1.世界油页岩开发

2.油砂开发利用技术现状

3.我想知道油页岩的发展前景如何。

4.油价的降低,对于社会经济有什么刺激作用?

5.油页岩开发利用约束因素分析

6.油气勘探开发成效显著

7.油页岩油是什么?

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石化公司分股内股外,一般是股内效益好,股外一般,如果新分的大学生大概1200以上但不足2000,如果是股外大概不足1000,还有就是看分在什么装置部门,最高的能达到2000以上吧,加奖金。

世界油页岩开发

在高油价时代,有关国家对油页岩的开发利用活跃起来。美国国会于2005年通过了发展非常规能源的法案,掀起了油页岩干馏炼油的研发高潮。美国总统布什于2008年6月18日声明,支持发展油页岩,鼓励国会放开对批准页岩油试验用地的限制。美国内政部己批准了6项给予石油公司的土地矿产租赁项目,支持开展油页岩干馏炼油。中国油页岩的开发利用起步较早,规模也比较大,但长期以来并没有明显进步。1959年辽宁抚顺年产页岩油72万吨,1953年桦甸年产页岩油5万吨,1962~1992年,广东茂名共生产页岩油300万吨。20世纪60年代以后,由于中国常规油气田的大量发现,油页岩提炼油气成本相对较高,页岩油生产规模逐渐减小,并淡出油品市场,油页岩开发利用技术也止步不前。近年来,由于上轮全球能源需求的增长和解决废弃油页岩环境问题的需要,油页岩的勘探开发面临新的机遇。抚顺、桦甸、罗子沟、黄县等老油页岩矿先后恢复了页岩油生产。2008年,国内年产页岩油约40万吨,其中抚顺矿业集团油页岩炼油厂是目前我国正在运行的、最大的油页岩提炼厂。中石油支持大庆油田采用大连理工大学开发的颗粒页岩固体热载体干馏技术,拟建设日加工2000吨柳树河油页岩的工业试验装置。抚顺矿业集团页岩油化工厂投产后预计每年对40万吨页岩油进行深加工,生产化工产品和清洁油品。这个项目投产后将年产6.5吨丙烯、10万吨汽油、20万吨柴油、液化气以及副产品液氮、硫磺等清洁燃料、低硫产品。抚顺矿业集团页岩油化工厂开发利用油页岩不仅可以缓解石油供需矛盾,还可以解决因废弃油页岩造成的环境问题,提高资源利用率。因此中国应该重视油页岩方面的研究,推动开发利用技术进步,加快油页岩行业发展。

油砂开发利用技术现状

油页岩工业开始于1838年的法国,至今已有170余年历史。油页岩的生产出现过3个高峰期:①二战期间石油需求量剧增,油价猛涨,不少国家兴起了油页岩开发热潮,20世纪50年代中国大力发展油页岩,油页岩油产量占全国石油产量的60%以上;②20世纪70年代石油危机爆发,油页岩开发利用又重新得到重视,美国、德国、巴西、日本、苏联等国家研究了各种油页岩干馏炼制油页岩油的方法,部分国家形成工业化生产规模,油页岩利用快速增长;③1980年出现第三个高峰,产量达到4500×104t左右,达到历史最高水平。1980年以后,随着常规石油的大量发现和开发,油价大幅下降,相对油页岩,天然石油质优价廉,油页岩的产量下滑,到2000年仅有1600×104t。进入21世纪,随着常规石油的发现与开发难度增大以及国际油价持续上涨,对油页岩开发利用的重视程度正在不断增强。爱沙尼亚、美国、约旦等国家在油页岩开发利用方面取得了较大进展,爱沙尼亚在油页岩综合开发利用方面最为成功。

中国开发利用油页岩也有70多年的历史,主要是提炼油页岩油、制煤气以及作为燃料直接燃烧,尤其是在油页岩油提炼方面积累了较丰富的技术经验。如辽宁抚顺油页岩工业始于1928年,1959年油页岩油产量达79×104t,为历史最高水平;其油页岩含油率5%~10%,探明储量41×108t;现在辽宁抚顺油页岩厂每年露天开采500×104t油页岩,生产 10×104t 油页岩油。广东茂名油页岩最厚达 49m,平均含油 6%~8%,最高13.66%,热值3.9~6.2MJ/kg,探明储量55.15×108t。目前,中国油页岩的开发主要集中在辽宁抚顺、吉林桦甸、山东龙口等地,2011年油页岩油产量大约在75×104t以上,2012年之后油页岩油产量基本稳定在70×104t左右。

我想知道油页岩的发展前景如何。

1998年,青海石油管理局研究院与中国地质大学(北京)对柴达木盆地油砂山出露油砂进行了开采过程可行性研究,对油砂油分离的许多影响因素,如温度、搅拌时间、化学药剂种类、化学剂浓度等进行了一些研究,并取得了一些初步结果,但由于当时国内油砂资源不清楚,油价较低,资源短缺也远没有现在严重,因此油砂开采并没有引起足够的重视。

从2003年,开始,辽宁抚顺化工大学,中国石油大学(北京)等针对吉林油砂、内蒙油砂展开了一些研究。针对当地油砂的特点,提出了热水洗分离油砂油的技术,并在2005年进行了现场的小型试验,取得了较好的分离效果。

2003年,中国石油勘探开发研究院也投入了大量的人力、物力进了了大量的科研研究,针对吉林油砂、内蒙油砂、新疆油砂、青海油砂以及四川等地油砂的特点,提出了不同油砂性质适合不同的分离方法:内蒙油砂适合热化学水洗法;新疆、青海油砂适合采用干馏法的分离方法。

数家机构的研究都证明,中国油砂的分离方法在室内证明是可行,其中一些实验室技术已经开始现场中试,并逐步转化为生产力。

(一)准噶尔盆地乌尔禾油砂矿

经过10位专家及科研人员的大量反复论证,摸索出了适合我国西北油砂特点的有效分离方法——干馏法。提出了立式干馏炉及水平旋转干馏炉两个油砂油分离新技术,并于2005年5月份完成了两个炉子的工艺设计及制造。

立式炉高4m,设计日处理油砂20t,日产油1t;水平炉炉体长度8m,直径1m,设计日处理油砂20t,日产油1t,干馏温度500℃。

目前,第二代高效水平旋转干馏炉设计方案已初步产生。其中水平炉干馏方法发明专利及实用新型专利已经通过了国家专利局的申请,正处在公示期。

2005年8月开始,两个干馏炉分别运往现场,经现场紧张的安装调试,9月17日立式炉点火运行,顺利产出了第一桶油砂干馏油;水平炉于9月24日点火运行,并成功产出第一桶干馏油。试验针对不同品位的油砂进行了干馏试验,立式炉实现了每天处理12t油砂,日产0.6t油,水平炉实现了每天处理24t油砂,日产1t油的效果,天然气最高产量达到了360方/天。水平炉还进行了油田污泥等环保项目试验,克拉玛依炼油厂实现了3.5t油泥产1t油的良好效果。

(二)松辽盆地图牧吉油砂矿

内蒙图牧吉油砂矿位于内蒙古扎赉特旗,油砂矿登记勘探权为12.48km2,目前,采矿权为1.94km2,油砂性质较好,含油率较高,平均含油率在10%左右,有的高达14%以上,上层覆盖表土在10m 左右。该油砂矿由私人所有,已成立“内蒙古扎赉特旗恒源矿业综合开发有限责任公司”进行开发。

从2004年开始,扎旗恒源矿业公司与抚顺石油化工大学等联合进行油砂开采技术的研究,到目前已经完成了室内实验——现场小试——现场中试的一系列试验,采用热化学水洗分离。现在已经建成一套年产10万t原油的装置。为了综合利用,实现一条龙作业,该工艺采用连续进料水洗分离,分离出的重油经简单精练产出轻质油作为产品销售,废渣作为烧砖原材料,以减少对环境的污染。扎旗恒源矿业公司已经与国内外三家公司签订了合作协议,设计每家合作公司年产原油30万t,自己公司年产原油10万t,总计划实现年产100万t油的能力,2006年10月所有工艺流程基本建成。

油价的降低,对于社会经济有什么刺激作用?

