Phân tích đặc trưng và triển vọng sử dụng đá phiến dầu

0.Lời tựa: 1.Giới thiệu về đá phiến dầu 2.Thực trạng nguồn tài nguyên đá phiến dầu và qui luật hình thành các mỏ đá phiến dầu 3.Thực trạng khai thác,phát triển và sử dụng đá phiến dầu 4.Phân tích mở rộng nguồn tài nguyên 5.Tổng kết đánh giá và những vấn còn gặp phải

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地学前缘(中国地质大学(北京) ;北京大学)第 12 卷第 3 期 2005 年 9 月 Earth Science Frontiers (China University of Geosciences ,Beijing; Peking University) 中国油页岩特征及开发利用前景分析 刘招君,柳蓉 吉林大学地球科学学院,吉林长春 130061 LIU Zhao-jun , LIU Rong School of Earth Sciences , ] ilin University , Changchun 130061, China Vo1. 12 No. 3 Sep. 2005 LIU Zhao-jun , LIU Rong. Oil shale resource state and evaluating system. EarthScience Frontiers ,2005 , 12(3) :315-323 Abstract: Oil shale is a kind of important alternative resource of e口ergy. In China , oil shale resource is concen trated in fifteen provinces Cdistrict) and the identified resources is estimated at 32. 989 billio日 tons , which is only behind America , Brazil and Estonia. Oil shale of Jilin Province , Guangdong Province and Liaoni日g Prov ince covers 52. 83 % C 17. 427 billion tons) , 16. 72 % C 5. 515 billion tons) and 13. 65 % C 4. 505 billion tons) of the countrywide identified resources respecti飞rely. Oil shale of China has its own characters that mostly deposits i日 the Cenozoic and was formed i日 contl日创ltal environment. The high grade oil shale Cyield by weight of rock) deposits of China mainly distribute in Cenozoic small-scale fault basin of assembling coal, thus the low oil rate of oil shale with huge resources deposits mostly distribute in Upper Cretaceous large-scale petroleum depres S10日 basin. The formatio日 of oil shale deposits in small-scale fault basin of China Csuch as Huadian) is mainly affected by tecto日ic and climate fu日ction , thus the formatio日 of Oil-shale deposits i日 large-scale depression ba SI日 Csuch as Songliao Basi日) relates to global anoxic event , which often changes with the sea-level tightly. The 口ew evaluation system defined the lowest grade oil shale as follows: "The Fischer assay yield of the oil shale is 日ot less than 3.5 wt%". During the assessme时, different grade and buried depth are adopted in the 口eweval uation system. 