周慶凡

（中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

美國頁巖油氣（含致密油）開發(fā)取得了巨大成功［1-2］，引起人們對頁巖油氣資源勘探開發(fā)的極大興趣，因此關(guān)于頁巖油氣資源潛力就成為社會關(guān)注的重點，國內(nèi)外許多機(jī)構(gòu)和學(xué)者紛紛開展了頁巖油氣資源評價工作［3-7］。然而，相比常規(guī)油氣資源而言，頁巖油氣資源評價還處在發(fā)展階段，關(guān)于頁巖油氣資源評價的一些基本問題需要進(jìn)一步認(rèn)識和完善［8-11］。從資源評價角度看，頁巖油氣資源地質(zhì)特征與常規(guī)油氣的不同對資源評價有什么影響；油氣資源量有哪些分級，為什么要更重視頁巖油氣的可采資源量評價；主流的頁巖油氣資源評價方法有哪些；影響頁巖油氣資源評價的主要因素是什么。本文將對頁巖油氣資源評價所涉及的以上基本問題進(jìn)行探討，以期促進(jìn)頁巖油氣資源評價工作的改進(jìn)和完善。

1 頁巖油氣資源地質(zhì)特征

油氣資源地質(zhì)特征是油氣資源評價的基礎(chǔ)，評價區(qū)油氣資源地質(zhì)特征的不同可能會導(dǎo)致其資源評價模型與方法的不同。頁巖油氣包括頁巖油和頁巖氣兩類資源，在自然界它們可以單獨成藏，也可以伴生。頁巖氣的概念國內(nèi)外業(yè)界基本統(tǒng)一，而頁巖油的概念還不一致［12］，國內(nèi)機(jī)構(gòu)和學(xué)者大多傾向于認(rèn)為頁巖油與致密油是兩個不同的概念，國外機(jī)構(gòu)和學(xué)者常常把頁巖油和致密油作為同一概念，似乎更傾向于用致密油［13］。盡管頁巖氣與頁巖油不同，頁巖油概念也有不同認(rèn)識，但是頁巖氣藏和頁巖油（包括致密油）藏在賦存地質(zhì)特征上有共同特點，它們都屬于非常規(guī)連續(xù)型油氣藏，賦存地質(zhì)特征相似，與常規(guī)油氣藏有明顯差別，主要表現(xiàn)在：①頁巖油氣一般呈大面積連續(xù)型分布，常規(guī)油氣通常呈不連續(xù)獨立分布；②頁巖油氣賦存與水浮力沒有直接關(guān)系，呈游離態(tài)、吸附態(tài)或溶解態(tài)，常規(guī)油氣賦存與水浮力直接相關(guān)，呈游離態(tài)或溶解態(tài)（表1）。從資源評價角度看，頁巖油氣與常規(guī)油氣最大的區(qū)別就是前者一般呈大面積連續(xù)型分布。盡管頁巖油氣資源評價可以借鑒常規(guī)油氣資源評價的思路和方法，但是由于兩種資源地質(zhì)特征的差異，有些常規(guī)油氣資源評價方法是不適用于頁巖油氣資源評價的。例如基于油氣藏/田規(guī)模和數(shù)量的常規(guī)油氣資源評價方法就不適用于頁巖油氣資源評價，包括油氣藏規(guī)模序列法［14］和美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的第七近似法［15-17］（the seventh approximation）等。因此需要針對頁巖油氣地質(zhì)特點建立相應(yīng)的資源評價方法，如USGS 針對頁巖油氣藏等連續(xù)型油氣藏地質(zhì)特點建立的適合連續(xù)性油氣藏資源評價的FORSPAN模型法等。

表1 常規(guī)油氣藏與頁巖油氣藏特征對比［18-23］Table 1 Comparison of characteristics between conventional and shale reservoirs［18-23］

在常規(guī)油氣藏中，油氣通常呈游離或溶解態(tài)存在，而在頁巖油氣藏中，不僅存在游離油氣，還有以吸附氣狀態(tài)存在的頁巖氣，在資源評價中需要考慮。頁巖氣藏中的溶解氣一般含量較少，資源評價中通常不予以考慮。當(dāng)應(yīng)用體積法評價頁巖氣資源量時，需要注意吸附氣與游離氣的不同，要建立與游離氣含氣量不同的測算方法［3］。

