◇长江大学资源与环境学院 陈笑宇
美国是率先实现页岩油商业开发的国家，相比于美国中国对于页岩油的研究起步较晚。但近年来中国在页岩油开发研究上取得了一些成果，中国作为页岩油储量排名第三的国家，开发潜力巨大。本文通过中美两国在储层特征以及地球化学特征的差异性，突出中国页岩油参数的优劣性，为我国后续页岩油研究提供借鉴。
随着常规石油资源量逐渐减少，人们需要寻找新的途径解决能源需求问题。全球页岩油技术可采资源量为473×108t[1-2]，而美国作为率先实现页岩油商业开发的国家，2016年美国平均日产页岩油53.3×104t，占美国国内原油日产量的45%[3]，2016年页岩油总产量已达2.12×108t，占美国石油总产量的52.6%，显示出了页岩油具有巨大的勘探开发前景[4]。2018年美国页岩油产量达到了3.2×108t，占石油总产量的64.7%，预测到2040年页岩油日产量将达到129×104t，在美国石油总产量中占比约为67.3%，使自己国家原油产量得到了极大提升的同时，也有效解决了美国能源需求问题。中国拥有更多的人口，对于石油的需求逐渐提升，为了解决国内能源需求问题，更多研究者投入到非常规油气研究中。美国页岩油技术可采资源量为102.19×108t，同样中国页岩油资源潜力巨大，我国页岩油技术可采资源量为44.00×108t，仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位（表1），本文通过中国与美国页岩油对比，为我国今后页岩油的相关研究提供借鉴。
表1 页岩油技术可采资源量排行
通常赋存油气的页岩都是富含有机质的，烃源岩是页岩油资源评价的研究对象之一，所以在页岩油的相关研究中对烃源岩的研究尤为重要。美国开采出页岩油的烃源岩大多是海相烃源岩，相比较美国，中国所发现页岩油中烃源岩大多是以陆相烃源岩为主。由于海相烃源岩与陆相烃源岩的沉积环境存在较大差异，所以海相与陆相页岩油的赋存特征也存在较大差异。
美国海相页岩油气资源潜力巨大，根据对美国页岩油开发的资料研究，并结合海相烃源岩的沉积环境进行研究分析，可以将海相页岩油的特征归结为三个方面：①美国石油的分布情况可以划分为外中内三个区带。外带主要分布状况位于陆棚和沿海平原地区，在这个区带中资源以常规能源为主，石油主要产自于中、新生界。中带主要分布状况为发育位置在北美地台西部和南部的地台边缘深陷盆地，以及围绕地台周边分布的逆冲断裂带地区，其资源也是以常规能源为主，主要产自于古生界以及中生界。内带石油分布状况为发育在北美地台上的古生代盆地，其资源即有常规能源也有非常规能源。②古生界海相烃源岩有利区较难确定。对海相烃源岩而言，有机质是否丰富与所对应地质时期古地理、古气候、古大陆流入海洋沉积物等息息相关，对其评价以及解释成因具有较大困难。同时在古生代末期，泛大陆逐步解体发生漂移，许多地层遭受不同程度破坏，也形成了各种复杂的地质构造，对于当时时期古地理地貌恢复存在巨大挑战，古海岸线的位置以及走向难以判定。③大陆坡以及海洋大陆架为海相烃源岩发育的主要位置。相比较陆相烃源岩，海相烃源岩在这些位置沉积的全封闭的还原环境较弱，同时在这些地带由于陆源植物碎屑和氧化沉积物不断改变其物质组分，所以有机物质大多以芳香族和环烷族的环状化合物为主。
与美国海相烃源岩相比，中国页岩油是中、新生代陆相咸化湖盆含油气资源最主要的国家。中国陆相烃源岩在中、新生代特征主要有以下几个方面：①中国陆相沉积盆地在该时代烃源岩的沉积环境为半咸水-咸水，所以将其称为陆相咸化湖盆。对于大型的陆相咸化湖盆而言，其发育位置在较为稳定的大地构造单元内，面积较小的含煤-含气盆地除外。②陆相咸化湖盆烃源岩在该时代物性较差，其物性属于低孔低渗结构，且含油饱和度较低。含油饱和度较低主要原因是因为油气运移距离较短，仅在烃源岩发育区域内运移，烃源岩内油气以溶解相为主。③陆相咸化湖盆在该时代烃源岩发育区域及其边界较容易确定，油气运移及其聚集容易研究。④陆相咸化湖盆具有全封闭的沉积环境且还原条件比较好，干酪根类型以“型和”型为主，大型陆相咸化湖盆的烃源岩以石油为主，天然气则主要是石油伴生气[5]。
美国页岩油地层主要位于上古生界-新生界，为海相烃源岩，例如美国Wiliston、Mayerick、Fort Worth等盆地中的Bakken页岩、Eagle Ford页岩和Barnett页岩，其沉积地层为海相碳酸盐岩地层，分别分别形成于密西西比系，白垩系，密西西比系地层当中。脆性矿物含量比较高，对后期地层改造比较有利，其渗透率约为0.1mD左右，孔隙度10%左右，有机质类型以Ⅰ型干酪根和Ⅱ型干酪根为主[6]。相比较于美国，中国盆地中具有页岩油的烃源岩则是以中生代或者新生代的湖相泥页岩，有机质类型以Ⅰ型干酪根和Ⅱ型干酪根为主，有机质丰度较高，有机质成熟度较好，孔隙度与渗透率变化较大（表2）。对于北美地区，页岩油的油气层大多分布在相变小，相对均匀且沉积构造环境相对稳定的海相地层中，并且含页岩油的泥页岩性质也比较稳定，页岩油所在区域位置比较容易能确定。与美国页岩油海相烃源岩地层相比，中国陆相盆地泥页岩相变化相对较大，且沉积构造环境变动也较大，由于泥页岩非均质性较大，导致地层在平面以及剖面上具有很大的变化，对页岩油的分布和富集具有较大的消极影响。
表2 中国主要盆地页岩地球化学参数对比[6]
美国海相页岩油与中国陆相页岩油存在较大差异，与美国页岩油相比较，中国页岩油所在地层更加复杂，页岩油所在区域位置相比较美国页岩油较难发现，但中国陆相页岩油的烃源岩具有更好的封闭性以及还原环境。相对于美国海相页岩油的大规模开发，中国陆相页岩油储量潜力巨大，未来前景可期。
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