·1104 工程科学学报，第41卷，第9期 加快开采致密油气对确保石油天然气产量的稳定和 开发方式的影响，提出致密油开发所面临的基本 增长，维护国内石油市场的供求平衡，延长石油资源 科学问题，综述并分析了目前致密油开发方式以 的战略接替时间，已成为保障国家能源安全、满足国 及与之对应的渗流理论的研究进展.同时结合《鄂 民经济发展的重大需求1] 尔多斯盆地致密油开发示范工程》等重大科技项 致密油是指夹在或紧邻优质生油层系的致密碎 目研究成果，介绍了本课题组研究的一些最新成 屑岩或者碳酸盐岩储层中，未经过大规模长距离运 果，以期为未来中国致密油高效开发提供一定的 移而形成的石油聚集，一般无自然产能，需通过大规 理论指导 模压裂才能形成工业产能3).中国致密油资源非常 1中国致密油资源勘探与开发现状 丰富，分布范围广.资源评价表明，中国致密油地质 资源量大约为200×108t,技术可采资源量为20× 1.1中国致密油资源分布 10~25×10t4].目前在准噶尔盆地二叠系、鄂尔 中国致密油资源分布范围广泛，发育与湖相生 多斯盆地三叠系、四川盆地侏罗系、松辽盆地白垩 油岩共生或接触、大面积分布的致密砂岩油或致密 系、渤海湾盆地古近系、柴达木盆地新近系地层均发 碳酸盐岩油，具有广阔的勘探前景[).初步预测中 现了致密油藏，陆上空间以及地质年代跨度均达到 国陆上主要盆地致密油分布达50×10km2.目前 定规模. 在准噶尔盆地二叠系芦草沟组、四川盆地侏罗系大 然而，无论是生产规模、开发方法还是理论研究 安寨段、松辽盆地青山口-泉头组、鄂尔多斯盆地三 来看，中国致密油开发均处于起步阶段.据国土资 叠系延长组长7段、渤海湾盆地古近系沙河街组等 源部统计，2017年全国致密油产量为150×10t,与 都发现了丰富的致密油资源，中国主要盆地致密油 此相比，全国致密气2017年产量为340×10°m3,约 资源及主要性质见表1.依据致密油层与烃源岩接 3090×10°t油当量，页岩气产量为91×10m3,约 触成因关系，大致分为3类：深湖水下三角洲砂岩致 820×104t油当量.目前关于致密油的理论研究大 密油藏，代表性油藏位于松辽盆地、渤海湾盆地以及 都局限于储集层类型、储源关系、甜点主控因素及致 四川盆地：湖相碳酸盐岩油藏，代表性油藏位于准噶 密油聚集类型等方面，开发方式以水平井体积压裂 尔盆地、三塘湖盆地，储集层以咸化湖盆沉积的白云 衰竭式开发为主[5-6].开发方式单一，地层能量补充 岩及白云石化岩为主：深湖重力流砂岩致密油藏，代 困难、基质有效动用困难以及相应技术理论研究 表性油藏位于鄂尔多斯盆地8)].致密油的突破与发 的缺失是制约中国致密油大规模高效开发的瓶颈 展，已成为目前中国陆上原油产量持续稳定、天然气 问题.本文关注于中国致密油藏地质特点及其对 产量快速发展的接替资源. 表1中国主要盆地致密油资源 Table 1 Tight oil resources in the major basins of China 含油盆地 含油层系 储层类型 有利面积/(104km2) 渗透率/mD 厚度/m 预测资源量/(10st) 准噶尔盆地 二叠系 灰质白云岩 6~8 <1 80-200 29 三塘湖盆地 二叠系 白云岩、灰岩、黑色泥岩 0.5w1 0.1w1 10~100 5.6 鄂尔多斯盆地 三叠系 粉细砂岩 8~10 0.01-1 20~80 19.9 四川盆地 侏罗系 粉细砂岩、介壳灰岩，泥质灰岩 711 0.0001-1 10~60 10.7 吐哈盆地 侏罗系 粉细砂岩 0.7w1 <1 30-200 11.5 松辽盆地 白垩系 致密砂岩 8~9 0.6-1 5~30 19~21.3 酒西盆地 白垩系 粉砂岩，碳酸盐岩 0.30.5 <0.1 100~300 1.8~2.3 渤海湾盆地 古近系 白云岩，致密砂岩 911 0.2-1 100~200 3.84.5 柴达木盆地 新近系 泥灰岩，藻灰岩、粉砂岩 23 <1 100~150 4~5 1.2中国致密油资源特点 内源储共生.油气分布不受圈闭控制，平面上或滞 中国致密油资源通常分布于坳陷区以及斜坡 留于烃源岩，或位于紧邻烃源岩的大面积储层，纵向 带，油气资源具有大面积分布、但丰度不均一的特 上多层系叠置，近源充注.(2)储集层类型多，物性 征.其地质特点可以总结为：(1)致密油资源在凹陷 差.储层类型包括致密砂岩、砾岩、灰岩、白云岩等，工程科学学报,第 41 卷,第 9 期 加快开采致密油气对确保石油天然气产量的稳定和 增长,维护国内石油市场的供求平衡,延长石油资源 的战略接替时间,已成为保障国家能源安全、满足国 民经济发展的重大需求[1鄄鄄2] . 