頁巖油氣具有源-儲同層和滲透率低的特點，儲層需要壓裂改造才能形成商業(yè)油氣產(chǎn)量，因此頁巖油氣資源的評價單元和評價參數(shù)也與常規(guī)油氣資源有所差異?？傆袡C(jī)碳（TOC）含量，熱成熟度（鏡質(zhì)體反射率Ro）、脆性礦物含量、儲層可壓性和地層壓力等是頁巖油氣資源地質(zhì)評價的重要參數(shù)。

明確頁巖油氣資源地質(zhì)特征必須做好資源地質(zhì)評價，地質(zhì)評價是資源評價的基礎(chǔ)，是做好資源評價工作的前提。為了選擇正確的資源評價思路和方法，必須認(rèn)清評價區(qū)資源的分布特征和賦存狀態(tài)。為了建立正確的地質(zhì)模型、選取合理的評價參數(shù)值，必須深入了解評價區(qū)資源賦存的地質(zhì)特征，要注意評價單元地質(zhì)特征的不均一性以及不同評價單元地質(zhì)特征的差異性。

2 頁巖油氣資源分級

油氣資源分級分類不僅為油氣資源評價提供標(biāo)準(zhǔn)，也是建立資源評價方法的前提，因為不同層級的資源量往往要求用不同的模型和方法來評價。因此開展資源評價必須了解油氣資源分級分類及其相互關(guān)系，要明確評價的資源量級別。

石油工程師協(xié)會（SPE）聯(lián)合美國石油地質(zhì)家協(xié)會（AAPG）、世界石油理事會（WPC）和石油評價工程師協(xié)會（SPEE）于2007 年發(fā)布了《油氣資源管理體系》，系統(tǒng)定義了油氣資源分類（圖1），為油氣資源評價和管理提供了標(biāo)準(zhǔn)，這個分類體系已得到世界大多國家認(rèn)可和應(yīng)用，中國油氣資源分類也基本與之接軌。

在這個資源分類框架中，資源含義很廣，不僅包含未發(fā)現(xiàn)資源量，也包含已發(fā)現(xiàn)但未采出的儲量，還包含了已采出的產(chǎn)量。一般來說，資源評價不包括儲量和產(chǎn)量，關(guān)于油氣儲量有專門的一套評價方法和標(biāo)準(zhǔn)。無論是常規(guī)還是非常規(guī)油氣資源，資源評價估算的資源量均包括三級資源量：地質(zhì)資源量、技術(shù)可采資源量和經(jīng)濟(jì)可采資源量，圖2 展示了這三級資源量的關(guān)系［25］。目前國內(nèi)外的油氣資源評價通常是評價地質(zhì)資源量和技術(shù)可采資源量，經(jīng)濟(jì)可采資源量評價很少涉及。

圖2 不同層級油氣資源關(guān)系示意圖［25］Fig.2 Stylized representation of oil/gas resources categorization［25］

地質(zhì)資源量是指依據(jù)相關(guān)理論，根據(jù)所獲得地質(zhì)、地球物理和分析化驗等資料，運用針對性的方法估算得出的原始油氣藏油氣總量（包括已發(fā)現(xiàn)的和未發(fā)現(xiàn)的）。地質(zhì)資源量是評價者對地下資源的估算值，不等于地下資源實際蘊藏量。估算地質(zhì)資源量對于地質(zhì)研究有重要意義，有助于人們研究油氣資源形成與分布規(guī)律，了解不同地區(qū)和盆地油氣規(guī)模與豐度，評價油氣勘探開發(fā)潛力與前景。但是由于地質(zhì)資源量尤其是非常規(guī)油氣地質(zhì)資源量有很大一部分在可預(yù)見的未來是不可采的，對可采儲量增長沒有貢獻(xiàn)，更不能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)量。

技術(shù)可采資源量是指在設(shè)定的技術(shù)條件下，估算用設(shè)定的技術(shù)可以開采的資源量。設(shè)定的技術(shù)條件通常是指已直接或間接證實可適用的技術(shù)，并不考慮尚未證實適用或未開發(fā)的技術(shù)。估算技術(shù)可采資源量可以通過地質(zhì)資源量和采收率來換算，也可以基于開發(fā)生產(chǎn)數(shù)據(jù)來直接估算。技術(shù)可采資源量估算實際上是指在一定時間范圍內(nèi)的可采資源潛力，如果沒有特別說明，有效時間范圍一般在40~50 a。目前UGSG 開展油氣資源評價通常把有效時間明確設(shè)定為30 a［14］，其評價得出的待發(fā)現(xiàn)資源量是代表在未來30 a內(nèi)對儲量增長有貢獻(xiàn)的資源潛力。估算技術(shù)可采資源量目前已成資源評價工作一項必要的任務(wù)。

