美国Eagleford致密油地层

Eagleford页岩地层位于美国得克萨斯州南部，呈南西到北东向展布（图1-15），南部边界平行于斯莱戈陆架边缘，向北大范围延伸，环绕着马弗里克盆地。区块在东北方向终止于Eagleford变薄的地方，其地质年代为早白垩世。Eagleford页岩上覆于Buda灰岩，下伏于 Austin Chalk，沉积在一个非常平缓的斜坡上；宽度为 497mile，长度约为398mile，面积超过20000mile2。根据位置的不同，Eagleford地层的顶深为3934～14754ft，地层厚度为98～295ft。底栖生物化石或生物潜穴缺乏，表明当时盆地含氧不足，这也是保存有机质和生烃的必要条件。Eagleford地层的TOC含量为1%～7%，由于有机质丰度随深度的变浅而减小，所以下Eagleford地层的有机质含量更多，能生成更多的烃。

图1-15 Eagleford页岩位置及油、湿气、干气分布

（据Mille et al，2008；Centurion，2011；Swindell，2012）

Eagleford区块目前已经钻了将近1000口水平井，勘探活动正在快速增长。图1-16为Eagleford页岩的油气分布，背景为储层品质和主要的地质构造特征，颜色越深表明储层质量越好，高质量的钻井为确定“甜点区”和其他重要信息提供了丰富的数据库。

1Eagleford致密油开发历史

得克萨斯州南部上白垩统的Eagleford页岩，是美国最新的一个油气工业区带，属于典型的页岩油和页岩气。油气生产始于2008年10月钻成的水平井STS1＃（初始产量为97MSCF/d，水平段长度为 3200ft ）。共有 10 个县位于 Eagleford地层中心，分别是Atascosa、De Witt、Dimmit、Gonzales、Karnes、La Salle、Live Oak、Maverick、McMullen和Webb。Eagleford页岩是近些年公认的一大发现，2009年才开始对其大量钻井和完井施工。Eagleford页岩与其他地区页岩最为不同之处在于其具有较高的产油气能力。从2008年至今，Eagleford页岩成为开发最热的地层之一，2010年达到最热，约1103口井陆续完钻并成功完井（图1-17），2011年1～6月，仅5个月间，单月钻井数目就增加了59口（图1-18）。此外，2008年原油产量为130819B，2010年达到3023635B，而2011年前两个月致密油产量已达613780B，是2008年的4倍多（图1-19）。

2Eagleford页岩构造和沉积背景

Eagleford页岩是一套晚白垩世地层，不整合上覆在Buda灰岩上，上部为Austin Chalk地层。Eagleford页岩与马弗里克盆地的Boquillas地层和路易斯安那州及密西西比州的Tuscaloosa页岩类似（图1-20 ）。

图1-16 Eagleford页岩的油气分布（以储层品质和主要地质构造特征为背景）

（据Info，2011）

图1-17 Eagleford页岩每年允许和完成的水平井数量

（据IHS，2011）

∗表示估计结果

图1-18 2011年1～6月间Eagleford页岩钻井数量变化

（据Centurion，2011）

图1-19 Eagleford页岩年油气累计产量（包括直井和水平井）

（据Centurion，2011）

图1-20 Eagleford页岩白垩系岩性柱状图

（据Dawson，2000）

Eagleford页岩从马弗里克盆地北部边缘的墨西哥边界出露，穿过圣安东尼奥、奥斯汀和达拉斯，一直向北东延伸到赛宾隆起处。从露头看，Eagleford页岩一直向下侵入到墨西哥湾，呈北高南低的特点，下倾尖灭与下伏的爱德华兹和斯莱戈陆架边缘关系密切。Eagleford页岩在当前致密油气勘探区域海拔变化为-1500～-14000ft（图1-21），厚度在北部地区较薄，约为100ft，西南地区增加为330ft（图1-22），净厚度变化范围一般为125～300ft。

