页岩油研究热点与发展趋势_万晓帆.pdf

第 48 卷 第 2期2 0 2 3 年 2 月Vol.48 No.2Feb.2 0 2 3地球科学 Earth Sciencehttp:/https:/doi.org/10.3799/dqkx.2022.443页岩油研究热点与发展趋势万晓帆1，2，刘丛丛1，2，赵德锋1，2，葛翔1，21.中国地质大学资源学院，湖北武汉，4300742.中国地质大学构造与油气资源教育部重点实验室，湖北武汉，430074摘要：页岩油储量巨大、分布集中、前景广阔，是世界石油增储上产的一个主要领域.为厘清页岩油研究的热点与发展趋势，使用 CiteSpace和 VOSviewer软件对近十年国内外文献进行科学知识可视化分析，结合世界页岩油盆地研究及勘探开发成果，系统梳理了页岩油近十年的主题演化及热点领域，总结了当前页岩油研究面临的挑战.结果认为全球页岩油研究热点聚焦于页岩油形成的物质基础、页岩油储集空间、页岩油可动性及可压裂性 4方面；相比北美海相页岩油构造沉积背景稳定，页岩油生产技术持续迭代，我国页岩油沉积相变快，孔隙类型受成岩作用影响较大，缺乏系统的可动性评价方法，水力压裂易诱发地震和造成环境污染；未来应加强细粒沉积岩研究、定量表征页岩油储集空间、明确页岩油赋存状态、建立全面的页岩油可动性评价方法、加强新型绿色压裂技术研发，从而精准预测页岩油“地质工程”甜点，以推动我国能源结构的快速转型.关键词：页岩油；赋存机理；可动性；压裂；科学知识可视化；石油地质.中图分类号：P618.13 文章编号：1000-2383(2023)02-793-21 收稿日期：2022-11-29Hotspot and Development Trend of Shale Oil ResearchWan Xiaofan1，2，Liu Congcong1，2，Zhao Defeng1，2，Ge Xiang1，21.School of Earth Resources，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China2.Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources，Ministry of Education，China University of Geosciences，Wuhan 430074，ChinaAbstract:Shale oil plays a significant role in petroleum exploration and development with its huge reserves,concentrated distribution,and broad prospects.Combining the achievements of global shale oil exploration and development,two bibliometric software CiteSpace and VOSviewer were used to visualize the scientific knowledge about the last ten years.The theme evolution,hotspots and frontiers were systematically sort out.Furthermore,the challenges and effective techniques of shale oil research are summarized.The results show that the research hotspots of shale oil focus on four aspects:formation conditions,reservoir property,mobility,and fracturing.The sedimentary tectonic setting is stable and the production technologies are continuously updated in North America.However,the sedimentary phase change of shale oil is rapid in China,and