中国石油致密油勘探进展及面临的挑战
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①烃源岩有机碳含量中-高，厚度较大，分布面积较小。中国致密油烃源岩 具有陆相湖盆沉积的典型特征，TOC 主要为 2%～10%，厚度大于 30m，面积几百 至数万平方千米。准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组烃源岩厚 50～150m，TOC 为 2%～15%，分布面积约 1200km2；松辽盆地青山口组烃源岩厚 30～90m，TOC 为 3%～9%，分布面积约 6×104km2。而北美威利斯顿盆地巴肯组海相页岩厚 5～12m， TOC 为 10%～14%，分布面积 7×104km2。
中国致密油勘探进展及面临的挑战
杜金虎1，何海清 1，杨 涛 2，李建忠 2，黄福喜 2，郭彬程 2，闫伟鹏 2
( 1. 中国石油勘探与生产分公司，北京 100083 ；2. 中国石油勘探开发研究院，北京 100083)
摘要：中国致密油勘探开发起步较晚，综合分析判断致密油是非常规油气资源现实的勘探开发领域。近
页岩油藏 致密油
白285
庄65
长63 长71 长72 长73 长81
图 1 鄂尔多斯盆地华庆地区过里 149-白 117-庄 65 井油藏剖面图 Fig3 Fig.1 Reservoir profiles through well Li149, Bai117 and Zhuang65 of the HuaQing area, Erdos basin
1
影响，为保障国家油气能源安全做出新的重要贡献。 中国石油集团公司高度重视致密油勘探，股份公司勘探与生产分公司解放思
想、超前谋划，设立致密油科研生产重大专项，积极开展致密油资源评价、基础 理论研究和关键技术攻关，经过近三年的稳步推进，初步形成了中国陆相致密油 成藏理论认识，创新完善了四项配套关键技术，在鄂尔多斯、准噶尔和松辽等盆 地发现了一批有利远景区，致密油勘探开发取得了重要进展。
三年，中国石油持续推进致密油勘探开发理论研究与生产实践，坚持搞清资源、准备技术、突破重点、稳 步推进的致密油基本定位，取得了在鄂尔多斯、准噶尔和松辽等六大盆地形成了 3 个超亿吨级规模储量区、 获得 6 项新发现和新苗头的一批成果，创新完善了以致密油甜点区预测和提高单井产量为目标的地震预测、 测井评价、水平井钻探和体积压裂 4 项关键配套技术，初步形成了 2 项中国陆相致密油成藏理论认识等勘 探开发、理论认识与技术创新方面的重要进展。但是我国致密油发展总体处于起步和探索阶段，分析认为 主要面临如何深化理论认识、实现关键技术突破、实现效益开发与降低成本等 4 方面的挑战。基于我国陆 相致密油地质条件复杂、起步晚的实际情况，提出建议国家加大政策扶持力度，以及重点做好加强研究、 注重应用，加强攻关、完善技术，加强探索、突出发现，控制成本、提高效益等 4 方面的工作建议，对加 快中国致密油发展，保障国家油气能源安全具有重要意义。
⑤压力异常不明显。我国陆相致密油以低压-常压为主，压力系数介于 0.7～ 1.3 ，除鄂尔多斯盆地异常低压外，其他普遍存以常压和弱高压为主。而北美致
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密油具有异常高压，压力系数为 1.35～1.8。
海拔 (m)
-600
-650
里149
-700 -750
-800
-850
烃源岩
0 里93
4
8 km
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其次，凹陷-洼槽有效烃源岩控制了致密油分布。有效烃源岩具有高丰度、 高生烃潜力和高排烃效率，以及源储一体、生烃增压、短距离运聚成藏等特征， 这些特征表明有效烃源岩的分布对致密油起着重要的控制作用。通常，富有机质 页岩有机质丰度是泥岩的 5～8 倍，高有机碳含量的页岩排烃率一般大于 80%，
图 5 准噶尔盆地吉木萨尔凹陷东西、南北向地震剖面格架图 Fig.5 Fig.5 Framework map of the North-South and East-West Seismic, Jimsar sag. , Junggar basin