图1-21 Eagleford页岩顶面构造图和主要的地质特征

（据Martin et al，2011）

由于不同的构造和沉积特征，自西南向东北，Eagleford页岩在得克萨斯州分布的地层具有多变性。在美国与墨西哥边界，拉腊米造山运动使Eagleford页岩沉积物进入了马弗里克盆地和位于爱德华兹和斯莱戈陆架边缘间的霍克威尔盆地。向东北，Eagleford页岩在圣马科斯隆起处减薄到50ft，故当前工业勘探不再向该区东北部发展。在圣马科斯隆起东北的Brazos县，一个下切谷切断了Eagleford页岩，并且在这个峡谷中，一些老油田的油气生产主要源自夹在页岩中的砂岩。继续向东北部，在得克萨斯萨尔特盆地的东部，Eagleford页岩成为著名的Woodbine砂岩的源岩。如果继续向东北延伸，在密西西比州的Panola县，Eagleford页岩不再出现，当页岩在路易斯安那州又一次出现时，此时的页岩不再称为Eagleford页岩，而是被称为Tuscaloosa页岩。

由于Eagleford页岩在该区变化很大，图1-23 中的两组测井曲线可以说明地层的高度变化性。Eagleford页岩一般由上、下两部分组成：下部为海侵的海相黑色成层状的富含有机质的页岩，上部以海退开始的高位体系域为特征，在海滨附近发生了沉积，主要为互层的钙质页岩、黏土岩、互层的灰岩和石英质粉砂岩。在南部的La Salle县，Eagleford页岩厚度为220ft，由海进和海退的黑色页岩组成，其中上部海退层中的黑色页岩沉积于下倾部位的海相环境中。在北部的Karnes县，同样具有海进和海退岩层。海退层由裂缝灰岩、钙质页岩和黏土岩组成。在Karnes县周围，在海退层中已经通过垂直井并配合少量酸处理生产了多年的原油。通过岩心观察，Karnes县的海进层由富含有机质的黑色页岩组成。

图1-22 Eagleford页岩厚度图及主要的地质特征

（据Martin et al，2011）

当前，Eagleford页岩被看作是沉积于上白垩统森诺曼阶—土伦阶的世界级烃源岩之一。这个时期内出现了一次缺氧生物灭绝事件。随后，温暖的海洋环境遍布世界各地。世界性的温室效应导致了CO2的增加，提高了有机质的产率。同时，需氧微生物对氧气的消耗创造了缺氧及贫氧的环境，使有机质完好地保存了下来。增加的碳含量也可以解释世界范围内的厚层黑色页岩沉积。

在Eagleford页岩的开发中，海进层主要是沉积在浅部温暖海洋环境中富含有机质的页岩。而Eagleford页岩上部海退层则变为近滨环境。在西南部，霍克维尔盆地的沉积环境发生了变化（图1-24 ）。该地区是一个限制性盆地，北部以爱德华兹陆架边缘为界，南部以海滨线为界。该区域内富含有机质的页岩保存在贫氧的环境中，Eagleford页岩上部的海退层岩性主要是黑色页岩。

图1-23 Eagleford页岩典型测井特征

（据Petrohawk，2011；EOG，2011；Ewing，2010）

图1-24 Eagleford西南部霍克维尔盆地沉积模型

（据Tuttle，2010）

3烃类系统

Eagleford页岩可以被看作是一个油气系统，因为它是一个具有盖层的自生式储层。露头和钻井取心分析结果表明干酪根类型是Ⅱ、Ⅱ/Ⅲ和Ⅲ型。随着Eagleford页岩向南部下倾，发生了油气的成熟、排烃与运移，自北向南可将油气产区分为3个：产油区、产湿气（凝析油）区、产干气区。北部地层液态烃和气态烃的比例大于南部。但是，即使在液态烃含量很高的地区也可以生产一些气态烃，同时也发现了部分凝析油。湿气（凝析油）与干气的成熟生油气窗可以通过岩石样品热解分析确定。位于爱德华兹和斯莱戈陆架边缘之间的霍克维尔盆地位于湿气（凝析油）与干气的转换带处。在Karnes Trough地区，烃类主要是石油和凝析油。由于Eagleford页岩顶部埋深在霍克维尔和Karnes Trough地区基本相同，所以烃类含量的不同主要取决于干酪根类型的差异。霍克维尔地区干酪根为Ⅱ和Ⅱ/Ⅲ型，Karnes Trough地区主要是Ⅱ型。