the pore types are greatly affected by diagenesis.In addition,there is no systematic method to evaluate the mobility of shale oil.Hydraulic fracturing sometimes induces earthquakes and causes environmental pollution.To accurately predict the geological-engineering sweet spot of shale oil and promote the rapid transformation of energy structure,the following research should be strengthened including the lithofacies of fine-grained sediment,the quantitative characterization of reservoir space,occurrence state of shale oil,the systematic evaluation method of movability,and the advanced green fracturing technology.Key words:shale oil;occurrence mechanism;mobility;fracturing;scientific knowledge visualization;petroleum geology.基金项目：湖北省自然科学基金创新群体项目（No.2021CFA031）.作者简介：万晓帆（1998-），女，博士研究生，从事页岩油气、地热等非常规能源研究.ORCID：0000000221732337.Email：引用格式：万晓帆，刘丛丛，赵德锋，葛翔，2023.页岩油研究热点与发展趋势.地球科学，48（2）：793-813.Citation：Wan Xiaofan，Liu Congcong，Zhao Defeng，Ge Xiang，2023.Hotspot and Development Trend of Shale Oil Research.Earth Science，48（2）：793-813.第 48 卷地球科学 http:/0 引言 我国 2021年全年石油净进口量 5.59亿吨，原油产量仅为 1.99 亿吨，对外依存度高达 72.2%（刘朝全等，2021）.预计近些年我国油气对外依存度还将持续上升.随着水平井、水力压裂等开发技术越来越成熟，页岩区块的钻探效率显著提升，页岩油以其巨大的资源潜力掀起了一场油气革命，可能成为未来 20 年内石油产量增量的主力军（EIA，2017）.截至 2021年年底，全球页岩油可采资源量为 2 246.9亿吨（杨雷和金之钧，2019；邹才能，2022a），资源潜力巨大，全球超过一半的页岩油资源集中在 5 个国家（图 1）：美 国、俄 罗 斯、中 国、阿 根 廷 和 利 比 亚（EIA，2022）.其中我国页岩油技术可采资源量高达 55亿吨，勘探前景可观（Lei et al.，2021）.面对严重的石油短缺，页岩油的勘探开发对缓解我国严峻的能源安全形势具有战略意义.美国页岩油产量于 2015 年已超过本土原油总产量的一半，提高了美国原油市场的话语权，且促使世界石油供需格局发生了重大变化（崔景伟等，2015）.得益于相似的地质条件，加拿大效仿美国，实现了页岩油商业化开发，页岩油开发浪潮从北美蔓延至中国、俄罗斯、澳大利亚以及日本等国家（王淑玲等，2016）.全球范围内对页岩油的需求迅速增长，近十年 Web of Science 数据库页岩油年发文量增长了近 6.5 倍，截至 2021 年发文量已达 1 671 篇（图 2）.我国自 2010 年以来，相继在三塘湖盆地（柳波等，2012）、南襄盆地（马永生等，2012）、鄂尔多斯 盆 地（杨 华 等，2013）、四 川 盆 地（韩 克 猷 等，2015）、松辽盆地（李士超等，2017）、江汉盆地（张鹏飞等，2016）、渤海湾盆地（赵贤正等，2018）、准噶尔盆地（支东明等，2019a；支东明等，2019b）等获工业油流，取得了国内陆相页岩油勘探突破.