油頁巖資源開發(fā)利用現(xiàn)狀與趨勢

李海明

(承德石油高等?？茖W(xué)校教務(wù)處，河北承德 067000)

油頁巖資源開發(fā)利用現(xiàn)狀與趨勢

李海明

(承德石油高等專科學(xué)校教務(wù)處，河北承德 067000)

隨著世界能源特別是石油需求量不斷上升，油頁巖這種非常規(guī)油氣資源作為石油替代資源越來越受到重視。介紹了國內(nèi)油頁巖資源和利用概況，預(yù)測不久的將來油頁巖的開發(fā)利用將會迎來發(fā)展機會。

油頁巖;資源概況;干餾;頁巖油

油頁巖(又稱油母頁巖)是一種高灰分的含可燃有機質(zhì)的沉積巖，主要由水生的低等浮游植物和低等浮游動物經(jīng)腐敗作用和煤化作用而生成，屬腐泥煤的一種，其有機物質(zhì)通常稱作“油母”。油頁巖在隔絕空氣或氧氣的情況下，加熱至400℃ ～500℃(即稱為干餾、低溫干餾或熱解)，其油母質(zhì)熱解生成頁巖油、熱解氣、熱解水及固體殘渣。油頁巖經(jīng)低溫干餾得到的頁巖油類似原油，可進一步加工為汽油、柴油等燃料油，也可直接用作燃料油。油頁巖的無機礦物質(zhì)主要有石英、高嶺土、粘土、云母、碳酸鹽巖以及硫鐵礦等。油頁巖所含的無機礦物質(zhì)加熱時也會發(fā)生變化，例如，含結(jié)晶水的氧化鋁、氧化硅會有脫水反應(yīng);碳酸鹽于高溫下會脫去二氧化碳，生成氧化物。油頁巖也可直接燃燒，用于供暖和發(fā)電。

1 國內(nèi)外油頁巖資源概況

1.1 國外油頁巖資源概況

世界上油頁巖資源量巨大，預(yù)測儲量不下10萬億t，其探明儲量換算成頁巖油，遠大于世界原油的探明儲量。油頁巖幾乎遍布于世界各地，但資源分布并不均衡。世界大部分油頁巖分布區(qū)地質(zhì)勘探程度低，很難對全球的油頁巖資源量正確預(yù)測，只有部分國家對本國油頁巖礦床進行了詳細的勘探和評價工作。如美國、愛沙尼亞、俄羅斯、澳大利亞等油頁巖資源已經(jīng)詳盡堪查，公布資源量較為可靠。但在很多國家，油頁巖儲量未經(jīng)詳查，只有一些粗略的估計，有些國家，則沒有任何有關(guān)其資源量的報道。就目前的勘探情況而言，美國是世界上油頁巖資源最豐富的國家，查明地質(zhì)資源量為33 400億t，折合頁巖油為3 036億t。

世界上油頁巖儲量最豐富的國家，前十位大致為:美國、巴西、俄羅斯、中國、澳大利亞、摩洛哥、扎伊爾、加拿大、約旦、愛沙尼亞等。中國排第四位。

1.2 我國油頁巖資源情況

我國油頁巖資源較豐富，石炭系—第三紀都有產(chǎn)出，但主要產(chǎn)于第三系。我國油頁巖資源尚未進行全面調(diào)查，還沒有能反映資源全貌、較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。各種數(shù)據(jù)差別懸殊，地質(zhì)部1980年公布的截至1979年底含油率大于5%的探明油頁巖儲量311.7億t，撫順石油研究所的預(yù)測油頁巖儲量4520億t，兩項合計為4 831.7億t。2004～2006年我國首次開展了全國性油頁巖資源評價工作，為了更好地揭示我國油頁巖的分布規(guī)律及特征，按不同地區(qū)、不同層系、不同含油率、不同埋深和不同地理環(huán)境進行了歸類匯總。評價結(jié)果表明，我國油頁巖資源豐富，分布范圍廣，在20個省和自治區(qū)、47個盆地，共有80個含礦區(qū)，全國油頁巖資源為7199.37億t，若按撫順石油一廠、二廠的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，每30～35噸油頁巖生產(chǎn)1 t頁巖油折算，預(yù)測的油頁巖儲量，折合成頁巖油大約為476.44億t。