图1-25 Eagleford页岩的成熟窗分布图

（据Martin et al，2011）

Eagleford页岩烃类的运移主要是在排烃阶段沿着岩层层面的运移。由于没有圈闭，烃类向垂直裂缝偶尔发育的上倾方向或北部运移。这些自然裂缝和区域性的断层有关，如烃类可以运移到裂缝发育的Austin Chalk地层。此外，在现今Eagleford页岩的开发过程中，断层和地层圈闭都已发现。在霍克维尔地区，圈闭通常发育在限制性盆地的厚层页岩中（图1-25 ）。Karnes Trough地区的圈闭包括大量与封闭性断层相邻的裂缝，这些封闭性断层与Karnes Trough区域构造特征有关。图1-26 是一条从Gonzales到Karnes Trough露头的南北向横剖面模式图。该模式图形象地说明了Eagleford页岩烃类上倾运移过程中圈闭是如何形成的。有趣的是，在得克萨斯州和路易斯安那州Haynesville页岩区块，位于Cotton Valley储层下部的Haynesville和Bossier页岩生产效果不尽人意。然而，当地层继续向下倾斜时，Cotton Valley地层不再出现，但Haynesville和Bossier页岩则成为优质的储层。

图1-26 Eagleford页岩：烃源岩和资源

（据Martin et al，2011）

4储层物性

Eagleford页岩岩石组分为20%的石英、67%的碳酸盐岩、75%的泥质含量以及20%～65%的有机质含量，可见，尽管该地层称为页岩，但实际上更多的是碳酸盐岩。Eagleford页岩总孔隙度为34%～146%，有气体充填的孔隙度为21%～119%；压力梯度为1～15Mpa/100 m。

矿物含量在La Salle县和Karnes县两口生产井中基本没有什么变化，但在其他地方变化很大。岩石组成大概是20%的石英、50%的方解石、20%的黏土和10%的干酪根。储层的物性在区域内也有变化，如有效孔隙度范围为3%～10%，平均6%；渗透率范围为（3～405）×10 -9μm2 ，平均为180×10 -9μm2。

5储量及产量特征

Eagleford页岩已经在La Salle县、爱德华兹及斯莱戈陆架边缘之间发现了“甜点”。由于东南部的页岩埋深较大（9836～12787ft ），所以生成并产出了大量的干气，而Eagleford页岩在西北部的马弗里克盆地内埋深较浅（4918～8361ft ）。尽管马弗里克盆地为Eagleford页岩的沉积提供了良好的沉积环境，但由于其位置过于靠近陆地（位于Chittim隆起之上），只在最浅处生成了凝析油和易挥发的轻质油，故该地区烃类的成熟度不如La Salle县。

总体来看，产自Eagleford页岩的油气种类较多，包括干气、湿气和油。烃类的相变方向自北向南，油赋存于区带北部。该组页岩的天然气地质储量为113～631Bm3 ，目前的产油量为4000B/d。2012年，致密油储量为336BB，较2011年增长了207BB，首次超过了巴肯组地层（314BB），成为美国致密油储量增长最快的地层。但是，未来还需要更多的生产数据和勘探工作来进一步确定Eagleford致密油的储量，使之逐渐成为一个多产的非常规油气区带。

致密油（tight oil）是指指夹在或紧邻优质生油层系的致密储层中，未经过大规模长距离运移而形成的石油聚集 ，是一种非常规石油资源，有储层低孔低渗的特点。以往开发的特低渗、超低渗油藏相比，其成藏机理更复杂、孔喉更细微、填隙物含量更高、勘探难度更大 。

致密油 主要赋存空间分为两种类型，一类是源岩内部的碳酸岩或碎屑岩夹层中，另一类为紧邻源岩的致密层中。美国为目前开采致密油最成功的国家，主要产层包括Bakken页岩、Niobrara页岩、Barnett页岩和Eagle Ford页岩。

