非常規石油（英語：Unconventional oil）是使用傳統方法以外的技術來生產或提取的石油。 由於常規石油儲量日益稀缺，全球工業和政府都在投資非常規石油資源。 非常規石油和天然氣的生產已經減少美國對能源進口的依賴[1]。
根據國際能源署 (IEA) 的《2001 年世界能源展望》，非常規石油包括「油頁岩、油砂基合成原油和其衍生產品（重油、Orimulsion®）、煤基液體供應產品、生物質基液體供應產品、 氣體到液體 (GTL) - 由氣體化學處理產生的液體」[2]。
在 IEA 的 2011 年世界能源展望報告中，「非常規石油包括 超重油、天然瀝青（油砂）、乾酪根油、天然氣 化學加工產生的液體和氣體、煤至液體 (CTL) 和添加劑。」 [2]。
在其與經濟合作與發展組織 (OECD) 聯合發佈的 2013 年網頁中，IEA 觀察到，非常規和常規石油的定義也隨着技術和經濟的變化而變化。[3]。
常規石油是包括原油和天然氣及其凝析油。 非常規石油由更廣泛的液體來源組成，包括油砂、重油、氣液和其他液體。 一般來說，傳統石油比非常規石油更容易生產且成本更低。 然而，「常規」和「非常規」類別並不固定不變，隨着時間的推移，隨着經濟和技術條件的發展，迄今為止被認為是非常規的資源可以轉變到常規類別。
根據美國能源部 (DOE) 的說法，國際能源署不承認任何普遍接受的「常規」或「非常規」石油定義。被歸類為「常規」的開採技術使用「非常規手段」，例如回注氣體或使用熱」，而不是傳統的石油開採方法。隨着新技術的使用增加，「非常規」採油已成為常態而不是例外[4]
[5]。
油砂是一種黏土、水、石油和瀝青的混合物，是一種膠狀的黑色物質、非常規石油。約兩噸的油砂才能提煉出一桶原油，油砂含油量約佔本身兩成左右。焦油砂佔據了世界石油儲量的66%，主要分佈在加拿大。
目前加拿大的估計可採量達3150億桶以上，僅次於沙特阿拉伯之原油蘊藏量。目前加拿大每天能開採約100萬桶原油，未來計劃提升至每天200萬桶原油的數量。
台灣中油公司於2008年和加拿大當地的印地安油砂公司合作，雙方簽署8億加元投資的備忘錄將合作開採油砂。[6]
2013年，美國擬為拱心石輸油管道擴建專門運輸油砂的管線[7][8]，稱之為「XL工程」；正當參議院擬投票為工程開綠燈之時[9][10]，因其對環境影響極大而遭油管沿線地區民眾嚴重抗議，在不到24小時內集合了60萬份請願書[11]。最終，時任總統奧巴馬在諮詢過當地農民及原住民部落的意見後，否決了油砂管線工程。[12][13]
頁岩氣是一種以游離和吸附為主要賦存方式而蘊藏於頁岩層中的天然氣，[14]並且該吸附過程以物理吸附、自發進行以及放熱為特徵。[15]過去十年內，頁岩氣已成為美國一種日益重要的天然氣資源，同時也得到了全世界其他國家的廣泛關注。2000年，美國頁岩氣產量僅占天然氣總量的1%；而到2010年，因為水力壓裂、水平鑽井等技術的發展，頁岩氣所佔的比重已超過20%。根據美國能源信息署（Energy Information Administration）的預測，到2035年時，美國46%的天然氣供給將來自頁岩氣。[16]
一些分析人士預計，頁岩氣將大幅度增加全球能源供給[17]。據估算，中國的頁岩氣可採儲量居世界首位，俄國次之、美國緊跟在後。中國陸域頁岩氣地質資源潛力為134.42萬億立方米，可採資源潛力為25.08萬億立方米（不含青藏區）其中已獲工業氣流或有頁岩氣發現的評價單元，面積約88萬平方公里，地質資源為93.01萬億立方米，可採資源為15.95萬億立方米[18]。萊斯大學貝克公共政策研究中心（Baker Institute of Public Policy）的一項研究認為，美國與加拿大頁岩氣產量的增長將會削弱俄羅斯及波斯灣國家對出口至歐洲國家的天然氣價格的控制。[19]奧巴馬政府相信，頁岩氣的持續發展可以降低溫室氣體的排放。[20]（2012年，美國的二氧化碳排放量降到了二十年來的最低值）不過也有研究宣稱，與常規天然氣相比，頁岩氣的開發與使用可能產生更多的溫室氣體。[21][22]而另外一些研究[23]則反駁說該指責高估了甲烷的泄露率及其全球暖化潛勢。[24]還有研究則指出，一些頁岩氣井的產量遞減率很高，可能導致最終的頁岩氣產量將比目前預計的更低。[25][26]
緻密油（也稱為頁岩油、頁岩儲層油或輕質緻密油，簡稱 LTO）是在低滲透率而含油地層中的輕質原油，通常為頁岩或緻密砂岩[27]。 有經濟效益的緻密油地層生產，需要水力壓裂和水平井技術，與生產頁岩氣相同。緻密油與油頁岩（富含乾酪根的頁岩）或頁岩油（從油頁岩中提取的油）常被混淆[28][29][30]。因此，國際能源署建議使用「輕質緻密油」一詞來指代頁岩或其他滲透率非常低的地層生產的石油，而世界能源理事會的 2013 年世界能源報告則使用「緻密油」和「頁岩儲層油」 [31]。
緻密油頁岩地層是非均質的，並且在相對較短的距離內變化很大。 壓裂緻密油藏可分為四個類型[32]。 I 型基質的孔隙度和滲透率很小——導致裂縫主導著儲存能力和流體流動路徑。 II 型基質孔隙度和滲透率低，但基質提供儲存能力，而裂縫提供流體流動路徑。 III 型是微孔儲層，基質孔隙度高，但基質滲透率低，因此在流體流動路徑中誘導裂縫佔主導地位。 Ⅳ類為大孔隙儲層，基質孔隙度和滲透率高，基質既提供儲量，又提供流道，而裂縫僅提高滲透率。
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