致密油是指夹在或紧邻优质生油层系的致密碎 屑岩或者碳酸盐岩储层中,未经过大规模长距离运 移而形成的石油聚集,一般无自然产能,需通过大规 模压裂才能形成工业产能[3] . 中国致密油资源非常 丰富,分布范围广. 资源评价表明,中国致密油地质 资源量大约为 200 伊 10 8 t,技术可采资源量为 20 伊 10 8 ~ 25 伊 10 8 t [4] . 目前在准噶尔盆地二叠系、鄂尔 多斯盆地三叠系、四川盆地侏罗系、松辽盆地白垩 系、渤海湾盆地古近系、柴达木盆地新近系地层均发 现了致密油藏,陆上空间以及地质年代跨度均达到 一定规模. 然而,无论是生产规模、开发方法还是理论研究 来看,中国致密油开发均处于起步阶段. 据国土资 源部统计,2017 年全国致密油产量为 150 伊 10 4 t,与 此相比,全国致密气 2017 年产量为 340 伊 10 8 m 3 ,约 3090 伊 10 4 t 油当量,页岩气产量为 91 伊 10 8 m 3 ,约 820 伊 10 4 t 油当量. 目前关于致密油的理论研究大 都局限于储集层类型、储源关系、甜点主控因素及致 密油聚集类型等方面,开发方式以水平井体积压裂 衰竭式开发为主[5鄄鄄6] . 开发方式单一,地层能量补充 困难、基质有效动用困难以及相应技术理论研究 的缺失是制约中国致密油大规模高效开发的瓶颈 问题. 本文关注于中国致密油藏地质特点及其对 开发方式的影响,提出致密油开发所面临的基本 科学问题,综述并分析了目前致密油开发方式以 及与之对应的渗流理论的研究进展. 同时结合《鄂 尔多斯盆地致密油开发示范工程》 等重大科技项 目研究成果,介绍了本课题组研究的一些最新成 果,以期为未来中国致密油高效开发提供一定的 理论指导. 1 中国致密油资源勘探与开发现状 1郾 1 中国致密油资源分布 中国致密油资源分布范围广泛,发育与湖相生 油岩共生或接触、大面积分布的致密砂岩油或致密 碳酸盐岩油,具有广阔的勘探前景[7] . 初步预测中 国陆上主要盆地致密油分布达 50 伊 10 4 km 2 . 目前 在准噶尔盆地二叠系芦草沟组、四川盆地侏罗系大 安寨段、松辽盆地青山口鄄鄄泉头组、鄂尔多斯盆地三 叠系延长组长 7 段、渤海湾盆地古近系沙河街组等 都发现了丰富的致密油资源,中国主要盆地致密油 资源及主要性质见表 1. 依据致密油层与烃源岩接 触成因关系,大致分为 3 类:深湖水下三角洲砂岩致 密油藏,代表性油藏位于松辽盆地、渤海湾盆地以及 四川盆地;湖相碳酸盐岩油藏,代表性油藏位于准噶 尔盆地、三塘湖盆地,储集层以咸化湖盆沉积的白云 岩及白云石化岩为主;深湖重力流砂岩致密油藏,代 表性油藏位于鄂尔多斯盆地[8] . 致密油的突破与发 展,已成为目前中国陆上原油产量持续稳定、天然气 产量快速发展的接替资源. 表 1 中国主要盆地致密油资源 Table 1 Tight oil resources in the major basins of China 含油盆地 含油层系 储层类型 有利面积/ (10 4 km 2 ) 渗透率/ mD 厚度/ m 预测资源量/ (10 8 t) 准噶尔盆地 二叠系 灰质白云岩 6 ~ 8 < 1 80 ~ 200 29 三塘湖盆地 二叠系 白云岩、灰岩、黑色泥岩 0郾 5 ~ 1 0郾 1 ~ 1 10 ~ 100 5郾 6 鄂尔多斯盆地 三叠系 粉细砂岩 8 ~ 10 0郾 01 ~ 1 20 ~ 80 19郾 9 四川盆地 侏罗系 粉细砂岩、介壳灰岩、泥质灰岩 7 ~ 11 0郾 0001 ~ 1 10 ~ 60 10郾 7 吐哈盆地 侏罗系 粉细砂岩 0郾 7 ~ 1 < 1 30 ~ 200 1 ~ 1郾 5 松辽盆地 白垩系 致密砂岩 8 ~ 9 0郾 6 ~ 1 5 ~ 30 19 ~ 21郾 3 酒西盆地 白垩系 粉砂岩、碳酸盐岩 0郾 3 ~ 0郾 5 < 0郾 1 100 ~ 300 1郾 8 ~ 2郾 3 渤海湾盆地 古近系 白云岩、致密砂岩 9 ~ 11 0郾 2 ~ 1 100 ~ 200 3郾 8 ~ 4郾 5 柴达木盆地 新近系 泥灰岩、藻灰岩、粉砂岩 2 ~ 3 < 1 100 ~ 150 4 ~ 5 1郾 2 中国致密油资源特点 中国致密油资源通常分布于坳陷区以及斜坡 带,油气资源具有大面积分布、但丰度不均一的特 征. 其地质特点可以总结为:(1)致密油资源在凹陷 内源储共生. 油气分布不受圈闭控制,平面上或滞 留于烃源岩,或位于紧邻烃源岩的大面积储层,纵向 上多层系叠置,近源充注. (2)储集层类型多,物性 差. 储层类型包括致密砂岩、砾岩、灰岩、白云岩等, ·1104·