致密油的开发方式与页岩气类似，多采用水平井压裂技术。

位于威利斯顿盆地的Bakken地层地跨美国和加拿大两个国家，包括北达科他州、蒙大拿州、萨斯喀彻温省（图1-12）。盆地沉积地层总厚度达14990ft，Bakken地层本身最厚可达150ft，但对盆地内的大部分地区来说，其厚度较薄。Bakken油层顶部深度范围由加拿大境内的数百英尺可以增加到北达科他州境内的上千英尺。2008年6月24日，美国地质调查局发表了一项官方研究报告指出，Bakken页岩蕴藏着巨大的油气储量，可采储量可达0365BB。据美国能源信息署统计，2012年6月，Bakken地层致密油生产井超过4141口，平均日产量达0594MB；至2012年年底则达到1MB/d，占北达科他州致密油总产量的90%。

1Bakken致密油开发历史

威利斯顿盆地Bakken页岩的勘探和开发始于20世纪50年代，经历了多轮勘探开发（表1-6）。在威利斯顿盆地第一次油气繁荣时期（20世纪50～60年代早期），许多井就已经钻穿了Bakken地层和其他上覆于麦迪森群的常规碳酸盐岩储层。该区最早于1953年在北达科他州发现了Antelope油田，共下钻63口直井，目的层位是Bakken和Three Forks地层上段；该阶段初期产油4907B/d，产气218m3/d，之后产量迅速递减，经过压裂增产措施后，总产量为 207 B/d。到 2009年，Antelope油田已累计产油19MB、天然气09Bm3 ，平均单井累计产油0307MB、天然气14Mm3。早期Bakken地层的开发尝试均使用垂直井，初期产量为150～450B/d，每口井的累计产量达到0085MB。这些数据表明，大部分早期的Bakken井生产时间都不超过2～3年。到了20世纪60年代中叶，Bakken地区快速枯竭的现状使其被排除在富油区之外。而且，威利斯顿盆地Bakken地层大部分的井都几乎不出油。

图1-12 威利斯顿盆地位置图

（据Mille et al，2008；郭永奇和铁成军，2013）

表1-6 美国威利斯顿盆地Bakken页岩勘探历程

（据Sonnenberg and Pramudito，2009）

Bakken地层的第二口致密油井直到1976年才下钻，之后该地区被称为Bakken Fairway。1987年以前，Bakken致密油区带都以直井为主，钻遇天然裂缝系统时，表现为初期产量高、随后迅速递减、总体产率低的特征。由于Bakken页岩亲油，所以不能进行注水与酸化开采，这是因为注入的流体可能与黄铁矿发生反应形成氢氧化铁沉淀。1987年，由Meridian公司承担的33-11MOI井（Elkhorn Ranch油田）是Bakken上段页岩的第一口水平井，该井完井后产量为油257B/d、气8461m3/d，之后两年的产量非常稳定，由此成功打开了Bakken上段页岩的水平钻井局面。

在20世纪90年代早期，进入该区带的经营商超过20 家，生产成本也显著下降，但是由于Bakken上段致密油产量的不确定性，成本很快升高。Fairway区带内，高产井通常弥补了低产井产量的不足，因此，总体生产成本较低。然而，水平井钻井技术的出现给Bakken地层带来了新的希望，初期产量达到230～500B/d，累计产量达到单井0145MB。可是这些进步仍然不够维持大规模的经济开发。到了90年代晚期，Bakken地区再次被认为是不经济的资源。2000年以后，随着水平井分段压裂技术的大规模工业化应用，Bakken油藏的勘探开发获得了突破性进展，水力压裂等新技术的使用更加提高了致密油井的成功率和采收率。

从开发早期到2005年，油价飙高的环境提高了人们对于Bakken地质的认识，同时钻井、完井、数值模拟技术再次被引入到Bakken地层的开发中。从2005年开始，初期产量超过1500 B/d 已经很普遍了。但是对于单井的累计产油量却不能过早评估，推测有05MB。通过北达科他州矿业资源局的石油天然气部门可知，产自北达科他州Bakken地层的致密油2007年产量为78MB。2008年，该地层致密油的产量激增至707MB。2009年，该地层的水平井初期致密油产量为1886～28493B/d，年产量约为879MB；到2010年超过022MB/d。Bakken致密油的水平井完井数超过2000口，致密油月平均产量为6MB，累计产量达200MB。在2010年4月，由美国Brigham勘探公司在该区带完钻的一口油井，初期产油达4086B/d，产气达0136Mm3/d。由此可见，Bakken致密油显示出了良好的发展前景。根据美国能源信息署统计，2012年6月，Bakken地层平均日产致密油达0594MB，较2011年同期增长了85%，2012年底达到1MB产量，占北达科他州石油总产量的90%。2012年6月份该地区生产井超过4141口，较5月份增长了4%，较上年同期增长了68%。