表1 國內(nèi)部分省份油頁巖資源分布和儲量情況

我國油頁巖的含油率一般大于5%，多在6%左右，多屬貧礦，分布不均勻(見表1)，主要分布于內(nèi)蒙古、山東、山西、吉林、黑龍江、陜西、遼寧、廣東、新疆等9省。由于勘探程度較低，目前僅在14個省(區(qū))計算了探明儲量，其中吉林、遼寧和廣東的儲量較多。有21個省(區(qū))做了儲量預(yù)測，內(nèi)蒙古、山東、山西、吉林和黑龍江等省的預(yù)測儲量大。我國油頁巖探明資源量，約85%以上分布在吉林、遼寧和廣東省，其中吉林省已探明可采儲量為174.5億t，約占全國油頁巖探明總量的55.3%;廣東已探明可采儲量超過55.15億t，居全國第2位;遼寧省截至2004年累計探明儲量為41.3億 t。

2 油頁巖資源利用

2.1 油頁巖利用簡史

油頁巖的開發(fā)利用可以追溯到17世紀。最先是作為能源而被使用的，即干餾煉油和作為燃料，19世紀末時，油頁巖的年產(chǎn)規(guī)模達百萬t。世界上將油頁巖干餾制取頁巖油的工業(yè)始建于19世紀上半葉，1835年法國建成世界上第一座頁巖煉油廠，將油頁巖干餾制取頁巖油，再制煤油、石蠟等用于照明，而后英國、德國、西班牙等也發(fā)展了頁巖油的生產(chǎn)。到20世紀早期，由于汽車、卡車的出現(xiàn)，油頁巖作為運輸燃料被大量的開采。直到1966年后，由于大量天然氣、油田的發(fā)現(xiàn)和廉價的原油大量開采利用，油頁巖作為主要礦物能源才退出歷史舞臺。我國曾是世界上頁巖油生產(chǎn)消費主要國家，隨著1959年大慶油田的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)，油頁巖開采利用逐漸被人們?nèi)趸?/p>

目前，油頁巖的使用主要集中在提煉頁巖油和發(fā)電，不同國家對油頁巖的用途不同。在愛沙尼亞，油頁巖主要用來發(fā)電和提煉頁巖油，愛沙尼亞利用油頁巖發(fā)電和向居民、工業(yè)用戶供暖所創(chuàng)造的效益分別占國家稅收的76%和14%，對其國民經(jīng)濟具有重要意義。巴西油頁巖主要用作運輸燃料;德國油頁巖主要用于制造水泥和建筑材料;在俄羅斯和以色列，油頁巖主要用于發(fā)電;在澳大利亞，油頁巖主要用于提煉頁巖油。在我國，油頁巖主要用于提煉頁巖油，油頁巖干餾和燃燒后的半焦灰渣用來制造砌塊、磚、水泥、陶粒等建材產(chǎn)品或直接用于有機肥料的生產(chǎn)，有的用于采空區(qū)回填料。如我國陜西銅川市匯源實業(yè)開發(fā)總公司就擬投資1 000萬元，利用印臺地區(qū)現(xiàn)有的油頁巖資源，在原有50 000 t磷肥生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上進行技術(shù)改造，建設(shè)年產(chǎn)50 000t油頁巖有機復(fù)合肥的生產(chǎn)線。

油頁巖產(chǎn)量高的國家主要有愛沙尼亞、俄羅斯、巴西、中國和德國。有數(shù)據(jù)表明，世界油頁巖的產(chǎn)量經(jīng)歷了兩個高峰期。第二個高峰期是在1980年，產(chǎn)量達到4 540萬t的歷史高峰。此后產(chǎn)量基本上一路下滑，到2000年，產(chǎn)量只有1 600萬t。但是現(xiàn)在，隨著技術(shù)進步和環(huán)保意識的增強，油頁巖資源從單純的能源利用發(fā)展到綜合利用，極大地提高了資源利用率，降低了成本，減少了環(huán)境污染，為資源的可持續(xù)利用提供了保障。

2.2 我國油頁巖利用現(xiàn)狀

我國油頁巖的開采方式采用比較原始的直接開采方式。直接開采包括露天和井下兩種開采方式。露天開采適合于埋藏較淺的礦床開采，成本低，安全系數(shù)高，遼寧撫順和廣東茂名就是典型的例子。井下開采適合于埋藏較深的礦床，目前吉林樺甸采用井下開采方式小規(guī)模開采油頁巖。

