适用于储量评估的致密油定义

1. 适用于储量评估的致密油定义

由于致密油的定义尚未统一，若以当前的概念在不同地区进行致密油对比，就容易出现误差。所以，在应用致密油术语时，不能只从字面上机械理解，要真正理解它们的实际内涵，采取方便交流、注重应用的原则，不断完善致密油术语的定义，使它的定义和应用更加科学、规范，同时也要方便、适用和与国际接轨。从美国对致密油的实际研究中可以发现，统一的认识是：致密油指发现于非常低渗透率的储层中的石油，包括页岩储层和其他岩性储层，且开发过程中需要水力分段压裂和水平井技术；而加拿大为了明确致密油的定义，将这些利用常规手段难以开发的石油资源称为非常规轻质油，并且从岩性的角度将其分为致密油（狭义致密油）、页岩油（狭义页岩油）、裙边油三大类（表2-3）。

表2-3 加拿大非常规轻质油分类

（据Clarkson and Pedersen，2011）
但是，在实际应用过程中，如果应用加拿大的致密油分类，将裙边油认为是独立于狭义致密油的油藏（二者的唯一区别在于基质覆压渗透率的不同），显然在计算储量过程中并不方便，因为如果裙边油和狭义致密油共同存在于某套地层中，不仅区分起来比较困难，而且区分二者分别计算储量也是“事倍功半”的。因此，本次研究综合前人的研究成果，结合致密油储层特征与储量评估要求，从储量计算方便的角度对致密油进行了如下定义。
致密油：指以吸附或游离状态赋存于未纳入常规油田产区的低渗储层或地层深部致密岩石中（包括原地致密烃源岩，如泥页岩；与烃源岩互层或紧邻的致密储层，如致密砂岩、致密碳酸盐岩、致密岩浆岩、致密变质岩等），必须通过水平井或多级压裂等资金密集型开发技术才能实现经济采出的轻质石油聚集。
上述定义包含了以下几个方面的总结：①赋存状态（吸附或游离）；②储层岩性及物性（地层深部致密沉积岩及未纳入常规油田产区的低渗储层）；③是否运移（石油不运移或短距离运移）；④开发方式（水平井、多级压裂等资金密集型技术）；⑤经济效益（实现经济采出）；⑥石油属性（成熟、轻质）。
具体来说，致密油是已经成熟的石油，这就区别于油页岩中开发出的未成熟石油。储层岩性为未纳入常规油田产区的低渗储层或地层深部致密沉积岩，表明致密油储层应该包括泥页岩储层、致密砂岩储层、致密碳酸盐岩储层等；地层深部表明开发难度大，储层物性较差。对其开发方式而言，简单的直井开发已经不能满足，必须利用新的钻完井、水力压裂、数值模拟技术等资金密集型技术进行开采，才能实现经济效益。对于这类石油而言，从密度上讲，属于轻质类型，这也区别了常规石油（中度）与重油，进一步表明这类石油与常规石油不同。只要不属于常规石油范畴，均为非常规石油。
显然，新提出的致密油定义包括页岩储层（这仅仅是指页岩中的成熟石油，不包括油页岩中生产的石油）、致密砂岩、致密碳酸盐岩、致密火山岩、煤层等致密储层中的石油，是广义的致密油定义。但从现阶段的地质能源矿种及经济性角度来看，本次研究认为主要存在两种类型的致密油（图2-2；表2-4）。

表2-4 当前致密油定义下的分类

1）位于泥页岩储层中的石油，即未发生运移的原始烃源岩中的石油。这种类型的石油类似于页岩气，一般被称为“页岩油”，既包括单纯页岩中产出的石油，也包括页岩层系中页岩夹层内产出的页岩油，具体来说，包括3类：游离态的裂缝型页岩油（Barnett页岩、Eagleford页岩）、吸附和游离态为主的裂缝不发育型页岩油（Bakken上段）、页岩层系中游离态的夹层型页岩油（Bakken中段、Niobrara页岩）。页岩是物性最差的油气储层，页岩的微观孔隙空间连通性很差，尽管裂缝型页岩油储层物性较裂缝不发育型页岩油储层较好，但是与夹层型页岩油储层相比，其储层物性仍然很差。
2）从烃源岩运移到相邻或一定距离的致密砂岩、砂泥岩、石灰岩或白云岩中的石油。具体来说，包括两类：一类是致密储层与烃源岩相邻的游离态的致密油（如Three Forks地层）；另一类是致密储层与烃源岩相隔的游离态的致密油（如Cardium裙边油）。这两种类型的致密岩石相对于页岩具有较好的储层物性（裙边油储层物性比与烃源岩相邻的致密储层好），具有更大的孔隙度和孔隙空间，但是仍然比常规储层的物性差许多，利用常规技术难以开发。

2. 致密油的储量

自20世纪60年代以来，我国在松辽、渤海湾、柴达木、吐哈、酒西、江汉、南襄、苏北及四川盆地均发现了致密油资源，勘探前景十分广阔 。据国土资源部新一轮油气资源评价显示，在我国的可采石油资源中，致密油占2/5。我国的致密油开发取得了战略性突破，相继在鄂尔多斯盆地和准噶尔盆地等发现5亿吨级至10亿吨级储量规模区，初步预计全国地质资源量超过200亿吨 。

