Oil and gas resources of shale formation orderly accumulation and coexistence as well as its prospecting significance: A case study of Chang 7 shale formation in Ordos Basin
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摘要:
页岩层系内的非常规油气已成为全球油气勘探开发的热点，这些资源的形成与富有机质页岩密切相关，形成演化有序、空间分布上共生。目前的研究通常按非常规油气类型单独进行，尚未从页岩层系整体角度考虑各类油气资源的分布规律。在大量调研国内外页岩层系油气资源分布规律的基础上，提出页岩层系油气资源有序共生，并以鄂尔多斯盆地长7页岩系为例进行解剖，按照成熟度阶段、埋藏深度和有机质丰度，将长7页岩层系油气资源分成露头-浅埋藏油页岩区、中等成熟-中等埋深压裂页岩油区、中等成熟-中等埋深原位改质页岩油区、高成熟度-深埋页岩气区和紧邻-夹层致密砂岩油五大区域。基于页岩系统油气资源有序共生关系，提出页岩层系油气资源立体勘探开发的观点，以期对页岩层系非常规油气资源有效利用提供新思路。
Abstract:Shale system contains abundant unconventional oil and gas resources and has become a hot area of exploration and production. This system includes such resources as shale oil and gas, tight oil and gas, and oil shale. These unconventional resources are related to the organic-rich shale and are in orderly accumulation along with the maturity and coexistence in space. However, there is a blank in the systematic study of unconventional resources. Based on the shale system, the authors studied the world's oil and gas resources distribution and put forward the argument of the shale oil and gas resources orderly accumulation and coexistence in the shale system. Taking Chang 7 shale formation of Ordos basin system as an example, the authors used the shale oil and gas resources orderly accumulation method and divided the Chang 7 shale system resources into outcrop oil shale, moderate buried depth fracturing shale oil, moderate buried depth ICP shale oil, large buried depth shale gas and tight oil areas. Based on this understanding, the authors suggest stereoscopic exploration and development in the shale system, which will provide guidance for oil and gas resources exploration and development in the shale system.
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表 1 页岩层系油气资源形成条件与甜点区
Table 1. Formation conditions and sweet areas of oil and gas resources in shale strata
资源类型 形成条件与主控因素 形成机理 甜点区 针对性技术 油页岩 形成环境为高生产力湖湾、深湖或者陆棚上升洋流缺氧带，未经过深埋和异常热事件。高生产力、还原环境及低成熟为控制因素 低成熟度富有机质页岩，原地型资源 低成熟度，浅埋藏，富有机质，高含油率（> 3.5%）页岩区 露天开采回旋炉加热生产或者半地下开采技术 裂缝油 形成条件为成熟阶段泥页岩中的构造裂缝发育区带。构造及应力释放区，成熟阶段源岩内时期主控因素 裂缝为储集空间，近源聚集型 成熟的泥页岩中，构造裂缝相对发育带 裂缝预测技术，地应力分析与成像测井技术 页岩油 形成于富有机质页岩内，矿物孔和有机质孔隙共生，成熟度和运移距离控制油的品质。主控因素为成熟度、有机质丰度及孔隙度 矿物基质和有机质孔内，源内滞留型 中等成熟阶段泥页岩中，厚度大，脆性矿物含量高 暗色泥岩开展水力压裂，高有机炭的页岩 致密油 形成条件为大面积致密岩层、临近生油阶段的烃源岩，裂缝发育区及相对高孔渗区富集。孔隙度和源储配置关系为形成的主控因素 无机矿物粒间、粒内和溶蚀孔及裂缝，近源聚集 孔隙度和渗透率相对较大区域，厚度大，脆性矿物含量高 利用ICP技术利用水平井、体积压裂、无水压裂等技术开采 页岩气 形成条件富有机质页岩内，矿物孔和有机质孔隙共生，微裂缝发育带页岩气相对高产。有机质丰度、孔隙度及矿物组成是主控因素 有机质孔、无机矿物粒间、粒内和溶蚀孔及裂缝，近源聚集 孔隙度和渗透率相对较大区域，厚度大，脆性矿物含量高 利用水平井和体积压裂以及无水压裂等技术开采 致密气 形成条件为大面积致密岩层、临近处于生气阶段的气源岩，裂缝发育区及相对高孔渗区富集。孔隙度及源储配置关系为形成的主控因素 无机矿物粒间、粒内和溶蚀孔及裂缝，近源聚集 孔隙度和渗透率相对较大区域，厚度大，脆性矿物含量高 利用水平井、体积压裂、无水压裂等技术开采 