从以上数据可以看到，Bakken地层产量几乎占当前致密油产量的绝大部分。但是，在未来几年，Niobrara和Eagleford地层将产出与Bakken地层相当的致密油。

2地层和沉积体系

威利斯顿盆地是一个大型克拉通内沉积盆地，盆地最初可能起源于克拉通边缘，在科罗拉多造山作用过程中演化成为一个克拉通内盆地。在显生宙（寒武纪到第四纪）的大部分时间都有沉积作用，沉积地层的厚度大约为16000ft。在地层剖面上识别出了多个不整合面，显生宙期间的所有沉积地层可以划分为以下几种沉积类型：古生界主要由旋回性碳酸盐岩组成；中生界和新生界以硅质碎屑岩为主。在晚泥盆世和密西西比亚纪初，这个盆地是北美大陆西缘宽阔陆架区域内的活动沉降区。威利斯顿盆地的原型盆地是加拿大泥盆纪埃尔克波因特（Elk Point）拉张盆地。Bakken地层全部隐伏于地下，上页岩段顶部埋藏深度从该区东南部的5246ft到东部及西北部的230ft内变化，或按地下深度来说，在7672～8285ft之间变化。Bakken地层主要位于威利斯顿盆地中北部地区，厚度一般在20～100ft之间。根据北达科他州一些地区的牙形石和大化石，可以确定出Bakken地层属于泥盆系—密西西比亚系。

Bakken地层普遍被Lodgepole石灰岩所覆盖，并从盆地西部的不整合接触向大部分地区的整合接触变化。可以推断，Bakken地层上部页岩与上覆Lodgepole地层以整合接触为主。Bakken致密油地层包括3段：上、下段为具放射性、富含有机质的黑色页岩，提供了丰富的油源；中段为灰色钙质粉砂岩-砂岩，岩石渗透率很低，但是含油量丰富（图1-13 ，图1-14 ）。从2008年开始，位于中段致密油丰富的地层出现了高产。钻井、完井、数值模拟技术在Bakken地层生产井的应用都出现了类似情形，而且轻质低硫原油从地球化学角度来说也是基本一致的。因此，这个地层被认为是Bakken地层的重要组成部分，有时会称之为Bakken/Three Forks地层。

图1-13 威利斯顿盆地Bakken地层内部结构特征

（据Mille et al，2008）

图1-14 威利斯顿盆地Bakken地层横剖面（剖面线见图1-12）

（据Mille et al，2008）

（1）Bakken地层下段页岩

下段页岩厚度一般小于39ft，由均匀、无钙、含炭-沥青、易破裂的厚层页岩组成，但有些地区则呈平行致密薄层状、蜡状、质硬、含黄铁矿、具放射性的暗棕—黑色页岩组合。页岩含丰富的有机质（有机碳平均含量为12%）且在薄条状纹理中常富含黄铁矿。裂缝产状一般近平行或近垂直于层理面，裂缝表面充填有白色方解石和浸染状黄铁矿，这些裂缝可解释为挤压式泥裂。在基底滞留沉积中含有黄铁矿化碎屑、化石碎屑、石英砂及粉砂和磷酸盐的颗粒。

（2）Bakken地层中段砂岩

Bakken地层中段砂岩层与下伏Bakken地层下段页岩层为区域不整合。其底部存在砾石和风化面。而盆地边缘地区，下段页岩超覆于Torguay地层之上。Bakken地层中段砂岩层厚度不超过49ft，主要由含少量页岩和石灰岩的互层状粉砂岩和砂岩组成，其颜色主要是浅灰—中暗灰色，但在某些地区由于饱含油而使颜色模糊不清。该层中的页岩常是粉砂质的，呈绿灰色；石灰岩为砂屑石灰岩透镜体。该层中化石丰富，主要为腕足类，并含有少量痕迹化石。

