張金川 史 淼 王東升 仝忠正 侯旭東 牛嘉亮 李興起 李中明 張 鵬 黃宇琪

1.自然資源部頁(yè)巖氣資源戰(zhàn)略評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室?中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2.河北地質(zhì)大學(xué) 3.河南省地質(zhì)調(diào)查院 4.六盤(pán)水師范學(xué)院

0 引言

我國(guó)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖形成的地質(zhì)時(shí)代長(zhǎng)、發(fā)育層位多、沉積類(lèi)型多、分布面積廣，在不同沉積區(qū)內(nèi)均可見(jiàn)其廣泛分布，由此奠定了可觀的頁(yè)巖氣資源量基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)10多年的嘗試和實(shí)踐，我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)取得了令人矚目的成就：頁(yè)巖氣地質(zhì)理論不斷完善，勘探技術(shù)水平不斷提高，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)能力逐年提升，創(chuàng)造了符合中國(guó)地質(zhì)特色的頁(yè)巖氣地質(zhì)理論，建立了有針對(duì)性的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)體系。從無(wú)到有、從青澀到成熟，突破了一系列理論和技術(shù)難關(guān)，頁(yè)巖氣探明儲(chǔ)量連年大幅度增長(zhǎng)，年總產(chǎn)氣量逐年攀升。2020年，我國(guó)頁(yè)巖氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量和年總產(chǎn)氣量分別突破了2×1012m3和200×108m3，頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)能力和產(chǎn)氣量在國(guó)際上名列前茅。但是，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國(guó)對(duì)天然氣的需求量日益增長(zhǎng)，石油和天然氣的對(duì)外依存度一直居高不下，加之環(huán)保要求日益嚴(yán)格。因此，勘探開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣是緩解能源和環(huán)境壓力的重要途徑。

我國(guó)頁(yè)巖氣資源豐富，但地質(zhì)條件復(fù)雜，頁(yè)巖層厚、總有機(jī)碳含量（TOC）、有機(jī)質(zhì)熱演化程度（Ro）、后期構(gòu)造保存等關(guān)鍵評(píng)價(jià)參數(shù)變化不一、大小懸殊，導(dǎo)致頁(yè)巖地層含氣性變化快、預(yù)測(cè)可控性差。目前，雖然已在全國(guó)多地獲得了頁(yè)巖氣發(fā)現(xiàn)，但其中大部分地區(qū)仍未獲得穩(wěn)定的頁(yè)巖氣產(chǎn)量或?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)量突破?，F(xiàn)有的頁(yè)巖氣產(chǎn)量構(gòu)成單一，主要為四川盆地及其周緣的涪陵、長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)、昭通、富順、南川等勘探開(kāi)發(fā)區(qū)，目的層系為上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組海相頁(yè)巖。鄂爾多斯盆地的延安頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)區(qū)也有一定的產(chǎn)量貢獻(xiàn)，目的層系為上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組陸相頁(yè)巖，以及上古生界中二疊統(tǒng)山西組和上石炭統(tǒng)本溪組海陸過(guò)渡相頁(yè)巖。這就導(dǎo)致了我國(guó)頁(yè)巖氣后備儲(chǔ)量的增長(zhǎng)壓力大，不僅影響到了我國(guó)頁(yè)巖氣的可持續(xù)性穩(wěn)定發(fā)展，而且對(duì)頁(yè)巖氣成藏與分布的客觀認(rèn)識(shí)、頁(yè)巖氣勘探的系統(tǒng)評(píng)價(jià)也產(chǎn)生了重要的影響。為此，筆者以頁(yè)巖氣成藏機(jī)理分析為基礎(chǔ)，結(jié)合我國(guó)特有的地質(zhì)條件，對(duì)頁(yè)巖氣勘探的領(lǐng)域和方向進(jìn)行了探討，以期為推動(dòng)中國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展提供幫助。

1 中國(guó)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育特征

中國(guó)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的形成和發(fā)育主要受華北、揚(yáng)子及塔里木3大板塊共同控制。早古生代及其更早時(shí)期，各板塊獨(dú)立發(fā)展演化，形成了從華北板塊到揚(yáng)子板塊和塔里木板塊，最后到揚(yáng)子板塊的頁(yè)巖發(fā)育中心轉(zhuǎn)移，各自獨(dú)立形成了進(jìn)積—退積型的海相頁(yè)巖沉積；早古生代末—晚古生代，3大板塊同時(shí)隆升并發(fā)生拼合，形成了以海陸過(guò)渡相為主、兼有其他類(lèi)型的復(fù)雜地質(zhì)特點(diǎn)頁(yè)巖，巖性變化快、砂巖—泥巖—頁(yè)巖—石灰?guī)r—煤層交替發(fā)育；中新生代，各板塊內(nèi)的分異化作用明顯，陸相盆地疊合其上，湖相頁(yè)巖廣泛形成。

自中元古代以來(lái)，我國(guó)華北、揚(yáng)子及塔里3大木板塊不同程度地發(fā)育了十余套各種類(lèi)型和地質(zhì)特點(diǎn)的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖，它們受全球海平面升降變化的影響而從海相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楹ｊ戇^(guò)渡相和陸相[1]（圖1）。

圖1 我國(guó)3大板塊主要富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖縱向分布圖

1.1 沉積演化特征

從長(zhǎng)城紀(jì)開(kāi)始，華北板塊在中—晚元古代發(fā)育了我國(guó)最古老的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系。在寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)時(shí)期經(jīng)歷了最廣泛的海侵，從南東方向侵入的海水形成了多套富有機(jī)質(zhì)海相頁(yè)巖與碳酸鹽巖。晚奧陶世則整體抬升，海水迅速由西部退出，整體進(jìn)入剝蝕階段。晚古生代，華北板塊和揚(yáng)子板塊、塔里木板塊發(fā)生拼合作用、整體沉降并接受沉積。早石炭世再次發(fā)生海侵，晚石炭世—二疊紀(jì)，華北板塊整體沉降并逐漸轉(zhuǎn)移為以海陸過(guò)渡相為主的沉積環(huán)境，形成特色的砂巖—泥巖—頁(yè)巖—石灰?guī)r—煤層組合。進(jìn)入中生代，以華北板塊中西部為沉積中心形成了三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)及早白堊世頁(yè)巖。晚白堊世，受太平洋板塊的北西向俯沖影響，華北板塊抬升，內(nèi)部分異加劇，在板塊東部出現(xiàn)北東—南西向斷陷，古近紀(jì)形成了渤海灣盆地陸相頁(yè)巖沉積的主體，產(chǎn)生了一系列分割性強(qiáng)、連續(xù)厚度大、沉積相變復(fù)雜的優(yōu)質(zhì)陸相頁(yè)巖。總之，華北板塊主要在其東北部發(fā)育了中—上元古界的海相中元古界下馬嶺組和薊縣系洪水莊組、在主體區(qū)發(fā)育了上古生界的海相石炭系—海陸過(guò)渡相中二疊統(tǒng)山西組和下二疊統(tǒng)太原組、在東部發(fā)育了陸相始新統(tǒng)沙河街組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖。