1口 order to exploit and utilize oil shale effectively , it is the best way to combine oil-refining , chemicals productio日, generation of electricity , metal refining and building materials productio日 into a whole multi-purpose utilization. The oil shale industrialization of China will come true in a middle-long term with great development prospect. Key words: oil shale; oil shale character; e飞raluatio日 system; alternative source of energy; exploitation and uti lization prospect 摘 要:泊页岩是一种重要的替代能源资源,中国泊页岩主要分布于中国 15 个省份(区) ,总查明资源储量 329. 89 亿 t,居世界第四位。其中,吉林省、广东省、辽宁省分别为 174. 27 亿 t、 55. 15 亿 t 和 45.05 亿 t,并分 别占全国泊页岩探明资源储量的 52.83% 、 16.72%和 13.65%。中国泊页岩具有沉积时代以新生代为主,沉 积环境以陆相为主的特征。中国高含油率的泊页岩主要分布在新生代小型聚煤断陷盆地,而低含油率泊页岩 主要分布在晚白圭纪大型含油气拗陷盆地,且资源量巨大。中国小型断陷盆地泊页岩,如桦甸泊页岩的形成 主要受构造、气候作用影响;而大型拗陷盆地,如松辽盆地泊页岩的形成与全球缺氧事件有关,而缺氧事件常 与海平面变化关系密切。新的评价体系把泊页岩边界品位含油率(ω)定为 3.5% ,并按不同品级、不同埋藏 深度进行泊页岩资源系统评价。坚持综合开发和利用,走炼油化工发电多金属提取建材一条龙联合生产 是最佳开发利用途径。中国泊页岩工业在中长期内将可实现泊页岩工业化,具有广阔前景。 收稿日期 :2∞5 - 04 - 21; 修回日期: 2005 - 07 - 25 基金项目:全国泊页岩资源评价重大专项 (ZP-Y-OD; 吉林省科技发展计划项目 (2003043 7) 作者简介:刘招君(1951 ),男,教授,博士生导师,从事含油气盆地分析和泊页岩资源评价研究。 316 刘招君,柳蓉/地学蔚绿 (Eartn Scíence Frontíers)2005 , 12 (3) 关键词:泊页岩;泊页岩特征;评价体系;替代能源资源;开发利用前景 中图分类号 :P618. 12 文献标识码 :A 文章编号: 1005 - 2321(2005)03 - 0315 - 09 O 寻|言 油页岩至今还未有一个统一的定义,有的学者 侧重油页岩成因定义[lJ 有的学者侧重工业标准定 义[幻,有的学者侧重成因工业标准综合定义①,还有 的定义很模糊,认为"实际上任何热解生油量达到一 定商业标准的战层岩石均可看作是油页岩"[3J 。综 合各家观点,我们把油页岩定义为:油页岩(又称油 田页岩)是一种高灰分(>40%) 的固体可燃有机矿 产,低温干情可获得类似天然石油的页岩油。有机 质含量较高,主要为腐泥质、腐擅质或混合型,其发 热量一般>1 000 kcal/kg Cl kcal二 4.186 8 kJ)。 资源。因此,油页岩的利用己经更趋复合、多元化。 油页岩成因及成矿规律方面,国外进行了一定 探索,除美国绿河油页岩矿研究得比较全面,总的来 说还是比较薄弱。对于美国绿河油页岩,国外学者 先后提出了干盐湖复合体模式和生物化学分层湖模 式。干盐湖复合体模式从湖岸线位置变化、湖水盐 度和碱度增高的证据以及页岩中沉积构造组合特征 对油页岩形成进行了分析[15]; 生物化学分层湖模式 侧重从生物对油页岩形成的影响进行了分析[l6J 。 油页岩资源评价方面,由于涉及油页岩开发的 经济效益及其各个国家油页岩综合开发的程度,目 前还没有形成比较统一的评价体系。 