中国石化新闻网2010年2月25日讯(郑言)

油页岩又称油母页岩,是一种含有机质的沉积岩,为低热值固体化石燃料,可以用来炼油。油页岩是一种干馏后可获得页岩油的高灰分致密薄层状可燃有机岩。由于其内部含有固体有机质,可以采用加热干馏技术炼制出页岩油,从页岩油可获得燃料油,可作为石油制品的代替品,因此被称为“人造石油”,可作为燃杆油或进一步加工制成汽油、柒油和下游石化产品,也可以直接作为锅炉燃杆进行发电。

在能源紧缺、油价高企的时代,页岩油的开发与利用再次成为国内外关注的焦点。2008年8月,中国石油天然气集团公司投资4亿元,在黑龙江省牡丹江市启动了我国第一个颗粒油页岩干馏炼油“先导基地”项目。“该项目较之传统工艺技术先进,油页岩利用率高,油收率高,处理量大,它将是我国页油岩工业自主创新发展的一个转折点。”有关专家对此高度评价。

油页岩是一种潜在的、储量巨大的能源,油页岩的开发和利用是世界石油资源的有益补充和替代。目前对油页岩采取综合开发利用的方式,即将储存于地下的油页岩开采出来,在干馏炉中将油页岩加热至约5000℃,使其分解产生页岩油,所剩余的残渣可以用于燃烧发电、制造水泥、砖等建筑材料。世界油页岩资源极其巨大,但油页岩分布区地质勘探程度低,所以很难对全球的油页岩资源量准确预刚。据美国《油气》公布的统计数字,全世界页岩油储量约11万亿-13万亿吨,远远超过石油储量。

我国油页岩资源储量很丰富。2004-2006年新一轮全国油气资源评价结果显示,全国油页岩资源为7199.4亿吨,可采资源2432.4亿吨;页岩油资源476.4亿吨,可采资源159.7亿吨;页岩油可回收资源119.8亿吨。2006年国土资源部、国家发改委委托吉林大学开展的全国油页岩资源调查认为,中国油页岩资源估计有7,000亿吨,若换算成页岩油,至少有300亿吨,是中国原油可采储量的20几倍。未来油价高涨、资源趋紧的状况很难改变,相对于高油价,开发油页岩资源等非常规能源日益变得有利可图。油页岩遍布20个省和自治区、47个盆地和80个含矿区,主要分布在松辽、鄂尔多斯、准噶尔、柴达木、伦坡拉、羌塘、茂名、大杨树、抚顺等9个盆地。与常规石油资源相比,页岩油可回收资源量相当于全国石油可采资源量的56.5%,未来开发利用具有广阔的前景,将成为常规油气资源的重要补充。

根据能源局公布的数据,中国2009年生产原油1.89亿吨,净进口原油达到1.99亿吨,这也就是说,中国使用的石油有一多半需要从国外进口。原油对外依存度高达51.3%,自从1993年首度成为石油净进口国以来,中国的原油对外依存度由当年的6%一路攀升,到2006年突破45%,其后每年都以2个百分点左右的速度向上攀升,2007年为47%,2008年为49%,到2009年突破50%警戒线。今后还有增长的趋势。因此发展页岩油等非常规能源以代替部分原油,有明显的重要战略意义。

我国油页岩资源品质较好、矿层产状平缓、储量分布集中、沉积环境稳定,使得页岩油具有作为替代能源的巨大潜力。以吉林省为例,目前该省已探明油页岩储量为174亿吨,含油率超过7%,即便以含油率5%计算,也可开采8.7亿吨页岩油。我国每年在煤炭开采过程中产生的油页岩近千万吨,仅抚顺西露天矿油母页岩每年排弃量就已达800万吨。可见沉睡的油页岩一旦被唤醒,喷发出来的能量是难以估量的。我国油页岩的开发利用已有80年的历史,规模也比较大,在页岩油的提炼方面积累了较丰富的技术经验,曾经对国民经济建设发挥了十分重要的作用。但是20世纪60年代以后,大庆、胜利等油田相继发现,并投入大规模开发。生产成本较高的页岩油开发规模逐渐萎缩,勘察工作基本停滞,油页岩开发利用技术也止步不前。

近年来,随着国际原油价格走高和油页岩开发利用技术的进步,中国油页岩行业的发展又迎来转机。 20世纪五六十年代发展起来的抚顺、茂名、桦甸等油页岩矿,又纷纷加大投资力度,大力开发油页岩资源。同时,一些新兴的油页岩项目也像雨后春笋一样发展起来。2008年国内年产页岩油约40万吨,其中抚顺矿业集团油页岩炼油厂是目前我国正在运行的最大的油页岩提炼厂,产量达到35万吨。据中国石油大学钱家麟教授等专家预刚,至2015年中国页岩油年产量达到80万吨,爱沙尼亚页岩油产量达到200万吨,巴西30万吨,世界页岩油年产量增至约350万吨。

近年来,我国加大了在油页岩利用技术方面的投入,开展了大量的研究和试验工作。页岩油是一种替代能源,由于页岩油中的烯烃等不饱和烃含量很高,所以它的不稳定性远远高于其他从原油炼成的油品。也就是说,由于其自身的性质决定,页岩油只能直接用作燃料油的组分。如果要用于生产轻质油品如汽油、柴油等,则必须将页岩油进一步加工(如加氢等),这就另需加工的设备,增加投资,费时费力,因而当前在中国,生产出来的页岩油,不再加工而直接出售了。

目前我国已经掌握油页岩综合开发与利用的关健技术与集成技术,油页岩炼制、低热值煤发电技术也日趋成熟,技术上的障碍越来越少。针对现有抚顺炉单台装置处理能力小、油收率低、污染环境等缺点,抚矿集团于2006年成立了“辽宁省抚矿集团工程技术研究中心”,将油页岩综合利用作为重点,开发大型油页岩干馏新工艺和相应的生产装置,研发页岩油生产过程的废水、废渣的处理与循环利用技术。中煤集团支持所属的龙江哈尔滨煤化工公司开展油页岩流化干馏炼油的中试(日加工油页岩50吨),已取得初步成功,日加工油页岩2000吨的工业试验装置的可行性研究报告已初步通过。

我国石油供需缺口逐年加大,石油供不应求的矛盾将长期存在。好在我国还有丰富的油页岩资源。因此,我国及早做好准备,迎接世界油页岩大开发的到来。通过油页岩大开发,接替部分常规油气,缓解我国能源压力。

根据我国具体情况,业内建议开展全国新一轮油页岩资源调查和评你制定油页岩勘探、开发技术标准及规范;政府牵头组织有实力的科研院所进行联合攻关,尽快形成适合我国实际的干馏、燃烧新技术新工艺;政府制定类似煤层气的油页岩勘探开发产业扶植政策;积极发展油页岩综合开发利用技术,最大限度地保护环境;适度引进国外技术和资金,坚持“以我为主”的勘探开发原则。

油页岩开采和干馏的各个环节都有可能对环境造成威胁,正是为了解决环保问题,所以提出了综合利用的思路。

在开采环节,由于油页岩埋藏在地下,需要不断抽出地下水,这与开采煤炭等矿产对环境造成的危害一致。由于煤矿行业对于这个环保问题有许多自己的解决办法,钱家麟认为不是油页岩开采利用的主要环保问题,主要问题仍然在干馏环节。由于在页岩油气的冷却环节必须直接使用大量的水,所以会使水被污染。国外对于污水的解决办法一般是采用生物处理,培养细菌分解水中的污染杂质,但成本较高。目前解决办法是,改进工艺,尽量少用冷却水,并采取循环供水的办法,少量水的排放,可用于种树,或者焚烧掉。

环保问题是油页岩开发利用中最重要的问题。如果解决得不好,不仅会污染土壤、水源、空气,还会对周围的环境造成破坏。所以在油页岩开发利用项目的前期规划中,需将总投资的20%投入到环保设施中

油页岩开发利用约束因素分析

我个人认为油价降低对于社会最直接的刺激作用就是汽车的数量很有可能会随之上升,因为很多工薪族家庭对于石油的价格是非常关心的,油价比较低的话,他们会觉得无形当中减少了很大的压力,这个时候他们就会考虑购买一辆自己喜欢的汽车作为自己的代步工具,即使只是上下班用途的话也是比较顺心的。当然除此之外,油价的降低还对于以下几个经济有着刺激作用:

1、汽车产业链

首先是买车数量如果快速的上升的话,那么对于整个汽车工业产业链都有着拉动的作用,比如说汽车配件生产商,汽车配件零售商,各大修理部或4s店的营业额上涨,以及他们旗下所有员工的工资都有可能随之而上升,站在经济的角度来看的话,这种现象应该属于非常好的现象,而员工有钱之后又会重复的买车,所以形成这种经济圈对于我国的经济来说是良性的。

