焦方正

（中國石油天然氣集團(tuán)有限公司，北京 100007）

0 引言

石油地質(zhì)理論的誕生和發(fā)展經(jīng)歷了“油氣苗”找油→“背斜”理論→“圈閉”理論→“連續(xù)油氣聚集”理論的發(fā)展過程[1-3]。本世紀(jì)以來，非常規(guī)油氣地質(zhì)理論的發(fā)展進(jìn)一步推動(dòng)了全球油氣勘探開發(fā)從常規(guī)油氣邁向非常規(guī)油氣領(lǐng)域[4-11]。事實(shí)上，非常規(guī)油氣的發(fā)現(xiàn)和勘探存在于整個(gè)油氣工業(yè)的發(fā)展過程，1821年美國就鉆探了第1口頁巖氣井[3,12]，但是由于技術(shù)條件的原因，在此后的上百年間頁巖氣并未受到理論和實(shí)踐上的關(guān)注。隨著油氣工程技術(shù)的進(jìn)步，水平井鉆井技術(shù)、分段壓裂技術(shù)和平臺(tái)式“工廠化”作業(yè)模式被廣泛應(yīng)用[13-15]，技術(shù)的進(jìn)步逐漸促使油氣勘探開發(fā)對象由傳統(tǒng)的油砂→致密油氣→頁巖油氣，實(shí)現(xiàn)了油氣勘探開發(fā)由“源外”向“源內(nèi)”的重大轉(zhuǎn)變，發(fā)生了“常規(guī)油氣”向“非常規(guī)油氣”的革命，“源內(nèi)”油氣產(chǎn)量快速增長，2018年美國頁巖油產(chǎn)量達(dá)3.29×108t、頁巖氣產(chǎn)量達(dá)6 072×108m3，中國頁巖氣產(chǎn)量為108×108m3。

盡管學(xué)術(shù)界存在多種非常規(guī)油氣類型的分類方案，但是目前對非常規(guī)油氣的標(biāo)準(zhǔn)界定多數(shù)仍然是從開發(fā)工程技術(shù)難度和油氣開采的商業(yè)價(jià)值來進(jìn)行的。這樣的界定標(biāo)準(zhǔn)在一定階段曾對油氣勘探開發(fā)起到了推動(dòng)作用，但是必然會(huì)受到技術(shù)革新和油價(jià)波動(dòng)的影響，不能保持理論的相對穩(wěn)定性和持久性。此外，非常規(guī)油氣地質(zhì)理論對傳統(tǒng)的石油地質(zhì)理論是很大的突破，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)層面進(jìn)行界定不易明晰二者的差異。綜上所述，筆者認(rèn)為，開展非常規(guī)油氣之“非常規(guī)”再認(rèn)識(shí)，將對深化油氣地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)和勘探實(shí)踐具有重要意義。

由于頁巖油氣已經(jīng)成為重要的戰(zhàn)略接替領(lǐng)域[16-23]。針對典型的非常規(guī)油氣即頁巖油氣的形成機(jī)理與富集規(guī)律的理論研究對非常規(guī)油氣理論發(fā)展具有很強(qiáng)的代表性，也具有重要的戰(zhàn)略意義。因此，筆者所在研究團(tuán)隊(duì)以中國四川盆地和鄂爾多斯盆地、美國二疊盆地和西部灣岸盆地等國內(nèi)外頁巖油氣主產(chǎn)區(qū)為研究對象，持續(xù)跟蹤并深入對比前人研究成果[2,16,24]，從理論內(nèi)涵、成藏動(dòng)力、儲(chǔ)集巖性、孔隙類型、流體特征等方面開展非常規(guī)油氣“再認(rèn)識(shí)”，明確非常規(guī)油氣的地質(zhì)理論界定，探討主要地質(zhì)特征，以期為頁巖油氣形成機(jī)理研究提供參考，為頁巖油氣“甜點(diǎn)”評價(jià)和勘探開發(fā)快速發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 非常規(guī)油氣理論內(nèi)涵新認(rèn)識(shí)