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表 2 中国页岩层系源岩特征、演化阶段及非常规油气资源类型
Table 2. Source rock characteristics, evolution stages and unconventional hydrocarbon resource types of shale strata in China
发育环境 盆地地区 时代地层 面积/104km2 厚度/m 有机炭/% 成熟度/% 非常规油气资源类型 海相页岩 塔里木 寒武系玉尔吐斯组 9.2 20~180 0.5~3.5 1.4~3.8 页岩气、致密气 奥陶系萨尔干-印干组 7.5 20~120 0.5~2.5 1.2~3.0 页岩气、致密气 华北 串岭沟-下马岭组 4.3 30~70 0.19~20 1.0~1.45 页岩油、页岩气、致密气 平凉组-府君山组 3.5 35~200 0.15~4.4 0.6~3.1 油页岩、页岩油、页岩气 扬子地台 奥陶系五峰组-龙马溪组 42 20~700 0.5~25.7 2.4~4.3 页岩气、致密气 德坞组-大塘组 6 50~150 0.65~3.07 2.2~3.0 页岩气、致密气 罗富组 13 100~600 0.27~2.33 1.8~3.5 页岩气、致密气 寒武系筇竹寺组 50 50~700 0.5~22 2.33~5.12 页岩气、致密气 陡山坨组 15 10~100 0.19~2.04 2.67~4.5 页岩气、致密气 大乘寺组 3 20~100 0.42~6.0 1.7~4.6 页岩气、致密气 羌塘 夏里组 4 20~850 0.8~15.17 0.93~1.3 页岩油、页岩气、致密气 肖茶卡组 6 50~728 0.1~13.45 2.62~4.35 页岩气、致密气 陆相页岩 松辽 白垩系嫩江组 7.5 100~150 0.7~10 0.4~1.1 油页岩、页岩油、致密油 白垩系青山口组 9.2 50~609 0.5~5.4 0.4~1.3 油页岩、页岩油、致密油 渤海湾 古近系沙河街组 2.3 400~1200 0.8~33 0.3~1.8 油页岩、页岩油、致密油 古近系孔店组 0.61 200-800 0.3~7.0 0.63~2.2 油页岩、页岩油气、致密油气 鄂尔多斯 三叠系延长组 7.5 10~160 1.18~22 0.50~1.16 油页岩、页岩油、致密油 四川 侏罗系自流井-沙溪庙组 15.2 40~180 0.4~1.6 1.0~1.87 页岩油气、致密油气 三叠系须家河组 14 50~1000 1.0~4.5 1.0~2.2 页岩油气、致密油气 柴达木 新近系 1.0 200~560 0.29~1.81 0.45~0.6 油页岩、页岩油气、致密油气 古近系 0.92 300~600 0.4~3.85 0.8~0.9 油页岩、页岩油、致密油 准噶尔-吐哈 二叠系凤城/芦草沟 6.4 200~1250 1.73~34.4 0.54~1.8 油页岩、页岩油气、致密油气 水溪沟群 10 300~850 0.8~40 0.4~1.36 油页岩、页岩油气、致密油气 白碱滩组 7.5 40~300 1.0~5.14 0.52~1.4 油页岩、页岩油气、致密油气 塔里木 中下侏罗统康苏-杨叶组 10.2 42~795 0.42~6.33 0.8~2.0 页岩油气、致密油气 三叠系黄山-塔里奇克组 12.5 50~800 0.4~7.9 0.8~2.25 页岩油气、致密油气 海陆过渡
相页岩渤海湾 山西组 5 40~160 0.9~23.2 0.56~2.96 油页岩、页岩油气、致密油气 太原组 5 30~180 0.61~19.6 0.74~2.52 油页岩、页岩油气、致密油气 扬子 龙潭组 20~50 20~260 0.5~12.6 1.2~3.2 页岩油气、致密油气 梁山组 10~30 5~20 1.0~7.0 1.8~3.2 页岩油气、致密油气 鄂尔多斯 山西组 12.5 50~220 2.25~19.29 0.5~3.0 油页岩、煤层气、页岩油气、致密油气 太原组 12 20~60 3.33~23.38 0.5~2.6 油页岩、煤层气、页岩油气、致密油气 本溪组 10 10~50 0.54~11.71 0.7~2.8 煤层气、页岩油气、致密油气 准噶尔 巴山组 7.4 60~250 0.4~28.94 0.55~1.72 油页岩、页岩油气、致密油气 滴水泉组 10 100~300 0.17~26.76 0.93~1.86 页岩油气、致密油气
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图(6)
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