2、石油化工发展

原油价格下调之后,对于石油化工的发展也有着相应的促进作用,比如说石油公司很有可能会把省下来的钱进行进一步的开发,开发的项目当然与提炼原油有着密切的联系,简单的说就是如果提炼原油的能力得到提升的话,那么原油当中提炼出来的汽油数量就会大大的增加,汽油的质量也会变得越来越好,这对于我们老百姓来讲也是一个好消息。

3、军事发展

其实石油的巨大作用除了应用到我们汽车领域之外,另一个巨大的领域就是军事领域的发展,因为现在是热兵器时代,很多军用的汽车飞机等等军用武器都需要有汽油的支持,所以油价的降低也很有可能促进军事领域的发展,比如说国家的部队就可以节省很大一部分开支用来搞军事研究等等。

油气勘探开发成效显著

油页岩开发利用约束条件主要有资源、经济、技术、环保和政策等。

(一)油页岩开发利用资源约束

资源约束包括储量基础、资源禀赋、地质条件、地理环境等各方面。

1.探明储量不足

有开采价值的油页岩探明储量是页岩油产业发展的基础。从全国宏观角度来看,我国油页岩开发利用最主要的约束因素是有一定品位(如含油率≥5%)的油页岩的储量不足问题。截至2008年底,全国评价的油页岩地质资源量高达7391×108t,然而探明的油页岩储量只有85×108t,其中含油率大于5%的剩余可回收页岩油储量只有2.78×108t,只有石油剩余探明经济可采储量的13%,如按生产周期计算至多只能形成800×104t/a的产能。这表明我国油页岩资源丰富,但勘查程度低,能开发利用的储量不足。

当前已知的较大规模的探明储量有辽宁抚顺油页岩矿、广东茂名油页岩矿和海南儋州油页岩矿,油页岩探明储量分别有二三十亿吨,合计占全国油页岩探明储量的89%,而且可露天开采。抚顺、茂名油页岩矿含油率约6%~7%,其中含油率≥5%的油页岩占到90%以上;儋州油页岩矿含油率约5%,其中含油率≥5%的油页岩占到73%。抚顺矿务局每年开采抚顺西露天矿油页岩数百万吨,数年后将转为东露天矿油页岩。抚顺、茂名页岩油生产有很好的经济和社会效益,有扩大生产的良好发展前景。

我国还有十余处探明的值得开发的油页岩矿,例如吉林省桦甸、汪清罗子沟、山东黄县(龙口)有小型页岩油厂已投入生产,利用抚顺炉干馏炼油;还有甘肃窑街也有公司正建气燃式干馏炼油方炉,大庆油田在柳树河盆地正建颗粒页岩干馏炼油装置,龙江哈尔滨煤化工公司在达连河正建油页岩流化干馏炼油装置,年产页岩油仅数万吨。这些油页岩矿由于探明储量不大,不可能有很大的发展。

2.资源禀赋较差

经验表明,在我国当前经济技术条件下,就页岩炼油而言,露天开采的油页岩矿要求含油率≥5%,地下开采的油页岩要求含油率≥8%。只有这样,页岩炼油才是经济的。德国页岩发电厂用的油页岩含油率在4%~4.5%,据此推测我国含油率3.5%~5%的油页岩资源可考虑用于页岩燃烧发电。发电用油页岩还要考虑其发热值的大小。

统计表明,我国油页岩资源禀赋较差。全国油页岩资源平均含油率只有6.59%,比国外大部分国家的油页岩平均含油率8%~13%要低许多;全国含油率≥5%的油页岩资源只占54%。在全国81个油页岩含矿区中,平均含油率≥5%的油页岩含矿区只占75%,平均含油率≥8%的油页岩含矿区只占17%。有36%的含矿区其油页岩含油率≥5%的资源不足70%,其中又有25%的含矿区其油页岩含油率≥5%的资源不足50%。

我国资源量排在前十位的油页岩含矿区依次有吉林松南、陕西铜川—子长、黑龙江松北、西藏伦坡拉盆地和比洛错、新疆博格达山北麓、青海鱼卡、河南吴城、广东茂名盆地和内蒙古巴格毛德,油页岩地质资源量之和占到全国的93.6%。但是,油页岩资源量占到全国.7%的松南、铜川—子长、松北、巴格毛德等4个含矿区的油页岩平均含油率<5%,而含油率≥5%的资源也不足35%。平均含油率较高的矿区有伦坡拉盆地(11.28%)、博格达山北麓(10.02%)、鱼卡(9.72%)和比洛错(9.18%),其次为吴城(6.22%)和茂名盆地6.01%等。

我国查明资源储量规模最大的油页岩含矿区是在吉林松南(原农安、松南、登娄库、长岭等几个含矿区),查明资源储量高达766×108t。但据所掌握的有限分析资料,松南含矿区油页岩虽然埋深浅,但矿层薄,且平均含油率只有4.8%,含油率≥5%的油页岩资源仅占34%左右。松南含矿区的油页岩资源至今未能开发利用。

因此,对我国来说,油页岩资源禀赋(或资源品位,主要是指含油率和发热值)是十分重要的不利因素。品位过低,就失去开发利用价值。

只有品位高的油页岩资源,才有开发利用价值。例如,已探明的吉林桦甸和山东黄县(龙口)油页岩含油率高达10%以上,尽管埋藏深,需地下开采,开采成本较高,但由于品位好,仍有开采价值,已经有企业着手开发。但探明储量不大,仅数亿吨。

3.地质条件不理想

对油页岩开发利用有影响作用的地质条件主要有油页岩矿层厚度、埋深、资源丰度、地质复杂程度。

矿层少、厚度大的油页岩有利于开采。我国大中型油页岩矿具有层数多、矿层薄等特点。油页岩矿层数多于5层的含矿区占25%,多于2层的含矿区占60%。河南吴城油页岩矿层数达到32层。开发条件较好的抚顺油页岩矿有2层,茂名油页岩矿有2层,桦甸油页岩矿有13层,罗子沟油页岩矿有27层。我国油页岩矿矿层累计厚度最薄只有0.72m,最厚达到160m(新疆博格达山北麓);厚度大于10m的含矿区占55%,厚度大于20m的含矿区只占31%。我国资源量排在前十位的油页岩含矿区,除新疆博格达山北麓油页岩矿较厚外,其他9个含矿区油页岩矿层厚度基本在10~35m范围内,一般在15~25m范围内。

埋藏浅的油页岩矿有利于开采。对地面干馏而言,油页岩开采深度一般要求小于500m。其中,埋深小于100m的油页岩矿适合于露采,埋深在100~500m的油页岩矿适合于井工开采。我国埋深在500m以浅的油页岩资源占65%,埋深在500~1000m的油页岩资源占到35%。适合于露采开采的油页岩矿主要有广东茂名、电白和高州,辽宁抚顺和凌源,海南儋州,吉林罗子沟,黑龙江阿荣旗和林口,内蒙古的巴格毛德、敖汉旗和奈曼旗,陕西的铜川和彬县,新疆的博格达山北麓、妖魔山、芦草沟和水磨沟,西藏伦坡拉盆地和比洛错等20余个含矿区。

资源丰度较高的油页岩矿有利于集中开发利用。由于我国油页岩矿厚度普遍较薄,含油率普遍不高,导致我国油页岩资源丰度总体较低。资源丰度≥6000×104t/km2的含矿区主要有辽宁抚顺、海南儋州、新疆准噶尔盆地的博格达山北麓和妖魔山、吉林罗子沟、内蒙古奈曼旗等含矿区;资源丰度处于(6000~2000)×104t/km2的含矿区主要有广东茂名、电白和高州,吉林桦甸,甘肃窑街和炭山岭,陕西铜川,山东昌乐五图,河北丰宁四岔口和大阁等含矿区。

地质复杂程度简单的油页岩矿有利于开采。我国油页岩矿地质复杂程度中等—简单。对油页岩矿地质复杂程度的认识,取决于地质勘查工作程度。

4.地理环境多样

一般来说,平原、丘陵、黄土塬环境的油页岩矿交通便利、人口密集、市场条件好,有利于开发利用;高原、山地、戈壁、沙漠环境的油页岩矿交通不便、人口稀少、市场条件差,不利于开发利用。

我国油页岩矿分布的地理环境复杂多样(图5-1)。在全国油页岩资源分布中,平原环境占44.0%,丘陵环境占7.5%,黄土塬环境占21.2%,高原环境占16.4%、山地环境占7.9%、戈壁环境占3.0%。平原、丘陵、黄土塬环境的油页岩资源占到72.7%,总体来说有利于我国油页岩资源的勘探开发。但是,在我国油页岩资源量排名前十位的含矿区中,有一半矿区分布在高原、山地、戈壁环境,如西藏伦坡拉盆地和比洛错处在高原环境,新疆博格达山北麓处于山地环境,青海鱼卡和内蒙古巴格毛德处于戈壁环境,这些地区的油页岩资源不利于开发利用。