④含油饱和度高、原油性质变化大。含油饱和度普遍大于 50%，最高达 95% 以上，原油密度一般为 0.75～0.90g/cm3。长 7 段含油饱和度 65%～85%，原油密 度 0.7～0.85g/cm3；吉木萨尔芦草沟组含油饱和度 70%～95%，原油密度 0.8～ 0.9g/cm3。北美致密油含油饱和度通常 60%～90%，原油密度 0.81～0.87m/cm3。
③分布范围相对较小、累计厚度大、“甜点”富集。北美致密油分布范围较 大，厚度相对较小。北美巴肯组中段 2a 致密油单层厚度 0.5～15m，分布面积 7 ×104km2；Eagle Ford 致密油层厚 40～60m，分布面积 4×104km2。中国鄂尔多斯 盆地长 7 段致密油单砂体厚 10～15m（图 1），分布面积达 1.15×104km2，甜点面 积 1400km2；准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油层厚 40～70m（图 2），分 布面积 980km2，甜点面积 486 km2。
2
力异常不明显，以及改造初期产量高、递减快等六大基本地质特征；二是陆相湖 盆稳定宽缓的凹陷-斜坡区背景、凹陷或洼槽有效烃源岩控制致密油分布、大面 积分布的多类型致密储层，以及源储紧邻与近源运移聚集等四大要素控制中国陆 相致密油形成及分布。
2.1 中国陆相致密油具有六大基本特征
由于我国主要含油气盆地在大地构造背景方面与北美地区存在较大差异，缺 乏像北美地台那样大面积稳定的地台型沉积与构造背景，因此，我国陆相多类型 沉积盆地的致密油成藏特征更复杂多样，具有六大典型的陆相致密油特征。
此外，在渤海湾盆地发现冀中坳陷束鹿凹陷、辽河坳陷雷家地区和黄骅坳陷 南皮斜坡等 3 个致密油勘探有利区，在四川盆地川中侏罗系、柴达木盆地扎哈泉 区块上干柴沟组、三塘湖盆地芦草沟组-条湖组等致密油勘探领域取得了重要发 现与新苗头。
2 致密油成藏理论认识
目前，初步形成了两项中国陆相致密油成藏理论认识。一是致密油具有烃源 岩有机碳含量中-高、厚度较大、分布面积较小，储层类型多、物性差，分布面 积相对较小、累计厚度大、“甜点”富集，含油饱和度高、原油性质变化大，压
关键字：中国致密油，勘探开发成果，理论认识，配套技术，面临挑战，工作建议
中图分类号：
文献标识码：
致密油是指夹在或紧邻优质生油层系的致密碎屑岩或者碳酸盐岩储层中，未 经过大规模长距离运移而形成的石油聚集[1]，一般无自然产能，需通过大规模压 裂才能形成工业产能[1-4]。致密层的物性界限确定为地面空气渗透率小于 1mD、地 下覆压渗透率小于 0.1mD 左右。近年来，美国石油勘探大力推广水平井体积压 裂技术，致密油勘探取得重大突破，继 2000 年巴肯致密油、2008 年鹰滩致密油 突破后，2012 年蒙特利致密油又获重大突破，产量快速上升，2012 年产量达到 9690 万吨左右[5]，改变了美国能源供应格局。
基金项目：中国石油天然气股份公司重大专项“中国石油致密油成藏条件与关键配套技术攻 关项目（101013kt1009）”资助 作者简介：杜金虎（1958-），男，陕西合阳人，中国石油勘探与生产公司教授级高级工程师， 主要从事石油地质与勘探综合管理工作。地址：北京市东城区东直门北大街 9 号 B 座，中 国石油勘探与生产分公司，邮政编码：100007。E-mail：dujinhu@petrochina.com.cn
图 2 准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组过吉 25-吉 174-吉 28 井油藏剖面图 Fig3 Fig.2 Reservoir profiles through well Ji25,Ji174 and J28 of Lucaogou Formation in Jimusarer Sag, Junggar
2.2 四大要素控制陆相致密油形成及分布
中国致密油的形成与分布反映陆相湖盆的典型特征，具体表现为陆相湖盆稳 定宽缓的凹陷-斜坡区是致密油形成的背景；优质烃源岩是形成规模致密油的基