1.1 非常規(guī)油氣概念界定

以往非常規(guī)油氣是指用傳統(tǒng)技術(shù)無法獲得自然工業(yè)產(chǎn)量、需用新技術(shù)改善儲(chǔ)集層滲透率或流體黏度等手段才能經(jīng)濟(jì)開采的油氣，非常規(guī)油氣包括油砂、油頁巖、致密油氣、頁巖油氣、煤層氣、天然氣水合物等多種類型[2-3]。根據(jù)經(jīng)典的石油地質(zhì)理論和最新的理論及勘探開發(fā)進(jìn)展，將上述非常規(guī)油氣按其成藏機(jī)制分為兩類：①同傳統(tǒng)常規(guī)油氣一樣，源儲(chǔ)異位，來自源巖的油氣在浮力、毛細(xì)管壓力差等的作用下，經(jīng)過一定距離運(yùn)移在圈閉中聚集或破壞，可以賦存于各種巖類的儲(chǔ)集層中，這類油氣包括重油、油砂、致密油氣和天然氣水合物等，仍總體遵循傳統(tǒng)石油地質(zhì)理論、圈閉成藏機(jī)制和過程；②以超壓和擴(kuò)散等作用，在源巖層內(nèi)聚集，原位成藏的油氣，包括頁巖油氣和煤層氣，完全不同于常規(guī)油氣。雖然第①類從經(jīng)濟(jì)開采的角度上有較大難度，但從油氣成藏機(jī)制角度上與常規(guī)油氣并無差別。因此，本文界定的非常規(guī)油氣為第②類，即源儲(chǔ)一體、原位成藏、連續(xù)分布在烴源巖內(nèi)的油氣聚集，包括頁巖油、頁巖氣和煤層氣（見圖1），本文主要討論頁巖油氣，且以四川盆地頁巖氣為典型案例進(jìn)行剖析，為便于對比，所討論的油氣儲(chǔ)集層以沉積巖為主。

圖1 常規(guī)與非常規(guī)油氣類型劃分（據(jù)文獻(xiàn)[2]修改）

1.2 非常規(guī)油氣形成機(jī)理

富有機(jī)質(zhì)頁巖沉積后，在地質(zhì)作用下經(jīng)壓實(shí)、增熱排水后進(jìn)入油氣生成過程。生油母質(zhì)生成的一部分油氣突破烴源層經(jīng)輸導(dǎo)體系運(yùn)移到有利的砂體、碳酸鹽巖等儲(chǔ)集體中。這類儲(chǔ)集體的儲(chǔ)集空間以微米級孔喉為主，孔喉主體在0.3 μm以上，油氣受浮力與毛細(xì)管力差的作用，流動(dòng)方式以達(dá)西流為主（見表1），處于自由流體動(dòng)力場，向上運(yùn)聚至構(gòu)造高部位或者低勢區(qū)，在圈閉條件下形成常規(guī)油氣藏，包括致密巖石油氣藏等，成藏穩(wěn)定后具有相對明顯的油、氣、水界面[1-2]，若后期遭破壞、改造，可形成重油、油砂或天然氣水合物。

表1 油氣聚集類型及其形成機(jī)理（據(jù)文獻(xiàn)[1-2]修改）

生油母質(zhì)生成的另一部分油氣則在毛細(xì)管力和分子作用力共同束縛下，與源內(nèi)超壓耦合平衡，形成“源內(nèi)原位油氣聚集”，即頁巖油氣。頁巖油氣主體賦存于納米級的孔隙空間中，孔喉主體分布在5～50 nm，缺乏浮力和水動(dòng)力作用，處于束縛流體動(dòng)力場，流動(dòng)方式主要為非達(dá)西流。油氣聚集動(dòng)力主要為內(nèi)部超壓，包括生烴增壓、欠壓實(shí)形成的超壓、構(gòu)造應(yīng)力增壓等，大量油氣聚集后，擴(kuò)散作用也作為主要運(yùn)聚方式[1-3,12-14]。頁巖儲(chǔ)集體內(nèi)部以油、氣為主，無水或僅含少量水，主要為束縛水，內(nèi)部超壓與毛細(xì)管力耦合控制油氣富集邊界。