图5-1 全国油页岩资源在不同地理环境中的分布

(二)油页岩开发利用经济约束

原油价格对油页岩的开发利用起到决定性的制约作用。如果国际原油油价太低,页岩油生产成本无法与原油竞争,则油页岩炼油产业就无法生存。例如,20世纪90年代初国际原油价格下降到10美元/桶左右,有近30a生产历史的茂名页岩炼油厂因严重亏损不得不在1992年停产。

当前国际上一般认为当原油价格高于40~50美元/桶时,油页岩炼油就可以盈利(Dammer,2007)。美国能源部于2007年9月公布的美国发展非常规能源规划的研究报告认为,在美国,当油价达到35美元/桶时,地下干馏生产页岩油已经有利;当油价达到54美元/桶时,地上干馏生产页岩油成为有利。

最近几年国际原油价格高涨,至2008年7月高达147美元/桶(张抗,2009),促进了世界和我国的页岩油产业的发展;之后,油价跌至2008年12月34美元/桶,但至2009年6月以来又有所回升,至80美元/桶左右波动。

近年我国主要有辽宁抚顺、吉林桦甸和罗子沟三处生产页岩油。抚顺用的油页岩是煤炭副产品,采矿成本不计于页岩油成本中,每吨生产成本约1000元人民币(折合21美元/桶)左右;桦甸油页岩矿采取井工开采,页岩油每吨生产成本不到2500元人民币(折合52.5美元/桶);罗子沟油页岩矿采取露天开采,页岩油每吨生产成本约1800元人民币(折合38美元/桶)。2007年我国页岩油的平均价格在3000元人民币/t(折合63美元/桶),2008年则达到5000元人民币/t(折合105美元/桶),2009年10月以来页岩油售价约4500元人民币/t(折合95美元/桶)。这表明当前情况下我国页岩油生产是有利的。

但是,在金融危机的冲击下,2008年年底左右国际原油价格下降到40美元/桶以下,国内页岩油价格“跳水”,降到2000元人民币/t(折合42美元/桶),不少企业利润下滑,甚至亏损,而且页岩油销路不畅。有的企业刚建成投产页岩炼油装置,产品无销路,陷入了进退两难的尴尬局面。吉林几家民营页岩炼油厂由于页岩油库存爆满,不得不暂时停产或半停产。抚顺页岩炼油厂有油品储备罐,没有停产。这说明,低原油价格对我国页岩炼油产业有较大冲击。

以上说明,页岩油的售价对于发展页岩油产业起到了关键的作用。经济因素,尤其是原油的价格,是页岩油产业发展的决定性因素。在我国,页岩油通常作为燃料油出售,燃料油的价格和世界原油价格是密切相关的。经验表明,在我国当前的条件下,一般而言,对于可露天开采的油页岩,含油率下限定在5%以上,对于地下开采的油页岩,含油率下限定在8%以上,才是值得开发利用的。

国际业内专家普遍估计,世界经济恢复以后,到2010年底,国际原油价格将会重新升到80美元/桶以上(胡国松学,2009)。这对页岩油产业的发展是非常有利的。

如果油页岩矿有其他价值较高的伴生矿产资源,将有利于矿产资源综合利用和降低成本。

此外,融资困难也对油页岩产业发展形成制约。油页岩产业投资大,生产规模达到10×104t以上的油页岩炼油项目需要投资2~3亿元人民币以上,小企业没有这样的经济能力,银行贷款也困难。油页岩综合利用项目在建设资金上得不到保证。

(三)开发利用的技术约束条件

油页岩主要用于干馏炼油,也可用于直接燃烧产汽发电,以及页岩灰制取水泥等建材。

油页岩干馏炼油分为地下干馏和地上干馏。

地下干馏是指油页岩不经开采,直接设法在地下加热,使页岩分解生成页岩油气导出地面。地下干馏工艺适用于埋藏很深(位于地下500m、600m以下)、且油页岩层厚达数十米的油页岩矿藏。美国绿河油页岩矿藏有相当一部分适用于此类工艺;我国油页岩矿普遍较薄,基本没有适合地下干馏工艺的油页岩矿区。尽管个别地区如新疆博格达山油页岩含油率高,矿层厚达160m,但地层产状陡,也不适合地下干馏工艺。而且地下干馏工艺尚不成熟,在美国也正处于现场中试阶段,在我国也未起步试验。

地上干馏是指油页岩经露天或井下开采,再经破碎筛分至所需的粒度,在所选用的合适的干馏炉内,加热至500℃左右干馏炼油。

当前,我国的抚顺块状页岩干馏炉是成熟的炉型,但处理量小,每台炉每天加工100t油页岩,油收率也低,只有实验室铝甑油收率的65%,而且开采出来经破碎筛分后留下来的小颗粒页岩大约占到15%~20%,这部分资源不能用于抚顺炉内加工而舍弃,因此不是理想的炉型。我国还有一种气燃式块状页岩方炉,每台炉每天加工可达300t油页岩,油收率较抚顺炉要高,但产出的页岩半焦的热量没有充分利用,也是缺点。再者,这两种炉型环保较差,三废较多,需要认真处理。

国外的干馏炉型,如巴西Petrosix块状页岩干馏炉,每台炉每天加工6000t油页岩,较抚顺炉的处理规模大60倍,油收率可达实验室铝甑油收率的90%,也是成熟的炉型,但其缺点是产出的半焦污染较大,需加以填埋、植被处理。

爱沙尼亚Galoter颗粒页岩干馏炉,采用热页岩灰做固体热载体,在回转炉中加热页岩干馏炼油,每台炉每天加工3000t油页岩,较抚顺炉的处理规模大30倍,油收率可达实验室铝甑油收率的85%,而且可将自矿藏开采出来的经破碎筛分的全部的颗粒油页岩用于炉子的干馏,且三废处理较易,污水量少,可直接送至电站锅炉烧掉,可以认为此种炉型是环境友好的炉型,是比较理想的,其缺点是工艺复杂,设备较多,操作较难。从工艺技术来看,选用Galoter炉有利于扩大生产规模,有利于提高生产效益,但是如选用Galoter装置,需要和生产或设计单位进行商务谈判,花费大量外汇才能加以引进。

当前抚顺矿务局引进了Taciuk颗粒页岩干馏炉(ATP)。Taciuk干馏炉系加拿大开发、澳大利亚放大、德国制造。由澳大利亚SPP/CPM在澳大利亚建设一台日加工6000t油页岩的示范型干馏炉,经几年的试运,开工率达60%,后SPP公司将该装置售予美国一能源公司,该公司认为Taciuk工艺不太成熟而停产。抚顺矿务局引进的Taciuk炉,规模也是6000t油页岩每天,可以将抚顺炉不能加工的颗粒页岩进行处理,该装置将于2010年年底以前试运。估计需要花费一定的时间才能达到正常运转。

除了引进先进的干馏工艺技术以外,中国当前还自主开发新的较先进的干馏炉型。中石油支持大庆油田采用大连理工大学开发的颗粒页岩干馏新工艺,拟建设一套日加工2000t油页岩的工业试验装置,年产5×104t页岩油。还有中煤集团支持黑龙江龙化公司在上海博申公司开发的粉末页岩流化干馏工艺的基础上、开展中试研究(50t油页岩/d),拟建设一套日加工2000t油页岩的工业试验装置,年产5×104t页岩油。这两项都是中国当前自主开发的干馏炼油项目,自中试放大到工业试验规模,是属于风险投资,但是值得鼓励的。

以上说明,我国现有油页岩干馏工艺成熟,但不适合发展大规模页岩油产业;我国自主开发出的较先进干馏工艺处于中试阶段,需要相当长时间才能进入成熟技术。国外先进的油页岩地下干馏工艺尚不成熟,也不适合我国油页岩矿;国外先进的油页岩地上干馏工艺比较成熟,适合发展大规模页岩油产业,但工艺复杂,技术引进需要花费大量外汇、资本投资回收期长,中小规模的企业承受不了。也就是说,目前的油页岩干馏工艺技术水平不支持页岩油产业大规模发展,未来几年油页岩干馏工艺技术水平有待提高,才能支持页岩油产业大规模发展。

