資源量最大的國家，這支撐了美國頁巖油氣產量的快速增長。

(2) 科學技術創新能力強

美國鉆井和壓裂技術發展早，先發優勢明顯。隨著美國石油工業的發展，貝克休斯等石油公司積累了大量鉆井經驗，這些寶貴的技術經驗推動了美國水平井技術的突破[8]。壓裂技術也首先由美國哈里伯頓石油固井公司投入商業運營。這些石油企業創新能力強，技術先進，發展迅速。

(3) 投資能力巨大

近30年，美國政府先后投入了60 多億美元進行非常規天然氣勘探開發活動，包括撥款、貸款和擔保、培訓資助、科研資助和勘探的直接投入。美國目前每口井的鉆井壓裂成本在600～800 萬美金。2009—2013年，美國每年新增鉆井1 萬口左右，每年鉆井壓裂投資高達600～800 億美元。美國的頁巖油氣勘探開發具有十分充足的財力支持。

(4) 工程施工能力強大

美國石油工業工程能力強大。從2008年至今每年完鉆、壓裂水平井超過1 萬口，且技術先進、質量可靠、效率高，表現出很高的勞動生產率。中國石油天然氣集團公司2022年共完鉆2460 口水平井，工程能力具有明顯差距。

總而言之，美國頁巖革命的成功取決于多方面的因素。既有自身頁巖油氣資源儲量大，地質環境好的因素；也有資本市場完善，反應迅速靈活的原因；更有工程能力強，政策激勵等因素。

1.3 頁巖油氣、致密油氣的特點

頁巖油氣、致密油氣與常規油氣相比其成藏模式、開發方式均有所不同。具其自身的特點：

(1) 連續性大面積分布，油氣自封閉成藏

頁巖油氣與致密油氣相比于常規油氣更容易成藏，容易保存，成藏門檻低，資源量大。但頁巖油氣、致密油氣儲層更為致密，滲透率普遍小于1 mD，微-納米級孔喉系統十分發育，孔喉普遍小于1～2 μm，在滲流過程中難以形成達西流動。開發過程只能采用大規模水平井壓裂技術，形成“人工油氣藏”。

(2) 開發生產工程量巨大

常規油氣可以形成優質資源，開發過程中可以實現“少井高產”的場面。如克拉2 大氣田，探明地質儲量2800 億方，開發過程中僅用12 口井便可達到年產120 億方天然氣的產能，平均單井日產300 萬方。四川盆地安岳氣田燈影組、龍王廟組等碳酸鹽巖常規氣藏，單井日產也能達到30 萬方以上。

頁巖油氣井、致密油氣井單井產量偏低，難以高產。大規模產能的形成需要依靠更多的生產井數和大規模工程量來實現，產能與工程量基本成正比。如頁巖氣生產井壓裂后平均配產僅能達到(6～10)萬方氣/天，且產量遞減快，穩產增產需要加大鉆井工程量、大規模壓裂和重復壓裂。

(3) 油氣田生產具有“分布式”特點，可靈活應對建產和減產時的調整

大型頁巖油氣、致密油氣田雖然有巨大的儲量和產量，但卻是由成百上千孤立的“人造油氣藏”構成的，相互間幾乎隔離，并沒有統一的油氣水界面和壓力系統。因此，其建設與生產具有分布式特點。這使得頁巖油氣致密油氣在分批分期建產增產及建產關井時具有極大的便利性和靈活性。這種優勢在建設提產速度和應對低油價關井減產時，相對巨型深水常規油氣田尤其明顯。

(4) 采收率低

常規氣田，如克拉2 氣田預測現有經濟技術條件最終采收率采收率可達70%以上，但是鄂爾多斯盆地蘇里格致密氣藏預計現有經濟技術條件最終采收率僅能達30%以上，而對于頁巖氣藏來說，如四川盆地長寧氣田預計現有經濟技術條件采收率僅能達到20%。頁巖油采收率僅能達到10%～20%頁巖油氣成本高，投資回報率低(表1)。