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础，凹陷-洼槽有效烃源岩控制了致密油分布；多类型致密储层大面积分布，局 部发育甜点，形成富集区；源储紧邻与近源运移形成源上、源下、源内多类型致 密油。
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形成致密储层满凹分布，厚度大于 20m 分布面积 8Hale Waihona Puke Baidu0km2，占凹陷面积 70%。 ②陆相优质烃源岩是形成规模致密油的基础，凹陷-洼槽有效烃源岩控制了
致密油分布。首先，优质烃源岩具有源岩质量好、热演化适度与生烃总量大等特 征，为致密油的形成奠定了资源基础。在鄂尔多斯盆地长 7 段，泥页岩分布面积 约 5×104km2，生烃强度达 400～800×104t/km2；在松辽盆地青山口组，泥岩分布 面积约 6.2×104km2，生烃强度达 400～1200×104t/km2。
②储层类型多、物性差。中国致密油储层岩石类型复杂多样，储层总体致密。 油层岩性包括砂岩、砂砾岩、灰岩、白云岩、沉凝灰岩及其过渡岩类等，平均孔 隙度一般小于 10%、平均渗透率小于 0.2mD。相比而言，北美致密油储层岩性较 单一、物性好，油层岩性以砂岩为主，其次是碳酸盐岩，孔隙度 10%～13%，渗 透率为<0.01～1.0mD。
笔者紧密结合近三年中石油致密油理论研究与勘探开发生产实践，在深入总 结分析了在致密油领域取得的勘探成果、理论认识、关键技术攻关效果与面临挑 战的基础上，提出了与我国陆相致密油特点相适应的有关工作建议，将对加快我 国致密油的有效勘探开发起到进一步推动作用。
1 致密油勘探进展
近期，中石油致密油勘探在鄂尔多斯、准噶尔和松辽等六大盆地取得了重要 进展，形成了 3 个超亿吨级规模储量区，获得 6 项新发现和新苗头。①鄂尔多斯 盆地延长组长 7 段落实致密油甜点区面积 1400km2，形成首个超亿吨级储量规模 区。同时，西 233 井区水平井体积压裂改造已见成效，成功实施水平井 10 口， 试油均获百方以上高产，目前试采日产均大于 10 方；安 83 井区致密油开发试验 成效显著，水平井单井平均日产量比直井提高了 8 倍。②准噶尔盆地吉木萨尔凹 陷芦草沟组发现了超亿吨级储量规模的昌吉油田，3 口水平井试油日产 28～73 方，落实井控面积超过 500km2；③松辽盆地水平井提产成效显著，4 口水平井获 得高产，试油日产 38～96 方，北部扶余、高台子油层形成亿吨级的控制+预测储 量区，南部大遐字井－鳞字井落实数千万吨级控制+预测储量区。
我国致密油勘探开发起步较晚，但初步的勘探实践与研究证明，我国致密油 具有良好的资源前景[1,4,6-9]，是非常规石油资源最现实的领域，是未来石油勘探最 为主要的接替领域[1]。随着地质认识的不断深化、工程技术的不断进步和管理模 式的不断创新，致密油将会持续快速发展，必将对我国石油工业产生非常深远的
图 3 北美加拿大典型致密油井生产曲线(Divestco) Fig.4 Fig.3 Typical tight oil well production profiles of Canada, North-America(Divestco)
图 4 三塘湖盆地马 55 井试油与试采曲线图 Fig.4 Fig.4 Well Ma55 tested and producted profiles in Santanghu basin, China
basin
⑥改造初期产量高、递减快。国内外致密油开发实例表明，单井生产曲线呈 “L”型特征，初始产量高，下降迅速，稳产周期长。北美致密油单井初期产量 20～45m3/d，9～12 个月后进入稳定低递减阶段，产量 2～5m3/d（图 3）。我国三 塘湖盆地马 55 井，初期日产 22.6m3/d，1 个月后迅速进入低递减稳产阶段，产 量 1～3m3/d（图 4）。
①陆相湖盆稳定宽缓的凹陷-斜坡区是致密油形成的背景。稳定宽缓的构造 背景利于优质烃源岩、致密储层，以及直接区域盖层发育。鄂尔多斯盆地三叠系 延长组原型盆地，发育于古生界克拉通基底之上，构造活动微弱，斜坡-凹陷区 地层平缓，坡度小于 2.5°，利于烃源岩、区域盖层和重力流砂体及深水席状砂 体大面积叠置发育，砂体面积达 3×104km2。吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组湖相 沉积，地层稳定展布，地层倾角 3～5°（图 5），横向连续性好，断裂不发育，