經(jīng)濟(jì)可采資源量是指在特定的經(jīng)濟(jì)條件下（主要是成本和價格），估算技術(shù)可采資源量中可以經(jīng)濟(jì)開采的資源量［26］，換句話說，經(jīng)濟(jì)可采資源量估算就是對技術(shù)可采資源量進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價，評價技術(shù)可采資源量在特定的經(jīng)濟(jì)條件下經(jīng)濟(jì)的開采量。經(jīng)濟(jì)可采資源量對于近、中期油氣產(chǎn)量預(yù)測更有價值。經(jīng)濟(jì)可采資源量評價目前沒有普遍開展，很少有經(jīng)濟(jì)可采資源量評價結(jié)果的公開報導(dǎo)。USGS 對1995 年全美常規(guī)與非常規(guī)油氣資源評價專門開展了經(jīng)濟(jì)評價工作，估算了不同油氣價格條件下的經(jīng)濟(jì)可采量［27］。USGS 對2010 年美國阿拉斯加北坡待發(fā)現(xiàn)技術(shù)可采資源量也開展過經(jīng)濟(jì)評價［28］。

頁巖油氣資源屬于非常規(guī)油氣資源，與一般非常規(guī)油氣資源有類似特點，地質(zhì)資源量大，但是開采難度大，因此采收率普遍較低。圖3 顯示了北美12 個主要油氣盆地常規(guī)油氣資源與非常規(guī)氣分布情況，在12 個盆地中非常規(guī)氣資源量大，占比都較高，最高的是沃斯堡（Fort Worth）盆地（97 %），最低的是二疊（Permian）盆地（64%），常規(guī)油氣僅占36%。這12個盆地頁巖氣資源豐富，例如在阿卡瑪（Arkoma）盆地，頁巖氣資源占94 %，頁巖氣資源占比最少的盆地也達(dá)到了40%［29］。據(jù)EIA 統(tǒng)計，美國主要頁巖油/致密油區(qū)帶頁巖油/致密油采收率都不超過10 %，最低不足1 %，最高的9%。平均約3.5%（表2）。頁巖氣采收率比頁巖油/致密油高，一般在10%~30%［3］，但也大大低于常規(guī)天然氣的采收率。由于頁巖油氣地質(zhì)資源中有很大部分是不可采資源，因此頁巖油氣資源評價不僅要評價地質(zhì)資源量，更要評價可采資源量，可采資源量對認(rèn)識頁巖油氣發(fā)展?jié)摿Σ⒅贫茉窗l(fā)展戰(zhàn)略更有意義。

表2 美國主要頁巖油/致密油區(qū)帶采收率統(tǒng)計［30］Table 2 Statistics of oil recovery factors for shale/tight oil plays selected in the U.S. ［30］

3 頁巖油氣資源評價思路與方法

盡管目前國內(nèi)外油氣資源評價方法種類繁多，但是基本可歸為兩種不同的評價思路：①成烴思路，以成因法為代表；②成藏思路，是目前的主流評價思路。成烴評價思路是一種典型的“順藤摸瓜”式思路，以生烴單元為評價的出發(fā)點，從生烴（量）來推算資源量。成藏評價思路則可用“按圖索驥”來形容，以油氣聚集單元評價為出發(fā)點，該思路評價資源量與儲量計算思路類似［31-32］。從目前國內(nèi)外機(jī)構(gòu)和學(xué)者在進(jìn)行非常油氣資源評價時所使用的具體方法來看，大多是采用成藏評價思路，評價結(jié)果也得到廣泛應(yīng)用。采用成烴評價思路的很少，其評價結(jié)果引用也很有限。

屬于成藏評價思路的頁巖油氣資源評價方法種類很多［7-8］，但是目前在國內(nèi)外頁巖油氣評價實踐中采用的主流資源評價方法并不多。本文所謂的主流評價方法需要滿足兩個條件：①評價方法較為成熟，得到了廣泛應(yīng)用；②其評價結(jié)果具有權(quán)威性，得到了廣泛認(rèn)可和引用。按照上述兩個條件，主流的頁巖油氣資源評價方法可歸納為兩類：即基于頁巖油氣層含油氣量的地質(zhì)資源量評價方法和基于單井頁巖油氣EUR（esti?mated ultimate recoveries）的技術(shù)可采資源量評價方法。盡管類比法也經(jīng)常應(yīng)用于頁巖油氣資源評價［6-8，33］，但是它并不是一類基礎(chǔ)的評價方法，而是基于上述兩類主流基礎(chǔ)方法而衍生出的一類評價方法，通常是在評價新區(qū)或相關(guān)資料數(shù)據(jù)不足的情況下通過與成熟評價區(qū)（刻度區(qū)）進(jìn)行類比而估算資源量。盡管需要不斷地探索油氣資源評價的新方法，但是在開展頁巖油氣資源評價生產(chǎn)實踐中，應(yīng)當(dāng)盡可能地選用主流的成熟評價方法，以保證評價方法的可靠性以及評價結(jié)果的可信度。