表1 中國主要氣藏采收率(據參考文獻[11])Table 1 Recovery rate of major gas reservoirs in China(according to references [11])

(5) 人類對非常規油氣的認知程度低

頁巖油氣對我國石油工作者們來說是一個全新的領域，目前的儲層地質模型，流動模型均未能很好地描述頁巖油氣藏。頁巖油氣、致密油氣開發過程中的甜點控制因素不清，目前的地質認識和成功經驗主要是工程實踐的結果，遠達不到對常規油氣的科技認知程度，理論技術的創新難度大。

美國依靠先進低成本技術和規模效益，基本實現了效益開發，但仍未能從根本上完全解決這些問題，針對頁巖油氣、致密油氣的勘探開發理論技術仍在不斷研究改進中。盡管我國已取得很大成果，相比之下仍具有差距。

1.4 我國頁巖油氣發展現狀

中國油氣資源緊張，人口多，需求量大，地緣政治復雜，常規油氣開發已經發展到較高勘探程度階段，非常規油氣資源意義重大，是未來油氣產量重要的增長點。本文討論的頁巖油氣概念包括了頁巖油氣、致密油氣、煤層氣5 類資源。

1.4.1 致密氣與頁巖氣

我國目前是世界第四大產氣國，年產天然氣2200 億方左右，是我國油氣產量歷史上排名最高的時期。我國非常規天然氣勘探開發已經了取得較好的進展，近些年天然氣產量的增長主要依靠非常規天然氣資源。2021年我國年產天然氣2200 億方，其中非常規天然氣占比40%，包括致密氣537 億方，頁巖氣230 億方，煤層氣45 億方，共812 億方。長期規劃2030年全國產氣3000 億方，預測非常規氣達到1500 億，占比50%，其中包括頁巖氣600 億方、致密氣700 億方、煤層氣200 億方。

我國致密氣產量規模大，增長穩定[9]，致密氣產量從2006年起快速上升(圖3)，2020年致密氣產量達470 億 m3。蘇里格致密氣田已成為全國最大的氣田。通過持續擴大目前已有建產區域和提高采收率技術的推廣應用，預計我國致密氣可在500 億方左右穩產[10]。

圖3 至2035年中國非常規氣產量預測(據參考文獻[12])Fig. 3 Forecast of China’s unconventional gas production to 2035 (according to reference [12])

經過10 余年的勘探開發攻關，中國南方海相上奧陶統五峰組-下志留統龍馬溪組頁巖氣開發取得重大突破，2021年產量達到228 億方[11]。預計2035年可持續上產至550 億方，其產地主要分布在四川盆地瀘州、渝西等海相深層和鄂東海陸過渡相區塊[12]。我國頁巖氣勘探開發目前主要面臨著擴大規模，加快產能建設的挑戰：

(1)如何尋找第二個大規模海相龍馬溪型頁巖氣區，從而達到持續上產的目的。

(2)尋找新的資源類型，開拓新的領域。包括陸相海陸過渡相頁巖氣、濕氣、凝析氣等。美國頁巖氣主要為濕氣，凝析油氣，輕質油氣，而我國的頁巖氣藏則基本為干氣。塔里木盆地深層—超深層碳酸鹽巖存在凝析油氣資源，準噶爾盆地深層可能存在濕氣、凝析油氣、輕質油氣資源，有待進一步發現頁巖氣資源。

(3)如果我國實現天然氣年產3000 億方并穩產，必須建設2 個千億方大氣區，要推進建設四川和鄂爾多斯千億方大氣區。

總體而言，我國頁巖氣、致密氣的勘探開發技術與地質理論水平，生產指標包括采收率基本上與美國相當，目前主要面臨規模不足的問題。

1.4.2 致密油

致密油是頁巖革命的重要組成。中國致密油起步晚、發展快，我國2022年致密油產量1400 萬t，主要包括鄂爾多斯盆地長6 段、長8 段和準噶爾盆地瑪湖致密礫巖油藏。我國石油工業界有關頁巖油/致密油的定義不統一，油氣田開發界將鄂爾多斯盆地長6 段、長8 段油藏定義為特低滲透油藏，但實際上長6 段、長8 段是典型的致密油藏。2008年起，長6 段、長8段開始開發，2014年原油產量已經達到800 萬t，目前年產達到860 萬t。