早古生代，南方地區(qū)整體保持了北西高—南東低的古地形狀態(tài)，使揚(yáng)子板塊（包含滇黔桂）長(zhǎng)期保持了穩(wěn)定的海水覆蓋狀態(tài)。從晚震旦世開(kāi)始，規(guī)模性的北西向海侵發(fā)生，揚(yáng)子板塊整體進(jìn)入了濱淺?！獪\海狀態(tài)，沉積了石灰?guī)r、砂泥巖和頁(yè)巖地層組合，形成了具有冰磧沉積特征的上震旦統(tǒng)陡山沱組頁(yè)巖。早寒武世，海水深度加大，在深水陸棚條件下全區(qū)發(fā)育了下寒武統(tǒng)牛蹄塘組硅質(zhì)頁(yè)巖。碎屑巖和碳酸鹽巖交替發(fā)育的過(guò)程一直維持至中奧陶世。晚奧陶和中志留世，包括滇黔桂在內(nèi)的周緣逐漸抬升隆起，對(duì)揚(yáng)子板塊形成了半封閉式包圍，揚(yáng)子板塊漸成晚奧陶世—早志留世沉降—沉積中心。由于陸緣物質(zhì)輸入較多，所形成的五峰組和龍馬溪組頁(yè)巖的內(nèi)源石英含量明顯降低，黏土質(zhì)含量顯著增加。晚志留世，揚(yáng)子板塊幾乎為外屑物所填滿(mǎn)，此時(shí)的海水由東西兩側(cè)退出，揚(yáng)子板塊主體進(jìn)入剝蝕狀態(tài)。早泥盆世，海水從廣西方向向北侵入，在上揚(yáng)子板塊南緣的滇黔桂地區(qū)形成臺(tái)—盆沉積體下的厚層狀頁(yè)巖。早二疊世，揚(yáng)子板塊再次接受海侵并被淺海所覆蓋，主體形成碳酸鹽巖沉積。晚二疊世，海水變淺，形成以三角洲相沉積充填為主的海陸過(guò)渡相環(huán)境，發(fā)育了砂巖—泥巖—頁(yè)巖—石灰?guī)r—煤層沉積。三疊紀(jì)，海水逐漸退出，蒸發(fā)性濱淺海環(huán)境及相關(guān)頁(yè)巖出現(xiàn)。中侏羅世，海水全部退出揚(yáng)子板塊，在滇黔川一帶形成陸相頁(yè)巖沉積。晚侏羅世以后，揚(yáng)子板塊整體抬升，主要在圍緣地區(qū)形成一系列中小型陸相頁(yè)巖盆地?？傊?，揚(yáng)子板塊主要發(fā)育了海相陡山沱組、牛蹄塘組（筇竹寺組、荷塘組等）、五峰組和龍馬溪組以及海陸過(guò)渡相上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M、大隆組等頁(yè)巖層系。

震旦紀(jì)以來(lái)，海水由北向南侵入塔里木板塊，并在中寒武世—晚奧陶世達(dá)到海侵作用高峰，發(fā)育了大范圍的淺海相碳酸鹽巖與頁(yè)巖組合，其中尤其以板塊北部的早志留世淺海相碎屑巖系為代表。塔里木板塊從早志留世開(kāi)始隆升，至中晚志留世時(shí)整體浮出水面，僅在板塊邊緣發(fā)育了砂泥碎屑巖及碳酸鹽巖沉積，這一沉積格局一直保持至晚石炭世末。二疊紀(jì)，塔里木板塊再次隆升并開(kāi)始了完全的陸相沉積，在板塊西部的巴楚—和田地區(qū)形成了大面積分布的陸相頁(yè)巖。晚白堊世，海水由西部入侵并沉積瀉湖相頁(yè)巖。古近紀(jì)，在塔里木板塊東部形成大范圍頁(yè)巖?？傊锬景鍓K發(fā)育的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖主要有海相下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組、下石炭統(tǒng)巴楚組和陸相古近系鄯善組和第四系七個(gè)泉組等頁(yè)巖層系。

1.2 頁(yè)巖氣成藏條件

華北、揚(yáng)子和塔里木3大板塊各具特點(diǎn)，分別形成了獨(dú)立的頁(yè)巖框架體系。中—晚元古代，海侵活動(dòng)主要發(fā)生在華北板塊，頁(yè)巖和砂巖、碳酸鹽巖厚層狀發(fā)育。其中，洪水莊組和下馬嶺組最大厚度可達(dá)140 m和300 m，頁(yè)巖平均TOC分別為1.8%和2.2%，在京津冀遼一帶形成了連片性規(guī)模發(fā)育。該時(shí)期形成的頁(yè)巖經(jīng)受了多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，但頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)Ro、埋藏深度及構(gòu)造保存條件等在不同地區(qū)的表現(xiàn)差異明顯。揚(yáng)子板塊廣泛發(fā)育了震旦紀(jì)冰磧層頁(yè)巖，陡山沱組頁(yè)巖厚度為150 m，TOC介于0.2%～4.1%；雖然經(jīng)受了多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，保存條件受到明顯影響，但仍然展現(xiàn)了良好的頁(yè)巖氣資源潛力。

早古生代發(fā)育的頁(yè)巖主要來(lái)源于海相沉積，在華北、揚(yáng)子和塔里木3大板塊均有不同程度地發(fā)育，其中尤以揚(yáng)子板塊的水體最深，頁(yè)巖發(fā)育最好。與全球最低海平面相對(duì)應(yīng)的頁(yè)巖是牛蹄塘組、五峰組及龍馬溪組頁(yè)巖。牛蹄塘組頁(yè)巖生物硅含量高，局部錳、釩等金屬元素含量高，?？梢?jiàn)大型—巨型磷質(zhì)結(jié)核、鈣質(zhì)結(jié)核和黃鐵礦結(jié)核等，頁(yè)巖厚度一般約為600 m，以深水陸棚相為主形成的頁(yè)巖遍布了整個(gè)揚(yáng)子板塊。盡管頁(yè)巖厚度穩(wěn)定、TOC高（2.0%～12.0%），但Ro普遍較高，導(dǎo)致地層含氣量總體偏低；而形成于半封閉性淺水陸棚的五峰組頁(yè)巖區(qū)域厚度較?。?～5 m），與龍馬溪組連續(xù)發(fā)育，共同構(gòu)成了厚度介于30～164 m的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖。五峰組和龍馬溪組筆石頁(yè)巖TOC一般介于1.5%～6.0%，Ro介于2.0%～3.5%。從底部開(kāi)始向上，隨著陸源碎屑輸入明顯增多，TOC降低明顯。五峰組和龍馬溪組頁(yè)巖目前是我國(guó)頁(yè)巖氣的主力產(chǎn)層。

晚古生代，全球海平面逐漸上升，在華北、揚(yáng)子和塔里木3大板塊均形成了以海陸過(guò)渡相為主的頁(yè)巖。泥盆系和石炭系頁(yè)巖發(fā)育以滇黔桂為代表，在臺(tái)盆體系的海相環(huán)境中形成了分隔明顯、陸屑含量高的厚層狀的頁(yè)巖，頁(yè)巖地層厚度大（累計(jì)可達(dá)2 000 m），Ro適中（2.0%～3.0%），TOC低（0.5%～2.5%）。盡管有機(jī)質(zhì)富集程度制約了頁(yè)巖地層的含氣性，但頁(yè)巖含氣量仍可高至1.5～3.0 m3/t（現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)試），獲得了良好的頁(yè)巖氣鉆井發(fā)現(xiàn)。二疊系頁(yè)巖大面積分布于華北板塊（晚石炭世—早二疊世）和揚(yáng)子板塊（晚二疊世），分別以潮坪—潟湖體系和三角洲沉積體系為主，伴隨有多套煤層、致密砂巖和石灰?guī)r發(fā)育。頁(yè)巖單層厚度?。ㄐ∮?0 m），但累積厚度大（300 m）、TOC介于0.5%～2.7%，與煤層、致密砂巖及石灰?guī)r形成了韻律遞變的頻繁互層，牟頁(yè)1、港地1等多口井獲得了頁(yè)巖氣及頁(yè)巖氣流。

中新生代盆地油氣勘探程度普遍較高，所發(fā)育的頁(yè)巖表現(xiàn)為典型的陸相特征，主要為湖盆體系中的深湖、淺湖及三角洲沉積產(chǎn)物，其分布嚴(yán)格受盆地限制。盡管頁(yè)巖的分隔性較強(qiáng)，但沉積厚度巨大（大于1 000 m），可形成體積規(guī)模巨大的頁(yè)巖及頁(yè)巖與致密砂巖、煤巖組合沉積體，TOC高（1.5%～2.8%），腐泥型、混合型、腐殖型干酪根均可出現(xiàn)。特別是其后期構(gòu)造保存條件好，在有機(jī)質(zhì)熱演化及其他條件滿(mǎn)足時(shí)，有望獲得頁(yè)巖氣的規(guī)模性突破，也是我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)育的重要類(lèi)型。

