非常规油的成因和分布

非常规油的成因和分布童晓光

2011年6月10日引言早在1979年Masters就提出了油气资源的三角概念，Holditch在2004年对油气资源三角图作了修改随着常规油气采出量的增加和需求的不断上升，非常规油气资源的重要性逐渐增大随着油气价格的上升和开采技术的提高，利用非常规油气资源成为现实油气资源类型三角图2非常规油气聚集的成因分类1、源外成藏：油砂、重油和天然气水合物2、源内成藏：页岩气、页岩油、煤层气和油页岩3、近源成藏：致密（储层）气和致密（储层）油第二类和第三类可统称为连续聚集3按油气分类1、非常规油：油砂、重油、页岩油、油页岩2、非常规天然气：致密气、页岩气、煤层气、天然气水合物3、油砂都是由正常原油经生物降解和水洗形成，重油大部分成因也是如此，仅少部分为低熟油4油砂（或称沥青砂tarsands）最大规模聚集区是加拿大艾尔伯达省的西加拿大盆地据USGS评估，全球油砂地质资源26183亿桶，技术可采6507亿桶；其中北美地质资源16591亿桶，技术可采5309亿桶中石油评估，全球地质资源9150亿吨，可采975亿吨；其中北美地质资源3916亿吨，可采394亿吨最重要的油砂分布区在加拿大西加拿大盆地艾尔伯达盆地油砂分布图12341.阿萨巴斯卡2.冷湖3.瓦巴斯卡4.皮斯河油田气田焦油砂5油砂（或称沥青砂tarsands）白垩系油砂埋藏浅、胶结作用弱、未固结、保存原始孔隙度和渗透率。个别油藏底部有底水不整合面以下的上泥盆统和下石炭统的裂缝和古风化壳含天然沥青有底水艾尔伯达盆地油砂分布栅状图焦油砂碳酸盐岩沥青皮斯河瓦巴斯卡阿萨巴斯卡阿萨巴斯卡冷湖6重油据USGS的评价，世界地质资源32695亿桶，技术可采4343亿桶；其中南美地质资源20438亿桶，技术可采2657亿桶。但2009年评价，仅奥里诺科重油带技术可采达5130亿桶据中石油评价，世界总地质资源量5827亿吨，可采资源是975亿吨最重要的重油聚集区是委内瑞拉奥里诺科重油带奥里诺科重油带分布图BOYACJUNINAYACUCHCARABOBO7奥里诺科重油带的成藏条件主力储层为中中新统Oficina组，向南超覆，为高孔高渗的河道和三角洲砂岩；盖层为上中新统-上新统泥岩、褐煤夹砂岩，上倾方向有沥青塞东委内瑞拉盆地地层柱状图东委内瑞拉盆地成藏模式图8中东碳酸盐岩储层的重油和超重油据JohnW.Buza估计，全球碳酸盐岩中的重油资源为1.6万亿桶，中东占三分之一，其原始地质储量在1200亿桶以上，都位于白垩系-中新统低孔低渗裂缝性碳酸盐岩（以灰岩为主）1、目前中东日产重油15万桶，wafra占8.5万桶/日2、伊朗波斯湾的Ferdows有300亿桶重油资源位于白垩系中东碳酸盐岩稠油储量图目前中东碳酸盐岩稠油产量图9重油和油砂分布规律重油和油砂的分布十分广泛，遍布世界各地，其分布规律初步认为：1、与盆地的构造分类有一定关系，前陆盆地是油砂和重油分布最多的盆地类型其主要原因是，油砂和重油极大部分都因为正常原油经过生物降解和水洗形成，前陆盆地后期构造运动最强烈，最易于形成油砂和重油聚集美洲西侧是全球规模最大的太平洋俯冲带，形成的岛弧碰撞带和前陆盆地，因此也就形成了西加拿大盆地和东委内瑞拉盆地——全球最大的油砂和重油聚集。实际上，在北美还有（如尤因塔盆地等）众多较小规模的油砂和重油聚集，南美在马拉开波盆地Bolivar和Boscan重油油田、哥伦比亚、秘鲁东坡的重油聚集10重油和油砂分布规律2、盆地边缘最有利于重油和油砂分布，如马拉开波盆地：马拉开波盆地重油分布区图马拉开波盆地重油分布剖面图不对称盆地的斜坡带的上倾边缘形成最大规模的油气聚集；非前陆盆地也是如此，如辽河西斜坡原油的比重和粘度有规律地向下倾方向降低11重油和油砂分布规律3、浅层油藏，当盖层封闭性能变差的条件下，形成各种圈闭类型的重油聚集渤海油区新近系成藏模式（邓运华）前面提及的中东Ferdows油田也是如此白垩系Dariyan组埋深1415m，API16

Fahliyan组埋深1475m，API8—16

胡富组（Khuff组）埋深>3000m，天然气12重油和油砂分布规律4、现今或地质历史上正规石油聚集受构造运动的影响暴露地表，成为油砂，原油的轻质组分不同程度散失，规模可能很大，但其技术可采性和经济可采性下降。用两个盆地的油砂聚集模式进行对比：