北部湾盆地海域页岩油钻探的成功（李辉等，2022），开辟了中国页岩油勘探开发新领域.3 个国家级页岩油示范区（新疆油田吉木萨尔陆相页岩油国家级示范区、大庆古龙陆相页岩油国家级示范区、胜利济阳陆相断陷湖盆页岩油国家级示范区）的建立促进了我国页岩油的工业化开发.然而，不同于常规油气藏已形成较为完备的研究体系，目前页岩油研究还处于探索阶段.不同盆地页岩油的沉积构造背景、烃源岩条件、优质储层识别特征、“甜点”类型和富集主控因素存在较大差异，国内外尚无有效识别页岩油水平井压裂后主产层的工程技术手段，页岩油成储机理、赋存状态及可动性评价等研究观点不一.基于此，本文在前人页岩油研究成果的基础上，利用 CiteSpace 和 VOSviewer 两种科学知识可视化软件对 2010 年以来的图 1世界页岩油盆地分布（修改自 EIA,2015,2022）Fig.1The distribution of shale oil basins around the world（modified from EIA,2015,2022）794第 2 期万晓帆等：页岩油研究热点与发展趋势国内外页岩油文献进行综合分析，系统梳理页岩油主题演化、研究热点和发展趋势，对比国内外页岩油特征差异，探讨页岩油定义、有机地化特征、物性特征、岩矿组合特征、流体特征等，总结页岩油研究存在的问题及前沿技术，以期为我国陆相页岩油研究及勘探开发提出合理建议.1 页岩油定义 页岩油被用来描述从页岩地层开采出来的非常规石油资源.与砂岩、泥岩、碳酸盐岩等依据岩性划分的地层不同，页岩作为一种根据纹层构造而命名的特殊地层类型，在矿物组合上表现为粘土、石英、长石等物理碎屑与化学以及生物来源的钙质与硅质矿物的渐变混积，不同学者对其定义与内涵存在不同理解.例如北美海相页岩油地层主要为生物来源的碳酸盐岩-泥岩混积型页岩（Robison and Castano，1997；Loucks and Ruppel，2007；Treadgold et al.，2011；Jarvie，2012；Horsfield et al.，2018），不同地区页岩矿物成分差异较大，如图 3a中显示，北美 Eagle Ford 页岩和 Niobrara 页岩碳酸盐岩矿物含量较高，约为 50%70%，Bakken 页岩长英质矿物含量较高，约为 40%60%，Barnett 页岩不同层段矿物含量差异较大.我国陆相页岩油地层则主要为化学沉淀来源的碳酸盐岩-泥岩混积型页岩（张金川等，2012；赵贤正等，2018；周立宏等，2018；金之钧等，2019；金涛等，2022）、物理碎屑来源的砂泥互层混积型页岩（邹才能等，2013a，2015a；柳波等，2014；杨智等，2015；金之钧等，2019；赵文智等，2020）、火山来源的凝灰岩-泥岩混积型页岩（支东明等，2019a，2019b）等.复杂的矿物组成为页岩油的定义增加了难度，导致早期页岩油与致密油概念被混淆使用，随着国内外学者及机构对页岩油定义的不断修改完善，两者至今已能被较为明晰地区分开来（表 1）.致密油是致密储层油的简称，通常是指储层物性差，孔隙度10%，覆压基质渗透率0.1 mD 的非常规油气资源（邹才能等，2013a；姜在兴等，2014）.致密油按岩性可分为致密页岩油（页岩油的一种类型）、致密砂岩油、致密火山岩油等多种类型.页岩油储层孔隙度更低，也有少部分储层孔隙度较为发育，如美 国 Eagle Ford 组（张 金 川 等，2012；柳 波 等，2014；王 淑 玲 等，2016）、Niobrara 组（Kernan，2015）、我国青山口组（邹才能等，2013b；柳波等，2014；杨智等，2015）、沙河街组（刘惠民等，2018；刘毅，2018；周立宏等，2019；张顺等，2021）、流沙港 组（Gao et al.，2018）、芦 草 沟 组 等（杨 智 等，2015；邹才能等，2015a；Yang et al.，2019；赵文智等，2020），部分高值甚至可达 20%，覆压基质渗透率约为 0.0011 mD（图 3b）.对页岩油的定义，建议采用邹才能等（2022a）提出的“现今已经生成并赋存于富有机质低孔低渗泥页岩层系中滞留或仅经历短距离运移的石油，以吸附态、溶解态、游离态等形式存在，一般采出的页岩油油质较轻、粘度较低”.2 页岩油研究的主题演化 为展现页岩油主题演化情况，对近十年国内外图 2基于 Web of Science的页岩油年发文量Fig.2Annual publications of shale oil based on Web of Science795第 48 卷地球科学 http:/页岩油文献进行了计量可视化分析.