隨著全球海平面的升降變化和區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的發(fā)生，不同時(shí)期內(nèi)所形成的多類(lèi)型富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖疊加發(fā)育、深埋變質(zhì)或遭受剝蝕，經(jīng)受了不同特點(diǎn)和強(qiáng)度的構(gòu)造改造，導(dǎo)致我國(guó)廣泛分布的復(fù)雜頁(yè)巖體系更加復(fù)雜。自元古代以來(lái)，揚(yáng)子、華北、塔里木3大板塊先后不同程度地經(jīng)受了晉寧、興凱、加里東、海西、印支、燕山及喜馬拉雅等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，開(kāi)啟了3大板塊的被動(dòng)大陸邊緣、克拉通、前陸及斷陷盆地形成與演化階段[6]，在多地形成了不同時(shí)代和屬性特征的疊合盆地。盡管從海到陸的沉積演化和不同地區(qū)頁(yè)巖的形成分布宏觀規(guī)律清楚，但沉積變遷、物源輸入、海底熱液、生物繁盛、沉降—沉積中心遷移、海水侵入等沉積影響因素眾多，埋藏過(guò)程、大地?zé)崃鳌⒌販靥荻燃暗貙铀顒?dòng)等約束了頁(yè)巖的成巖作用，抬升剝蝕、斷裂破壞、形變褶皺及巖漿活動(dòng)等控制了頁(yè)巖的后期保存條件變化，多重因素的共同作用導(dǎo)致頁(yè)巖分布具有明顯的多樣性和復(fù)雜性，導(dǎo)致頁(yè)巖的礦物組成、有機(jī)地球化學(xué)條件、儲(chǔ)集物性及含氣性等方面各有不同。

2 中國(guó)頁(yè)巖氣勘探新領(lǐng)域

回顧我國(guó)的頁(yè)巖氣發(fā)展歷史，大致走過(guò)了理論醞釀和準(zhǔn)備（2003—2009年）、區(qū)域勘探和工業(yè)實(shí)踐（2009—2012年）、勘探評(píng)價(jià)與工業(yè)開(kāi)發(fā)（2012年—至今）等階段，就頁(yè)巖氣發(fā)育的成藏機(jī)理、富集主控因素、發(fā)育地質(zhì)模式及資源前景等問(wèn)題，前人開(kāi)展了大量研究并建立了南方海相頁(yè)巖氣成藏模式[7-17]，并逐漸形成了富有我國(guó)地質(zhì)特色的頁(yè)巖氣地質(zhì)理論，發(fā)展了頁(yè)巖含氣性評(píng)價(jià)、甜點(diǎn)預(yù)測(cè)及資源評(píng)價(jià)等頁(yè)巖氣勘探評(píng)價(jià)系列方法和技術(shù)。與此同時(shí)，我國(guó)的頁(yè)巖氣裝備和工程技術(shù)也逐步成熟，頁(yè)巖氣年產(chǎn)量一路走高。2012年頁(yè)巖氣投產(chǎn)，2013年我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量達(dá)到2×108m3，2018年產(chǎn)氣量超過(guò)了100×108m3，2020年產(chǎn)氣量超過(guò)了200×108m3，頁(yè)巖氣年產(chǎn)量在天然氣年總產(chǎn)量中的占比超過(guò)10%。目前，以五峰組—龍馬溪組為主要目的層，已在四川盆地及其周緣建立了涪陵、長(zhǎng)寧—威遠(yuǎn)等多個(gè)千億立方米級(jí)儲(chǔ)量的海相頁(yè)巖氣田，頁(yè)巖氣成為我國(guó)天然氣產(chǎn)量增長(zhǎng)的重要領(lǐng)域。

除了四川盆地及其周緣的五峰組—龍馬溪組海相優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖以外，分布范圍廣、面積大的陸相和海陸過(guò)渡相也是頁(yè)巖氣勘探重要領(lǐng)域，鄂爾多斯盆地的下寺灣—直羅和云巖—延川區(qū)塊已獲得了重大突破。此外，深層頁(yè)巖氣、常壓頁(yè)巖氣、煤系地層頁(yè)巖氣、中小型盆地頁(yè)巖氣等領(lǐng)域也發(fā)育了厚度大、TOC高、綜合地質(zhì)條件好、勘探潛力大的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖。

2.1 頁(yè)巖氣勘探領(lǐng)域

2.1.1 海相頁(yè)巖氣

海相沉積對(duì)我國(guó)地層分布和頁(yè)巖發(fā)育產(chǎn)生了明顯的控制作用，大致可分為早古生代主導(dǎo)、晚古生代控制及中新生代影響3個(gè)基本階段。早古生代，華北、揚(yáng)子及塔里木3大板塊均淹沒(méi)或沉浮于古大洋之中，形成了大面積分布的海相頁(yè)巖；華北板塊的陸表海一直持續(xù)到中奧陶世結(jié)束，隨后上升為陸，海相頁(yè)巖發(fā)育條件整體較差。塔里木板塊一直持續(xù)為淺海，其東南部在早中奧陶世時(shí)抬升為陸，晚奧陶世時(shí)整體成陸，有海相頁(yè)巖形成和發(fā)育的良好地質(zhì)條件；揚(yáng)子板塊（含滇黔桂）長(zhǎng)期為海，雖然從晚奧陶世開(kāi)始其面積明顯縮小并形成半封閉海灣，在志留紀(jì)結(jié)束時(shí)整體抬升為陸，但這并沒(méi)有影響優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖的形成和發(fā)育。晚古生代，華北、揚(yáng)子及塔里木3大板塊處于從海向陸的逐漸轉(zhuǎn)變過(guò)程中，形成了以海陸過(guò)渡相為主的頁(yè)巖。華北板塊和塔里木板塊長(zhǎng)期為陸，但在晚石炭世重新形成淺海，盡管時(shí)間短暫，但為海陸過(guò)渡相和陸相頁(yè)巖的形成創(chuàng)造了有利條件；揚(yáng)子板塊則逐漸接受來(lái)自南方的海水侵入，濱淺海范圍不斷擴(kuò)大并逐漸形成淺海，至晚二疊世盛行發(fā)育海陸交互相頁(yè)巖。中新生代，除揚(yáng)子板塊在滇渝川地區(qū)維持一段時(shí)間的殘留蒸發(fā)海（至中三疊世）以外，3大板塊全部上升為陸。在陸相盆地中形成演化過(guò)程，?？墒芫植亢Ｇ钟绊懖⑿纬蓛?yōu)質(zhì)頁(yè)巖。

海相頁(yè)巖是我國(guó)目前頁(yè)巖氣勘探實(shí)踐和開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的主體，具有以下基本特點(diǎn)：①原始沉積條件穩(wěn)定，頁(yè)巖范圍大、厚度大、連續(xù)性強(qiáng)（牛蹄塘組頁(yè)巖厚度約為600 m，龍馬溪組頁(yè)巖厚度為135 m[18]），但經(jīng)受復(fù)雜構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后導(dǎo)致現(xiàn)今頁(yè)巖在分布連續(xù)性、埋藏深度等方面變化大。②TOC高且穩(wěn)定（牛蹄塘組頁(yè)巖TOC介于2.0%～12.0%、龍馬溪組頁(yè)巖TOC介于1.5%～6.0%），有機(jī)質(zhì)類(lèi)型為腐泥型和偏腐泥混合型，熱演化程度高（牛蹄塘組頁(yè)巖Ro介于2.5%～4.5%，龍馬溪組頁(yè)巖Ro介于2.0%～3.5%），產(chǎn)氣量大。但頁(yè)巖演化時(shí)間長(zhǎng)、經(jīng)歷構(gòu)造運(yùn)動(dòng)多、改造破壞作用強(qiáng)，現(xiàn)今的頁(yè)巖含氣量及地層壓力主要受后期保存條件影響。③頁(yè)巖脆性礦物含量高、黏土礦物含量少。石英、長(zhǎng)石平均含量為68.6%，黏土礦物平均含量為25.6%[19]。④頁(yè)巖孔隙度一般介于1.6%～13.9%（含裂縫孔隙度），其中以有機(jī)孔縫發(fā)育為特征。根據(jù)有機(jī)質(zhì)熱演化程度，有機(jī)孔分別表現(xiàn)為圓形—近似圓形、橢長(zhǎng)形—長(zhǎng)條形、套疊形—蜂窩狀。頁(yè)巖含氣量一般介于1.2～7.8 m3/t，游離氣吸附氣比值（以下簡(jiǎn)稱(chēng)游吸比）高。