盆地聚集类型地质资源量可采资源量1西加拿大盆地斜坡聚集型3825亿吨383亿吨2东西伯利亚盆地古油藏破坏型3669亿吨367亿吨如果这个评价可靠，上述两个盆地的资源量几乎相等；但预计东西伯利亚盆地油砂的技术可采和经济可采性是主要问题。主要分布于阿纳巴尔隆起基底出露区附近和阿尔丹隆起之上，可能以元古界地层为主USGS（2007）评价，东西伯利亚资源量为617亿桶*资源量数据据牛嘉玉东西伯利亚盆地重油油砂分布图13油页岩油页岩是规模最大的石油的源内聚集，而且是唯一的石油固体矿床油页岩由干酪根和粘土矿物等无机物混合组合，含少量沥青，所以油页岩中的有机质大部分不溶于有机质溶剂。干酪根主要由藻类组成，也有花粉、孢子和植物细胞残留物。油页岩形成于浅海相、湖相和沼泽，在相应的沉积环境中形成海相油页岩、湖相油页岩和沼泽油页岩。Duncan早在1967年就对油页岩的沉积环境作了论述：

1、大湖盆，由于造山运动形成的大型陆相盆地。如美国科罗拉多、犹他和怀俄明州的第三纪陆相大盆地的绿河页岩最为著名，也是储量最大的油页岩分布区

2、浅海沉积的油页岩。最著名的是爱沙尼亚的中奥陶统库克瑟特（Kukersite）油页岩；规模最大的是巴西南部巴拉纳（Parana）盆地二叠纪依拉提（Irati）油页岩

3、小湖、沼泽、伴随沼泽的泻湖上沉积的油页岩，其下伏地层为煤层。如抚顺第三纪油页岩油页岩的共同特点是有机质和矿物质薄层交替组成纹层，纹层表示安静的沉积环境，矿物质从溶液中沉淀出来（碳酸盐岩）或以微小碎屑形式搬运而来（粘土矿物、粉砂），表明沉积的季节性变化和周期性变化，缺乏底栖生物、封闭的物理化学环境，使有机物保存下来14油页岩的等级油页岩的质量由有机质的丰度和有机质的性质决定各地油页岩的有机质丰度差别很大：如爱沙尼亚奥陶系库克瑟特页岩，高达77%；而美国的绿河页岩为11-16%；中国抚顺为7.9%不同干酪根类型的有机质转化为页岩油的转化率差别很大：Ⅰ类干酪根的科罗拉多绿河页岩为70%；Ⅱ类干酪根的转化率差别很大，苏格兰油页岩为56%，瑞士油页岩为26%油页岩产出的油一般比重较大，为0.88-0.98，大部分为0.91-0.94对油页岩等级的确定最直接的方法是产油率。油页岩的开采主要是靠热能油页岩实际上是潜在的烃源岩，在地质历史过程中没有经历过深埋和高温环境，有机质没有转化为油气。要使油页岩加温到500℃左右，才能转化为油，需要足够的热能。据计算产油率在5%以上才有经济价值，当然与油页岩的埋深等工程因素有关15油页岩的利用和开采方式油页岩的利用和开采可以分为两大类三种方法：1、直接利用法，即油页岩直接燃烧发电，或作为水泥等制品原料爱沙尼亚是利用油页岩最早的国家，早在1916年开采油页岩作为燃料，先将油页岩破碎成为粉末，用来发电，占油页岩产量的92%，少量用于水泥等制品的原料油页岩分露头开采和地面开采，大约各一半，1985年总产量达到2570万吨，以后有所下降2、地面干馏炼油。早在1866年苏格兰就采用了干馏炉壁外加热的方法，后来有多种方法研发出来，但基本原理相同3、井下加热法，这是一个重要的发展方向，也已研制出多种方法。它的最大优点是使残渣都留在井下，仅将油气提升到地面。多处于试验阶段，只有壳牌公司已进入现场试验阶段。

2007年美国能源部的报告，油价达35美元/桶，地下干馏有经济性，油价在50美元/桶，地上干馏有经济性，地上干馏厂规模应为1-5万桶/日以上，地下应达30万桶/日。油页岩的开采经济性是关键，近来预计桶油成本应在80-120美元/桶，根据各地的地质条件和工程条件有差别16油页岩的资源潜力和分布美国能源部的评估，全世界油页岩的资源量为2.6万亿桶，其中美国占77%牛嘉玉等评估，地质资源量为3858.22亿吨，可采资源量为2312.88亿吨两者数据十分接近全球油页岩资源评价结果（据牛嘉玉）17油页岩的资源潜力和分布美国油页岩：美国最大的油页岩矿为皮申斯盆地，地质资源量1719.7亿吨，可采资源量964.7亿吨；面积260km2，厚度312.7m，含油率8.3%美国油页岩分布18油页岩的资源潜力和分布巴西油页岩：最大的油页岩矿为巴拉纳盆地二叠系依拉提组，地质资源量114.56亿吨，可采资源量77.9亿吨，含油率7.6%巴西油页岩矿分布图19页岩油页岩油都与页岩气共生，实际上是在成熟烃源岩中未运移出来的油，存在于裂缝和孔隙中，分布广泛，一般都是轻质油。现在最有名的是威利斯顿盆地的Bakken组，USGS评价美国境内油36.5亿桶，伴生气1.85万亿立方英尺，148百万桶天然气液页岩油是一个非常有前景的勘探开发领域，我