2 非常規(guī)油氣地質(zhì)特征新認(rèn)識(shí)

頁巖油氣在烴源巖層內(nèi)滯留聚集、超壓驅(qū)動(dòng)成藏。富有機(jī)質(zhì)頁巖既是烴源巖又是油氣儲(chǔ)集巖，依據(jù)四川盆地上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖氣勘探開發(fā)實(shí)踐，與常規(guī)油氣相比，頁巖油氣在巖相、儲(chǔ)集空間、含油氣飽和度和油氣賦存狀態(tài)等方面具有特殊性和差異性。

2.1 巖相特征

頁巖油氣的儲(chǔ)集層巖性以細(xì)粒富含有機(jī)質(zhì)頁巖為主。這里的“頁巖”非國內(nèi)多數(shù)學(xué)者認(rèn)為的純頁巖，即富含黏土礦物或硅質(zhì)礦物的頁巖。北美頁巖油氣儲(chǔ)集層巖性包括富有機(jī)質(zhì)頁巖、富泥質(zhì)碳酸鹽巖或富泥質(zhì)粉砂巖等。由于頁巖儲(chǔ)集層內(nèi)部富含豐富的有機(jī)質(zhì)，層理或頁理發(fā)育，通常統(tǒng)稱為“頁巖”。因此，頁巖油氣層的巖性巖相是一套富含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒沉積巖石組合，巖性巖相組合復(fù)雜。北美地區(qū)Barnett頁巖為富有機(jī)質(zhì)的生物碎屑、碳酸鹽巖和硅質(zhì)頁巖組合，Eagle Ford頁巖為富有機(jī)質(zhì)泥質(zhì)碳酸鹽巖、灰質(zhì)頁巖組合[25]，Niobrara頁巖包括貧有機(jī)質(zhì)的白堊層和富有機(jī)質(zhì)的泥質(zhì)灰?guī)r。中國四川盆地五峰組—龍馬溪組為富有機(jī)質(zhì)硅質(zhì)和鈣質(zhì)頁巖、黏土質(zhì)頁巖、泥質(zhì)介殼灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖等組合。

海相常規(guī)油氣儲(chǔ)集體主要分布在濱岸、臺(tái)地邊緣等高能相帶[26-27]（見圖2），強(qiáng)水動(dòng)力環(huán)境下往往沉積粗粒碎屑巖和碳酸鹽巖礁灘等，構(gòu)成良好的儲(chǔ)集體。與海相相似，陸相常規(guī)油氣儲(chǔ)集體主要是河流、三角洲、濱淺湖等高能水體區(qū)沉積的粗粒的碎屑巖等，為常規(guī)油氣聚集提供良好的儲(chǔ)集空間。常規(guī)油氣儲(chǔ)集體主要受沉積環(huán)境、成巖后生作用以及構(gòu)造作用等控制。

圖2 海相富有機(jī)質(zhì)頁巖沉積環(huán)境模式圖

然而，海相和陸相的富有機(jī)質(zhì)頁巖層主要形成于半封閉—封閉的水下低能環(huán)境[28-29]。海相海侵期深水陸棚形成貧氧—厭氧環(huán)境，藻類等浮游生物大量勃發(fā)形成“海洋雪”沉積現(xiàn)象，發(fā)育有機(jī)質(zhì)豐度高及脆性好的頁巖儲(chǔ)集層，且為海盆的沉積中心區(qū)，而沉降中心——“洋盆”區(qū)，富有機(jī)質(zhì)頁巖并不發(fā)育。四川盆地上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁巖總有機(jī)碳含量（TOC）最高為 25.73%，TOC值大于 2%的層段占比 30%～45%。基于微量元素指標(biāo)數(shù)據(jù)的古環(huán)境、古地理等分析表明，沉積于大陸斜坡半深水—深水陸棚環(huán)境（見圖2）。與海相沉積體系不同，陸相富有機(jī)質(zhì)頁巖形成于半深湖—深湖環(huán)境，沉積中心、沉降中心和生油氣中心基本一致，三位一體吻合。

