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 0.5°，局部 可以达到 1.5°。盆地中部的巴肯页岩埋藏深度为 9 500～11 000 ft（2 895.6～3 352.8 m）。
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（Nesson）背斜和蒙大 拿东部的北西—南东走向的雪松河（Cedar Creek） 背斜。此外，还有南北走向的比林斯鼻状构造以及 小刀（Little Knife）背斜（图 2）。
1 巴肯组致密油特征
1.1 巴肯组油层概况 巴肯组油层位于美国中北部与加拿大接壤的威
利斯顿盆地（图 1），地质学家金威于 1953 年发现 这一地层并将此命名为巴肯（Bakken）组。
威利斯顿盆地横跨美国三个州（蒙大拿州、北 达科他州和南达科他州）和加拿大的两个省份（萨 斯喀彻温省和曼尼托巴省），其沉积地层总厚度达 1.5×104 ft（4 572 m），而巴肯地层本身最厚处可达 150 ft（45.7 m），但在盆地内大部分地区，其厚度比 较薄，巴肯油层的顶部深度由加拿大境内的数千英
巴肯组中段的沉积模式为海相碳酸盐岩浅滩 复合体。巴肯组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（较老地层例如斯里福克斯组的剥蚀产 物）。白云石化作用模糊了原生颗粒组构，从而使人 们难于就碳酸盐岩的成因给出明确的答案。巴肯组 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（图 3）。在盆地的北部，巴肯组中段的 含砂量总体上增多。粉砂和极细粒砂可能通过风暴 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。
尺到北达科达州境内的上万英尺。
萨斯喀彻温省
曼尼托巴省
威利斯顿盆地
埃尔姆古力油田 森达溪背斜
蒙大拿州
奈森背斜
小刀背斜
比林斯背斜 北达科他州
南达科他州
图 1 威利斯顿盆地地理位置图
2008 年 6 月 24 日，美国地质勘探局（USGS） 发表了一项官方研究报告。该研究报告指出预计在 巴肯页岩蕴藏巨大的油气储量，可采储量可达 3.65 ×108 bbl（0.58×108 m3）石油当量的原油。 1.2 石油地质特征 1.2.1 构造特征
Hayes，Thrasher 及 Holland 等在北达科他地区 根据牙形石和大化石，确定了巴肯地层属于泥盆系 —密西西比系。
②沉积环境 巴肯组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 （Meissner，1978；Price 等，1984；Webster，1984； Price 和 LeFever，1994；Pitman 等，2001）。
收稿日期： 2012-11-19 作者简介： 郭永奇（1978-），男，工程师，硕士研究生，陕西长武人，研究方向：从事油田开发地质方面研究工作。E-mail：16271763@。
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辽宁化工
2013 年 3 月
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。斯海帕德（Shepard，1990）认为 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。
①巴肯组下段页岩层 下段页岩厚度一般小于 40 ft（12 m），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 12%）且在薄条状纹理 中常富含丰富的黄铁矿。 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。 Christopher 将这些裂缝解释为挤压式泥裂。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 巴肯组中段砂岩层 巴肯组中段砂岩层与下伏巴肯组下段页岩层 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。 巴肯组中段砂岩层厚度为 0～50 ft(15 m)，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巴肯组上段页岩层 巴肯组上段页岩以整合形式叠置于巴肯组的 中段砂岩上，而位于 Lodgepole 石灰岩下面。该段 厚度一般小于 20 ft（7 m），Webster 认为它与其下 伏巴肯组中段呈整合接触。上段页岩地层与下段页 岩层类似，说明其沉积条件一致。 1.2.4 储层特征 ①储层厚度及物性特征 巴肯组高压产区有效厚度为 6～l5 ft（1.83～ 4.57 m）。孔隙度平均在 8％～12％之间，渗透率在 0.05～0.5 mD 之间，盆地大部分地层都分布有高压 产区。 但也有报道认为，巴肯组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 0.2%～0.3%）。巴肯页岩岩心样本显示，其基质渗