中国致密油勘探进展及面临的挑战
杜金虎1，何海清 1，杨 涛 2，李建忠 2，黄福喜 2，郭彬程 2，闫伟鹏 2
( 1. 中国石油勘探与生产分公司，北京 100083 ；2. 中国石油勘探开发研究院，北京 100083)
摘要：中国致密油勘探开发起步较晚，综合分析判断致密油是非常规油气资源现实的勘探开发领域。近
页岩油藏 致密油
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庄65
长63 长71 长72 长73 长81
图 1 鄂尔多斯盆地华庆地区过里 149-白 117-庄 65 井油藏剖面图 Fig3 Fig.1 Reservoir profiles through well Li149, Bai117 and Zhuang65 of the HuaQing area, Erdos basin
1
影响，为保障国家油气能源安全做出新的重要贡献。 中国石油集团公司高度重视致密油勘探，股份公司勘探与生产分公司解放思
想、超前谋划，设立致密油科研生产重大专项，积极开展致密油资源评价、基础 理论研究和关键技术攻关，经过近三年的稳步推进，初步形成了中国陆相致密油 成藏理论认识，创新完善了四项配套关键技术，在鄂尔多斯、准噶尔和松辽等盆 地发现了一批有利远景区，致密油勘探开发取得了重要进展。
三年，中国石油持续推进致密油勘探开发理论研究与生产实践，坚持搞清资源、准备技术、突破重点、稳 步推进的致密油基本定位，取得了在鄂尔多斯、准噶尔和松辽等六大盆地形成了 3 个超亿吨级规模储量区、 获得 6 项新发现和新苗头的一批成果，创新完善了以致密油甜点区预测和提高单井产量为目标的地震预测、 测井评价、水平井钻探和体积压裂 4 项关键配套技术，初步形成了 2 项中国陆相致密油成藏理论认识等勘 探开发、理论认识与技术创新方面的重要进展。但是我国致密油发展总体处于起步和探索阶段，分析认为 主要面临如何深化理论认识、实现关键技术突破、实现效益开发与降低成本等 4 方面的挑战。基于我国陆 相致密油地质条件复杂、起步晚的实际情况，提出建议国家加大政策扶持力度，以及重点做好加强研究、 注重应用，加强攻关、完善技术，加强探索、突出发现，控制成本、提高效益等 4 方面的工作建议，对加 快中国致密油发展，保障国家油气能源安全具有重要意义。
⑤压力异常不明显。我国陆相致密油以低压-常压为主，压力系数介于 0.7～ 1.3 ，除鄂尔多斯盆地异常低压外，其他普遍存以常压和弱高压为主。而北美致
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密油具有异常高压，压力系数为 1.35～1.8。
海拔 (m)
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烃源岩
0 里93
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其次，凹陷-洼槽有效烃源岩控制了致密油分布。有效烃源岩具有高丰度、 高生烃潜力和高排烃效率，以及源储一体、生烃增压、短距离运聚成藏等特征， 这些特征表明有效烃源岩的分布对致密油起着重要的控制作用。通常，富有机质 页岩有机质丰度是泥岩的 5～8 倍，高有机碳含量的页岩排烃率一般大于 80%，
图 5 准噶尔盆地吉木萨尔凹陷东西、南北向地震剖面格架图 Fig.5 Fig.5 Framework map of the North-South and East-West Seismic, Jimsar sag. , Junggar basin
④含油饱和度高、原油性质变化大。含油饱和度普遍大于 50%，最高达 95% 以上，原油密度一般为 0.75～0.90g/cm3。长 7 段含油饱和度 65%～85%，原油密 度 0.7～0.85g/cm3；吉木萨尔芦草沟组含油饱和度 70%～95%，原油密度 0.8～ 0.9g/cm3。北美致密油含油饱和度通常 60%～90%，原油密度 0.81～0.87m/cm3。