研究数据来源于 Web of Science 数据库中的 SCI 索引子库，采取高级检索方式，限定主题词为“shale oil”，自定义年份范围为“2010 年 1 月 1 日2022 年 5 月 31 日”.经剔除与研究主题相差较远、作者或刊名不健全的文献后，得到文献 10 787 篇.利用 CiteSpace 可视化软件对数据进行筛选、知识单元选择与构建、标准化等分析，利用 LLR 算法（loglikelihood ratio，相似度比例算法）对主题进行计算，构建 Timezone 时区视图（图 4）.图中节点代表主题词，节点越大，主题词出现频次越高，节点外紫色光圈越厚，节点中心性越高，该主题词在分析数据集中的位置是其首次出现的年份.连线代表主题词的联系密度，节点间连线越多，主题词关系越密切.图 4左上角参数显示数据集中节点数 N 为 867，连线数 E 为 8 569，为使图件更为清晰明了，对词频阈值进行调整，使图中仅显示词频大于 80的节点及其连线.据主题词突现时间与规律，可将页岩油近十年研究的主题演化划分为 4个阶段：（1）2010年2013年，页岩油有机地化特征引起广泛关注，中心性及重要性较高的主题词为“页岩油”、“有机质”、“烃源岩”、“地化特征”.富有机质泥页岩是页岩油形成的基础条件已基本达成共识（杨华等，2013），通过对页岩油富集区源岩有机地化特征进行归纳，查明高有机碳含量、处于大量生油阶段的成熟度以及有利生油的有机质类型是页岩油形成的关键因素（梁世君等，2012；高岗等，2013；武晓玲等，2013）；（2）2013年2016年，沉积背景及构造条件对页岩油分布的控制作用被激烈探讨，中心性较高的主题词为“沉积”、“层序地层学”、“裂缝”.为进一步明晰页岩油甜点识别特征，对比不同盆地沉积与构造特征，利用层序地层学构建等时格架（朱德燕等，2016），发现浮游生物生产力较高的深水区易形成大面积连续分布的富有机质页岩（宁方兴，2015）.天然裂缝既可以作为储集空间，也可作为页岩油的运移通道（李吉君等，2014）；（3）2016年2019年，页岩油研究大多聚焦储层物性特征，中心性较高的主题词为“渗透率”、“孔隙度”、“孔隙结构”、“多孔介质”、“孔隙大小分布”.有机质孔隙是页岩油的主要储集空间，粒间孔、粒内孔、和裂缝为次要储集空间（Han et al.，2017；Wang and Sheng，2017）.明确页岩储层孔隙类型、孔隙结构与页岩油在孔隙中的赋存状态，是对页岩储层评价指标的完善与丰富；（4）2019年以来，人工智能被巧妙地与页岩油储层改造结合，中心性较高的主题词为“水力压裂”、“数值模拟”、“神经网络”、“机器学习”、“二氧化碳压裂”.这一阶段全球页岩油可采资源量基本明确，但储层改造与开发技术仍有待提升.得益于神经网络、机器学习、深度学习等人工智能技术的发展（Meng et al.，2020；Mehana et al.，2021；周济民等，2021），地质模型和力学模型大量应用于三维及四维建模，页岩油水平井压裂预测与优化效果大幅提升（杨志会等，2022）.页岩油主题演化过程与页岩油勘探进程及学科发展息息相关，早期页岩油勘探被常规找油思路图 3页岩油烃源岩矿物组成及储层物性Fig.3Mineral composition of source rock and physical properties of shale oil reservoira.矿物组分三元相图 b.孔隙度和渗透率796第 2 期万晓帆等：页岩油研究热点与发展趋势限制，很少钻遇富有机质页岩，页岩的有机地化研究为非常规勘探划定了优质烃源岩的靶区.沉积条件影响着页岩岩相组合，随着 X射线能谱分析、微区矿物定量分析、多属性融合等方法的广泛应用，页岩岩相分类方案被逐步修改完善.近年来，地质学、工程学、信息科学、地球物理学、计算机科学等表 1不同学者对页岩油的定义及成藏要素差异Table 1Differences in the definition of shale oil and reservoir formation elements文献来源Jarvie（2012）EIA（2013a）Maugeri（2013）Donovan et al.