（3）Bakken地层上段页岩

Bakken地层上段页岩以整合形式叠置于Bakken地层的中段砂岩上，而位于Lodgepole石灰岩下面。该段厚度一般小于23ft，最大厚度为 26ft。总有机碳（TOC）含量为121%。Bakken地层上段与其下伏Bakken中段呈整合接触。上段页岩地层与下段页岩层类似，表明沉积条件一致。

Bakken地层各段的沉积环境分别是有氧（中段）、低氧（下段）和缺氧（上段）的陆架环境。缺氧条件是由层状水文流态造成的，其存在的证据包括缺乏底栖生物群、缺乏掘穴生物遗迹以及高TOC含量。

Bakken地层中段的沉积模式为海相碳酸盐岩浅滩复合体。Bakken地层中段的岩相构成说明其沉积环境为陆架到较浅的前滨环境。碳酸盐岩沉积物（经成岩作用转变为白云石）可能具有外源的性质，也可能是内源的。外源沉积物可能来自盆地南部出露并遭剥蚀的区域（较老地层（例如Three Forks地层）的剥蚀产物）。白云石化作用模糊了原生颗粒组构，从而使人们难于分析碳酸盐岩的成因。Bakken地层中段丰富的硅质碎屑物质很可能源自威利斯顿盆地以北的区域。在盆地的北部，Bakken地层中段的含砂量总体上增多。粉砂和极细砂可能通过风暴事件中的悬浮水流或者通过风成沉积作用向盆地方向搬运。

综合以上分析可知，Bakken烃类系统由Bakken、Lodgepole和Three Forks 3套地层组成，是一个在地层深部形成的连续型油藏。Bakken与Three Forks地层在盆地深部可能为整合接触关系，在盆地周缘为不整合接触关系，而与Lodgepole地层之间为整合接触关系。Bakken地层在北达科他州西北部的奈森背斜东部最厚，超过140ft。在Bakken烃类系统中，上段和下段有机质丰富的页岩是整个油气系统的烃源岩，而Bakken中段、Lodgepole和Three Forks地层是良好的储层。

3构造背景

威利斯顿盆地为近似于圆形的、次级构造较少的盆地。这个地区的地层倾角通常小于05° ，局部可以达到15°。盆地中部的Bakken页岩埋藏深度为9494～10993ft。整个盆地构造变化较小，主要是位于北达科他州西北部、南北走向的奈森背斜和蒙大拿州东部的北西-南东走向的雪松河背斜。此外，还有南北走向的比林斯鼻状构造以及小刀背斜（见图1-12 ）。

羚羊背斜为北西-南东走向，位于奈森背斜南端，是当地最重要的构造。羚羊背斜在东北部地层倾角较大，具有很强的非对称性，这与西南方的雪松河背斜对比鲜明，可能是拉腊米造山运动造成地块下降，使得构造的几何形态呈现右旋转动。

4储层物性及裂缝发育特征

Bakken致密油主要产于盆地内部的超压区（如Elm Coulee油田），Bakken地层高压产区有效厚度为6～15ft，孔隙度平均在8%～10%之间（Bakken上段孔隙度为3%～9%，中段孔隙度为5%～10%，下段孔隙度为25%～5%），覆压渗透率在（005～05 ）×10 -3μm2 之间，盆地大部分地层都有高压产区分布。但也有报道认为，Bakken地层的页岩具有双孔隙度系统，在油藏压力条件下，岩石基质孔隙度只有2%～3%，其中，微裂缝占十分之一（裂缝孔隙度为02%～03%）。Bakken页岩岩心样品显示，其基质渗透率为（002～005）×10 -3μm2 ，但是并没有说明这些渗透率是水平向还是垂向上的。由于微裂缝的出现，Bakken页岩的有效渗透率大约是06×10 -3μm2。

Bakken页岩中构造应力造成的张性裂缝一般为垂向的，并且通常间隔数十英尺，但是这类裂缝的第一手观测资料非常少。比林斯鼻状构造区域的压力恢复试井一般体现不出这类裂缝的影响，因而储层均质性较高。尽管如此，薄片中可见大量水平、垂直、倾斜、部分胶结的微裂缝。与此相似，通过在 Elkhorn Ranch 油田的水平井模拟实验发现，Bakken页岩包含的微裂缝的间距只有007ft左右。这些微裂缝的开度随着页岩中流体压力的增大而减小。