準噶爾盆地瑪湖礫巖致密油藏自2017年開始開發，2022年原油產量300 萬t，預計2025年原油產量可達500 萬t。準噶爾盆地致密油資源量巨大，除百口泉組礫巖致密油外，還包括巖性復雜的風城組儲層中的頁巖油以及火山巖、礫巖等致密油。三疊系至二疊系的烏爾禾組同樣具有很大潛力。

1.4.3 頁巖油

頁巖油在國內受關注度最高，遠高于致密油、致密氣和頁巖氣。這主要是因為相比天然氣資源，我國石油資源更加緊張。我國2008年原油產量1.8 億t，2015年產量達到歷史最高2.15 億t，2016年產量下降至1.89 億t。2018年習總書記提出加大油氣勘探開發力度，國家能源局制定七年行動計劃，2022年產量達2.04 億t，重回2 億t。這個過程充分表明我國目前原油產量壓力大，資源緊張，增產難度大的現狀。

我國石油工業界對頁巖油的開發寄予了極大期望，開展了大量的勘探試采和地質工程技術攻關。盡管2022年我國頁巖油產量近300 萬t，但外界仍感到我國頁巖油勘探開發發展緩慢，對我國頁巖油發展進程存在一定誤解，這主要是因為：

(1)頁巖油是一種全新的油氣資源，人們對其地質特征、開發規律認識薄弱，成功開發頁巖油對我國石油工業是一個革命性的挑戰。

(2)與常規油氣勘探開發相比，頁巖油開發需要大批全新的技術裝備。必須依靠旋轉導向設備、水平井鉆井技術、壓裂技術等，需要通過持續的技術攻關才能形成成熟技術。

(3)目前尚未掌握頁巖油開發規律。頁巖油的開發過程不僅初期要實現“出油”，更需要給后續的開發預留技術空間，必須持續攻關提高采收率技術，以達到高效開發的目的。

(4)由于頁巖油單井產量低、開發工程量巨大，成本高，而投資回報率低，需要持續優化開發技術，降低成本。

縱觀石油工業的發展歷程，新型油氣資源的成功開發普遍要經歷3 個階段：首先在第一階段要預探發現新資源；然后在第二階段開展技術攻關和試采，形成成熟的系列開發技術；最后在第三階段才能大規模投資，最終實現規模建產。

我國頁巖油勘探開發目前處在第二階段，仍在技術攻關和試采。頁巖油下一步大幅上產需要基本滿足7 個條件：

(1) 資源清楚。有充足的優質資源。

(2) 技術成熟。水平井鉆井與體積壓裂技術成熟。

(3) 成本可控。達到預期資本回報率。

(4) 給未來的提高采收率留下空間。頁巖油一次采收率非常低，需要持續發展提高采收率技術以實現高效開發。

(5) 符合環境要求。實現綠色開發。

(6) 充分的資本投資。

(7) 強大的工程施工能力。

我國頁巖革命正在進行中，對比以上7 個標準，我們目前資源逐步清楚，技術接近成熟，但是成本仍然偏高，提高采收率技術尚在實驗階段，仍存在相當差距，需要持續攻關，完善地質理論和工程技術。特別是投資不足，工程能力仍然薄弱的問題，制約了下一步的規模開發。

頁巖油開發已經在鄂爾多斯長7 段、松遼盆地青一段，渤海灣盆地勝利油田和準噶爾盆地二疊系取得重大進展，隨著三大石油公司的強力推進和國家的大力支持，我國必將在陸相頁巖油開發中取得成功，陸相頁巖油將成為我國今后石油長期穩產增產的主力資源。