直接開采方式局限性比較大，對生態(tài)環(huán)境的破壞也十分嚴重，主要表現(xiàn)在二個方面:一是生態(tài)及水質(zhì)破壞嚴重。無論是露天采礦還是井下采礦，都需要把地下水位降低到含油頁巖層的層位以下，開采1立方米油頁巖，一般需要抽出25立方米的地下水;采礦水極大地增加了地表水、地下水中硫酸鹽的含量。在巴西，油頁巖采礦長期破壞著礦山及其附近的生態(tài)平衡和水位水質(zhì)的穩(wěn)定。二是直接開采占地太多，特別是在農(nóng)墾區(qū)，一旦開礦就無法完全復(fù)耕。

我國油頁巖的利用以低溫干餾提煉頁巖油為主，并少量綜合利用?，F(xiàn)在主要在遼寧撫順，吉林樺甸、廣東茂名等有一定規(guī)模的油頁巖開發(fā)利用。撫順石油一、二廠是目前國內(nèi)最大的頁巖油生產(chǎn)企業(yè)，按撫順石油二廠2006年的實際數(shù)據(jù)，該廠利用撫順礦區(qū)采煤副產(chǎn)品油頁巖煉制頁巖油，大約干餾30－35 t油頁巖可得1 t頁巖油，綜合加工成本約1 000元，2006撫順礦業(yè)生產(chǎn)頁巖油14萬t，80%供應(yīng)到秦皇島、大連港等船舶公司，產(chǎn)品供不應(yīng)求。該廠當(dāng)年頁巖油銷售價格3 200元/t，實現(xiàn)利稅超2億元，人均20萬元，經(jīng)濟效益十分可觀。但是這樣的經(jīng)濟效益是別人無法企及的，一是撫順油頁巖與煤伴生，開采油頁巖享受國家免稅的優(yōu)惠政策。二是油頁巖礦石零成本，撫順油頁巖是露天開采煤礦的剝離產(chǎn)物，撫順礦務(wù)局為石油二廠提供的礦石不收成本，僅每噸收取運費3.5元。吉林樺甸當(dāng)前有三家民營企業(yè)，小規(guī)模開采干餾油頁巖，有可觀的經(jīng)濟效益，這主要得益于樺甸油頁巖礦雖采用地下開采開，但采礦成本較低，含油率高，在10%以上。廣東茂名建有小規(guī)模以油頁巖為燃料的發(fā)電廠。最近，據(jù)報道山東龍新礦業(yè)集團2010年已實現(xiàn)頁巖處理能力60萬t/a、年產(chǎn)頁巖油5.5萬t、半焦40萬t，發(fā)電1 381萬千瓦時，實現(xiàn)銷售收入2.43億元。

3 我國油頁巖開發(fā)利用趨勢

2004年以來，在世界上和國內(nèi)再一次掀起油頁巖開發(fā)利用的熱潮。2009年分別在愛沙尼亞塔林、美國科羅拉多礦業(yè)學(xué)院召開的國際油頁巖會議;2009年11月在中國重慶召開的全國油頁巖會議。會議資料顯示，2008年世界干餾法生產(chǎn)頁巖油年產(chǎn)量共約100萬t，其中中國約為40萬t，發(fā)達國家，如法國、加拿大、澳大利亞、瑞典等國，開始關(guān)注頁巖油的生產(chǎn);印尼、約旦、印度等一些發(fā)展中國家也加強了油頁巖資源的勘察和加工利用的可行性研究工作。美國于最近幾年掀起了油頁巖開發(fā)利用研究試驗的高潮，據(jù)美國能源部于2008年統(tǒng)計，共約有29個公司和研究機構(gòu)，包括一些大石油公司如殼牌、?？松梨?、雪佛龍等都重新或開始進行了油頁巖地下或地上干餾的試驗。其中埃克森美孚公司、殼牌公司則在繼續(xù)開展地下干餾中試。取得頁巖油較地上干餾更為經(jīng)濟，但該工藝尚不成熟。