我國(guó)自2009年發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖氣以來(lái)，已在以四川盆地及圍緣為中心的廣大揚(yáng)子地區(qū)（含滇黔桂等）完成了一大批地質(zhì)勘探井（調(diào)查井、風(fēng)險(xiǎn)探井、參數(shù)評(píng)價(jià)井等）和生產(chǎn)開(kāi)發(fā)井（試驗(yàn)井、生產(chǎn)井等），在五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖中獲得了一系列勘探發(fā)現(xiàn)、高產(chǎn)氣井及頁(yè)巖氣田，建成了數(shù)個(gè)千億立方米級(jí)儲(chǔ)量頁(yè)巖氣田，形成了頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主體。五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖仍將是未來(lái)一段時(shí)間頁(yè)巖氣勘探的主體，但區(qū)域性分布較廣的牛蹄塘組和陡山沱組（及其對(duì)應(yīng)層位）和僅在黔桂地區(qū)局部發(fā)育的中泥盆統(tǒng)羅富組和下石炭統(tǒng)舊司組等頁(yè)巖已獲得了頁(yè)巖氣發(fā)現(xiàn)，是值得進(jìn)一步拓展探索的領(lǐng)域。

2.1.2 陸相頁(yè)巖氣

自中生代以來(lái)，我國(guó)普遍開(kāi)始發(fā)育陸相湖盆，形成了深湖、半深湖、淺湖及（扇）三角洲沉積體系。在大型深水湖盆中，盆地形成早期的沉降—沉積中心是深湖、半深湖及淺湖厚層—巨厚層富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育的有利場(chǎng)所，向盆地邊緣方向?qū)?yīng)為三角洲相薄層或互層狀頁(yè)巖發(fā)育區(qū)，或可見(jiàn)泥質(zhì)石灰?guī)r/白云巖、灰質(zhì)/白云質(zhì)頁(yè)巖等。從盆地沉積的深水區(qū)到淺水區(qū)，大致對(duì)應(yīng)沉積了從腐泥型到混合型、再到腐殖型干酪根有機(jī)質(zhì)。腐泥型、混合型和腐殖型干酪根生氣分別對(duì)應(yīng)于不同的Ro（埋藏深度），拓寬了盆地頁(yè)巖的生氣窗口，為盆地頁(yè)巖在縱向上從深到淺、在平面上從中心到邊緣的連續(xù)生氣、生烴產(chǎn)物（頁(yè)巖油氣）的多樣化及頁(yè)巖氣藏的廣泛發(fā)育創(chuàng)造了有利條件。在淺水湖盆中，盆地多為濱淺湖、三角洲或扇三角洲等充填，常形成砂巖—煤層—泥巖—頁(yè)巖韻律或互層，TOC高且多為腐殖型干酪根，其厚層狀頁(yè)巖是有利的頁(yè)巖氣目的層。

陸相盆地地形平坦、地貌簡(jiǎn)單，地表?xiàng)l件好，常規(guī)油氣勘探程度高，基礎(chǔ)資料豐富，基礎(chǔ)設(shè)施及勘探開(kāi)發(fā)施工條件優(yōu)越，是頁(yè)巖氣勘探的重要領(lǐng)域。陸相頁(yè)巖氣普遍具有以下特點(diǎn)：①盆地多形成于中新生代，地層時(shí)代新，沉積速度快，頁(yè)巖厚度可逾千米，但橫向連續(xù)性差。雖有構(gòu)造回返運(yùn)動(dòng)，但盆地內(nèi)斷裂欠發(fā)育，后期構(gòu)造保存條件好。②盆地沉積相和TOC變化快，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型多，Ro普遍偏低，頁(yè)巖油氣可同時(shí)發(fā)育，可見(jiàn)異常高壓。③頁(yè)巖沉積受盆地、坳陷或凹陷控制，分布分隔性強(qiáng)，多為頁(yè)巖—泥巖—砂巖或頁(yè)巖—泥巖—砂巖—煤層頻繁互層。礦物成分復(fù)雜且外源供給占比高，石英含量較低（20.0%～50.0%）但黏土礦物及長(zhǎng)石、碳酸鹽礦物占比高。鄂爾多斯盆地甘泉地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段和四川盆地元壩地區(qū)下侏羅統(tǒng)自流井組頁(yè)巖黏土礦物含量分別介于37.4%～72.8%[20]、40.5%～51.3%[21]。④頁(yè)巖成巖作用程度低，層理縫和粒間孔發(fā)育但缺乏有機(jī)孔，頁(yè)巖孔隙度整體偏低。川東北地區(qū)自流井組大安寨段頁(yè)巖孔隙度介于2.15%～6.77%[22]。由于頁(yè)巖熱演化程度低、總生氣量小，故含氣量偏低（0.5～3.0 m3/t）。但當(dāng)成熟有機(jī)質(zhì)含量增加時(shí)，頁(yè)巖含氣量明顯增加。

盡管目前尚未在陸相頁(yè)巖地層中獲得商業(yè)性頁(yè)巖氣流，但已有越來(lái)越多的證據(jù)表明，陸相盆地、坳陷或凹陷的沉降—沉積中心、構(gòu)造斜坡帶或深埋部位是頁(yè)巖氣發(fā)育的有利方向。自2011年延長(zhǎng)石油公司在鄂爾多斯盆地甘泉縣實(shí)施了柳坪177井以來(lái)，目前已在鄂爾多斯盆地三疊系和四川盆地侏羅系頁(yè)巖地層中鉆獲工業(yè)性頁(yè)巖氣流。其中，鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段頁(yè)巖氣單井日產(chǎn)量超過(guò)5.0×104m3；四川盆地大安寨段頁(yè)巖氣單井最高日產(chǎn)量逾50.0×104m3，元壩地區(qū)元壩21井大安寨段、復(fù)興地區(qū)復(fù)頁(yè)HF-10井自流井組東岳廟段、建南地區(qū)建頁(yè)HF-1井東岳廟段頁(yè)巖氣最高日產(chǎn)量分別達(dá)到了50.7×104m3、5.6×104m3、1.2×104m3[23-24]；渤海灣盆地岐口凹陷新港57井在沙河街組三段頁(yè)巖獲日產(chǎn)氣量為13.7×104m3、凝析油量為3.5 t的工業(yè)油氣流[25-26]；松遼盆地梨樹(shù)斷陷JLSY1井在下白堊統(tǒng)沙河子組壓裂獲日產(chǎn)7.6×104m3的高產(chǎn)頁(yè)巖氣流。其他盆地或凹陷的頁(yè)巖地層也見(jiàn)多處頁(yè)巖氣鉆井顯示。