5储量及产量特征

Bakken地层原始石油地质储量的估计值为20～407BB，除此之外，目前已发现的其他地层的地质储量总量还不足607BB，其中采收量低于20BB，可见Bakken致密油资源潜力巨大。

早期估算的Bakken地层致密油的储量为01～407BB。美国地质调查局在2008年评估指出，Bakken地层致密油区带的总储量为164BB，可采储量为429MB，其中油的技术可采储量为371MB、伴生或溶解气为518Bm3、石油液化气为15MB。美国境内的Bakken地层页岩拥有的待发现储量为264MB油及相近数量的伴生气。

在石油需求量高速增长的刺激下，随着勘探开发技术的不断进步，Bakken页岩内新发现的油气储量也在逐年增加。2000年发现的Elm Coulee油田（面积约450mile2），预测最终采收量大于20MB，初始产量为200～1929B/d，Bakken 上段页岩的产油贡献在20%左右。2001年，蒙大拿州Richlan县的Bakken地层产出大量的致密油。目前，北达科他州Bakken致密油开发井有约4000口，日产油0132MB，单井最高日产679～1071MB油当量（其中，油占90%，气占10%），是北美继页岩气之后又一战略性突破。

从图3-1可以看到，致密油的储层孔渗性极差。如果按常规石油储量评价方法开展评价容易造成动用程度偏低、采收率偏低等一系列问题，需要结合致密油特点制定一套相应的储量评价方法。

国际石油公司所说的储量一般是指在美国证券交易委员会向公众披露并作为上市资产的储量，主要是指证实储量，且是证实剩余经济可采储量。目前，国外致密油气等非常规资源评价方法，以建立在成熟的勘探开发数据基础上发展起来的类比法和统计法为主。类比法以美国地质调查局的FORSPAN法为代表，统计法包括容积法、单井储量估算法、动态法、概率法等。应用到致密油储量计算时主要采用资源丰度类比法和容积法，对于产量已经下降的生产井，可以通过单井储量估算法确定其技术可采储量。

1类比法（USGS常用方法）

类比法是一种比较简单的采收率预测方法，是通过与地质条件相似且已获得油气采收率的地区进行比较，从而得出所研究地区油气采收率的一种方法。该方法最早由咨询公司评价员John Grace开发出来。1995年，美国地质调查局的Schmoker接管该方法后对其进行了扩展和改进，并在2000～2002年开展了大量应用。最近几年，Charpentier等继承和发展了该方法，尤其是在数据库、参数分布、图表输出标准等方面发展显著。现该方法已达到较为完善的程度。

图3-1 油气储层岩性及孔渗尺度分布

（据CSUR，2012）

美国地质调查局将目标评价层次划分为大区（Region）、地质省（Geologic Province）、总含油气系统（TPS）、评价单元（AU）和最小评价单元（Cell）。大区为组织单元；地质省是指具有共同地质属性的空间实体；总含油气系统是指具有共同的生、储、盖、运、圈、保等地质特征的可绘图的实体；评价单元是总含油气系统的一部分，由许多Cell组成。在早期的评价网格中，Cell是指一个矩形网格，在目前的评价网格中，Cell是指由一口井所控制的排泄区。

评价过程中，重点输入参数有评价单元总面积（U）、未测试单元总面积占评价单元总面积的百分比（R）、未测试单元面积中具有增加储量潜力的百分比（S）、每个有潜力的未测试Cell的面积（Vi）、每个Cell的总可采储量（Xi）、未测试单元平均产油气比率、天然气评价单元液/气的比率。这些重点输入参数用于直接计算储量。在参数的处理过程中，已有的钻井资料主要用于储层参数（厚度、含水饱和度、孔隙度、渗透率等）的分布研究、权重系数的确定、最终储量和采收率的估算。在缺乏足够的钻井和生产数据的地区，评价参数主要通过类比获得。