（2017）Horsfield et al.（2018）张金川等（2012）姜在兴等（2014）黎茂稳等（2019）赵文智等（2020）GB/T 387182020（2020）邹才能等(2022a)岩性页岩、云灰质泥岩页岩油是指赋存于富有机质泥页岩层系中滞留或仅经历短距离运移的石油页岩页岩油指赋存于页岩层系中并能有效开发的石油页岩页岩油是指赋存于低孔低渗泥页岩层系中滞留或仅经历短距离运移的石油页岩、硅质泥岩、云灰质泥岩页岩油是指赋存于富有机质低渗泥页岩层系中滞留或仅经历短距离运移的石油页岩页岩油是指已经生成并赋存于富有机质泥页岩层系中滞留或仅经历短距离运移的石油页岩页岩油是指赋存于页岩层系中滞留或仅经历极短距离运移而原地聚集形成的石油云灰质页岩、硅质页岩页岩油指赋存于低孔低渗的泥页岩中滞留且基本未经历运移的石油页岩页岩油是指赋存于富有机质泥页岩中滞留且基本未经历运移的石油页岩、云灰质泥岩、粉细砂岩页岩油是指赋存于富有机质低孔泥页岩层系中滞留且基本未经历运移的石油页岩页岩油是指赋存于富有机质泥页岩层系中滞留或仅经历短距离运移的石油页岩页岩油是指赋存于富有机质低孔低渗页岩层系中滞留或仅经历短距离运移的石油物性/低孔低渗（无具体数值）渗透率：0.1 mD/孔隙度：10%渗透率：0.1 mD/孔隙度：0.2%19%生烃品质、储层品质、工程力学品质和含油性，需据研究区条件确定评价标准孔隙度：10%渗透率：5%2%25%/1%15%2%5%2%有机质类型/型为主型、型型为主型、型型、型型为主型、型/有机质成熟度（Ro）0.4%1.0%/0.8%1.5%0.3%2.0%0.5%1.5%0.6%1.3%0.5%1.7%0.9%储集层碳酸盐岩夹层页岩、致密砂岩、碳酸盐岩等夹层页岩、碳酸盐岩夹层页岩、硅质泥岩、云灰质泥岩裂缝型页岩、碳酸盐岩夹层碳酸盐岩、致密砂岩、火山岩等夹层云灰质页岩、硅质页岩裂缝型页岩裂缝型页岩、云灰质泥岩、粉细砂岩粉砂岩、细砂岩、碳酸盐岩，单层厚度不大于 5 m，累计厚度小于总厚度 30%页岩、粉砂岩、细砂岩、碳酸盐岩等夹层盖层/油气运移滞留或短距离运移/滞留或短距离运移滞留或短距离运移滞留或短距离运移滞留或短距离运移滞留且基本未运移滞留且基本未运移滞留且基本未运移滞留或短距离运移滞留或短距离运移797第 48 卷地球科学 http:/多学科交叉融合，特别是人工智能迅速崛起，机器学习等方法的应用可实现多参数多维度的“甜点”优选，为储层评价及预测提供了更为科学的依据（程冰洁等，2022）.3 页岩油研究的热点分析 关键词是文章主题内容的高度概括，关键词频次能够指示该领域研究成果的集中性与广泛程度，可用于判断研究热点（王广才等，2022）.聚类分析的原理是利用相似度对杂乱信息进行归类，基于关键词词频统计的聚类分析可指示彼此联系密切的主题.图 5 是利用 VOSviewer 可视化软件，设置节点类型为关键词，网络关系为共现，基于 Web of Science数据集构建的关键词共现知识图谱.图中颜色显示聚类，节点大小与关键词频次成正比.它与字体大小共同反映了节点权重，当两者表现均突出时，说明该节点较为重要.由于部分关键词与整体聚类偏差较大，会使结果可视化特征弱化，经软件自动筛选后，节点数为932个，连线数为 48 024，总连接强度为 97 887，形成4个聚类，图中仅显示词频较高的节点与标签.不同地区页岩油地质特征存在异同点，主要体现在聚集特征、岩矿组合特征、物性特征、有机地化特征、地层压力及流体特征等方面.结合国内外主要页岩油盆地地质特征（表 2），综合每个聚类中关键词热度及密切程度，可将页岩油研究热点概括为页岩油物质条件（红色）、页岩油储集空间（紫色）、页岩油可动性（绿色）和页岩油开发技术（蓝色）4 个方面.其中红色聚类大多聚焦于有机质地化特征及烃源岩热演化，紫色聚类侧重页岩孔隙结构和储集性能，鄂尔多斯盆地词频较高是由于其储层孔隙被广泛关注，绿色聚类侧重页岩渗透率、赋存状态及可动性，蓝色聚类聚焦页岩油工程压裂技术.3.1页岩油物质条件有机质是页岩油生成的物质基础，富有机质页岩连续厚度通常要大于 30 m 才有利于页岩油生成（表 2），但在其他有利条件影响下，连续厚度下限可以降低.页岩油常集中分布于 TOC含量大于 2%的地区（张金川等，2012；Lu et al.，2012；邹才能等，2013b），部分地区高值可达 7%以上（Jarvie et al.，2012；EIA，2013b，2015；杨智等，2015）.