2.2 儲(chǔ)集空間

常規(guī)油氣儲(chǔ)集層主要包括碎屑巖儲(chǔ)集層和碳酸鹽巖儲(chǔ)集層，儲(chǔ)集空間可劃分為原生孔隙、次生孔隙、裂縫，原生孔隙包括粒間孔和晶間孔，次生孔隙包括溶蝕孔、鑄?？椎萚1]。各種孔隙孔徑較大，主體為微米級—毫米級，孔隙結(jié)構(gòu)簡單。頁巖油氣儲(chǔ)集層也發(fā)育這些無機(jī)孔隙（見表2），如石英或長石顆粒間孔、黏土礦物晶間孔、碳酸鹽巖溶蝕孔等，但這些無機(jī)孔隙的孔徑都很小，主體為納米級，孔隙結(jié)構(gòu)也十分復(fù)雜[2]。頁巖油氣儲(chǔ)集層還發(fā)育一類特有的儲(chǔ)集空間—有機(jī)質(zhì)孔隙，且在頁巖油氣“甜點(diǎn)段”更加發(fā)育，以納米級孔隙為主。

表2 國內(nèi)外富有機(jī)質(zhì)頁巖孔隙類型及孔徑統(tǒng)計(jì)表

有機(jī)質(zhì)演化過程中，生烴母質(zhì)不僅生成油、氣，同時(shí)還在有機(jī)質(zhì)內(nèi)形成納米級儲(chǔ)集空間，形成礦物-有機(jī)質(zhì)-微裂縫的三維耦合空間。非常規(guī)油氣幾乎遍布整個(gè)有機(jī)質(zhì)生烴演化全過程（見圖3），所以有機(jī)質(zhì)孔隙幾乎覆蓋全部非常規(guī)油氣儲(chǔ)集層，鏡質(zhì)體反射率（Ro）為 0.8%～3.5%時(shí)的熱演化程度更有利于這類孔隙發(fā)育。有機(jī)質(zhì)孔隙主體分為干酪根有機(jī)質(zhì)孔隙和固體瀝青有機(jī)質(zhì)孔隙兩類。干酪根有機(jī)質(zhì)孔隙整體為蜂窩狀或零星發(fā)育，孔徑為10～200 nm。固體瀝青有機(jī)質(zhì)孔隙呈橢圓形排列成串珠狀，甚至邊界完全融合，孔徑為300 nm～2 μm。四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖有機(jī)質(zhì)Ro值為1.8%～3.1%，處于熱裂解生干氣階段，干酪根和瀝青等有機(jī)質(zhì)在初次降解和二次裂解過程中，形成“蜂窩狀”有機(jī)質(zhì)孔隙群（見圖4a），是優(yōu)質(zhì)的油氣儲(chǔ)集空間。通過巖石物理模型和大量掃描電鏡圖片定量表征（見圖4），高產(chǎn)層段有機(jī)質(zhì)孔隙面孔率為30%～50%，占孔隙度的1/3～1/2。

圖3 非常規(guī)油氣有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育階段示意圖

圖4 四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育特征表征

2.3 油氣層溫度

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，頁巖油氣層的溫度普遍高于由其供烴的常規(guī)油氣層溫度（見表3）。常規(guī)油氣藏以“下生上儲(chǔ)”形式為主，埋藏深度遠(yuǎn)小于為其供烴的頁巖油氣層。并且，海相和陸相的富有機(jī)質(zhì)頁巖主要沉積于盆地相對低部位，而常規(guī)油氣的儲(chǔ)集巖主要形成于盆地高部位的水體高能帶（見圖2），沉積埋深相對較淺，相同的地溫梯度下，使得常規(guī)油氣儲(chǔ)集層溫度較頁巖氣層溫度要低。北美地區(qū)的頁巖氣層井下溫度為 80～100 ℃和 110～130 ℃[25]，中國四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖氣層溫度為100～140 ℃，而由其供烴的上覆石炭系黃龍組構(gòu)造氣藏油層溫度為80～110 ℃，低于頁巖氣層溫度。