從近幾年的頁(yè)巖氣勘探實(shí)踐情況看，我國(guó)具備規(guī)模陸相頁(yè)巖氣的資源基礎(chǔ)。陸相頁(yè)巖氣可采資源量約占頁(yè)巖氣總可采資源量的31.6%[27]，廣泛分布于西北、華北及東北、上揚(yáng)子及滇黔桂、中下?lián)P子及東南區(qū)的中新生代盆地中，尤其以鄂爾多斯（延長(zhǎng)組）、四川（自流井組）、塔里木（中侏羅統(tǒng)西山窯組）、準(zhǔn)噶爾（中二疊統(tǒng)蘆草溝組）、吐哈（西山窯組）、三塘湖（蘆草溝組）、柴達(dá)木（古近系—新近系下、上干柴溝組）、渤海灣（古近系孔店組—沙河街組）、江漢（古近系潛江組）、松遼（白堊系青山口組）等盆地為代表，頁(yè)巖氣資源勘探前景樂(lè)觀。

低熟（Ro介于0.3%～0.6%）頁(yè)巖氣是陸相頁(yè)巖氣中的重要類(lèi)型，它形成于溫度和壓力較低的早中期成巖階段，是頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)在構(gòu)造應(yīng)力和黏土礦物催化作用下，通過(guò)脫羧、脫氨等脫基團(tuán)作用和縮聚作用所形成[28]。低熟頁(yè)巖氣埋藏較淺（1 500～2 500 m）、孔滲性較好、含氣量較低，主要分布在中新生代陸相盆地中，以四川、鄂爾多斯、渤海灣、松遼、塔里木、準(zhǔn)噶爾等盆地侏羅系、白堊系、古近系等為主。2020年，重慶豐都的泰頁(yè)1井侏羅系中淺層湖相頁(yè)巖（埋深為2 400 m）水平段經(jīng)壓裂測(cè)試獲得日產(chǎn)量為7.5×104m3頁(yè)巖氣、9.8 m3頁(yè)巖油[29]。地溫梯度較高的東部地區(qū)盆地和沉積穩(wěn)定的西部地區(qū)盆地有望在盆地的邊緣或中淺部實(shí)現(xiàn)勘探突破。

2.1.3 海陸過(guò)渡相頁(yè)巖氣

晚古生代，3大板塊發(fā)生拼合作用，海水逐漸退卻，在區(qū)域地形比較低緩平坦的華北和揚(yáng)子板塊沉積了廣泛的海陸過(guò)渡相頁(yè)巖。

華北板塊海陸過(guò)渡相沉積發(fā)生時(shí)間較早，障壁沉積體系和偏陸相過(guò)渡特征明顯。晚石炭世末—早二疊世初，華北板塊迅速?gòu)暮ｊ戇^(guò)渡的濱淺海（砂巖—泥巖—頁(yè)巖—煤層—碳酸鹽巖）轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)陸開(kāi)闊盆地，在南華北地區(qū)形成近海盆地，并發(fā)育砂巖—泥巖—頁(yè)巖—煤層沉積層系；至晚二疊世，盆地轉(zhuǎn)變?yōu)橐院雍酁橹鞯纳皫r—泥巖內(nèi)陸盆地階段。此時(shí)的南華北地區(qū)也轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)陸盆地特點(diǎn)，但煤層仍然發(fā)育。故華北板塊海陸過(guò)渡相頁(yè)巖發(fā)育時(shí)代較早，且以濱淺海或內(nèi)陸開(kāi)闊盆地為基本特征，主要形成了近岸陸棚—潮坪—潟湖—沼澤沉積（本溪組）、潮坪—潟湖（港灣及三角洲）—濱海沼澤—淺海沉積（太原組）、潮坪—潟湖（三角洲）—濱海沼澤—分流平原—河道沉積（山西組），由海向陸的環(huán)境轉(zhuǎn)變特征明顯。揚(yáng)子地臺(tái)海陸過(guò)渡相沉積發(fā)生時(shí)間較晚，在屬性上更加偏向于海相（偏海相過(guò)渡環(huán)境），區(qū)域上的沉積分異特征和“灰厚煤薄”特征明顯。從早二疊世到晚二疊世，揚(yáng)子地臺(tái)淺海范圍迅速縮小，僅在桂湘鄂地區(qū)形成殘留淺海，而在滇黔桂—上揚(yáng)子和瓊粵湘—下?lián)P子地區(qū)形成海陸過(guò)渡相含煤硅質(zhì)組合沉積，進(jìn)一步向東，在粵浙閩西部形成海陸過(guò)渡相含煤砂泥質(zhì)組合沉積；晚二疊世沉積相主要為以砂巖—泥巖—頁(yè)巖—煤層—碳酸鹽巖地層組合為特點(diǎn)的海陸過(guò)渡相，包括了濱岸沼澤、三角洲/潟湖、開(kāi)闊臺(tái)地及淺海等（龍?zhí)镀冢?；晚二疊世末，揚(yáng)子地區(qū)再次海侵，形成了陸棚、深水盆地等沉積環(huán)境，泥巖—頁(yè)巖—硅質(zhì)頁(yè)巖—硅質(zhì)巖發(fā)育（大隆組）。

海陸過(guò)渡相頁(yè)巖具有以下特征：①沉積環(huán)境動(dòng)蕩，沉積微相變遷較快，沉積水動(dòng)力強(qiáng)度變化較快，主要形成于板塊拼合、聯(lián)合大陸形成期間（受海西—印支構(gòu)造變動(dòng)控制），形成時(shí)代較為集中，分布面積大。②巖石類(lèi)型多、地層累積厚度大，縱向上的砂巖—泥巖—頁(yè)巖—煤層—碳酸鹽巖是海陸過(guò)渡相頁(yè)巖地層層系的基本組合。地層有機(jī)質(zhì)以腐殖型為主，可見(jiàn)少量偏腐殖混合型。從泥巖到頁(yè)巖，TOC變化快（0.1%～10.0%），碳質(zhì)頁(yè)巖TOC可超過(guò)20.0%。晚古生代的海陸過(guò)渡相頁(yè)巖Ro變化較快，多處于成熟—高熟—過(guò)成熟階段。③黏土礦物及不穩(wěn)定的礦物成分占比高，黏土礦物以伊利石/蒙脫石間層礦物和高嶺石礦物為主，脆性礦物含量介于30.0%～60.0%。頁(yè)巖各種主要參數(shù)變化較快，參數(shù)的分布范圍寬緩。④整體表現(xiàn)為基質(zhì)孔滲條件差，常見(jiàn)礦物粒間孔和不規(guī)則分布的礦物轉(zhuǎn)化縫、脫水縫、收縮縫等成巖裂縫，缺乏有機(jī)孔，頁(yè)巖孔隙度一般介于0.7%～6.3%。頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)的吸附能力強(qiáng)，含氣量變化較快（0.2～5.5 m3/t），游吸比偏低。頁(yè)巖氣的富集不僅受構(gòu)造保存條件影響，而且還與有機(jī)質(zhì)巖石的表面潤(rùn)濕性變化條件（成巖保存）關(guān)系密切。

海陸過(guò)渡相頁(yè)巖分布范圍廣、面積大、資源潛力大，頁(yè)巖氣可采資源量約占頁(yè)巖氣總可采資源量的35.8%[28]。揚(yáng)子板塊二疊系（龍?zhí)督M、梁山組）富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的分布面積介于20.0×104～50.0×104km2[30]；華北板塊僅鄂爾多斯、南華北、沁水及渤海灣等盆地內(nèi)的石炭系—二疊系（太原組、山西組）富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的分布面積就超過(guò)了33.5×104km2[30]。另外，在我國(guó)已發(fā)現(xiàn)的常規(guī)天然氣中，50%以上儲(chǔ)量貢獻(xiàn)的氣源巖為海陸過(guò)渡相頁(yè)巖[31]。