第 42 卷第 3 期 2013 年 3 月
辽宁化工 Liaoning Chemical Industry
Vol.42，No. 3 March，2013
巴肯致密油特征研究及对我国 致密油勘探开发的启示
郭永奇，铁成军
（长庆油田公司第八采油厂， 陕西 西安 710018）
摘
要： 2009 年北美巴肯致密油产量达到 1 230×104 t，致密油引起了全世界的关注。巴肯致密
萨斯喀特彻温省
陆 源 碎 屑 物 源
曼尼托巴省
边缘海相 埃尔姆古碳力酸油盐田盆坝地相相
蒙大拿州
中部砂岩段 不发育
北达科他州
威利斯顿盆地
Байду номын сангаас
图 3 巴肯组沉积时期古地理图
1.2.3 详细地层划分 巴肯地层明显分为 3 段，即上、下段为具放射
性的、富含有机质的黑色页岩；中段为钙质灰色粉 砂岩—砂岩（图 4）。
油分布于美国的蒙大拿州东北部、北达科他洲的西北部以及加拿大的萨斯喀彻温省的南部和马尼托巴
省西南部，面积为 40 000×104 km2，可采储量（油气当量）可达 3.65×108 bbl（0.58×108 m3）。本文的
目的旨在通过研究巴肯致密油的地质特征，结合国内学者对于致密油的研究，明确国致密油的定义及
特征，以期对我国的致密油的勘探、开发提供参考。
关 键 词：巴肯； 致密油； 定义； 特征
中图分类号：TE 34
文献标识码： A
文章编号： 1004-0935（2013）03-0309-05
致密油是近年来新发现的一种非常规石油资 源。由于北美巴肯致密砂岩油实现了规模开发，2009 年致密油产量达到 1 230×104 t，致密油引起了全世 界的关注。巴肯致密油分布于美国的蒙大拿州东北 部、北达科他洲的西北部以及加拿大的萨斯喀彻温 省的南部和马尼托巴省西南部，面积为 40 000×104 km2。2008 年 6 月 24 日，美国地质勘探局（USGS） 发表了一项官方研究报告。该研究报告指出预计在 巴肯页岩蕴藏巨大的油气储量，可采储量（油气当 量）可达 3.65×108 bbl（0.58×108 m3）。本文的目的 旨在通过研究巴肯致密油的构造特征、地层特征、 沉积环境、烃类的生成和运移以及储层特性等方面 的研究，结合国内学者对于致密油的研究，明确国 致密油的定义及特征，以期对我国的致密油的勘探、 开发提供参考。
透率为 0.02～0.05 mD，但是并没有说明这些渗透率 是水平还是垂向上的。由于微裂缝的出现，巴肯页 岩的有效渗透率大约是 0.6 mD。
②裂缝发育特点 巴肯页岩中构造应力造成的张性裂缝一般为 垂向的，并且通常间隔数十厘米，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的、 垂直的、倾斜的、部分胶结的微裂缝。与此相似的， 通过在埃尔克霍思兰奇油田的水平井模拟实验发 现，巴肯页岩包含的微裂缝的间距只有 2 cm 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。
2 致密油特征及定义
2.1 致密油的定义 我国学者郭军、单玄龙等这样描述“致密储集
层”的特征 ：“致密储集层一般孔隙度＜10%,含水 饱和度通常大于 40%，渗透率小于 0.1×10-3 μm2。 致密储集层除岩性致密外,孔隙结构也非常复杂,大 多是原生粒间缩小孔,次生粒间缩小孔隙及微孔隙 发育”。林森虎等人认为：“致密油是指以吸附或游 离状态赋存于富有机质且渗透率极低的暗色页岩泥 质粉砂岩和砂岩夹层系统中的自生自储连续分布的 石油聚集”王社教等认为：“致密油是指产自泥页岩 或其夹持的渗透率小于 1×10−3μm2 的致密岩层中 的石油，它与致密砂岩气、煤层气、页岩气、油砂、 天然气水合物等都属于非常规连续型油气资源。其 开采工艺与页岩气类似，规模开发需要水平井和大 型水力分级压裂等特殊技术。致密油储层包括致密 砂岩、碳酸盐岩、火山岩、泥页岩等。邹才能认为： “致密油是指与生油岩层系共生的、在各类致密储 集层聚集的石油，油气经过短距离运移，储集层岩 性主要包括致密砂岩和致密灰岩等，覆压基质渗透 率小于 0.1×10−3μm2, 孔隙度小于 10%，API 重度 一般大于 40，单井无自然工业产能；一般致密灰岩 油储集层孔喉直径为 40～500 nm，致密砂岩油储集 层孔喉直径为 50～900 nm[5]。
自然伽玛曲线
中子孔隙度曲线
上页岩段