頁巖油氣層高溫、高壓的特征一方面能排擠和消耗儲(chǔ)集層內(nèi)部大量的自由水和束縛水，形成油氣均一、含油氣飽和度相對高的油氣產(chǎn)層；另一方面高溫為油氣開發(fā)工程施工帶來了更大的挑戰(zhàn)，成本增加、儀器測試承受力、完井時(shí)套管的溫壓形變等遠(yuǎn)比常規(guī)油氣層復(fù)雜。

表3 四川盆地常規(guī)氣層與頁巖氣層溫度統(tǒng)計(jì)表

2.4 油氣性質(zhì)

頁巖油氣為原位滯留、短距離或無運(yùn)移，儲(chǔ)集體內(nèi)流體性質(zhì)均一，組成相對單一，不含 H2S。如四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖氣主要為原油裂解氣，氣體組分CH4含量95%～99%，CO2和N2等非烴類氣體含量不足5%，尤其不含H2S[30]；北美地區(qū)頁巖氣氣體組分與之類似，但由于熱演化程度低，CH4含量有所不同（見表4）。而頁巖油富集區(qū)油質(zhì)較輕，密度多為0.70～0.85 g/cm3，氣油比高，易于流動(dòng)和開采。

但是，四川盆地碳酸鹽巖常規(guī)氣層均含有 H2S，川東黃龍組天然氣中H2S含量為0.12%～0.79%；因?yàn)闊N類與碳酸鹽巖易發(fā)生TSR反應(yīng)形成H2S。與之相比，頁巖氣開采安全環(huán)保，設(shè)備腐蝕性低，氣體僅需簡單處理就可使用，節(jié)約成本。

表4 四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖氣氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)表

2.5 含油氣飽和度

富有機(jī)質(zhì)頁巖具有高含油氣飽和度、超低含水率的特征。表5顯示美國頁巖氣層含氣飽和度為65%～88%，中國四川盆地頁巖氣層含氣飽和度為 60%～74%，含水率 12%～35%且以束縛水為主[31]。統(tǒng)計(jì)致密砂巖氣層含氣飽和度為 30%～55%，砂巖氣層含氣飽和度為50%～75%[32]。

表5 國內(nèi)外典型頁巖氣和致密氣層含氣飽和度統(tǒng)計(jì)表[2,30-32]

生排烴過程中，富有機(jī)質(zhì)頁巖是最先飽和充滿油氣的儲(chǔ)集層，油氣受超壓和分子作用力以及高溫的影響，會(huì)盡可能的驅(qū)替其內(nèi)部自由水和部分束縛水，含油氣飽和度一般來說相對較高。而常規(guī)儲(chǔ)集層受浮力和毛細(xì)管力壓差的作用，作用范圍有限，優(yōu)選優(yōu)勢運(yùn)移路徑驅(qū)替儲(chǔ)集層中的自由水，含油氣飽和度受相對滲透率的作用存在一定的限制，相對較低。

因此，頁巖氣在生產(chǎn)過程中地層產(chǎn)水少，而常規(guī)油氣生產(chǎn)中或多或少產(chǎn)水，甚至常常出現(xiàn)水竄、水淹等現(xiàn)象，為油氣開采造成困擾。

3 非常規(guī)油氣富集高產(chǎn)規(guī)律新認(rèn)識(shí)

頁巖油氣可采資源潛力取決于富有機(jī)質(zhì)頁巖已經(jīng)生成并滯留的烴量，以及頁巖儲(chǔ)集層被改造后可產(chǎn)出的烴量[33]。目前采用水平井鉆完井和分段體積壓裂儲(chǔ)集層改造開采技術(shù)，基本實(shí)現(xiàn)了頁巖油氣規(guī)模有效開發(fā)。為了降低勘探開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，需要對大面積展布、連續(xù)聚集的頁巖油氣識(shí)別平面上的“甜點(diǎn)區(qū)”和剖面上的“甜點(diǎn)段”[34-36]。根據(jù)五峰組—龍馬溪組勘探開發(fā)實(shí)踐取得的新認(rèn)識(shí)，探討頁巖氣富集高產(chǎn)規(guī)律新認(rèn)識(shí)。