(四)环境保护约束条件

油页岩的开采方式分地下开采和露天开采两种。无论是地下采矿还是露天采矿,都需要把地下水位降低到含油页岩层的层位以下,这样做会危害到矿山附近的耕地和森林。根据粗略估算,为了得到1m3油页岩,一般需要抽出25m3的地下水。抽出的地下水在沉淀固体颗粒后才能排到河里。国外系统监测显示,采矿水在很大程度上增加了地面、地下水和湖泊中硫酸盐的含量。在巴西,地下水水位和质量就长期被油页岩采矿所扰乱。

用油页岩发电,除了采用燃烧较充分的沸腾炉外(德国、以色列掌握这种技术),还有一些采用研磨后燃烧的传统方式。研磨燃烧具有利用率低、高污染和高健康危害等不利特点,排除的气体中还有细的、可吸入的扬尘。这些扬尘中含有有毒物质,它们不仅危及电厂附近的环境,而且也影响到远离电厂的地区。另外,页岩油生产过程中放出的热、废水和半焦物质也可能引起环境问题。

环境保护是政府环保部门约束油页岩产业的主要条件。凡是页岩油生产的新建项目,其可研报告在各级发改委审批前,首先要通过环保部门的评审,对页岩油生产中废水、废料和废气所含的污染物及其处理和排放,都有严格的规定。

对于已存在的页岩油厂和油页岩电站,对环保的要求则较宽松。抚顺矿业集团有两座页岩油厂,其环保几年来虽有改进,厂区绿化较好,但抚顺式炉加料斗未设中间缶,每隔一定时间进料时,炉内油气会外泄,污染大气;此外,生产中发生的污水加入炉底水盆,经页岩灰吸收自水盆排出,从而避免了污水直接排入水系,工厂称为污水的“零排放”,实际上这是污水污染的转移,使得排放至舍场的页岩灰含有了更多的污染物。抚顺矿业集团现正采取措施,在露天矿坑口的页岩油厂增设污水处理装置,参照一般炼油厂的污水隔油、浮选和生化处理三道工序处理污水,将净化后的污水加入水盆,以便出水盆的页岩灰不致被污染。吉林汪清页岩炼油厂的三废污染非常严重,臭气熏天,是环保较差的典型。

近年来,我国节能减排任务相当艰巨,政府对节能减排的要求越来越严格。2009年以来,国家还积极研究制订应对全球气候变化战略措施,把控制温室气体排放和适应气候变化目标作为制订中长期发展战略和规划的重要依据,纳入国民经济和社会发展规划中。这对油页岩产业发展是重大挑战。

此外,平原地区油页岩资源多分布有基本农田或耕地。例如,吉林扶余、前郭、农安、长春岭等地的油页岩资源分布区,多是国家生态粮食基地,老百姓吃水主要依靠地下水,油页岩开发可能破坏地下水和粮食基地生态环境。因此,吉林省国土资源厅建议把这些地区的油页岩资源作为战略资源储备起来。海南省把建设生态环境、发展旅游业作为本省的发展战略,儋州油页岩矿的开发将受到重大挑战。

以上表明,环保对油页岩产业的发展越来越严格了。油页岩开发利用的环境保护问题将对未来油页岩产业的发展起很大制约作用。

(五)政策约束条件

对油页岩开发利用来说,尽管重大影响因素主要是石油价格,但适宜的政策对其发展亦十分重要。油页岩产业发展主要涉及财税优惠政策、环境保护政策和资源政策。

有合理的财税优惠政策护持,可以保障页岩油产业可持续发展,在低油价下保证页岩油生产可以赢利或减少损失。我国曾有针对油页岩作为煤矿副产综合利用的财税优惠政策。国家发改委、财政部、国家税务总局于2004年在关于印发《资源综合利用目录》(2003年修订)的通知中,将煤的伴生油页岩及所生产的页岩油列为综合利用的产品给予税收优惠的政策。历年来优惠政策包括增值税即征即退,及对企业所得税实行税收优惠。这对煤矿充分利用其副产———油页岩资源、促进我国页岩油产业的发展起了很好的促进作用。但在《资源综合利用企业所得税优惠目录》(2008年版)中,却未明确列入煤系伴生矿油页岩及其所生产的页岩油产品。经抚顺矿业集团询问,国家发改委有关人士说遗漏了。抚顺矿业集团希望考虑如2004年那样将页岩油列入综合利用产品给予税收优惠的政策。

但是,我国没有针对独立油页岩矿、油页岩主矿开发利用的财税优惠政策。尽管国家发改委于2007年提出的产业结构调整指导目录中,将油页岩列为第一类鼓励类的项目(“六、石油、天然气”中的“2.油页岩等新能源勘探及开发”),这应该会对我国油页岩产业的发展起到鼓励和促进作用,但效果不如力度大的财税优惠政策。

我国没有针对油页岩产业的专门环保政策。制定油页岩开发利用环境保护的规范和合适政策,既可以促进油页岩产业可持续发展,也可以避免油页岩开发利用造成环境破坏。

我国现行资源政策对油页岩资源没有特殊规定,对油页岩资源的管理重视不够。一些地区和单位存在地方保护主义,影响了油页岩资源的开发利用。例如,有雄厚经济、技术实力的能源公司,可能无法得到好的油页岩矿;有油页岩资源的地方或单位,可能不具备油页岩开发的经济和技术实力,或不准备进行开发利用。因此,需要研究资源管理政策对油页岩开发利用的约束。

综上表明,未来有关优惠政策、环保政策、资源管理政策等方面的合理制定将促进我国油页岩产业健康发展。

油页岩油是什么?

我国在世界103个产油国中,属于油气资源“比较丰富”的国家,油气资源总的特点是总量丰富,品质一般,分布不均,油气比相近,石油总量略高于天然气。

2.1.1 勘探投入增长,成果显著

2007年全国石油天然气勘查投资大幅度增长,达541.89亿元,较2006年的447.02亿元增加了94.87亿元,增幅达到21.2%,约为“十五”年均勘查投资的2倍。从各石油公司勘查投入的比例看,中国石油天然气集团公司占57.9%,中国石油化工股份有限公司占27.9%,中国海洋石油占10.8%,陕西延长石油(集团)有限责任公司占2.2%,中联煤层气有限责任公司占1.2%。

2007年各石油公司遵循油气并举的勘探思路,加强岩性地层、前陆盆地、海相碳酸盐岩等复杂油气藏勘探,取得重大成果,松辽、渤海湾、鄂尔多斯、四川、塔里木和准噶尔等盆地获得重要发现,落实了一批油气储量,实现了油气储量的高位增长。

冀东南堡油田是2007年油气勘探的最大亮点,提交探明石油地质储量4.45亿吨,三级油气地质储量油当量油达到11.80亿吨。长庆苏里格气田新增基本探明天然气地质储量5652.00亿立方米(此前已提交探明储量5336.52亿立方米),初步形成了我国第一个三级储量超过万亿立方米的巨型气田。

2.1.2 油气储量稳定增长

2.1.2.1 石油

2007年全国新增探明石油地质储量12.31亿吨,较2006年增加了2.82亿吨,增幅29.8%,比“十五”年均增长25.1%,是继1961年(20.60亿吨)、2004年(12.65亿吨)之后的第3个高峰年。全国新增探明技术可采储量2.47亿吨,较2006年增加了0.74亿吨,增幅42.8%。

至2007年年底,全国石油累计探明地质储量277.40亿吨,同比增长4.6%,石油资源探明程度达35.0%;累计探明技术可采储量76.72亿吨,同比增长3.4%;剩余技术可采储量28.33亿吨,同比增长2.7%,储采比15.2。

2007年全国石油新增探明地质储量大于5000万吨的盆地有渤海湾、松辽、鄂尔多斯和塔里木,合计新增探明地质储量11.38亿吨,占全国总量的92.7%,同比增长58.2%;新增探明技术可采储量2.29亿吨,占全国总量的92.1%,同比增长59.4%。其中,渤海湾盆地陆上由于冀东南堡油田的重大突破,新增探明地质储量同比增长了151.0%,新增探明技术可采储量同比增长了141.1%;渤海海域也有大幅增长,新增探明地质储量同比增长了88.0%,新增探明技术可采储量同比增长了82.9%;鄂尔多斯和塔里木盆地的新增储量保持了持续增长的势头。

2.1.2.2 天然气

2007年全年新增探明天然气地质储量6119.03亿立方米,为历史上第2个高峰年,较2006年增加了487.48亿立方米,增幅8.7%,比“十五”年均增长14.1%。新增探明技术可采储量2926.65亿立方米,较2006年下降了262.60亿立方米,降幅8.2%,主要原因是探明的储量中溶解气比例大。