我們預測，我國2030年如果保持原油2 億t穩產，需要頁巖油產量達到1700 萬t，致密油產量達到1300 萬t，如果進一步增產到2.2 億t，則需要頁巖油產量達到3000 萬t，致密油產量達到2000 萬t。

2 頁巖油氣、致密油氣基礎地質理論問題

2.1 全油氣系統常規油氣-致密油氣-頁巖油氣序列成藏規律

全油氣系統內發育3 種不同的動力場：自由動力場、局限動力場與束縛動力場。成藏過程中，動力場的差異控制著不同類型油氣藏形成的動力學過程。自由動力場主要存在于高孔隙度、高滲透率的地層中，浮力控制著油氣運聚過程，主要形成常規油氣藏；局限動力場主要出現在低孔隙度、低滲透率的地層中，此時生烴膨脹力與毛細管壓力主導著油氣運聚過程，主要形成致密/頁巖油氣藏；束縛動力場主要存在于更為致密的儲層中，此時擴散作用主導著油氣運聚過程，主要形成頁巖氣(圖4)。

圖4 全油氣系統中發育的三種動力場Fig. 4 Three dynamic fields developed in a whole oil and gas system

在動力場的控制下，常規油氣-致密油氣-頁巖油氣序列成藏。準噶爾盆地二疊系由淺至深，依次發育常規油藏-致密油藏-頁巖油藏(圖5)。

圖5 準噶爾盆地二疊系全油氣系統“頁巖油-致密油-常規油”序列分布模式Fig. 5 Distribution pattern of “shale oil-tight oil-conventional oil” in the whole Permian oil and gas system in Junggar Basin

以瑪湖地區為例，常規油氣藏主要分布在準噶爾盆地西北緣階梯式斷裂帶沿線的高孔、高滲的淺層儲層中，分布于百口泉組、克拉瑪依組和侏羅系八道灣組，平均孔隙度約為17.5%，滲透率約為205.3 mD。油氣主要來自于風城組頁巖烴源巖，具有圈閉成藏的基本特征，受浮力驅動控制。

致密油分布于百口泉組與上烏爾禾組，非浮力運移成藏。儲層普遍為致密礫巖儲層，呈現出連續性分布的特征，平面上沒有明顯的油水邊界。滲透率為0.01～1 mD，單井產量低?，敽枷菪逼聨毫阉骄债a僅為20～30 t/d，氣油比100～200。一類井EUR 45 000 t左右，二類井EUR 30 000 t左右。

頁巖油分布于風城組，非浮力滯留烴成藏。MY1井在風城組4579～4852 m頁巖段試油，2.5 mm油嘴最高日產油30.5 t，累產油1948.5 t，原油密度為0.84～0.90 g/cm3，50 ℃下黏度為8.86～52.73 mPa·s，油質較輕[13]。

準噶爾盆地瑪湖地區油氣序列完整，油氣向上充注運移。由風城組生油巖向上依次充注形成致密油—常規油，風城組滯留烴形成頁巖油。

準噶爾盆地瑪湖地區油藏自烴源巖向上序列分布了頁巖油、致密油、常規油，而鄂爾多斯盆地延長組則與此不同(圖6)。長7 段為一套優質的湖湘烴源巖，厚度50～110 m，分布面積達8.5×104km2，有機質豐度TOC=2%-18%，Ro=0.9%～1.2%，主要發育I型、II型干酪根。在長7 段發育頁巖油(資源量31.2 億t)。油氣自長7 段生成后，分布向上、向下排出，在長4+5-長6 段與長8 段形成連續分布的致密油藏。長4+5-長6 段滲透率0.5～0.6 mD，致密油資源量53 億t，長8 段滲透率0.57 mD，致密油資源量31.2 億t。油氣繼續向上下兩個方向運移，最終在長1-侏羅系與長9 段形成常規油氣(表2)

表2 鄂爾多斯盆地三疊系延長組序列分布Table 2 Sequence distribution of Triassic Yanchang Formation in Ordos Basin