石炭系、二疊系海陸過(guò)渡相頁(yè)巖氣資源豐富，目前已有100余口井發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖氣[32]。鄂爾多斯盆地云頁(yè)平1井山西組頁(yè)巖含氣量介于0.6～4.1 m3/t，壓裂測(cè)試日產(chǎn)氣量為2.0×104m3；云頁(yè)平3井山西組壓裂測(cè)試日產(chǎn)氣量為5.3×104m3；鎮(zhèn)鉀1井（直井）太原組壓裂測(cè)試日產(chǎn)氣量為5.7×104m3，鄂頁(yè)1井太原組壓裂測(cè)試日產(chǎn)氣量為2.0×104m3，神木SM0-5井太原組壓裂測(cè)試日產(chǎn)氣量為0.7×104m3[33]。此外，盆地東緣尚有多口直井在太原組、山西組頁(yè)巖中測(cè)試日產(chǎn)氣量介于0.1×104～0.2×104m3。南華北盆地牟頁(yè)1井太原組現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量介于0.4～4.9 m3/t，壓裂后測(cè)試日產(chǎn)氣量為0.1×104m3（直井）；鄭東頁(yè)2井太原組壓裂測(cè)試日產(chǎn)氣量為0.4×104m3（直井）；尉參1井太原組現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量介于0.2～5.5 m3/t[34]。沁水盆地SX-306井山西組頁(yè)巖現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量介于0.4～5.5 m3/t[35]。南方地區(qū)也獲得了廣泛的海陸過(guò)渡相頁(yè)巖氣顯示。湖南湘頁(yè)1井大隆組現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量介于0.2～1.4 m3/t，壓裂測(cè)試日產(chǎn)氣量為0.1×104m3；湘中邵陽(yáng)拗陷2015H-D3井龍?zhí)督M現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量介于0.5～2.4 m3/t[36]。湖北鄂建頁(yè)1井龍?zhí)督M和鶴地1井大隆組現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量最大值分別為大于10.0 m3/t和4.4 m3/t[17]。貴州西頁(yè)1、東神頁(yè)1、方頁(yè)1及金沙頁(yè)1等井龍?zhí)督M現(xiàn)場(chǎng)析含氣量分別為4.9～19.2 m3/t、0.6～8.8 m3/t、1.3～5.6 m3/t、2.1～4.5 m3/t[37-38]。安徽港地1井大隆組和涇頁(yè)1井龍?zhí)督M頁(yè)巖現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量分別為0.5～7.5 m3/t和 0 ～ 9.3 m3/t[39]。

海陸過(guò)渡相頁(yè)巖發(fā)育范圍廣、分布面積大、累計(jì)厚度大，各主要參數(shù)變化大，構(gòu)架了復(fù)雜的頁(yè)巖氣成藏條件，為頁(yè)巖氣勘探帶來(lái)了較大的不確定性。目前盆地內(nèi)的（包括晚古生代和中新生代）海陸過(guò)渡相頁(yè)巖通常具有穩(wěn)定時(shí)間早、構(gòu)造埋藏及上覆蓋層條件好、后期構(gòu)造破壞影響小等特點(diǎn)，頁(yè)巖發(fā)育條件好、構(gòu)造背景穩(wěn)定、上覆蓋層發(fā)育良好的區(qū)域是海陸過(guò)渡相頁(yè)巖氣發(fā)育的有利方向。

2.2 頁(yè)巖氣勘探方向

2.2.1 深層頁(yè)巖氣

現(xiàn)今所指的深層頁(yè)巖氣均為埋藏深度意義上的頁(yè)巖氣，與時(shí)代所約束的層位沒(méi)有關(guān)系，一般理解為埋深超過(guò)3 000 m或3 500 m[40]。深層的界線(xiàn)與“生烴”門(mén)限相對(duì)應(yīng)，深層頁(yè)巖氣對(duì)應(yīng)于地質(zhì)歷史上的曾經(jīng)深層和現(xiàn)今仍然處于深層狀態(tài)的頁(yè)巖氣兩種。由于復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)歷史，華北板塊上古生界頁(yè)巖和揚(yáng)子板塊下古生界頁(yè)巖等均經(jīng)歷了長(zhǎng)期的深埋藏地質(zhì)過(guò)程，盡管現(xiàn)今埋藏深度較小或者直接暴露地表，但地質(zhì)埋藏歷史過(guò)程中的深度可逾萬(wàn)米或者更深，頁(yè)巖成巖作用可能變質(zhì)或者淺變質(zhì)而形成板巖；經(jīng)過(guò)深埋后大幅抬升的頁(yè)巖遭受了強(qiáng)烈地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造，而現(xiàn)今仍處于深埋狀態(tài)的未變質(zhì)頁(yè)巖，包括古生界頁(yè)巖或者限于盆地的中新生界頁(yè)巖，具有更好的保存條件和更高的含氣量。

深層頁(yè)巖的現(xiàn)今埋藏深度大，不論其歷史上是否處于更大的埋藏深度，頁(yè)巖氣都具有以下特點(diǎn)：①隨著埋深加大，頁(yè)巖中礦物顆粒之間的自由水和顆粒表面的束縛水先后被排出。當(dāng)頁(yè)巖埋深達(dá)到深層時(shí)，黏土礦物晶體層（層間水）和結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水（結(jié)構(gòu)水）在高溫條件下逐漸脫去，在頁(yè)巖內(nèi)部原生水逐漸減少的同時(shí)，黏土礦物發(fā)生轉(zhuǎn)變。由于壓實(shí)、排水及其他成巖作用，頁(yè)巖孔隙度低，一般不超過(guò)10.0%。②形成于酸性淋濾條件下的高嶺石（族）黏土礦物隨著埋藏深度的增加而轉(zhuǎn)變?yōu)槊擅撌?，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)橐晾黾恿隧?yè)巖的膠結(jié)作用。伊蒙轉(zhuǎn)化過(guò)程會(huì)釋放Si4+、Ca2+、Na+、Fe2+和Mg2+，產(chǎn)生石英析出、促進(jìn)高嶺石向綠泥石轉(zhuǎn)化、方解石向鐵白云石或菱鐵礦轉(zhuǎn)化、促進(jìn)鈉長(zhǎng)石化。當(dāng)埋藏深度超過(guò)3 000 m時(shí)，蒙脫石大部分轉(zhuǎn)變?yōu)橐撩苫鞂?，蒙脫石驟減，高嶺石趨于消失，但伊利石含量變化較小。與此同時(shí)，鉀長(zhǎng)石、方解石含量銳減至消失，綠泥石含量有所增加。③地層溫度高、壓力大，促進(jìn)了有機(jī)質(zhì)的生烴轉(zhuǎn)化作用，不僅使干酪根生成油氣，有利于中新生代陸相盆地中的有機(jī)質(zhì)生氣，而且還可以使固體瀝青再次轉(zhuǎn)化為甲烷，有利于古生界頁(yè)巖高成熟頁(yè)巖繼續(xù)生氣。深埋作用條件下，頁(yè)巖中的有機(jī)質(zhì)向烴類(lèi)轉(zhuǎn)化并產(chǎn)生大量有機(jī)酸，長(zhǎng)期的浸泡作用將產(chǎn)生強(qiáng)烈的溶蝕作用，可在碳酸鹽巖礦物和石英表面形成普遍存在的溶蝕孔或溶蝕縫，直接增加頁(yè)巖的孔隙度和滲透性。④由于組成頁(yè)巖的礦物顆粒較小且形狀不規(guī)則，壓實(shí)過(guò)程中易發(fā)生黏土礦物的變形作用，導(dǎo)致埋藏狀態(tài)時(shí)也難見(jiàn)定向排列結(jié)構(gòu)。對(duì)于片狀形黏土礦物，由于受沉積時(shí)水動(dòng)力及礦物重心結(jié)構(gòu)、極性結(jié)構(gòu)、所攜帶電荷結(jié)構(gòu)等的影響，呈現(xiàn)為隨機(jī)排列的紙卡或雜亂排列結(jié)構(gòu)，定向性特征不明顯。至深埋藏壓實(shí)作用階段，雖出現(xiàn)定向性排列趨勢(shì)，但仍不明顯。當(dāng)埋藏深度更大時(shí)，黏土礦物排列的定向性漸趨明顯，主要與應(yīng)力場(chǎng)條件、礦物轉(zhuǎn)化及變質(zhì)作用等因素有關(guān)。