至2007年年底,全国天然气累计探明地质储量7.39万亿立方米,同比增长9.7%;累计探明技术可采储量4.13万亿立方米,同比增长8.4%;剩余技术可采储量3.27万亿立方米,同比增长7.8%。

2007年全国天然气新增探明地质储量大于500.00亿立方米的盆地有松辽、四川、鄂尔多斯、塔里木和渤海湾,合计新增探明地质储量5902.47亿立方米,占全国总量的96.5%,同比增长15.1%;新增探明技术可采储量2831.07亿立方米,占全国总量的96.7%,同比下降7.0%。其中,松辽盆地增长最多,2007年新增探明地质储量2012.03亿立方米,新增探明技术可采储量989.36亿立方米;由于冀东南堡溶解气储量增加了536.08亿立方米,从而使渤海湾陆上新增天然气探明地质储量9.89亿立方米,新增探明技术可采储量149.52亿立方米;而四川、鄂尔多斯和塔里木盆地的新增储量较2006年有明显下降。

2.1.3 石油产量持续稳定增长

2007年,全国石油产量稳定增长,全年累计生产石油1.86亿吨,比“十五”年均产量增长8.0%。其中,中国石油天然气集团公司生产原油1.08亿吨,占全国的57.9%;中国石油化工股份有限公司生产原油0.41亿吨,占22.1%;中国海洋石油总公司生产原油0.27亿吨,占14.4%;延长石油(集团)有限责任公司生产原油0.10亿吨,占5.5%,其他企业23.6万吨,占0.1%。

2007年全国石油产量大于1000万吨的盆地有渤海湾、松辽、鄂尔多斯、塔里木、珠江口和准噶尔盆地,合计产量1.76亿吨,占全国总量的94.5%,同比增长1.47%。除松辽、珠江口盆地石油产量较上年减少外,其余均稳定增长。其中,渤海湾陆上2007年产量5315.41万吨,同比增长0.41%;渤海湾海域1417.22万吨,同比增长0.66%;鄂尔多斯盆地2505.02万吨,同比增长11.60%;塔里木盆地1179.26万吨,同比增长9.46%;准噶尔盆地1251.93万吨,同比增长3.66%。

全国石油产量由2001年的1.59亿吨增加到2007年的1.86亿吨,年均增加450万吨;其中2007年较2006年净增200万吨,同比增长1.1%,2006年较2005年净增300万吨,同比增长1.7%,可见石油产量增长速度变慢。

截至2007年年底,石油累计采出量48.20亿吨,2007年石油产量列世界第5位。

2.1.4 天然气产量快速增加

2007年全国天然气产量大于30.00亿立方米的盆地有松辽、渤海湾、四川、鄂尔多斯、塔里木和柴达木盆地,合计产量593.13亿立方米,占全国总量的85.58%,同比增长21.46%。天然气增幅较大的盆地有塔里木、四川、鄂尔多斯、柴达木和松辽盆地。其中,松辽盆地2007年产量30.49亿立方米,同比增长10.99%;四川盆地产量172.32亿立方米,同比增长10.77%;鄂尔多斯盆地124.63亿立方米,同比增长39.75%;塔里木盆地163.65亿立方米,同比增长37.69%;柴达木盆地34.02亿立方米,同比增长38.86%。

2.1.5 煤层气勘探开发刚刚起步

1996年以来,煤层气勘探开发工作起步,10多年来先后在30多个地区进行了钻井评价,在沁水、鄂尔多斯、阜新、准噶尔等10个盆地和地区取得勘探进展;国家级沁南潘庄煤层气开发示范项目、晋城寺河煤层气开发项目、沁南枣园煤层气开发试验项目和阜新煤层气开发试验项目等4个项目先后进入煤层气商业化开发示范阶段;同时,煤矿区煤层气开发利用也取得进展。

截至2007年年底,探明地质储量1130.30亿立方米。通过钻探和试采评价,目前已确定沁水盆地和鄂尔多斯盆地为2个重点勘探盆地。沁水盆地晋城潘庄煤层气先导试验项目6口多分支水平井的排采,达到了国内日产煤层气的最高水平,其中单井最高日产量达到9万立方米,总日产气量达30万立方米。2007年,煤层气累计产量约2.93亿立方米。

2.1.6 油砂勘探开发还没有真正起步

我国油砂尚处于普查与初步研究阶段。近几年,随着油价的不断升高,石油公司、科研院所、民企等许多机构也开始了油砂的调查、勘探和开采。

中国石油天然气集团公司从2003年开始投入大量的人力、物力进行大量的科学研究,于2006年开展了准噶尔盆地红山嘴红砂6井区油砂水洗工艺小试,完成了红山嘴红砂6井区1万吨产能油砂中试厂可行性论证。2007年,中国石油天然气集团公司在油砂水洗工艺上取得了重大进展。提出了油砂水洗分离4大机理,为新一代高效、低成本水洗配方的优选缩短了研发周期。研制了日处理能力10吨的油砂水洗分离装置,对西北缘油砂进行为期3个月的分离实验,水洗效率85.0%以上,实现18.5吨油砂可分离出1吨油砂油良好效果。进行了日处理200吨油砂的水洗分离放大工艺方案设计,初步确定采用2条生产线,单条生产线日处理200吨油砂,按照18.5吨产1吨油的效果,2008年2条生产线可以实现5000吨油产量。

此外,内蒙古图牧吉地区可供开采的含油10.0%以上的油砂储量为1.04亿吨,可供开采的油砂量为1350万立方米(含油量357.5万吨),该区油砂资源储量大、品质高、赋存浅、油砂层厚,宜于露天开采。恒源矿业公司已在图牧吉建成了油砂分离的生产线,并进行了试生产。

2.1.7 油页岩勘查开发再度升温

我国油页岩勘查程度较低,只有近39.0%的油页岩含矿区勘查程度达到勘探和详查程度,大部分处于普查和预查阶段。油页岩查明资源主要分布在吉林省农安、登娄库、长岭,辽宁省抚顺、朝阳,广东省茂名、高州、电白,海南省儋州等地。

地质、煤炭、石油、冶金、化工、建材等部门都进行过油页岩勘查工作,工作水平基本停留在20世纪50~60年代,由于大庆油田的发现,致使油页岩提炼成本相对较高,勘查工作基本停滞。2005年以来,随着全国油页岩资源评价项目的开展,吉林省地质调查院和中国石油天然气集团公司在吉林省和内蒙古区的3个矿点开展了初步勘查工作。

我国开发利用油页岩已有70多年的历史,20世纪50年代为我国油页岩开发利用的繁盛时期,页岩油产量曾占我国整个石油产量的一半。抚顺页岩油的产量从1952年的年生产页岩油22.61万吨,到1959年年生产页岩油达到72.00万吨,成为我国第1个人造石油生产基地,也是当时世界上最大的页岩油生产基地;20世纪60~90年代为我国油页岩发展的停滞时期;2004年以来,油页岩开发利用再度升温,吉林桦甸、辽宁抚顺、广东茂名、吉林罗子沟、山东黄县等油页岩相继投入开发。

2007年全国共生产页岩油35.00万吨,产自辽宁省和吉林省。其中,辽宁抚顺2007年页岩油产量30.00万吨,吉林桦甸2.00万吨,吉林汪清3.00万吨;大庆油田在柳树河盆地完成了3.00万吨页岩油的中试。山东龙口也准备引进日本的炼油设备,开展油页岩的炼制。广东茂名开采的油页岩主要用于发电,目前电厂正在建设当中。

2.1.8 天然气利用不平衡

2007年,我国一次能源消费结构中,天然气只占有3.3%,而全球天然气在一次能源中的比重达到近1/4。随着我国天然气探明储量及产量的稳步增长,天然气在我国一次能源中的比重将稳步提升。国际原子能机构在一份关于21世纪能源的研究报告认为,约在2040年,世界天然气供应将超过石油和煤炭,在一次能源消费中的比重将达到51.0%,成为名副其实的“第一能源”。但是,天然气的广泛利用,必须有相应的政策出台,以鼓励甚至强制天然气的利用。

我国“十一五”期间的能源发展目标是:2010年,我国一次能源消费总量控制目标为27.00亿吨标准煤左右,年均增长4.0%。煤炭、石油、天然气、核电、水电、其他可再生能源分别占一次能源消费总量的66.1%、20.5%、5.3%、0.9%、6.8%和0.4%。