3.1 頁巖油氣富集規(guī)律

頁巖油氣形成的物質(zhì)基礎(chǔ)是高有機(jī)質(zhì)豐度頁巖，有機(jī)質(zhì)豐度受當(dāng)時(shí)的巖相古地理格局、古生產(chǎn)力和水體環(huán)境等決定。海相富有機(jī)質(zhì)頁巖主要沉積于半深水—深水陸棚相，由于與廣海相連，受洋流上涌等作用影響，浮游生物繁盛，在盆地的沉積中心沉積了巨厚的富有機(jī)質(zhì)頁巖，是頁巖油氣勘探開發(fā)的有利區(qū)。而陸相富有機(jī)質(zhì)頁巖主要沉積于半深湖—深湖環(huán)境，水動(dòng)力作用弱，溶氧量低，沉積中心與沉降中心相對一致，形成巨厚的富有機(jī)質(zhì)頁巖，往往也是頁巖油氣富集的中心。

北美和中國的頁巖氣開采成功的關(guān)鍵就是找到了優(yōu)質(zhì)的富有機(jī)質(zhì)頁巖。北美已發(fā)現(xiàn)的頁巖氣田“甜點(diǎn)段”TOC值一般都大于4%，集中分布在5%～10%，最大產(chǎn)氣頁巖—Marcellus頁巖下段TOC值為 10%～20%[24-25]；中國四川盆地五峰組—龍馬溪組產(chǎn)氣頁巖段TOC值一般大于2%，優(yōu)質(zhì)頁巖層段TOC值為3.5%以上、含氣量為4～8 m3/t（見表6）。高TOC值是頁巖氣“甜點(diǎn)”形成的關(guān)鍵物質(zhì)基礎(chǔ)。

表6 四川盆地頁巖氣儲(chǔ)集主要參數(shù)表

頁巖氣中，TOC值不僅與生氣量相關(guān)，還與有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育程度正相關(guān)。頁巖有機(jī)質(zhì)孔隙為頁巖氣的聚集和儲(chǔ)集提供了主要空間（見圖5），當(dāng)頁巖有機(jī)質(zhì)熱演化程度適中時(shí)，二者呈正相關(guān)關(guān)系。依據(jù)刻畫孔隙度的巖石物理模型計(jì)算每種孔隙對總孔隙度的貢獻(xiàn)大小[37]，四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖氣“甜點(diǎn)段”的有機(jī)質(zhì)孔隙所占比例高達(dá) 30%～50%，為頁巖氣富集提供了足夠有效的儲(chǔ)集空間。

3.2 頁巖油氣高產(chǎn)新認(rèn)識(shí)

富有機(jī)質(zhì)頁巖含氣量主要由游離氣和吸附氣組成，兩者之間的比例受頁巖氣層現(xiàn)今的溫度和壓力控制，游離氣含量與頁巖氣產(chǎn)量正相關(guān)。四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖氣層開發(fā)實(shí)踐揭示（見表6），頁巖氣層游離氣含量越高，單井日產(chǎn)量越高，單井EUR越大，正向構(gòu)造有利于頁巖氣匯聚成藏和高產(chǎn)。涪陵頁巖氣田是一個(gè)寬緩的背斜構(gòu)造（見圖6），核部地層傾角不超過10°，內(nèi)部游離氣占比為60%～80%，單井初始產(chǎn)量平均為32.3×104m3/d[38]；長寧頁巖氣田游離氣占比為 55%～65%，單井初始產(chǎn)量平均值為 18.6×104m3/d。初始產(chǎn)量的差異與游離氣占比的具有正比關(guān)系。

圖5 四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖有機(jī)質(zhì)孔隙氣體賦存模式圖（W205井，3 145 m，TOC值為3.2%，有機(jī)質(zhì)孔徑10 nm～2 μm）