基于頁巖油氣層含油氣量的地質(zhì)資源量評價方法以體積法（包括容積法）為代表，在國內(nèi)外有廣泛的應(yīng)用，如美國EIA/ARI 的體積法［34-35］，張金川的概率體積法［36］和CNPC 的小面元法［37-38］，這些方法不能直接評價技術(shù)可采資源量，需要通過采收率（國內(nèi)常用資源可采系數(shù)）轉(zhuǎn)換為技術(shù)可采資源量。基于單井頁巖油氣EUR 的技術(shù)可采資源量評價方法以美國USGS 的FORSPAN 模型法［39-42］為代表，該方法直接評價出技術(shù)可采資源量，其中EUR 是評價的關(guān)鍵參數(shù)，主要依據(jù)開發(fā)生產(chǎn)數(shù)據(jù)來獲?。?3］。USGS 應(yīng)用FORSPAN 模型法在世界范圍內(nèi)開展了大量的頁巖油氣資源評價，同時也評價了中國四川盆地、渤海灣盆地遼河坳陷、鄂爾多斯盆地和塔里木盆地等地區(qū)的頁巖油氣技術(shù)可采資源量［44-47］。Olea 等的隨機(jī)模擬法［48］和CNPC 的EUR 類比法［49-50］也屬于基于單井頁巖油氣EUR 的技術(shù)可采資源量評價方法，但是這兩種方法成熟度較低，應(yīng)用有限?；陧搸r油氣層含油氣量的地質(zhì)資源量評價方法和基于單井頁巖油氣EUR 的技術(shù)可采資源量評價方法在國內(nèi)外頁巖油氣資源評價中得到廣泛應(yīng)用，各有優(yōu)勢和不足（表3），實際中應(yīng)用那種方法取決于評價資料和評價目的。

表3 兩類主流頁巖油氣資源評價方法對比［34-35，40，51］Table 3 Comparison of two main methods for shale oil/gas resources assessment［34-35，40，51］

4 影響頁巖油氣資源評價的主要因素

影響頁巖油氣資源評價的因素很多，不同級別的資源量影響因素有所不同。地質(zhì)資源量受地質(zhì)因素控制，隨著地質(zhì)認(rèn)識變化，地質(zhì)資源量也會發(fā)生變化。影響技術(shù)可采資源量的有地質(zhì)因素和技術(shù)因素，地質(zhì)認(rèn)識的變化和技術(shù)條件的改善都可能導(dǎo)致技術(shù)可采資源量的變化。相對技術(shù)可采資源量，經(jīng)濟(jì)可采資源量更易于變化，因為除地質(zhì)和技術(shù)因素外，經(jīng)濟(jì)因素直接影響經(jīng)濟(jì)可采資源量，只要勘探開發(fā)成本和油氣價格等發(fā)生變化，經(jīng)濟(jì)可采資源量就會變化。以往資源評價表明，對于同一地區(qū)或盆地頁巖油氣資源評價結(jié)果往往會有很大差異（表4），產(chǎn)生這種差異的原因顯然有對評價區(qū)認(rèn)識的不同。不同評價者或同一評價者在不同時期對同一評價區(qū)的認(rèn)識往往不同，因此評價參數(shù)取值就有變化，就會導(dǎo)致評價結(jié)果的差異。同時，用不同評價方法來評價同一評價區(qū)的資源量，其評價結(jié)果也會有較大差異，這種資源評價結(jié)果差異究竟有多少是因不同評價方法影響，同一評價區(qū)的不同方法評價結(jié)果是否有可比性？為了回答這個問題，德國地球科學(xué)與自然資源聯(lián)邦研究院和美國地質(zhì)調(diào)查局的專家聯(lián)合開展了一項對比研究，選擇成熟的美國阿卡瑪盆地Woodford 頁巖區(qū)帶以及尚未開發(fā)的阿拉斯加北坡Shublik 和Brookian 頁巖區(qū)帶作為評價案例，分別應(yīng)用體積法和USGS 的FORSPAN 法開展評價。為了消除地質(zhì)因素對評價結(jié)果差異的影響，這兩種不同方法建立的評價區(qū)地質(zhì)模型和評價單元完全相同，選取相關(guān)的地質(zhì)參數(shù)（TOC、面積、厚度、孔隙度和地層壓力等）也一致。