3. 致密油储层渗透率与孔隙度上限

前人通常认为，致密油储层渗透率在基质覆压状态下应当小于0.1×10 -3μm2 ，空气渗透率小于1×10 -3μm2。然而，通过对比北美几个致密地层的孔隙度和渗透率数据发现，Cardium、部分Bakken致密油储层覆压渗透率高于0.1×10-3μm2。一个更为典型的例子为美国Niobrara地层，该地层的致密油储层覆压渗透率能够达到1×10-3μm2 （最低渗透率大于0.1×10 -3μm2 ）。但是，其他地层的覆压渗透率通常都小于0.1×10 -3μm2 ，孔隙度一般不超过12%（表2-5 ）。

表2-5 几个致密油地层数据对比

（据Richard Baker，2013）
将致密油储层渗透率与孔隙度投影到半对数坐标图上，可以看到，绝大多数情况下，致密储层孔隙度（φ）均低于10%，覆压渗透率（k）小于0.1×10 -3μm2 ，但是，仍然有一部分储层覆压渗透率大于0.1×10 -3μm2、孔隙度大于10%（图2-3）。以Bakken为例，其覆压渗透率不超过0.5×10 -3μm2 ，孔隙度不超过8%（图2-4）。
在不同地层或同一地层的不同油田中，室内岩心实验结果表明，空气渗透率与孔隙度在垂向上也存在一定的波动，但是总的来看，除个别储层的孔隙度高于10%、空气渗透率高于1×10 -3μm2以外，其他储层的空气渗透率均低于1×10 -3μm2 ，孔隙度低于10%（图2-5）。

图2-3 致密油储层孔隙度和渗透率分布图

（据Sonnenberg and Pramudito，2010）

图2-4 Bakken致密油储层孔隙度和渗透率分布图

（据Sonnenberg and Pramudito，2010）
综合以上分析，本次研究认为，将致密油储层覆压状态下渗透率定为0.1×10 -3μm2、孔隙度定为10%并不完全合理，在实际应用过程中，包括计算致密油储量时，仍然将一部分基质覆压渗透率大于0.1×10 -3μm2、孔隙度大于10%的储层计算在内（图2-5，椭圆圈出部分）。因此，建议在评价致密油储层、进行储量计算时，应该根据实际情况对致密油储层渗透率与孔隙度的上限进行调整，从而更为全面而客观地评价致密油储层及储量。

图2-5 Bakken地层与Niobrara地层致密油井垂向储层孔隙度和渗透率分布图

（据Sonnenberg and Pramudito，2010）
L为Lodgepole地层；UBS为Bakken地层上段；MB为Bakken地层中段；TF为Three Fork地层；FB为False Bakken地层

4. 致密油评价指标

致密油是一种典型的非常规油气资源，对致密油开发项目影响因素进行分析，确定致密油资源评价的指标，成为地质人员和致密油开发项目经济评价人员十分重要的任务。对比中国与北美典型致密油特征（表3-1）发现，能否形成规模并实现经济开发，主要取决于以下10项关键评价指标。

表3-1 中国与北美典型致密油特征对比

（据庞正炼等，2012）
1）孔隙度和渗透率：孔隙度和渗透率是描述储层储集和渗流能力的物性参数，根据现行的储层分类标准和国内外勘探开发实践，一般情况下致密油储层孔隙度小于10%，基质覆压渗透率极小。
2）基质孔隙类型：致密油储集空间包括有机孔、无机孔和裂缝，其中有机孔以干酪根纳米孔为主，无机孔以溶蚀孔和残余原生孔为主。
3）构造背景：致密油一般分布于坳陷或斜坡部位，构造相对简单，有利于大面积含油。
4）分布面积与储层厚度：这两项地质参数决定了致密油的储量规模和经济开发价值。根据国内外数据统计，北美致密油分布面积一般大于3800mile2 ，储层厚度变化大，一般为20～200ft；中国主要盆地致密油有利区面积一般小于800mile2 ，储层厚度为110～890ft。
5 ）有机碳含量和成熟度：这两项参数决定致密油的生烃条件，一般要求TOC含量大于1%，R o为0.6%～1.3%。北美致密油区的烃源岩有机质丰度较高，TOC含量一般为4%～10%。
6）地层压力：北美致密油层一般为超压，中国除鄂尔多斯盆地为低压异常外，其他盆地致密油层大多具有异常超压，地层压力系数一般大于1.2。
7 ）流体性质及可流动性：致密油油质轻，以轻质油为主，原油密度大于40° API或小于0.8251g/cm3 ，流动性好。
8）钻井深度：致密油层埋藏深度适中，一般为3300～11500ft，有利于后期开发。
9 ）可压裂性：致密油层脆性矿物含量一般大于35%，天然裂缝较发育，有利于采用水平井分段压裂技术，提高单井产量。
10 ）地面条件：地面条件决定了工程施工的难度，对开发成本有重要影响。