圖6 四川盆地涪陵五峰組—龍馬溪組頁巖氣地質(zhì)剖面圖（據(jù)文獻(xiàn)[38]修改）

頁巖孔隙度由基質(zhì)孔隙度和裂縫孔隙度組成，儲(chǔ)集層中孔體積大、比表面積小的孔隙是游離氣賦存的主要的孔隙空間（見圖5）。頁巖氣層高產(chǎn)是高孔、高滲的外在表現(xiàn)，大孔和微裂縫發(fā)育是頁巖氣高產(chǎn)的關(guān)鍵內(nèi)在條件。圖7揭示了長寧和涪陵區(qū)塊不同深度下頁巖氣井初始產(chǎn)量分布特征[39]，雖然兩氣田構(gòu)造背景不同，但高產(chǎn)層段都位于孔隙度高、頁理（層理）等微裂縫發(fā)育的五峰組—龍馬溪組底部。涪陵頁巖氣田JY1、JY2、JY3、JY4等井優(yōu)質(zhì)頁巖氣層孔隙度為4.65%～6.20%、滲透率為（0.13～1.27）×10-3μm2，其中氣層兩側(cè)逆斷層的滑脫作用形成的網(wǎng)狀裂縫大大增加了游離氣的賦存空間和流動(dòng)效率[40]。長寧頁巖氣田主力產(chǎn)層段孔隙度與涪陵頁巖氣田相當(dāng)，但滲透率略低（平均值比涪陵小2個(gè)數(shù)量級），頁理縫和少量的構(gòu)造縫是主要滲流通道，整體產(chǎn)量明顯低于涪陵氣田（見圖7）。依據(jù)前期建立的五峰組—龍馬溪組頁巖巖石物理模型[38]，刻畫出涪陵和長寧頁巖氣層基質(zhì)孔隙度約為4.3%～5.4%，在此之上微裂縫將會(huì)普遍發(fā)育，與勘探開發(fā)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)結(jié)合，確認(rèn)高產(chǎn)層段孔隙度在4.0%以上。

圖7 四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖氣井初始產(chǎn)量與微裂縫發(fā)育關(guān)系圖

4 結(jié)論

按照成藏機(jī)制，把重油、油砂、致密油氣和天然氣水合物劃為常規(guī)油氣；非常規(guī)油氣包括頁巖油、頁巖氣和煤層氣。進(jìn)一步明確了非常規(guī)油氣的形成聚集機(jī)理，指出非常規(guī)油氣源儲(chǔ)一體、原位連續(xù)聚集、超壓擴(kuò)散成藏。

非常規(guī)油氣儲(chǔ)集體主要形成于低能貧氧—厭氧環(huán)境，巖性簡單，富含有機(jī)質(zhì)和黏土礦物；儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間主要為納米級孔隙，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有機(jī)質(zhì)孔隙是重要的儲(chǔ)集空間。此外，非常規(guī)油氣性質(zhì)均一，含油氣飽和度較高，含水率較低，油氣水界限不明顯。

深化提出了沉積環(huán)境控制富有機(jī)質(zhì)頁巖區(qū)帶、富有機(jī)質(zhì)控氣以及正向構(gòu)造、高孔隙度、層理（頁理）與裂縫發(fā)育控制高產(chǎn)的頁巖氣富集高產(chǎn)規(guī)律，TOC值大于3.0%、孔隙度大于4.0%、微裂縫密集發(fā)育是頁巖氣“甜點(diǎn)”的重要特征參數(shù)指標(biāo)。

非常規(guī)油氣的“非常規(guī)”再認(rèn)識(shí)進(jìn)一步豐富了非常規(guī)油氣地質(zhì)理論，將有助于推動(dòng)非常規(guī)油氣勘探開發(fā)不斷取得新的進(jìn)展。

致謝：本文研究過程中，得到中國石油及相關(guān)企業(yè)，國家科技重大專項(xiàng) 2017ZX05035項(xiàng)目組的大力支持。本文撰寫過程中，得到中國石油大學(xué)（北京）管全中、中國石油勘探開發(fā)研究院孫莎莎、張素榮、蔣珊、郭雯、施振生、馬超、邱振、于榮澤和休斯敦大學(xué)張華玲等同志的幫助，在此一并致謝。