鄂尔多斯盆地是中国最大的油气生产基地，梳理了其主要油气勘探领域的发展历程，总结了地质理论创新和技术攻关等重要经验启示，分析了目前面临的基础性研究难题，并探讨了下一步勘探方向。对油气勘探六大领域发展历程进行了系统总结，重点阐述了页岩油和煤岩气2项非常规领域的地质认识和工程技术创新、勘探思路与成效；盆地油气勘探不断突破的历程，体现了始终坚持解放思想的核心理念，对地质研究、技术进步和管理创新等方面具有重要启示，是“实践—认识—再实践—再认识”勘探方法论的直接体现。加强烃源岩再深化、断裂体系再深化及全油气系统再深化等基础性研究是破解当前勘探瓶颈的关键。下一步需重点推进源内油气战略领域、低渗透储层规模增储、浅层高效精细勘探及新区带新层系风险勘探等4个方面攻关，夯实盆地油气生产可持续发展的资源基础，更好地服务国家能源战略，为全球类似盆地的油气发展提供借鉴。
鄂尔多斯盆地苏里格气田东北部二叠系砂体发育，在以往“甜点控富”理论指导下，勘探开发成效却不理想，该区的天然气成藏条件与富集规律有待重新认识。为此，利用测井资料和地球化学测试实验，开展了煤系发育特征刻画、生气强度计算与天然气来源分析。结果显示，研究区上古生界煤岩广覆式发育，平均厚度为9.1 m，但大部分区域RO值介于0.8%~1.1%之间、生气强度小于0.8×108 m3/km2，原地供气能力明显小于苏里格中心区。研究区天然气甲烷的碳同位素值介于-37.7‰~-28.1‰之间，等效RO值为1.0%~2.4%，普遍大于本地煤岩的RO值。分析认为，相对低熟气（等效RO=1.0%）是本地煤系烃源岩所生，而相对高熟气（等效RO=1.3%~2.4%）为侧向运移而来的远源气，而且是研究区的主力气藏。高孔渗砂体（即“甜点”）不再是研究区天然气富集的主控因素，勘探重心应该从“甜点”转移到远源气运移路径上的圈闭。
鄂尔多斯盆地青石峁气田二叠系下石盒子组8段（简称盒8段）发育典型的深层致密砂岩气藏，复杂的气水关系是该地区气藏开发难度大的重要因素之一。应用三维地震、测井解释、岩心特征和气藏动态等资料，深入研究盒8段致密砂岩气藏气水分布特征、控制因素及分布模式。结果表明：盒8段致密砂岩气藏受气源供给不足和气藏充注能力弱影响，全区单井垂向上表现出气水互层特点；南强北弱的烃源岩生烃强度和东密西疏的气源断裂分布耦合决定不同构造区天然气差异充注强度；成藏期东南倾鼻状构造背景和先存海西期SN 向控圈断裂遮挡匹配控制气藏分布范围；辫状河三角洲沉积相优质储层分布和成藏期后燕山期NEE向调整断层破坏组合控制井区天然气差异富集特征。最终建立了“优势通道控路径、鼻状构造控范围和沉积微相控富集”的气水分布模式。研究成果对鄂尔多斯盆地深层—超深层致密气藏高效开发具有重要借鉴意义。
鄂尔多斯盆地中东部马家沟组一段普遍发育一套厚层盐岩，具备良好的封盖能力。为理清其识别标志、分布特征和油气成藏的控制作用，基于已有油气地质资料，采用“测井—地震—地质”多手段相结合的研究方法，以取心段测井响应分析为基础，开展不同岩性的测井与地震综合判识，重建研究区岩相古地理。结果表明：马一段盐岩具有显著的高声波时差、低自然伽马、低密度测井响应特征；在地震剖面上表现为连续强振幅、负极性反射。盐岩以延长—宜川一带为中心，呈北北东向延伸，整体呈“南厚北薄”格局，且南部以纯盐岩为主，北部为盐膏混合沉积。成藏控制分析表明：马一段厚层盐岩可作为区域关键性封隔层，对寒武系成藏具有显著的控制作用：盐岩发育完整时，垂向阻断上古生界煤型气向下运移，导致寒武系储层供烃不足；盐岩缺失或发育不完整时，垂向断层成为油气运移通道，实现寒武系储层有效充注。该认识可为盆地中东部寒武系天然气勘探目标优选提供地质依据。