类比法适用于已开发地区剩余资源潜力的预测。通过模拟每一个Cell 的参数分布，用相应的参数分布计算Cell的储量，并汇总为整个评价单元的剩余资源总量，其结果用概率形式表示。评价过程主要有4步。

第一步：确定有潜力的未测试单元比例（T），即

T =R×S （3-1）

第二步：计算有潜力的未测试单元面积（W），即

W =T×U （3-2）

第三步：确定有潜力的未测试Cell的个数（N），可通过下式计算：

国外致密油储量评估技术进展

第四步：计算评价单元总储量（Y），即

国外致密油储量评估技术进展

式（3-1）至式（3-4）中的符号说明见上文“重点输入参数”部分，求解方法均采用蒙特卡罗随机模拟法。

该方法在油气开发前和生产早期是非常有用的，它是容积法的一种补充。类比法不仅要求开发区与类比区的地质条件相似，而且要求开发区与类比区的井网布置方式、开发的技术与工艺以及气井服务年限一致。类比法主要利用与已开发油气田（或相似储层）的相关关系计算储量，计算时需要绘制出已开发区关于生产特征和储量相关关系的典型曲线，求得计算区可类比的储量参数，再配合其他方法进行计算。此方法确定采收率的过程比较简单，结果主要取决于地质资料的可靠性，以及研究者对研究区和类比区地质条件的认识程度，研究者的技术水平和经验，适合在研究程度较高的地区采用。

2容积法

容积法是用于获得原始油气储量估算值的最常用方法，也是油田开发初期计算地质储量最为常用的方法。它不依赖油井的生产动态趋势，是油气勘探开发初期探明其地质储量的最好方法，其计算精度取决于对油气藏地质条件、储层特征的控制程度和认识程度，以及所获取参数的精度和数量。容积法预测致密油储量是利用地质模型完成的，地质模型描述了油气藏的几何形态，首先通过直接观察或通过对油气藏的厚度、孔隙度、含水饱和度以及储层在平面上展布的评估来确定模型所需要的参数。将这些参数输入到地质模型中，从而确定油气藏的体积。根据这些参数，结合油气藏压力、温度条件下的流体性质，就可以评估出油气藏中油气的体积。其计算公式为

N =7758AhφSoi /Boi （3-5）

式中：N为原油地质储量，STB；A为含油面积，acres；h为有效厚度，ft；φ为有效孔隙度，小数；Soi为原始含油饱和度，量纲为一；Boi为地层原油体积系数。

当油藏中含有溶解气时，则可以利用油气藏体积与溶解气油比的乘积换算出溶解气的体积，其计算公式为

Gd =N·GOR （3-6）

式中：GOR为溶解气油比，SCF/STB；Gd为溶解气地质储量，SCF。

3单井储量估算法

单井储量估算法是单井评估最终可采储量的简称，即技术可采储量，指已经生产多年以上的开发井，根据产能递减规律，运用趋势预测方法，评估该井最终可采储量。递减规律包括双曲递减、指数递减、调和递减、SEPD递减、Duong递减等。

4物质平衡法

难以用容积法计算地质储量时，应采用动态法计算，根据产量、压力数据的可靠程度，划分探明地质储量和控制地质储量。其中，物质平衡法可以计算动态过程中的致密油储量，弥补了容积法的不足。采用物质平衡法的压降图（视地层压力与累计产量关系图）直线外推，废弃视地层压力为零时的累计产量即为致密油地质储量。使用该方法计算储量，要求储层动态参数齐全，生产时间越长，动态参数越多，计算结果的精度越高。

5概率法

根据构造、储层、油（气）水界面、断层、地层与岩性边界、油（气）藏类型等，确定含油（气）面积的变化范围。根据地质条件、下限标准、测井解释等，分别确定有效厚度和单储系数的变化范围。根据储量计算参数的变化范围，求得储量累计概率曲线，按规定概率值估算各类地质储量。

SEC根据油气田所处的勘探、开发阶段，采用相应的方法进行储量评估（表3-2 ）。结合致密油特征，本次研究对勘探开发程度低、资料相对匮乏的区块采用容积法计算地质储量；对勘探开发程度高、资料情况好的区块采用产量递减法计算技术可采储量。

表3-2 国内外不同开发阶段可选用的储量评价方法

“√”表示可选用。