美國“頁巖氣革命”的成功，像洪亮的鐘聲，響徹全球能源市場，改寫了世界能源格局。受此啟發，我國的“頁巖氣革命”即將上演。去年底，國土資源部關于將頁巖氣作為獨立礦種的申請得到國務院批準。前不久，這個剛剛被批準的單一礦種又被寫入政府工作報告中。這充分表明，我國的非常規油氣資源進入國家能源戰略視野。

    我國盆地眾多，類型多樣，各種非常規油氣資源豐富，特別是低勘探程度盆地區域，尚存在巨大的非常規油氣資源；非常規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現。

    特邀中國工程院院士康玉柱撰文，對我國泥頁巖尤其是暗色泥頁巖類型、分布特征和沉積環境進行介紹，對構成暗色泥頁巖商業開發的基本條件和中美泥頁巖儲量及含油性比較等問題進行解讀，以饗讀者。

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

    暗色泥頁巖類型及沉積環境

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

    泥頁巖油氣主要以游離態、吸附態及溶解態等形式存在，以游離態和吸附態為主，吸附態與煤層氣相似，游離態與常規油氣相似。

    常見的泥頁巖類型有泥質泥頁巖、碳質泥頁巖、硅質泥頁巖、鈣質泥頁巖等。當泥頁巖中混入一定量的砂質成分時，會形成砂質泥頁巖。富有機質泥頁巖是形成泥頁巖油氣的主要巖石類型。暗色泥頁巖中含有大量的有機質與細粒、分散狀黃鐵礦、菱鐵礦等，有機質含量3%～15%。碳質頁巖中含有大量細粒、分散狀的碳化有機質，有機碳含量10%～20%，這類頁巖的特征為黑色、染手且含植物化石。

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

    泥頁巖可形成于陸相、海相及海陸交互相沉積環境中。暗色泥頁巖主要形成于缺氧的閉塞海灣、潟湖、湖泊深水區、欠補償盆地及深水陸棚等沉積環境中。碳質頁巖常與煤系伴生，一般出現在煤層頂、底板或夾層中，以湖泊、沼澤環境沉積為主。石炭紀—二疊紀、三疊紀—侏羅紀和古近紀—新近紀，為我國3次主要的成煤期，發育多套與煤層相伴生的碳質頁巖。如我國南方地區的二疊系龍潭組碳質頁巖分布面積較廣，厚度200米～300米；我國南方揚子地塊、華北地塊及塔里木地塊古生界海相泥頁巖，以深水陸棚相沉積為主；我國陸相沉積盆地中，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育多套湖相、湖沼相黑色泥頁巖，含豐富的介形蟲、孢粉、細菌、高等植物等化石及有機質，厚度200米～1500米。

    這些構成了暗色泥頁巖的沉積環境。

    構成暗色泥頁巖商業開發的基本條件

    在沉積盆地中只要發育暗色泥頁巖，就有可能形成泥頁巖油氣藏。

    國外資料和國內初步勘探實踐成果表明，具有經濟開發效益的暗色泥頁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毫達西；泥頁巖中脆性礦物含量超過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米且泥頁巖內各類裂縫發育良好。

    這些構成暗色泥頁巖商業開發的基本條件。

    泥頁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、長石、方解石等）。脆性礦物含量越高，巖石脆性越強，在外力作用下越易形成天然裂縫和誘導性裂縫，有利于泥頁巖油氣開采。高黏土礦物含量高的泥頁巖，塑性強，吸收能量強，以平面裂縫為主，不利于泥頁巖油藏儲層改造。在美國的產氣頁巖中，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%。

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

     巖石礦物組成對泥頁巖油氣開發至關重要。具備商業開發價值的泥頁巖，一般脆性礦物含量要高于40%，黏土礦物含量小于30%。

    中美泥頁巖儲量及含油性比較

    在實現頁巖氣商業開發的北美地區，頁巖含氣量最低為每噸1.1立方米，最高達每噸9.9立方米。四川盆地寒武系筇竹寺組黑色泥頁巖含氣量為每噸1.17立方米～6.02立方米，平均為每噸1.90立方米；下志留統龍馬溪組黑色泥頁巖含氣量為每噸1.73立方米～5.10立方米，平均為每噸2.8立方米（渝東渝頁1井實測含氣量為每噸1立方米～3立方米），具有開發價值。

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

    就年代及區域而言，我國暗色泥頁巖從震旦系—新近系均有發育、區域分布遍及全國；就沉積環境而言，海相—海、陸交互相—陸相均發育較厚的暗色泥頁巖。我國暗色泥頁巖有機質含量、熱演化程度等指標與美國主要暗色泥頁巖相似。

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

    我國泥頁巖油與泥頁巖氣資源量大體相當，二者資源量總和估算為60萬億～80萬億立方米，是未來油氣勘探的重要接替領域。