断裂纵向贯穿程度对油气运聚成藏具有重要作用，但难以有效评价。为此，基于高精度三维地震资料与勘探开发动静态资料，融合基于深度学习的断裂识别技术与断裂构造解析方法，开展川南泸州地区断裂输导体系纵向贯穿模式及其控藏作用研究。结果表明，二叠系发育层间逆冲断裂，二叠系之下发育走滑断裂，组成复杂的走滑—逆冲断裂输导体系，呈现“深走滑、浅逆冲”的垂向分层结构。走滑—逆冲断裂输导体系的断裂组合方式多、贯穿程度低，形成了多种贯穿—未贯穿组合模式，造成油气充注的差异性。通过断裂贯穿程度评价，高产井多集中于贯穿型断裂带，贯穿型断裂有利于深部油气向上输导，表明断裂的垂向贯穿程度直接影响油气运聚效率。实例揭示断裂纵向贯穿程度对油气运聚与富集具有重要作用，川南泸州地区走滑—逆冲断裂纵向贯穿部位是有利的勘探方向。
随着新元古代海水环境特征认识的不断深入，四川盆地蓬莱气区灯二段储层发育主控因素需要进一步深入探讨。结合前人研究成果，开展岩心观察、薄片鉴定、阴极发光、扫描电镜观察及单井埋藏-热演化史恢复，详细归纳研究区灯二段主要储集岩石类型、储集空间类型、物性特征及成岩作用特征，明确研究区灯二段优质储层形成的关键要素。研究区灯二段岩石类型主要为微生物白云岩、颗粒白云岩与晶粒白云岩；基质储层类型为低孔—特低渗致密型碳酸盐岩储层，同时可见大量溶洞发育，具有较强的非均质性；优质储层发育与微生物白云岩和颗粒白云岩发育具有较好的相关性。研究认为蓬莱气区震旦系灯二段优质白云岩储层形成，主要受控于同生—准同生期沉积建造与成岩作用改造；灯二段微生物白云岩与颗粒白云岩发育是优质储层发育的先决条件；准同生期大气淡水溶蚀是储集空间发育的关键因素；新元古代独特海水背景下的纤维状白云石充填，可以有效阻滞埋藏期因成岩矿物充填而导致储层致密化改造过程的发生，独特形态学结构增强岩石抗压实能力为储层保持提供有利条件；埋藏期烃类流体充注与构造破裂作用对储层发育具有一定贡献。
莺歌海盆地XF区低位海底扇有利储层分布预测是制约该地区勘探开发成效的关键问题之一。通过地震、钻测井、岩心、薄片、分析测试等资料，系统性地表征海底扇发育规律、储层特征，指出有利储层控制因素，并采用沉积学、热力学、动力学方法预测有利储层分布。结果表明，受蓝江三角洲供源，在XF区发育2支低位海底扇，在微古地貌控制下西部XF13⁃2区发育中厚层复合水道细砂岩、次为水道化朵叶粉—细砂岩，东部XF13⁃1区发育中薄层复合水道粉—细砂岩、次为分支水道、朵叶（泥质）粉砂岩。海底扇储层孔隙度为5%~20%，渗透率为（0.1~100）×10-3 µm2，属中低孔—中低渗储层，有利储层空间展布受岩石组构和溶蚀控制，其中，XF区西部主要受岩石组构控制，强水动力中厚层复合水道泥质含量低、粒度较粗，发育原生粒间孔型有利储层，普遍缺少碳酸盐胶结、溶蚀作用较弱，物性条件好；XF区东部受岩石组构、溶蚀二元共控，中—强水动力中薄层复合水道—分支水道泥质含量低、粒度较粗，发育溶蚀型有利储层，局部溶蚀作用强，钾长石的溶蚀是形成该区有利储层的主要原因，物性条件中—好。基于海底扇“岩石组构—溶蚀”二元控储机制，构建有利储层的“优势相带、溶蚀热力学、溶蚀动力学”三步预测法，最终刻画出区域有利储层分布范围。研究为莺歌海盆地海底扇勘探目标优选与井位部署提供有力支撑，也为其他盆地海底扇有利储层预测提供方法参考。
聚焦陆相页岩油储层可压性评价，提出一种融合生产数据驱动与博弈论协同优化的陆相页岩油储层可压性评价模型的构建方法。基于线性加权模型框架，创新引入博弈论（GT）组合赋权机制，实现对层次分析法主观权重（AHP）与熵权法（EM）客观权重的协同优化，从而动态合理地分配各关键参数的贡献度。以准噶尔盆地吉木萨尔芦草沟组页岩油为例，综合运用灰色关联分析与Pearson相关系数法，依据压后生产数据定量识别出5项关键地质力学参数：储层脆性指数、储层水平最小主应力、隔层—储层水平最小主应力差最小值、储层水平应力差及储层抗张强度，其优化权重依次为0.331 5、0.253 0、0.171 8、0.162 3和0.081 4。模型验证结果显示，可压性评价指标与压后产量显著相关，建模井与应用井的决定系数R²分别为0.789和0.727，较单一赋权方法评价精度显著提升，为储层压裂段簇优选与设计优化提供了可靠的定量依据。