③分布范围相对较小、累计厚度大、“甜点”富集。北美致密油分布范围较 大，厚度相对较小。北美巴肯组中段 2a 致密油单层厚度 0.5～15m，分布面积 7 ×104km2；Eagle Ford 致密油层厚 40～60m，分布面积 4×104km2。中国鄂尔多斯 盆地长 7 段致密油单砂体厚 10～15m（图 1），分布面积达 1.15×104km2，甜点面 积 1400km2；准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油层厚 40～70m（图 2），分 布面积 980km2，甜点面积 486 km2。
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力异常不明显，以及改造初期产量高、递减快等六大基本地质特征；二是陆相湖 盆稳定宽缓的凹陷-斜坡区背景、凹陷或洼槽有效烃源岩控制致密油分布、大面 积分布的多类型致密储层，以及源储紧邻与近源运移聚集等四大要素控制中国陆 相致密油形成及分布。
2.1 中国陆相致密油具有六大基本特征
由于我国主要含油气盆地在大地构造背景方面与北美地区存在较大差异，缺 乏像北美地台那样大面积稳定的地台型沉积与构造背景，因此，我国陆相多类型 沉积盆地的致密油成藏特征更复杂多样，具有六大典型的陆相致密油特征。
此外，在渤海湾盆地发现冀中坳陷束鹿凹陷、辽河坳陷雷家地区和黄骅坳陷 南皮斜坡等 3 个致密油勘探有利区，在四川盆地川中侏罗系、柴达木盆地扎哈泉 区块上干柴沟组、三塘湖盆地芦草沟组-条湖组等致密油勘探领域取得了重要发 现与新苗头。
2 致密油成藏理论认识
目前，初步形成了两项中国陆相致密油成藏理论认识。一是致密油具有烃源 岩有机碳含量中-高、厚度较大、分布面积较小，储层类型多、物性差，分布面 积相对较小、累计厚度大、“甜点”富集，含油饱和度高、原油性质变化大，压
关键字：中国致密油，勘探开发成果，理论认识，配套技术，面临挑战，工作建议
中图分类号：
文献标识码：
致密油是指夹在或紧邻优质生油层系的致密碎屑岩或者碳酸盐岩储层中，未 经过大规模长距离运移而形成的石油聚集[1]，一般无自然产能，需通过大规模压 裂才能形成工业产能[1-4]。致密层的物性界限确定为地面空气渗透率小于 1mD、地 下覆压渗透率小于 0.1mD 左右。近年来，美国石油勘探大力推广水平井体积压 裂技术，致密油勘探取得重大突破，继 2000 年巴肯致密油、2008 年鹰滩致密油 突破后，2012 年蒙特利致密油又获重大突破，产量快速上升，2012 年产量达到 9690 万吨左右[5]，改变了美国能源供应格局。
基金项目：中国石油天然气股份公司重大专项“中国石油致密油成藏条件与关键配套技术攻 关项目（101013kt1009）”资助 作者简介：杜金虎（1958-），男，陕西合阳人，中国石油勘探与生产公司教授级高级工程师， 主要从事石油地质与勘探综合管理工作。地址：北京市东城区东直门北大街 9 号 B 座，中 国石油勘探与生产分公司，邮政编码：100007。E-mail：dujinhu@petrochina.com.cn
图 2 准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组过吉 25-吉 174-吉 28 井油藏剖面图 Fig3 Fig.2 Reservoir profiles through well Ji25,Ji174 and J28 of Lucaogou Formation in Jimusarer Sag, Junggar
2.2 四大要素控制陆相致密油形成及分布
中国致密油的形成与分布反映陆相湖盆的典型特征，具体表现为陆相湖盆稳 定宽缓的凹陷-斜坡区是致密油形成的背景；优质烃源岩是形成规模致密油的基
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础，凹陷-洼槽有效烃源岩控制了致密油分布；多类型致密储层大面积分布，局 部发育甜点，形成富集区；源储紧邻与近源运移形成源上、源下、源内多类型致 密油。