但 TOC含量并非越高越好（宋国奇等，2013；李吉君等，2014），它与页岩油富集存在正态分布关系（图 6），其原因是有机质本身对油的吸附性较强，过高的有机碳含量反而会束缚烃类流体运移.页岩油生烃母图 4页岩油 Timezone时区视图及研究的主题演化Fig.4Timezone view of shale oil and the theme evolution798第 2 期万晓帆等：页岩油研究热点与发展趋势表 2世界主要页岩油盆地地质特征对比Table 2Geological features of the worlds major shale oil basins物质基础沉积环境盆地类型发育层系页岩埋深（m）页岩厚度（m）TOCRo有机质类型海相克拉通JK2 5003 00010602170.51.3海相克拉通DC2 1003 300305100.51.3海相克拉通K1 8002 4002290470.51.3海相弧后裂谷JK1 3801 95045150350.71.3 海相克拉通K3 0005 00025701.73.20.61.13/海相大陆边缘C2 8003 60035602.07.50.52.0陆相坳陷T1 3002 60010450.336.20.61.1 陆相坳陷K1 0002 500505000.44.50.51.5 陆相断陷E2 3003 700301201.03.00.51.2 陆相断陷E2 9003 400503500.0113.130.251.28 陆相断陷E1 5002 5001402600.652.830.81.1 陆相断陷E2 6004 100106023.111.30.61.3 陆相坳陷J2 0003 50020800.83.00.91.5盆地名称West SiberianWillistonSouth TexasNeuquenSirteWestern Canada鄂尔多斯盆地松辽盆地南襄盆地渤海湾盆地苏北盆地北部湾盆地四川盆地图 5“页岩油”关键词共现图谱及研究热点聚类Fig.5Co-occurrence mapping of keyword shale oil799第 48 卷地球科学 http:/储层特征流体特征开发现状孔隙度（%）渗透率（mD）孔隙类型脆性矿物含量（%）泊松比含油饱和度原油黏度（mPas）原油密度（g/cm3）压力系数可采资源量开发情况数据来源5.88.60.44.0裂缝1075/104亿吨工业探索（EIA,2011;崔景伟等，2015）8120.04粒间孔60700.220.29平均 680.30.40.750.821.351.585.47亿吨商业开发（EIA,2011,2013b;Jarvie,2012)4110.11.5粒间孔、有机质孔80920.240.26558510.801.351.804.1亿吨商业开发（EIA,2011,2013b;Jarvie,2012;黎茂稳等,2019)4100.2粒间孔、有机质孔7090/55850.790.82/28亿吨工业探索（EIA,2011,2013b2015;Jarvie,2012)/25亿吨尚未开发（EIA,2011;方欣欣等,2017,2020)67.50.20.8有机质孔6070/0.76/5.6亿吨商业开发（EIA,2011,2013b;Jarvie,2012;黎茂稳等,2019)4.812.60.1微裂缝、基质孔50600.2560806.16.30.80.860.70.925亿吨工业探索（邹才能等,2012b;邹才能等,2015a;杨智等,2015;邹才能等,2022a)6.012.00.021.00微裂缝、基质孔50700.25大于 50202000.780.871.21.620亿吨工业探索（邹才能等,2012b;邹才能等,2015a;杨智等,2015;邹才能等,2022a)40.1基质孔45750.250.30/4180.840.870.91.12亿吨工业探索（陈祥等,2011;王敏等,2013;冯国奇等,2019;何涛华等,2019)0.911.50.11.0粒间孔、晶间孔30.962.5/3.65亿吨工业探索（刘毅，2018；周立宏等，2019）3.4919.90.214.1层间孔、晶间孔59650.1058.364.42 