页岩储层改造通常采用高排量、大规模体积压裂工艺，以实现破碎储层、缩短基质渗流距离的目标。当裂缝密度足够大，裂缝—基质系统的渗流特征趋近于双重孔隙介质。在生产过程中，吸附气的释放对双孔介质渗流特征产生重要影响。采用数值模拟和试井分析方法，研究吸附气对页岩储层压后双孔介质流动特征的影响，并通过理论推导揭示相关机理。结果表明，吸附气通过增大等效弹性储容比削减了裂缝和基质间的弹性储容能力差异，降低了窜流强度，从而延缓压力波的传播速度。吸附体积与窜流效应削减幅度始终呈正相关，而朗缪尔吸附压力的影响则依赖于其与原始储层压力的关系。研究成果为页岩储层压后生产流动状态和特征分析、压裂效果评价等提供参考。
页岩有机质热演化生烃成孔过程依然存在多解性。通过MAPS技术采集四川盆地渝西气田黄202区块龙马溪组页岩气甜点段各小层的高分辨率岩石图像数据体，开展纳米岩石特征约束有机质热演化生烃成孔过程分析并识别有机孔载体。结果表明，有机质划分为两大类7类9亚类，有机质和有机孔的类型同小层相似而不同小层差异明显。沉积有机黏粒复合体经干酪根黏粒复合体、油前沥青黏粒复合体、固体沥青石油黏粒复合体转化为焦沥青黏粒复合体，迁移油前沥青经固体沥青石油转化为焦沥青，迁移石油转化为焦沥青，有机质的总迁移路径为从L11经L12和L13到L14。有机质中宏孔的形成与生烃增压导致的烃类和压实作用增压导致的地层水相向运动造成的油包水密切相关。宏孔有机质出现在油前沥青转化为固体沥青石油阶段，宏孔—介孔有机质的宏孔形成于干酪根转化为油前沥青阶段，压实作用对宏孔的发育程度有一定影响。介孔是固体沥青转化为焦沥青和烃气膨胀的产物，压实作用对介孔的发育程度影响较弱。研究成果补充发展了页岩有机质热演化生烃成孔机理，通过4 nm分辨率MAPS岩石图像数据体解决了有机孔载体的争议，对四川盆地龙马溪组页岩气甜点段各小层的沉积环境和产能差异给出了合理的解释，有助于页岩油气的勘探开发部署。建议将高分辨率MAPS岩石图像数据体作为研究有机质热演化生烃成孔世代谱系和识别有机孔载体的第一性资料。
鄂尔多斯盆地石炭系本溪组广泛发育富有机质海陆过渡相页岩，但盆地东南部地区在该领域还未开展过系统性的储层评价，其勘探潜力尚不明确。以该区本溪组一段页岩为研究对象，开展普通薄片、全岩及黏土X射线衍射、总有机碳测试、镜质体反射率测试、孔渗测试、高压压汞、N2吸附、CO2吸附及甲烷等温吸附等实验，对其储层特征进行综合表征，并通过综合评价指数对其勘探潜力进行定量评价。结果表明：①研究区本溪组一段页岩有机质类型以Ⅲ型为主，丰度较高且已进入过成熟阶段，TOC平均值为2.32%，RO平均值为2.44%；②孔隙类型以黏土矿物晶间孔为主，有机质孔发育程度低，平均孔径为47.70 nm，平均孔容为12.44×10-3 cm3/g，平均比表面积为7.65 m2/g；③页岩吸附性较好，平均Langmuir体积为2.12 cm3/g，预估总含气量在1.00~1.81 cm3/g之间；④含硅黏土质页岩相孔容与比表面积相对较大，且预测含气性最优，属于有利岩相；⑤储层综合评价指数为0.635，具有Ⅱ级勘探潜力，属于较有利储层，但与其他已获工业气流的海陆过渡相页岩层系相比，有机质丰度偏低，黏土矿物含量偏高。鄂尔多斯盆地东南部地区本溪组一段页岩具有进一步勘探的价值，建议在含硅黏土质页岩相有利目标优选的基础上，开展先导试验并持续深化储层认识，优化储层改造工艺，有望获得工业气流。