圖6 鄂爾多斯盆地三疊系延長組成藏模式Fig. 6 Reservoir model of Triassic extension in Ordos Basin

2.2 頁巖油氣、致密油氣儲層地質模型與流動模型

與常規油氣相比，頁巖油氣、致密油氣儲層孔喉分布從納米尺度到微米尺度均有分布，具有多尺度的特點。頁巖油氣、致密油氣的儲層地質模型、流動模型與常規油氣相比具有明顯差異。

2.2.1 地質模型

頁巖油氣、致密油氣普遍具有廣泛式分布的特點。宏觀上表現出一種均質性，具有大面積連續分布成藏、層序控制、巖性及物性穩定少變的特征(圖7a)。

圖7 頁巖油氣儲層多尺度地質模型Fig. 7 Multi-scale geological model of shale oil and gas reservoir

介觀上，在總體致密的基礎上，不均勻分布裂縫(縫網)與孔隙，裂縫包括微裂縫(構造、成巖、生烴成因)、層理縫、頁理縫以及人工壓裂縫(圖7b)。

而微觀上則分布著不同尺度的孔隙與微裂縫，孔隙包括孤立微納米孔隙(有機或無機)、微型孔-縫連通區(微孔縫系統)(圖7c)。

頁巖油氣、致密油氣儲層具有宏觀上相對均質而微觀上則表現出較強非均質性的特征。從納米尺度的有機質孔隙，到微米尺度的微裂縫，到更大尺度的人工裂縫。相比于常規油氣儲層，頁巖油氣、致密油氣儲層具有多尺度的特征，這導致了油氣流動模型上的差異。

2.2.2 流動模型

常規油氣儲層孔喉尺度較大，油氣在其中的滲流規律符合達西流動規律，但非常規油氣在流動方式上與常規油氣十分不同。由于非常規油氣儲層具有多尺度的特征，油氣在儲層中的流動可同時存在達西流動、局限達西流動、滑脫流動與擴散四種流動模式(圖8)。

圖8 頁巖油氣、致密油氣與常規油氣流體運動特征(據參考文獻[14]修改)Fig. 8 Fluid movement characteristics of shale oil and gas, tight oil and gas and conventional oil and gas (according to reference [14])

在較大的孔喉或微裂縫中，油氣表現為達西流動，此時的流動機理與常規油氣相同；當孔喉尺度縮小后，油氣表現為局限達西流動，對于致密油氣與頁巖油氣來說，其開發過程中主要體現為局限達西流動。在非均質縫網的控制下，表現出不穩定驅替壓差與相態變化的特點，體現出多種流動方式、多相態混合的非典型滲流的特征。當孔喉進一步縮小后，孔喉中的油相難以流動，由于限域效應，氣相則表現出擴散滑脫流動或擴散流動的特點。

從納米到微米，從微裂縫到人工裂縫，從達西流動到擴散作用，非常規油氣藏跨越了多個尺度，具有十分復雜的滲流機制與規律。

2.3 頁巖油氣、致密油氣的基本特征與開發生產機理

由于儲層更為致密，相比于常規油氣藏，頁巖油氣藏、致密油氣藏具有其獨特的油氣地質特征與開發生產機理。

2.3.1 油氣藏基本特征

(1)有限體積的裂縫-微孔隙致密儲層

致密油氣、頁巖油氣儲層致密，儲集空間十分有限，主體發育納米級孔喉系統，局部發育微米-毫米級孔隙。其中頁巖氣儲層孔徑為5～200 nm，致密砂巖氣儲層孔徑為40～700 nm，致密灰巖油儲層孔徑為40～500 nm，致密砂巖油儲層孔徑為50～900 nm(圖9)。

圖9 全球典型非常規油氣儲層納米孔喉分布(據文獻[15])Fig. 9 Distribution of nanopore throat in typical unconventional oil and gas reservoirs around the world (according to reference [15])

(2)流體組成與相態復雜

頁巖油氣藏、致密油氣藏地下流體組成復雜。包括氣態的干氣、濕氣、凝析氣、人工注入氣體，以及液態的輕質油、黑油、少量地層水、壓裂液等。復雜的流體組成給開發帶來了困難。