煤炭、石油在我国一次能源消费结构中的比重将下降,天然气在我国一次能源中的比重将稳步提升。在我国原油进口依存度不断提高的情况下,油价高涨使我国石化企业承受着较大的成本压力。在预计未来几年油价继续高涨的情况下,降低石油在一次能源中消费比重,有助于缓解我国进口原油的压力。天然气与煤炭、石油相比,具有清洁、无污染的优点,在油价持续高涨的情况下,天然气的优势得以显现。

2.1.9 天然气水合物调查研究取得初步进展

2001年,中国地质调查局在财政部的支持下,广州海洋地质调查局继续在南海北部海域进行天然气水合物资源的调查与研究,计划在东沙群岛附近海域开展高分辨率多道地震调查3500千米,在西沙海槽区进行沉积物取样及配套的地球化学异常探测35个站位及其他多波束海底地形探测、海底电视摄像与浅层剖面测量等。

2002年1月18日,国务院批准设立了“我国海域天然气水合物资源调查与评价”专项(简称“118”专项),执行时间为2002~2010年,承担单位是国土资源部中国地质调查局。

“118”专项自启动以来,先后组织调查船6艘共20个航次,重点在南海北部陆坡西沙、神狐、东沙及琼东南等4个海域,有重点分层次地开展了天然气水合物资源调查与评价,并在神狐海域实施了钻探工程,获取了天然气水合物实物样品。

2007年,主要在南海北部琼东南海域重点目标区、南海西部陆坡区,开展了海域天然气水合物资源调查,完成多道地震、水深测量各5015千米,地质取样202个站次;在综合分析地震、地质和地球化学等资料信息基础上,优选东沙海域天然气水合物钻探目标区3个,神狐海域天然气水合物钻探目标区2个;提出了东沙海域天然气水合物钻探井位6个,神狐海域钻探井位8个。

2007年5月1日,在南海北部陆坡首钻获取了天然气水合物实物样品,实现了我国海域天然气水合物调查的战略突破,为南海北部陆坡天然气水合物资源远景评价及成藏机理和分布规律研究提供了第一手资料和基础。据现场资料显示,钻井岩心中多个层段含水合物,含水合物的沉积层厚度达40多米,通过对钻探取样、测井和地震资料的综合分析,初步预测该区天然水合物总资源量大于100亿吨油当量。

一、油页岩油的基本特征

(一)油页岩油的定义

油页岩油,顾名思义,就是从油页岩中提炼出来的油,因此,了解油页岩油,首先需要了解油页岩。油页岩属于非常规油气资源,它与石油、天然气、煤一样都是不可再生的化石能源,油页岩资源储量仅次于煤炭,其热解可得到油页岩油和煤气,因资源丰富和开发利用的可行性高而被列为21世纪重要的接替能源。

油页岩,又称油母页岩,是一种固体可燃有机质沉积岩。含油率和发热量是评价油页岩工业用途的重要工业指标,因此,一般将灰分产率超过40%,含油率大于3.5%,发热量不少于4.18kJ/g的沉积岩称为油页岩(郑伟,1997;刘招君,2006)。从油页岩中提炼出来的油呈黑褐色,略带绿色荧光,成分与石油相似,常称为人造石油,类似原油,经炼制可获汽油、煤油、柴油、润滑油和石蜡等。除了提炼油页岩油,油页岩也可以作为燃料用来发电、取暖和运输。炼油和发电后剩下的废渣生产建筑材料、水泥和化肥或进行化工产品的提炼、金属提取等。

广义上页岩油的概念涵盖了由油页岩炼制得到的油页岩油,因此,为了区别广义上的页岩油概念,将油页岩油定义为从油页岩干馏提炼出来的油,即对开采出的油页岩或原位地下油页岩进行加工处理(如低温干馏)所获得的原油(伊然,2015)。由于现在油页岩油概念的特殊性,对油页岩油的评价主要集中在油页岩矿上。

(二)油页岩的性质

1.颜色

油页岩的颜色与其中有机和无机物质组成有关。美国绿河盆地油页岩呈灰绿色,吉林桦甸油页岩呈褐色,准噶尔盆地南缘油页岩(博格达山前油页岩带)呈灰褐色—深灰色。通常油页岩颜色越浅,含油率越高。

2.密度

油页岩的密度主要取决于其中无机矿物质的含量和密度。一般情况下,油页岩密度越大,含油率越低。

3.硬度与强度

油页岩的硬度与强度与所含矿物质的性质和形成年代有关。时代老的油页岩硬度较大。强度和硬度对干馏过程也有影响。

4.灰熔点

油页岩的灰熔点也称熔融性,是油页岩受热时由固态向液态逐渐转化的特性,与油页岩的成分及加工过程有关。在工业上多用软化温度作为熔融性指标,称为灰熔点。低灰熔点的油页岩在热加工时在炉内易结渣,影响生产的进行。我国油页岩灰分中氧化钙较少,因此灰熔点一般较高,软化温度多在1200~1450℃以上。

二、油页岩资源、利用及发展趋势

全球油页岩资源比较丰富,世界油页岩油的已知可采储量折算成原油的总量要超过世界石油的总可采储量。油页岩已有200多年的开发历史,从1839年法国Autun油页岩矿床开采开始,到20世纪30年代,世界油页岩油年产量达到了5×106t;20世纪40年代由于第二次世界大战的影响,油页岩油年产量明显下降。1945-1980年,油页岩利用率有快速增长的趋势。但自1980年以后,由于石油的大量发现和开发,世界性大规模开采廉价石油,直接影响了油页岩开发利用的进程。但在80年代后期,世界能源消费量猛增,油页岩工业也再次兴起。随着国际油价的波动以及全球能源需求的不断增长,以及石油的世界性大量消耗,开发石油及替代品是各国能源开发研究的主要课题,因此人造石油——油页岩油的地位越来越显得重要,重新引起世界各国的重视。

(一)油页岩资源分布

全球油页岩资源十分丰富,据不完全统计其蕴藏资源量约有10×1012t,比煤炭资源量多40%,且分布非常广泛。根据2006年对世界范围内33个国家和地区的油页岩资源综合统计结果(图2-3),折算成油页岩油,总储量超过4000×108t,远远超过了世界石油资源储量1500×108t、总资源量3000×108t的数据。世界油页岩油储量超过10×108t的国家有美国、俄罗斯、刚果(金)、巴西、摩洛哥、约旦、澳大利亚、爱沙尼亚和中国等。美国的油页岩储量为3035.66×108t,约占世界总储量的66%。美国大约75%的油页岩集中在科罗拉多州、犹他州和怀俄明州。

中国的油页岩资源也较丰富,其中最负盛名的为抚顺矿区,与煤共生,探明油页岩储量36×108t,平均产油率约5.5%;茂名油页岩矿,可采储量40×108t,平均产油率6.0%。据国土资源部新一轮油气资源评价(2005)结果,我国油页岩资源主要分布在22个省和自治区、47个盆地,共有80个含矿区。全国油页岩资源为7199.37×108t,油页岩油资源为476.44×108t,油页岩油可回收资源为119.79×108t(表2-4)。

图2-3 世界主要国家油页岩油估量份额(据刘招君,2009)

表2-4 全国油页岩/油页岩油资源评价结果(据刘招君,2009) 单位:104t

我国油页岩资源主要分布在东部区和中部区,东部区(主要包括松辽盆地和渤海湾盆地)为3442.48×108t,中部区(主要包括鄂尔多斯盆地和四川盆地)为1609.×108t,青藏区(主要是羌塘盆地)为1203.20×108t,西部区(主要包括柴达木盆地、塔里木盆地和准噶尔盆地)为749.43×108t,南方区(前面四区以外的中国南方大部分地区)为194.61×108t,这5个地区分别占我国油页岩资源的48%、22%、17%、10%和3%。其中含油率为5%~10%的油页岩油资源量为182×108t,含油率大于10%的页岩油资源量为140×108t,远比国内已经发现的天然石油储量要多。与美国的油页岩地质特征相比,我国油页岩资源埋藏较深,油页岩平均厚度约为20~30m,多夹有砂岩、泥岩等,且相当一部分为含油率小于5%的贫矿,含油率大于10%的富矿较少,主要是5%~10%含油率的油页岩资源。

按盆地划分,我国油页岩主要分布在松辽盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、羌塘盆地、柴达木盆地、抚顺盆地、茂名盆地、民和盆地、敦密盆地等,其中以松辽盆地油页岩资源量最大,达3000多亿吨;按成矿年代划分,我国油页岩分布年代广,包括了石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、古近纪和新近纪;按成矿环境划分,主要油页岩成矿环境包括湖相、湖沼相、海陆交互相、浅湖相、半深湖—深湖相、浅海—潟湖相。