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形成致密储层满凹分布，厚度大于 20m 分布面积 8Hale Waihona Puke Baidu0km2，占凹陷面积 70%。 ②陆相优质烃源岩是形成规模致密油的基础，凹陷-洼槽有效烃源岩控制了
致密油分布。首先，优质烃源岩具有源岩质量好、热演化适度与生烃总量大等特 征，为致密油的形成奠定了资源基础。在鄂尔多斯盆地长 7 段，泥页岩分布面积 约 5×104km2，生烃强度达 400～800×104t/km2；在松辽盆地青山口组，泥岩分布 面积约 6.2×104km2，生烃强度达 400～1200×104t/km2。
②储层类型多、物性差。中国致密油储层岩石类型复杂多样，储层总体致密。 油层岩性包括砂岩、砂砾岩、灰岩、白云岩、沉凝灰岩及其过渡岩类等，平均孔 隙度一般小于 10%、平均渗透率小于 0.2mD。相比而言，北美致密油储层岩性较 单一、物性好，油层岩性以砂岩为主，其次是碳酸盐岩，孔隙度 10%～13%，渗 透率为<0.01～1.0mD。
笔者紧密结合近三年中石油致密油理论研究与勘探开发生产实践，在深入总 结分析了在致密油领域取得的勘探成果、理论认识、关键技术攻关效果与面临挑 战的基础上，提出了与我国陆相致密油特点相适应的有关工作建议，将对加快我 国致密油的有效勘探开发起到进一步推动作用。
1 致密油勘探进展
近期，中石油致密油勘探在鄂尔多斯、准噶尔和松辽等六大盆地取得了重要 进展，形成了 3 个超亿吨级规模储量区，获得 6 项新发现和新苗头。①鄂尔多斯 盆地延长组长 7 段落实致密油甜点区面积 1400km2，形成首个超亿吨级储量规模 区。同时，西 233 井区水平井体积压裂改造已见成效，成功实施水平井 10 口， 试油均获百方以上高产，目前试采日产均大于 10 方；安 83 井区致密油开发试验 成效显著，水平井单井平均日产量比直井提高了 8 倍。②准噶尔盆地吉木萨尔凹 陷芦草沟组发现了超亿吨级储量规模的昌吉油田，3 口水平井试油日产 28～73 方，落实井控面积超过 500km2；③松辽盆地水平井提产成效显著，4 口水平井获 得高产，试油日产 38～96 方，北部扶余、高台子油层形成亿吨级的控制+预测储 量区，南部大遐字井－鳞字井落实数千万吨级控制+预测储量区。
我国致密油勘探开发起步较晚，但初步的勘探实践与研究证明，我国致密油 具有良好的资源前景[1,4,6-9]，是非常规石油资源最现实的领域，是未来石油勘探最 为主要的接替领域[1]。随着地质认识的不断深化、工程技术的不断进步和管理模 式的不断创新，致密油将会持续快速发展，必将对我国石油工业产生非常深远的
图 3 北美加拿大典型致密油井生产曲线(Divestco) Fig.4 Fig.3 Typical tight oil well production profiles of Canada, North-America(Divestco)
图 4 三塘湖盆地马 55 井试油与试采曲线图 Fig.4 Fig.4 Well Ma55 tested and producted profiles in Santanghu basin, China
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⑥改造初期产量高、递减快。国内外致密油开发实例表明，单井生产曲线呈 “L”型特征，初始产量高，下降迅速，稳产周期长。北美致密油单井初期产量 20～45m3/d，9～12 个月后进入稳定低递减阶段，产量 2～5m3/d（图 3）。我国三 塘湖盆地马 55 井，初期日产 22.6m3/d，1 个月后迅速进入低递减稳产阶段，产 量 1～3m3/d（图 4）。
①陆相湖盆稳定宽缓的凹陷-斜坡区是致密油形成的背景。稳定宽缓的构造 背景利于优质烃源岩、致密储层，以及直接区域盖层发育。鄂尔多斯盆地三叠系 延长组原型盆地，发育于古生界克拉通基底之上，构造活动微弱，斜坡-凹陷区 地层平缓，坡度小于 2.5°，利于烃源岩、区域盖层和重力流砂体及深水席状砂 体大面积叠置发育，砂体面积达 3×104km2。吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组湖相 沉积，地层稳定展布，地层倾角 3～5°（图 5），横向连续性好，断裂不发育，