由于深層頁(yè)巖生氣（熱裂解）、儲(chǔ)集（微裂縫）及保存（異常高壓）條件優(yōu)越，深層頁(yè)巖具有更好的頁(yè)巖氣成藏條件。深層頁(yè)巖氣在我國(guó)有著廣泛的發(fā)育和分布，但目前主要集中在四川盆地及其周緣。2018年完成的陽(yáng)頁(yè)2井（頁(yè)巖埋深5 200 m）陡山沱組壓裂測(cè)試獲得了日產(chǎn)氣量為5.5×104m3的產(chǎn)氣效果（無(wú)阻流量為19.8×104m3/d）；2018年發(fā)現(xiàn)的威榮頁(yè)巖氣田實(shí)現(xiàn)了埋深為3 800 m的深層頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)；2019年完鉆的東頁(yè)深1井（水平井）完鉆井深6 062 m（垂深4 259 m），五峰組—龍馬溪組經(jīng)壓裂測(cè)試獲日產(chǎn)氣量為31.2×104m3的高產(chǎn)工業(yè)氣流。川東南地區(qū)深層頁(yè)巖發(fā)現(xiàn)了至少8.3×1012m3的頁(yè)巖氣資源，獲得的頁(yè)巖氣資源至少2.6×1012m3，表明深層頁(yè)巖氣資源豐富[40]。

四川盆地及其周緣是目前深層頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)，其五峰組—龍馬溪組海相頁(yè)巖儲(chǔ)層具有TOC高和孔隙度高的特征，TOC超過(guò)3.0%的頁(yè)巖厚度介于10～20 m，孔隙度介于3%～8%[10,16,18]。其明顯特征是頁(yè)巖厚度穩(wěn)定、有機(jī)孔發(fā)育、構(gòu)造保存條件好、分布面積大；分布于中新生代盆地沉降—沉積中心部位的湖相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)目前正開(kāi)始或已經(jīng)處于生氣階段，大部分的大中型盆地均具有深層頁(yè)巖氣富集條件，包括塔里木、準(zhǔn)噶爾、吐哈、四川、鄂爾多斯、南華北、松遼、渤海灣、江漢等盆地。其明顯特征是頁(yè)巖累積厚度巨大、有機(jī)質(zhì)類(lèi)型多樣、后期構(gòu)造改造作用影響小，值得高度重視。海陸過(guò)渡相頁(yè)巖在華北板塊和揚(yáng)子板塊均有大面積發(fā)育，其中不乏深層的存在和連續(xù)分布，主要發(fā)育在以上古生界為主要目的層的盆地（鄂爾多斯、南華北、沁水等盆地）、中新生代烴源巖疊合發(fā)育的盆地（四川、渤海灣等盆地）及殘留區(qū)（上揚(yáng)子、中下?lián)P子等），其明顯特征是分布范圍廣、地層巖性變化快、有機(jī)質(zhì)以生氣為主、頁(yè)巖成巖裂縫發(fā)育，是我國(guó)頁(yè)巖氣勘探的重要領(lǐng)域。

2.2.2 中小型盆地頁(yè)巖氣

中小型盆地的面積一般小于10×104km2，主要包括了東部地區(qū)的中新生代斷陷盆地、中西部地區(qū)以中生代為主的前陸或山間盆地、南方地區(qū)以新生代為主的斷陷盆地等。這些中小型盆地常以大中型盆地為中心形成裙帶式或衛(wèi)星式關(guān)聯(lián)，構(gòu)成一系列相關(guān)盆地的群狀分布。中小型盆地的形成和分布極其復(fù)雜，可分為較大和較小沉積古水深兩種盆地，前者發(fā)育湖相頁(yè)巖，而后者發(fā)育（扇）三角洲煤系地層頁(yè)巖。其中，中生代時(shí)期所發(fā)育的中小型盆地頁(yè)巖發(fā)育條件更好，具有“南早北晚”特征，即南方地區(qū)多發(fā)育于三疊紀(jì)（蘭坪—思茅、楚雄、十萬(wàn)大山等盆地），北方地區(qū)多發(fā)育于侏羅紀(jì)（吐哈、雅布賴(lài)、海拉爾等盆地），有從西向東逐漸變新趨勢(shì)（阜新盆地白堊紀(jì)、三江盆地古近紀(jì)等）。由于分布面積小，勘探縱深小，中小型盆地的頁(yè)巖氣資源潛力長(zhǎng)期未被重視。

盡管中小型盆地發(fā)育面積較小，但盆地地表平坦，湖相頁(yè)巖或（扇）三角洲相含煤頁(yè)巖累積厚度可以達(dá)到數(shù)百米，腐殖型或以腐殖型為主的頁(yè)巖生氣所要求的門(mén)檻較低，頁(yè)巖目的層系的埋藏深度一般較淺，后期構(gòu)造保存條件好，是頁(yè)巖氣勘探發(fā)展的又一重要領(lǐng)域。特別是，頁(yè)巖氣常與煤層氣、致密砂巖氣等同盆共生，不同類(lèi)型非常規(guī)天然氣在平面和剖面上疊置共存，資源豐度大，易于形成類(lèi)似于美國(guó)圣胡安盆地的多類(lèi)型（頁(yè)巖氣、煤層氣、致密砂巖氣及常規(guī)儲(chǔ)層氣）連續(xù)型天然氣分布。

目前，已在個(gè)別中小型盆地中獲得了良好勘探效果。灤平盆地灤頁(yè)1井下白堊統(tǒng)西瓜園組經(jīng)壓裂后見(jiàn)工業(yè)油氣流。桂中盆地鉆井在井深248.3 m的下石炭統(tǒng)寺門(mén)組頁(yè)巖中見(jiàn)井涌及天然氣噴漏，日產(chǎn)氣量介于0.3×104～0.4×104m3。阜新盆地下白堊統(tǒng)沙海組和九佛堂組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)以混合型—腐殖型為主，東頁(yè)1井沙海組TOC介于0.3%～9.1%，平均值為2.6%，飽和吸附氣量介于2.1～3.7 m3/t；阜頁(yè)1井沙海組和九佛堂組TOC介于0.3%～3.4%，平均值為1.6%，鉆井過(guò)程中發(fā)生井噴；遼阜地2井沙海組淺層（埋深為886 m）鉆獲日產(chǎn)油15.3 m3；阜參2、阜氣1、梁4、阜頁(yè)1等鉆井中發(fā)現(xiàn)油氣顯示[27]，其頁(yè)巖氣資源可期。除此之外，其他許多中小型盆地鉆井中也有頁(yè)巖氣顯示，證明了頁(yè)巖氣資源的存在，有望通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)踐獲得工業(yè)突破。

中新生代富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育的中小型盆地由于保存條件好而成為有利勘探對(duì)象，這些盆地發(fā)育時(shí)間長(zhǎng)、有利于形成厚—巨厚層狀的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層。作為衛(wèi)星盆地，中小型盆地常與其所圍繞分布的大中型盆地在沉積、地層、構(gòu)造及含油氣方面具有相似性，相鄰的中小型盆地之間也常具有相似性，深湖、半深湖、淺湖、（扇）三角洲及泥碳沼澤發(fā)育的盆地具有良好的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育條件，其中深層尤其值得關(guān)注。西部地區(qū)的伊寧、焉耆、吐哈及敦煌等盆地，中部地區(qū)的楚雄、南盤(pán)江、六盤(pán)山等盆地，東部地區(qū)的洞庭、蘇北、阜新等盆地均是頁(yè)巖氣發(fā)育的有利目標(biāo)。