(二)油页岩资源的开发利用

1.油页岩的开采方式

由于油页岩中的有机质呈固态,不能像石油一样在岩石孔隙中流动。油页岩的开采分为露天开采和地下开采,与煤的开采非常类似。当地下油页岩层倾角较缓,埋藏较浅,通常小于500m,且油页岩层厚度达几十米时,则可以采用露天开采方法,即剥离覆盖于油页岩层上面的岩土,使油页岩敞露于地表进行开采。露天开采除了考虑油页岩的地下埋深外,还须考虑剥采比,即覆盖于油页岩层上应剥离的岩土量与油页岩采出量之比,这是油页岩露天开采经济性的重要因素。如果油页岩层较薄,而覆盖于其上的岩土又较厚,即剥离比很大,那么即使油页岩层埋藏较浅,也会使得开采费用很高,从而增加油页岩的利用成本。当油页岩层埋深大于500m时,通常采用地下开采方法,地下开采的方法主要有壁式开采和房柱式开采。

2.油页岩的利用途径

油页岩的沉积环境范围很广,因此具有多种有机质和矿物质。油页岩不但可提炼出各种燃料油类,而且还可炼制出各种合成燃料气体及化工原料,副产品还可用于制砖、水泥等建筑材料。归纳起来,油页岩有三种主要用途:干馏制取油页岩油及相关产品;作为燃料用来发电、取暖和运输;生产建筑材料、水泥和化肥。

1)干馏制取油页岩油及相关产品

油页岩经过加热和裂解可产生类似于天然石油的油页岩油,常称为人造石油。一般来说,1t页岩可提炼出38~378L(相当于0.3~3.2bbl)油页岩油。油页岩油加氢裂解精制后,可获得汽油、煤油、柴油、石蜡、石焦油等多种化工产品。

当前世界上油页岩干馏生产油页岩油的国家只有中国、爱沙尼亚和巴西。2000年世界油页岩油油产量为50×104t,到2011年世界油页岩油产量已达到146×104t(表2-5)。近年来,由于油价下跌,在一定程度上影响了油页岩油产量,但2015年全球油页岩干馏炼油量达到151×104t,其中中国83×104t,爱沙尼亚50×104t,巴西18×104t(马跃等,2016)。

表2-5 2011年世界页岩油产量(据李术元等,2012)

2)作为燃料用来发电、取暖和运输

首先是用来发电,利用油页岩发电的形式有两种。一是直接把油页岩用作锅炉燃料,产生蒸汽发电;另一种是把油页岩低温干馏,产生气体燃料,然后输送到内燃机燃烧发电。目前普遍采用前一种形式。其次,可以利用油页岩燃烧供暖。另外,可以利用油页岩燃烧带动发动机,用于长途运输。

爱沙尼亚拥有世界上装机容量最大的油页岩发电厂,是利用油页岩发电方面最好的国家,该国94%的电力依托于油页岩发电。中国目前有3座小型油页岩电站,分别为吉林桦甸热电厂,能力15MW;吉林汪清页岩油厂热电站,能力9MW;广东遂溪热电厂,能力6MW(表2-6)。

表2-6 2011年世界油页岩发电厂(据李术元等,2012)

3)生产建筑材料、水泥和化肥

油页岩渣是油页岩在干馏提炼页岩油时产生的废渣,累积堆积占用大量的土地。与此同时,因为油页岩渣中含有大量的重金属元素,雨水淋溶以及扩散后会破坏农业生产,严重污染周围的水源、生物及土地,使土地毒化、酸化,破坏土壤生产能力,从而危害居民的健康。油页岩渣的应用主要是制备陶粒支撑剂、覆膜支撑剂、轻质砖和水泥等建筑材料,以及吸附剂和泡沫玻璃等(周红霞等,2013)。

(三)油页岩油开发面临的问题

虽然油页岩资源丰富,对于缓解能源危机具有十分重要的意义,但油页岩油的勘探开发仍存在一系列的问题,包括资源评价、开采技术、后期环境破坏等,这一系列的问题都严重制约了油页岩油的开采。

资源方面,油页岩资源丰富但资源探明程度低。以吉林省为例,该省的油页岩资源丰富,总资源量达2800×108t以上,但查明资源仅占总资源量的四分之一,且除桦甸、汪清外,全省99%以上的油页岩资源还没有进行可行性研究和经济评价,严重制约了资源的大规模开发和利用。此外,该省油页岩的开发利用率低。目前,全省仅桦甸、汪清两地油页岩资源正在开发利用,且集中于中、小富矿,采富弃贫资源浪费问题严重。

环境方面,首先对生态及水质破坏严重。数据表明,开采1m3油页岩,一般需抽出25m3的地下水,采矿水排放导致地表水和地下水中硫酸盐含量大量增加,长期开采将破坏生态平衡和水位水质的稳定。二是灰渣污染问题突出。油页岩干馏或直接燃烧后产生大量灰渣,1t原矿干馏后约产生0.7~0.9t半焦,燃烧发电后约产生0.6~0.7t灰渣,需占用大量土地露天堆放,形成粉尘,造成水体等二次污染。三是生产环节产生粉尘、废气、废水、废物等污染环境。主要是破碎筛分工序产生粉尘,干燥单元、加热炉、干馏炉及储存运输过程中产生SO2、NO2、H2S等烟气,干馏、脱硫工艺生成废水,干馏、燃烧等过程产生半焦、页岩灰、炉渣等。四是采空区沉陷隐患较大。目前,油页岩开采方式为传统的井工开采,形成的采空区在岩移作用下将使地表产生不同程度的沉陷,对周边居民生产生活、城市建设及用地规划产生较大影响。

(四)油页岩油的发展趋势

2007年世界油页岩年会作出测算,当石油达到每桶25美元时,油页岩地下冷却干馏就可盈利;当油价达到每桶35美元时,将油页岩采出加温干馏也可达到盈利点。2012年国际油价在80~110美元/bbl之间波动,虽较2011年有所回落,但油页岩油的价格不断攀升。油页岩油的市场价格从2005年的平均2600元/t上升到2012年的5500元/t。但近年来随着国际原油价格的降低,世界页岩油产量预计将会减少。

对油页岩的利用是综合性的,其经济效益也要综合考虑。以生产页岩水泥为例:1×104t的页岩油厂,可以生产25×104t的水泥,投资25×104t的水泥厂为2000万元,页岩水泥的利润为50~100元/t,纯利润达到每年1250万~2500万元。可见如果投资页岩水泥厂,投资成本当年基本就可收回。如果对油页岩废料加以合理充分利用,其利润甚至不低于从中提炼油页岩油。油页岩油和页岩水泥的综合利润,折合成国际市场的综合油价为10~15美元/bbl,即原油价格在10~15美元/bbl为此项目盈亏平衡区间。当然,提取油页岩油后的副产品还有许多其他用途,牵涉到具体开发利用时,经济效益的计算要统筹考虑。

国家在宏观政策上大力支持油页岩资源的开发和综合利用,中国政府在“十一五”发展规划中,就已明确提出将大力开展油页岩的勘探开发,增加科技投入,降低开采成本,增加中国油气资源的保障程度。2011年国家发改委发布的国家产业结构调整指导目录中将油页岩、油砂、页岩气、天然气水合物等非常规资源勘探开发列为鼓励类产业。因此,应当抓住有利时机,对油页岩资源进行合理开发。在充分利用油页岩资源的同时,更要重视环境和经济的可持续发展。根据实际情况,可考虑在以下七个方面对油页岩进行综合利用:(1)引进先进的油页岩干馏工艺生产油页岩油;(2)以炼油焦和筛选后的油页岩为燃料,建设配套燃油页岩循环流化床机组的发电厂;(3)利用油页岩灰渣生产油页岩烧结砖和油页岩水泥等建筑材料;(4)利用油页岩燃烧供暖,为矿区和当地百姓解决冬季取暖问题;(5)借鉴抚顺矿业集团的经验和引进其工艺技术及设备,利用页岩油生产喷雾炭黑;(6)为农业发展生产所需的复合肥;(7)对酚、氨及吡啶等副产品予以综合利用。总之,在最大限度地实现其资源价值并且考虑环境因素的情况下,油页岩开发利用前景将十分光明,尤其是对于中国这种能源高度依赖国际市场的国家,油页岩市场会更加宽广。国际能源机构预言,2020年以后,非传统来源的石油供应量会有很大的增加,约占世界石油需求总量的8%,这部分增量很可能由部分油页岩油来满足。