鄂尔多斯盆地清涧区块本溪组煤岩气勘探潜力显著，但因受复杂构造背景制约，其8#煤层展布规律、煤岩储层物性与含气性动态关系尚未明确，影响着盆地本部高阶煤岩气领域的勘探评价工作。因此，基于清涧地区本溪组8#煤层重点取心井，开展煤岩岩心宏观描述、储层等温吸附实验及CT扫描三维重构等测试手段，系统揭示了研究区本溪组8#煤层的煤岩分布、煤质特征、储层物性及成藏组合条件。结果表明，8#煤层平均厚度为3.8 m，灰分含量较低，平均为12.92%，镜质组含量为79.8%，热演化程度（RO=2.69%）达高—过成熟阶段，总含气量分布在18.72~30.27 m3/t之间，游离气含量平均为6.05 m3/t，占比21.44%；8#煤岩储层孔隙度为8.43%，储集空间以微孔为主，孔隙结构呈单峰型，渗透率为1.45×10-3 μm2，微裂隙发育显著改善煤岩的连通性；顶底板封盖条件以灰岩—煤—泥岩组合最优，水文封闭性（CaCl2型水）利于煤岩气保存。研究区煤岩气预测资源量为3 188×108 m3，优选Ⅰ类、Ⅱ类有利区1 001 km2。典型水平井Y188H井试采获日产5.1×104 m3高产气流，证实该区煤岩气的开发潜力，具备规模化开发前景。
中国陆相页岩油储层非均质性强，页岩内部流体赋存和分布模式复杂，导致页岩油气采收率低等问题出现，因此，注CO2改造储层是极具潜力的页岩油开发关键技术。通过开展高温高压（100 ℃、25 MPa）超临界二氧化碳（SC⁃CO2）浸泡实验，采用X射线衍射（XRD）、气体吸附、高压压汞等方法表征了SC⁃CO2浸泡前后储层的变化特征，系统分析了SC⁃CO2对苏北盆地阜宁组长英—黏土质、长英—灰云质、长英质及灰云质4种岩相页岩的储层改造机制。研究结果表明，在SC⁃CO2浸泡后，碳酸盐矿物和有机质会优先溶蚀，导致石英及黏土矿物相对含量被动升高。页岩矿物组成重构导致孔隙结构变化，页岩黏土矿物吸附膨胀导致微孔体积降低，碳酸盐溶蚀形成次生孔隙，使孔喉半径显著增大，但次生沉淀堵塞孔喉导致储层非均质性增强，中孔孔隙体积降低。不同岩相页岩因矿物组成差异呈现受SC⁃CO2改造不平衡性，高石英的长英质页岩抗溶蚀性强，受影响较小。高碳酸盐的灰云质及长英—灰云质页岩因强烈溶蚀，对SC⁃CO2敏感性强。富黏土的长英—黏土质页岩则受矿物转化和颗粒迁移制约，呈现复杂孔隙动态平衡。该研究为页岩油注CO2提高采收率及碳封存提供了理论依据。
高岭石和蒙脱石等黏土矿物对CO2具有良好的吸附性能，在泥页岩等沉积地层中开展CO2封存时具有重要作用。为从微观层面揭示典型黏土矿物（以高岭石和蒙脱石为例）中CO2的吸附机理及吸附过程的主控因素，采用Materials Studio分子模拟软件构建了高岭石和蒙脱石的分子结构模型，采用巨正则系统蒙特卡罗（GCMC）方法模拟了上述黏土矿物孔隙结构中CO2的吸附行为。结果表明：CO2在高岭石中的优势吸附位点为表面羟基，而在蒙脱石中则为层间阳离子；蒙脱石因更强的层间气体吸附作用力而展现出更强的CO2的吸附能力。黏土矿物微孔对CO2有良好的吸附稳定性，孔径增大时其吸附容量也增大，但会导致吸附稳定性降低。温度升高对黏土矿物CO2吸附性能起消极影响，相反，压力升高能促进黏土矿物对CO2的吸附，且在0~5 MPa的较低压力范围内这一提升效果更为显著，由于温度和压力的影响随地层深度增加呈耦合效应，以微孔为主的黏土矿物在2~3 km深度时具有最佳吸附效率。含水黏土矿物的CO2吸附性能因水分子的竞争吸附效应而显著下降，仅20%含水饱和度可导致黏土矿物的CO2吸附量降低20%~35%。阐明的微观吸附机理及吸附过程的关键影响因素，为评估CO2地质封存中黏土矿物的封存潜力和优化CO2地质封存的实际应用提供了重要理论依据。
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