1700.821.557亿吨工业探索（龙海岑等，2022；付茜等，2020；昝灵等，2021；李小龙等，2022；姚红生等，2021）10.00.010.20粒间孔、有机质孔3080/5亿吨工业探索（严德天等，2019；李辉等，20220100.089.79有机质孔、基质孔4570/1.231.7216.4亿吨工业探索（韩克猷等，2015；孙莎莎等，2021；金涛等，2022）续表 2盆地名称West SiberianWillistonSouth TexasNeuquenSirteWestern Canada鄂尔多斯盆地松辽盆地南襄盆地渤海湾盆地苏北盆地北部湾盆地四川盆地800第 2 期万晓帆等：页岩油研究热点与发展趋势质多为高碳氢比的型（腐泥型）和1（腐殖腐泥型）有机质，包含少量2型（腐泥腐殖型）有机质，有机质来源为浮游藻类和少量中高等陆源植物混合生源.优质有机质常表现出有机碳同位素组成偏移特征，是对全球性厌氧事件的响应（张斌等，2021），与火山活动及全球碳循环相关，如早侏罗世 Toarcian大洋缺氧事件为四川盆地自流井组页岩有机质发 育 及 保 存 提 供 了 良 好 的 沉 积 环 境（Xu et al.，2017）.当泥页岩处于较高成熟阶段时，排烃作用增强导致页岩油丰度较低，因此页岩油主要发现于低熟成熟早期的泥页岩中（柳波等，2014；李吉君等，2014；宁方兴等，2015）.但泥页岩属于低孔低渗储层，低成熟度有机质产出的原油，密度大，胶质和沥青质含量较多，黏度高，可动性差，不利于页岩油富集.有机质保存与稳定分布的沉积构造背景密切相关，全球页岩油盆地大部分为海相克拉通盆地（表 2），其 次 是 被 动 大 陆 边 缘 盆 地（EIA，2011，2013b，2015；Jarvie，2012），北美页岩层系发育层位主要分布于上古生界密西西比系（下石炭统）和中生界白垩系，形成于陆棚及半深海深海环境.我国陆相页岩油盆地主要为坳陷盆地及断陷盆地（邹才能等，2012a，2015a，2022b；杨智等，2015；冯国奇等，2019），发育层系以中生界和新生界居多，沉积环境为淡水-咸水湖盆（邹才能等，2015b）.复杂的构造沉积条件使页岩沉积岩相类型多变，我国坳陷盆地和断陷盆地页岩岩相存在差异（图 3），坳陷盆地页岩岩相组合中长英质和黏土质占比较大，碳酸盐岩矿物含量较低，如鄂尔多斯延长组 7段、四川盆地自流井组、松辽盆地青山口组多为薄层状长英质泥页岩相、低-中碳黏土质介壳灰质页岩相、富碳层状粉砂岩相等.断陷盆地页岩中碳酸盐岩成分占比较高，如我国准噶尔盆地、渤海湾盆地、苏北盆地多为纹层状云灰质泥岩相、高碳块状灰质泥岩相、富碳混合质页岩相等，黏土矿物及长英质含量与陆源碎屑贡献及水体盐度相关，从盆缘到中心变化较大（黎茂稳等，2022）.依据不同的岩相组合可将页岩油源储组合划分为不同类型，北美常划分为裂缝型、混积型和致密型（图 7）.裂缝型以 Monterey组为典型；混积型中Eagle Ford 组尤为突出，以混积岩系和含夹层的泥页岩为主；致密型以 Barnett 组为代表，以基质型泥页岩为主（Jarvie，2012）.我国页岩油源储组合类型主 要 为 夹 层 型、混 积 纹 层 型 和 基 质 型（李 阳 等，2022；黎茂稳等，2022）.前两者是混积型页岩油依据物质来源及夹层厚度的细分，夹层型通常为泥页岩夹薄层砂岩或碳酸盐岩，常发育于淡水湖盆，多为近源成藏，延长组最为典型，但长 7段自上而下的3 个亚段受沉积环境的影响，储层砂体厚度有所差异，其类型可进一步细分，如长 71和长 72亚段勘探对象主要为重力流砂质储层，页岩油多发生短距离运移，其富集关键参数不同于典型页岩油，而长 73亚段页岩油则主要滞留于纹层型页岩中，因此在对鄂尔多斯盆地页岩油进行开发时，需要针对不同类型进一步明确开发方案；混积型为长英质、黏土质及碳酸盐岩叠置，多发育于咸水湖盆中，近源成藏与源储一体共存，以孔店组、芦草沟组、潜江组为典型，工程上可采用大规模体积压裂；基质型可与致密型对应，常发育于淡水及咸水湖盆中，源储一体，以青山口组一段和二段为典型，建议针对其力学薄弱面进行多井同步压裂改善其可压性，以提高页岩油采收率.3.2页岩油储集空间页岩油储集空间特征包含孔隙度、孔隙大小、孔隙形态、孔喉结构、孔隙类型、裂缝特征等（Xu et al.