2.2.3 其他領(lǐng)域

2.2.3.1 淺層頁(yè)巖氣

淺層頁(yè)巖氣（埋深小于2 000 m）有原生型和繼承型兩種。前者以生物成因氣為主，地層埋藏淺、頁(yè)巖時(shí)代新（第四系、新近系等），TOC低，成巖作用弱，孔滲物性好，地層含水量高，蓋層條件差；后者是淺層頁(yè)巖氣的主要類(lèi)型，主要源于對(duì)先存頁(yè)巖氣藏的抬升改造，頁(yè)巖時(shí)代老，TOC高，儲(chǔ)集物性差，構(gòu)造保存弱。淺層頁(yè)巖氣通常具有埋藏深度小、保存條件差、頁(yè)巖含氣量低、地層壓力低、整裝儲(chǔ)量少等特點(diǎn)。由于構(gòu)造抬升等原因，原本深埋的頁(yè)巖氣藏被抬升至2 000 m以淺，甚至幾百米，導(dǎo)致地層壓力和含氣量等指標(biāo)均明顯下降。當(dāng)原始頁(yè)巖氣成藏條件好、頁(yè)巖含氣量高、抬升活動(dòng)時(shí)代新、地層整體上升且上升速度快、蓋層條件好或保存條件好時(shí)，有助于淺層頁(yè)巖氣藏形成。

目前，四川盆地昭通頁(yè)巖示范區(qū)太陽(yáng)背斜五峰組—龍馬溪組實(shí)現(xiàn)了淺層頁(yè)巖氣突破（含氣量介于1.3～6.2 m3/t，平均值為3.0 m3/t）。2017年，太陽(yáng)背斜2口老井淺層頁(yè)巖（埋深小于1 000 m）壓裂測(cè)試獲得工業(yè)氣流；2018年，國(guó)內(nèi)第一口淺層頁(yè)巖氣水平井陽(yáng)102H1-1井壓裂測(cè)試日產(chǎn)氣量為6.3×104m3。目前，太陽(yáng)背斜已開(kāi)發(fā)的頁(yè)巖儲(chǔ)層埋深介于700～1 800 m，有效開(kāi)發(fā)面積約為127 km2，頁(yè)巖氣探明儲(chǔ)量為1 000×108m3[41]。此外，東昆侖八寶山盆地八頁(yè)1井上三疊統(tǒng)八寶山組（頂界埋深為300 m）鉆獲頁(yè)巖氣。

與地層埋藏淺、頁(yè)巖含氣量低等特點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，淺層頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)成本也相應(yīng)降低，具有鉆井周期短、建產(chǎn)速度快、投資成本低等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)程度較高的一類(lèi)頁(yè)巖氣勘探發(fā)展方向。淺層頁(yè)巖氣發(fā)育的關(guān)鍵在于優(yōu)質(zhì)的先天條件和后期保存，構(gòu)造改造弱、保存條件好或優(yōu)質(zhì)的生物產(chǎn)氣條件是淺層頁(yè)巖氣富集的有利指向，滇黔桂—上揚(yáng)子地區(qū)和生物氣發(fā)育的柴達(dá)木、準(zhǔn)噶爾、渤海灣、松遼等盆地以及鄂、湘、贛、蘇、浙、閩、粵等地區(qū)發(fā)育的中小型盆地，是淺層頁(yè)巖氣勘探的有利方向。

2.2.3.2 中—上元古界頁(yè)巖氣

作為中國(guó)沉積最早的頁(yè)巖，中—上元古界頁(yè)巖氣發(fā)育的地質(zhì)條件和資源分布值得重視，它們主要分布在中—上揚(yáng)子地區(qū)、華北（京、津、冀、遼）地區(qū)及塔里木盆地，分布面積大、單層及連續(xù)頁(yè)巖厚度大、頁(yè)巖TOC高。華北地區(qū)中元古界大量液態(tài)油苗和揚(yáng)子地區(qū)震旦系大型氣藏的發(fā)現(xiàn)，均說(shuō)明了元古界油氣的資源潛力。但由于經(jīng)歷的地質(zhì)演化時(shí)代長(zhǎng)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)多、后期改造強(qiáng)，導(dǎo)致保存條件差，許多地區(qū)遭受了強(qiáng)烈的抬升暴露及剝蝕，早期生成的烴類(lèi)大量散失。中上揚(yáng)子及其周緣（川、渝、黔、鄂、湘）地區(qū)的陡山沱組頁(yè)巖和華北（京、津、冀、遼）地區(qū)的洪水莊組和下馬嶺組頁(yè)巖氣勘探前景值得關(guān)注。另外，塔里木盆地的南華系可能存在高TOC頁(yè)巖。

3 結(jié)論

我國(guó)頁(yè)巖氣勘探可分為3大領(lǐng)域多個(gè)方向，在海相、陸相及海陸過(guò)渡相3大領(lǐng)域基礎(chǔ)上對(duì)華北、揚(yáng)子及塔里木3大板塊分別進(jìn)行針對(duì)性分析、研判，對(duì)頁(yè)巖氣的不同方向進(jìn)行評(píng)價(jià)研究，有益于宏觀把握我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)發(fā)展方向。加強(qiáng)不同方向并側(cè)重中間過(guò)渡類(lèi)型頁(yè)巖氣勘探研究，將是我國(guó)頁(yè)巖氣勘探發(fā)展的重要內(nèi)容。

1）海相頁(yè)巖地層沉積穩(wěn)定，單層厚度大、TOC高、有機(jī)孔縫發(fā)育，頁(yè)巖氣整體成藏條件好。其五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖氣成藏條件最優(yōu)，不論是盆地內(nèi)還是盆地外、深層還是中淺層、超壓區(qū)還是常壓區(qū)，仍將是未來(lái)一段時(shí)間頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的主體；中上揚(yáng)子地區(qū)的牛蹄塘組和陡山沱組、滇黔桂地區(qū)的羅富組和舊司組、華北地區(qū)的洪水莊組和下馬嶺組等頁(yè)巖，由于Ro高、TOC低、構(gòu)造保存條件差等原因而影響了其頁(yè)巖氣的進(jìn)一步突破，可作為戰(zhàn)略方向予以重視。

2）陸相頁(yè)巖主要分布于中新生代盆地，頁(yè)巖層理縫和粒間孔發(fā)育，多類(lèi)型有機(jī)質(zhì)與其熱演化程度的匹配常使頁(yè)巖氣與頁(yè)巖油共生。無(wú)論盆地是中生代還是新生代、深水相還是淺水相、熱裂解氣還是生物氣、深層還是中淺層、頁(yè)巖氣還是頁(yè)巖油，都將是值得進(jìn)一步探索的重要領(lǐng)域。地層沉積變化快但累計(jì)厚度大，橫向穩(wěn)定性差但構(gòu)造保存條件好，Ro低，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型多，大中型盆地的構(gòu)造深部位和斜坡部位、中小型盆地的沉降—沉積中心是陸相頁(yè)巖氣勘探的兩大重要方向。

3）海陸過(guò)渡相頁(yè)巖主要形成于晚石炭世—二疊紀(jì)，雖然華北和揚(yáng)子板塊略有差異，但頁(yè)巖與砂巖、泥巖、煤層及碳酸鹽巖地層之間的旋回組合基本相似。頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)分布范圍廣，成巖裂縫發(fā)育，成巖與生氣作用有利于頁(yè)巖氣成藏但巖性組合與潤(rùn)濕性改變導(dǎo)致了頁(yè)巖氣的逸散，構(gòu)造保存與成巖保存是該類(lèi)型頁(yè)巖氣富集的兩大要素。該類(lèi)頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)的各主要參數(shù)變化大，但無(wú)論是有障壁島（潮坪—潟湖）還是無(wú)障壁島（三角洲）沉積體系、大中型疊合盆地還是中小型殘留盆地，蓋層發(fā)育且構(gòu)造保存條件好的深層是海陸過(guò)渡相頁(yè)巖氣發(fā)育的有利方向。