我國是世界上能源消費大國，油氣資源短缺，特別是國際油價長期高位運行，國內(nèi)煤價居高不下，油頁巖作為非常規(guī)能源的一種，也引來了越來越多的關(guān)注。國家發(fā)改委出臺并從6月1日實施的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011年本)》明確指出，鼓勵頁巖氣、油頁巖、油砂、天然氣水合物等非常規(guī)資源勘探。不少專家預(yù)言隨著我國油氣資源短缺問題日益嚴重，人造石油的地位將越來越重要，頁巖油工業(yè)將會出現(xiàn)空前大發(fā)展，通過油頁巖的開發(fā)，可接替部分常規(guī)油氣，緩解國內(nèi)能源供應(yīng)壓力。國土資源部發(fā)布的《國土資源“十一五”規(guī)劃綱要》中，明確提出將大力開展油頁巖、油砂、天然氣水合物等非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)，增加科技投入，降低開采成本，增加我國油氣資源的保障程度。首次將煤層氣、油頁巖、油砂等非常規(guī)油氣資源列入國家評價體系，并擬對全國八十個油頁巖礦區(qū)進行評價。國內(nèi)不少地方國企、私企將目光轉(zhuǎn)向油頁巖的開發(fā)利用方向。六十年代以前油頁巖礦的勘探成果資料和礦區(qū)資料被人重視，例如中國石油遼河石油公司2005年投入部分資金，立項對松遼盆地遼河油區(qū)油頁巖進行了資源普查，并重點對內(nèi)蒙奈曼旗楊樹溝油頁巖勘探圖件進行了清繪，設(shè)計了礦區(qū)詳細勘探方案，并準(zhǔn)備出資購買該礦區(qū)的探礦權(quán)。由于種種原因，該項目未能完全實施。2007年該油田勘探開發(fā)事業(yè)部又立項對遼河油區(qū)建昌盆地油頁巖了綜合利用的分析評價。2007年遼寧成大股份公司投資吉林樺甸油頁巖綜合開發(fā)項目，準(zhǔn)備建成集采礦、干餾煉油、熱電聯(lián)產(chǎn)、尾渣利用四位一體的綜合開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)鏈，形成年加工處理300萬t油頁巖，年產(chǎn)25萬t頁巖油;對油頁巖示范電廠進行技改，改油頁巖熱電廠為半焦熱電廠，準(zhǔn)備2010年投產(chǎn)。山東能源龍口礦業(yè)集團將實施油頁巖綜合利用的“五個一”發(fā)展框架，公司目標(biāo)是積極搶占油頁巖綜合利用產(chǎn)業(yè)的制高點，力爭“十二五”末，年處理油頁巖突破1 000萬t，產(chǎn)油100萬t。2006年9月，荷蘭殼牌石油集團與吉林省正式簽訂合作協(xié)議，首期投資1.5億美元，將對吉林省油母頁巖資源的商業(yè)可利用性進行勘察研究，并將應(yīng)用殼牌油頁巖地下轉(zhuǎn)化專利技術(shù)開展工業(yè)示范，聯(lián)合開發(fā)吉林省豐富的油頁巖資源。廣東茂名五家大企業(yè)合股組成的廣東粵電油頁巖礦電聯(lián)營有限責(zé)任公司，準(zhǔn)備首期投資37億元人民幣，將開發(fā)儲量達50多億t的茂名油頁巖資源，并建設(shè)規(guī)模達120萬kW的燃油頁巖發(fā)電廠。

4 結(jié)束語

油頁巖是一種資源量巨大的能源礦產(chǎn)，是一種非常規(guī)油氣資源，其潛在的利用價值和經(jīng)濟價值正日益受到重視，必將被人們充分利用，但在目前采用傳統(tǒng)的采礦工藝和干餾工藝為主，先進的地下熱解工藝技術(shù)尚不成熟的情況下，還不具備大規(guī)模開發(fā)利用的條件，目前的開采利用的都是易開采且含油率高的富礦，國家若不加以規(guī)范指導(dǎo)，企業(yè)盲目跟風(fēng)開發(fā)，用富棄貧，必將造成巨大的資源浪費和經(jīng)濟損失，環(huán)境破壞和污染必不可免?？梢灶A(yù)見，先進的地下轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)(ICP)一旦成熟，油頁巖工業(yè)必將再度崛起。

［1］ 梁增英，陳文仲.油頁巖開發(fā)與利用的可行性研究［J］.工業(yè)爐，2008(02):10－13.

［2］ 李術(shù)元，岳長濤，錢家麟.世界油頁巖開發(fā)利用現(xiàn)狀—并記2009年國內(nèi)外三次油頁巖會議［J］.中外能源，2010(02):21－28.

Status Quo and Prospect of Oil Shale Exploration

LI Hai-ming
(Department of Teaching Affairs，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，Hebei，China)

With the increasing demand for energy，especially for oil，oil shale，as an irregular gas resource which can take the place of oil，is inviting more and more attention.This paper introduces the oil shale resource in China and its utilization，and predicts a bright future for the exploration and utilization of oil shale.

oil shale;survey of resource;carbonization;shale oil

TE122

B

1008-9446(2011)04-0027-03

2011-09-05

李海明(1967－)，男，河北唐山人，承德石油高等專科學(xué)校教務(wù)處，碩士，副教授，主要從事教學(xué)管理與研究工作。