，2022），近年来除了利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）、场发射环境扫描电镜（FE-SEM）、原子力显微镜（AFM）等常规技术对页岩显微孔隙进行定性观察，明确页岩油孔隙类型及形态，还可以利用高压压汞（MICP）、氮气吸附、核磁共振（NMR）、小角散射（SAS）、三维重 构 技 术 如 纳 米 CT、聚 焦 离 子 束 显 微 镜（FIB SEM）等技术，定量表征孔隙-裂缝储集空间网络、孔喉连通性、不同孔隙类型占比、裂缝属性等（刘敬图 6有机碳含量（TOC）与氯仿沥青“A”关系图Fig.6Relationship between TOC and chloroform asphalt A数据来源于宋国奇等（2013）；李吉君等（2014）801第 48 卷地球科学 http:/寿等，2019；匡立春等，2021；曾联波等，2022a），从而更准确地评价页岩油储集性能（图 8）.合理的孔隙类型组合对页岩油储集性能至关重要，北美地区页岩油多以吸附态存在于有机孔中，有机孔形态多样，如干酪根中发育的有机孔多呈孤立状，部分呈椭圆形、长条形.运移固体有机质中有机孔呈椭圆形、圆形、不规则多角状，蜂窝状、海绵状成群发育（Loucks and Robert，2014；Hackley and Cardott，2016；王香增等，2018）.我国页岩油多以游离态赋存于页理缝、石英所形成的粒间孔、长石或碳酸盐矿物溶蚀形成的粒内孔中，以吸附态赋存于黏土矿物脱水形成的粒内孔和黄铁矿粒内孔（匡立春等，2021；黎茂稳等，2022）.有机质开始发生热演化后的中期成岩阶段，矿物孔隙结构被改造，孔隙类型发生明显变化，孔隙度大幅度提高（张顺等，2021）.有机质含量在一定程度上会影响页岩总孔隙度，不仅有机质本身发育一定的储集空间，生烃后有机质体积缩小也易形成残留孔隙，富有机质页岩生烃后的孔隙度比生烃演化 前 增 加 4.9%（Jarvie et al.，2007；Han et al.，2017）.压实作用会使储层原生孔隙缩小，孔隙度大幅度降低，但若页岩储层脆性矿物含量高或地层压力系数较高，能够对页岩孔隙起到支撑作用，孔隙度降低幅度减小.3.3页岩油可动性页岩油可动性是页岩油在开采时顺利流动运移的能力，是泥页岩储层与该储层内的流体两个要素共同作用所产生的结果.目前具有经济开发价值的页岩油属于轻质油，黏度也较低，只有游离态的页岩油易于在低渗储层流动并被开采，因此计算游离油含油量是评价页岩油可动性的关键.北美地区主要通过 OSI 指数（S1/TOC）来评价游离油含油量，通常 S1/TOC 大于 100 mg/g 的泥页岩层段被认为有利于页岩油产出的层段（Lewan et al.，1979）.为解决当 S1和 TOC 含量都很低时，使用 OSI 指数可能会出现“油超越”现象误判的问题，我国学者根据干酪根生烃原理提出自由烃差值法，即生烃量与现 存 量 负 值 越 大，游 离 油 含 油 量 越 高（Li et al.，2016），当差值接近零时，可以结合 S1进一步判定.通过对济阳坳陷游离油含油量进行地化测试，发现S1大 于 2 mg/g 的 井 段 具 有 工 业 产 能（王 勇 等，2017）.游离油含油量与氯仿沥青“A”/TOC 的比值以及页岩埋深也有密切关系（余志远等，2019）.除了上述提到的矿物对烃类的吸附作用，页岩油的可动性评价还可以从烃类流体本身的性质（页岩油成分、相态、黏度等）和地层压力对烃类排出所起的动力作用来考虑（包友书等，2016）.芳香烃有利于沥青质的分散，使胶体与沥青质形成的缔合能有效“分散”在饱和烃中，有助于降低黏度（苏铁军，2007），有利于页岩油的流动.页岩中的非烃和沥青质更容易吸附在矿物表面，使矿物表面亲油，抑制页岩油的流动（何晋译等，2019），可通过定义一个MI指数（饱和烃+芳烃/非烃+沥青质）来衡量页岩油的流动性（图 10）.原油黏度与饱和烃含量成反比，与胶体和沥青质含量成正比（苏铁军，2007；刘海波和郭绪强，2008；盖平原，2011）.温度越高，密度和含蜡量越低，黏度越低，越有利于页岩油流动，根据济阳坳陷页岩油黏度与日产量关系可以看出（图 10），当黏度小于 10 mPas时有利于页岩油的产出.在高压条件下，烃类等流体将成压缩状态存在，随着开采过程的进行，页岩油藏流体压力降低，所受有效应力增加，岩石的孔隙体积减小，烃类等流图 7页岩油类型示意图Fig.7Schematic diagram of shale oil types802第 2 期万晓帆等：页岩油研究热点与发展趋势体因为压力降低而膨胀，孔隙减小和流体膨胀的双重作用驱动烃类等流体排出（宋国奇等，2013；宁方兴，