表4 四川盆地及周緣頁巖氣資源評價結(jié)果對比［6，34-35，44］Table 4 Shale gas resources assessment results in the Sichuan Basin and on its periphery，China［6，34-35，44］

5 結(jié)論與建議

通過分析這項對比研究的評價結(jié)果（表5）可知，在相同的地質(zhì)模型和參數(shù)條件下，同一評價對象的兩種不同方法評價結(jié)果具有可比性，同時也反映兩種方法因所采用的評價思路和參數(shù)類型等方面不同而產(chǎn)生的內(nèi)在不確定性和固有差異。阿拉斯加北坡兩種方法評價結(jié)果差異大于阿卡瑪盆地評價結(jié)果，說明評價區(qū)勘探開發(fā)程度的提高以及地質(zhì)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的增多有助于減少評價結(jié)果的不確定性，增加不同方法評價結(jié)果的可比性。這項對比研究結(jié)果也表明，地質(zhì)評價（地質(zhì)模型建立、評價單元定義和地質(zhì)參數(shù)值確定）比評價方法更能影響資源評價結(jié)果。頁巖油氣資源評價的差異主要是由于地質(zhì)評價的不同和輸入數(shù)據(jù)的不同，而不是因為評價方法不同而產(chǎn)生的。因此提高頁巖油氣資源評價的確定性和可靠性，地質(zhì)評價是基礎(chǔ)也是關(guān)鍵。地質(zhì)評價是研究油氣成藏規(guī)律，弄清油氣藏過程，認(rèn)識資源地質(zhì)特點，建立評價地質(zhì)模型，確定資源評價地質(zhì)參數(shù)。如果地質(zhì)評價做不好，關(guān)鍵評價參數(shù)取不準(zhǔn)，資源評價就失去了基礎(chǔ)，那么無論用什么先進(jìn)評價方法或采用多少種評價方法，都不能提升資源評價的準(zhǔn)確度，其結(jié)果也都是不可信的。

表5 阿卡瑪盆地和阿拉斯加北坡頁巖氣資源評價結(jié)果［51］Table 5 Assessment results of shale gas resources in the Arkoma Basin and Alaska North Slope in the U.S.［51］

資源是發(fā)展頁巖油氣產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，頁巖油氣資源評價是制定能源發(fā)展戰(zhàn)略、指導(dǎo)頁巖油氣勘探開發(fā)的重要依據(jù)，評價資源潛力是開發(fā)頁巖油氣資源的重要環(huán)節(jié)。頁巖油氣與常規(guī)油氣具有不同的地質(zhì)特征，需要建立適應(yīng)頁巖油氣特點的資源評價方法，頁巖油氣資源評價更要重視可采資源量的評價。目前國內(nèi)外用于頁巖油氣資源評價的主流方法有兩類：①基于頁巖油氣層含油氣量的地質(zhì)資源評價方法；②基于單井頁巖油氣EUR 的可采資源評價方法。兩類方法各有優(yōu)勢和不足。因不同資源評價方法的固有差異，會導(dǎo)致不同評價方法評價結(jié)果的差異。但是在地質(zhì)模型和參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)相同的情況下，不同方法評價結(jié)果具有可比性。地質(zhì)評價比資源評價方法更能影響資源評價結(jié)果，地質(zhì)評價是資源評價的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

建議加強(qiáng)以生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的可采資源評價方法的開發(fā)，探索經(jīng)濟(jì)可采資源評價方法，完善頁巖油氣資源評價體系，形成適合中國特點的頁巖油氣資源評價主流方法。加大頁巖油氣區(qū)地質(zhì)評價力度，深化對中國頁巖油氣地質(zhì)特征的認(rèn)識，加強(qiáng)頁巖油氣開發(fā)規(guī)律研究，完善地質(zhì)評價程序，夯實資源評價的基礎(chǔ)。建立和完善對中國資源評價工作的第三方審核制度，以保障資源評價方法科學(xué)，評價程序合理，資料數(shù)據(jù)可靠，評價結(jié)果可信。隨著地質(zhì)認(rèn)識提高、技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)條件變化，動態(tài)開展國家層面頁巖油氣資源評價，并及時公開發(fā)布評價成果，更好地服務(wù)于政府、企業(yè)和公眾。