同時，流體相態對頁巖油、致密油開發效果有重大影響。北美已經成功開發了高氣油比、以輕質油凝析油為主的頁巖油資源(圖10，從左向右依次為Bakken頁巖油、Texas頁巖油、以及普通的脫氣原油)。我國也已經突破高氣油比的輕質頁巖油資源，目前正在探索低氣油比的黑油頁巖油開發。

(3)油藏驅動方式多樣

頁巖油氣藏、致密油氣藏需要壓裂后才能形成工業油氣流。開發過程中頁巖油藏、致密油藏驅動方式多樣，壓裂過程中，壓裂液的滲吸作用同樣可以起到驅油的作用。還包括超壓地層彈性驅動、高地應力巖石骨架彈性驅動、氣體(包括溶解氣)彈性膨脹驅動、重力驅動、人工抽吸動力驅動等。

頁巖氣、致密氣則普遍表現為大面積連續分布的特征，沒有明顯的邊底水，與常規油氣藏相比，缺少邊底水彈性驅動。

2.3.2 開發生產機理與提高采收率方向

頁巖油氣藏、致密油氣藏基本地質特征與常規油氣藏的差異也導致了其開發機理與未來提高采收率方向的不同。

(1)開發生產機理

與常規油氣成機理不同，頁巖油氣、致密油氣的保存的核心在于其自身的自封閉作用，而頁巖油氣、致密油氣的開發則是這種自封閉作用的破除。頁巖油氣、致密油氣的開發的實質是通過人工壓裂產生的裂縫增大了儲層滲透率、改變了毛細管作用、增大了滲流波及體積與解吸比表面積。

(2)甜點評價技術

頁巖油氣藏、致密油氣普遍具有廣泛式、連續式分布的特征。如美國頁巖油資源存在黑油、凝析油、干氣等資源，在開發過程中有選擇性地開采輕質油、凝析油等易于流動的資源。頁巖油氣藏、致密油氣開發的難點在于如何優選高氣油比區與凝析油氣區，優選天然裂縫發育區。需要進一步發展甜點評價技術。

(3)壓裂技術

壓裂技術的突破直接推動了頁巖革命的進程。與北美相比，我國壓裂規模較小，成本較高。亟需發展體積壓裂、整體開發、重復壓裂技術以提高儲量動用程度，擴大供油氣區面積與波及體積。同時，發展新型壓裂材料，改變表面毛細管力作用，強化滲吸作用。

頁巖油氣、致密油氣地質理論和開發包涵著重大復雜的科學技術問題，是未來石油工業理論創新的重大領域。我國頁巖革命仍面臨嚴峻的形勢，頁巖油氣一定是我國長期油氣資源中最重要的資源接替。

3 結論

(1)頁巖革命成功的標志是非常規油氣產量的大幅增長，美國已經實現了頁巖革命，中國頁巖革命尚在進行中。我國頁巖革命仍面臨嚴峻的形勢，但頁巖油氣一定是我國長期油氣資源中最重要的接替資源。

(2)與常規油氣相比，頁巖油氣、致密油氣的成藏模式、開發方式均有所不同。其具有連續性大面積分布，油氣自封閉成藏，開發生產工程量巨大，油氣田生產的“分布式”特點可靈活應對建產減產，以及采收率低的特點。

(3)我國頁巖油氣下一步大幅上產需要滿足7 個條件：①資源清楚；②水平井、壓裂技術成熟；③成本可控，達到預期資本回報率；④工程空間大，給未來的提高采收率留下空間；⑤符合環境的要求，均衡占地成本和環境保護要求；⑥充分的資本投資；⑦強大的工程施工能力。

(4)油氣系統具有常規油氣-致密油氣-頁巖油氣序列成藏的規律。需要進一步開展全油氣系統理論研究，深化頁巖油氣、致密油氣的多尺度地質模型、流動模型、開發生產機理研究，大力發展甜點評價技術與壓裂技術。