20世紀(jì)60年代，在發(fā)現(xiàn)大慶油田不久后，細(xì)心的石油地質(zhì)人員便在鉆井取芯中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)秘密：剛出筒的頁巖巖心在裂縫處有油氣冒出。“在頁巖里找油”自此在石油人心里生了根。

（油氣運(yùn)移成藏示意圖。何坤 楊春龍 曾花森 繪）

1981年，我國在古龍地區(qū)英12井的古龍頁巖裂縫中，首次開采出原油，日產(chǎn)油達(dá)到3.83噸。由于技術(shù)、成本等因素的掣肘，此后很長(zhǎng)一段時(shí)間里，古龍頁巖油未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)。直到2020年，大慶油田通過技術(shù)創(chuàng)新，終于取得了古龍頁巖油開發(fā)的歷史性重大戰(zhàn)略突破。

油從哪里來

古龍頁巖干酪根源自植物和細(xì)菌

自從石油被發(fā)現(xiàn)以來，人們就不斷探索它的成因。20世紀(jì)70年代以來，石油的有機(jī)成因論得到普遍認(rèn)同，即石油生成于富含有機(jī)質(zhì)的沉積巖之中，而這種能生油的沉積巖也被稱為生油巖或烴源巖。

石頭里為什么能生成石油？其實(shí)，生油的物質(zhì)是巖石中的沉積有機(jī)質(zhì)，也就是石油地質(zhì)家常說的“干酪根”。干酪根最早用于描述蘇格蘭的一種通過加熱能生成蠟脂的頁巖，后被石油地質(zhì)家用于描述巖石中所有能生油的固體有機(jī)質(zhì)。

干酪根的原始生物母質(zhì)來源包括真核生物（浮游植物和高等植物）和原核生物（細(xì)菌）等。古龍頁巖的生物母質(zhì)來源豐富，包括浮游植物、高等植物和細(xì)菌。其中，浮游植物類包括綠藻、輪藻和溝鞭藻等，這些藻類多以層狀堆積在頁巖中。古龍頁巖的有機(jī)質(zhì)含量與藻類的富集程度有關(guān)，這說明它們是該套頁巖主要的生物母質(zhì)。陸生高等植物主要為孢子和花粉。其中，以蕨類植物最多，裸子植物次之，被子植物最少。細(xì)菌尤其是藍(lán)細(xì)菌、綠硫細(xì)菌和嗜甲烷菌等原核生物，也是古龍頁巖重要的生物母質(zhì)來源。

油量有多少

古龍頁巖層體積相當(dāng)于120個(gè)三峽水庫

距今大約9100萬年前，松遼古湖達(dá)到全盛期，湖泊最大面積為12萬平方公里，是目前我國陸地最大的湖泊——青海湖面積的27倍。當(dāng)時(shí)雨水充沛，河流攜帶大量營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入湖泊，各種浮游植物等生物得以爆發(fā)式生長(zhǎng)。它們死亡后沉降在湖底，與石英、長(zhǎng)石、黏土等礦物一起經(jīng)過數(shù)百萬年的沉積，最終形成平均厚度在110米左右的黑色富有機(jī)質(zhì)頁巖層，其體積接近于120個(gè)三峽水庫。

巖石學(xué)觀察顯示，古龍頁巖中干酪根可占到巖石總質(zhì)量的1%—10%，平均為2%—4%。隨著松遼盆地的持續(xù)沉降，地層溫度和壓力逐漸升高，在距今8500萬年的時(shí)候，干酪根開始發(fā)生熱降解生成石油。

據(jù)第四次全國油氣資源評(píng)價(jià)估算，古龍頁巖生成石油的總量超過900億噸。其中，滯留在頁巖內(nèi)的石油量接近一半，大約有450億噸。目前，古龍頁巖油預(yù)測(cè)資源量超過151億噸。2021年，針對(duì)齊家—古龍凹陷1413平方公里面積的青山口一段中下部油層，提交新增石油預(yù)測(cè)地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)12.68億噸，證實(shí)古龍頁巖油具有廣闊的資源前景。

如何運(yùn)移成藏

古龍頁巖原油因運(yùn)移距離形成三類油

松遼盆地中淺層發(fā)現(xiàn)的常規(guī)油、致密油和頁巖油3類油氣，主要是古龍頁巖生成的，只是聚集在不同的位置。如果頁巖油是滯留在頁巖內(nèi)的部分，那么常規(guī)油是遠(yuǎn)離頁巖聚集的部分，而致密油就是在離頁巖較近的地方聚集的部分。

從古龍頁巖開始沉積到距今約6500萬年，這一時(shí)期，頁巖中的固體干酪根轉(zhuǎn)化生成液體原油，會(huì)發(fā)生體積膨脹，導(dǎo)致頁巖中的流體壓力顯著升高，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)頁巖中的原油順著開啟的裂縫和斷層向外運(yùn)移。

古龍頁巖生成的原油沿著斷裂向上遠(yuǎn)距離運(yùn)移，會(huì)在遠(yuǎn)離頁巖的大慶長(zhǎng)垣聚集，形成大慶油田的常規(guī)油。原油向下或側(cè)向短距離運(yùn)移，就會(huì)在鄰近頁巖的下部地層中聚集，這些地層中的巖石后期由于埋深增加而變得致密，因此這些原油也被形象地稱為致密油。構(gòu)造演化和持續(xù)埋藏作用，導(dǎo)致古龍凹陷的斷層變成封閉狀態(tài)，巖石變得異常致密，頁巖中的油氣難以再向外運(yùn)移，從而滯留下來聚集形成頁巖油。

（作者 何坤 曾花森）