油页岩资源在世界许多地区都有分布,但分布 1 油页岩评价体系 并不均匀,主要分布于美国、俄罗斯、加拿大、中 国町、扎伊尔、巴西[町、爱沙尼亚[7J 、澳大利亚等国 油页岩由于其特殊的组成和结构决定了它许多 家[8J 。根据目前全球油页岩资源现状,若将它折算 可供综合利用的潜在前途,因此,油页岩资源评价参 成页岩油,可以达到 4 000 多亿 t,相当于目前世界 数很难确定,并且许多参数还与当地的经济发展程 天然原油探明可采储量的 5. 4 倍[川] 但从世界石 度有关。因此,目前国内还没有一套比较统一的油 油资源的评价现状来看,很多国家的油页岩资源并 页岩资源评价体系,包括评价方法体系、参数体系、 未做过详细的普查,探明的油页岩储量还只占整个 评价规范和评价流程等。 2004 年国家立专项开展 资源量的一小部分。"新一轮油气资源评价" ..全国油页岩资源评价"为 油页岩沉积环境从海相到陆相都有分布,但固 其中的课题之一,这一次也是首次全国性油页岩评 外以海相为主[口]。油页岩形成的时代也很广泛,从 价工作。为指导新一轮全国油页岩资源评价,统一 寒武纪、奥陶纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、保 全国油页岩资源评价标准,编制了中国油页岩资源 罗纪、自圭纪到第三纪都有分布[lzJ (表1)。 评价新体系②。 油页岩作为一种重要的替代能源资源以其巨大 参考我国固体资源评价规范,坚持新的矿产资 的储量、丰富的综合利用层次,引起了全世界的关源/储量分类标准 (GB/T 17766-1999) 与国际标准 注。目前,世界上 69% 的油页岩用来发热、发电, 基本接轨的原则,统一了油页岩资源评价的术语、体 25%的油页岩用来提炼页岩油,6%的油页岩用来做 系、评价方法、评价结果。新体系针对油页岩边界含 建筑材料和其他方面的用途。油页岩工业主要分布 油率、资源类别、资源评价可行性等有争议的问题进 在爱沙尼亚、巴西、德国、俄罗斯和以色列等国[8J 。 行了拟定。资源类型分资源储量和技术可采资源储 爱沙尼亚是世界油页岩开发利用程度最高的国 量。资源储量分为查明资源储量和潜在资源量,技 家山,开采的油页岩主要用于发电。爱沙尼亚拥有 术可采资源储量分为查明技术可采资源储量和潜在 世界上装机容量最大的油页岩发电厂[l4J 巴西德 技术可采资源量。新评价体系中,充分考虑到油页 国、俄罗斯和以色列等国除用于发电外,还用来提炼 页岩油及开展一些其他综合利用。 油页岩的开采、加工成本和环境污染是阻碍油 页岩开发的两大困难因素。随着开发利用技术的进 步和环保意识的增强,全球趋向于充分利用油页岩 ①赵隆业,陈基娘,王天 )1民中国泊页岩物质成分及工业成因分 类.国家自然科学基金项目 (4870141) .1990. ② 刘招君.新一轮油气资源评价.全国泊页岩资源评价实施方案. 吉林大学地球科学学院, 2004. 刘招君,柳蓉/地学蔚绿 (Eartn Scíence Frontíers)2005 , 12 (3) 317 表 1 国外主要泊页岩分布时代及其特征 Table 1 The age and characters of oil-shale in foreig丑 countries 时代 泊页岩分布 形成环境及特征 新生代 晚古近纪 美国加利福尼亚南部、意大利西西里岛、俄罗斯高加索 海相,与硅藻土和稠泊共生 早古近纪 美国(绿河、皮申斯盆地) 湖相 巳西南部、捷克、俄罗斯南部、澳大利亚昆士兰中部 陆相,与煤共生 中生代 臼歪纪 以色列、约旦、叙利亚和阿拉伯半岛南部、澳大利亚昆士兰西部 海相地台型、浅海沉积型 f朱罗纪 美国阿拉斯加州、法国北部巴黎盆地、东欧、南欧、亚洲东部 海相、陆相湖泊沉积,与煤共生 三叠纪 扎伊尔的斯坦利维亚盆地、东欧、南欧、美国阿拉斯加州 海相 古生代 二叠纪 澳大利亚(昆士兰东部) 浅海 澳大利亚(南威尔士的悉尼盆地、昆士兰东部) 陆相,与煤共生 美国(蒙大拿州) 湖相 巳西巳拉那盆地、南非卡罗盆地 海相 法国(奥顿、圣希拉尔、特洛特、苏尔莫林) 陆相,与煤共生 石炭纪 美国:犹他、堪萨斯等 海相 泥盆纪 美国(中部和东部各州) 湖相沉积 俄罗斯(伏尔加 乌拉尔地区) 海相 奥陶纪 波罗的海盆地(爱沙尼亚中奥陶世) 海相 美国(阿巴拉契亚盆地) 海相 加拿大 海相 寒武纪 俄罗斯(西伯利亚地台东北部安纳巳尔河和勒拿河的 富含于海相钙质、泥质、硅质沉积物中奥列尼尧克盆地) 元古宙 前寒武纪 美国(密执安、威斯康星州) 海相 岩的开采、干馆等新技术的不断提高,把油页岩边界 用和煤化作用过程,转变为固体的可燃有机岩。其 品位含油率 (ω) 定为 3 , 5%。并按不同品级 (3 , 5% 造岩矿物主要为粘士类硅铝酸盐矿物,二氧化硅、氧 10%) 、不同埋藏深度 化铝、氧化铁含量较多,氧化钙含量较少[四]。油页 (D~100 m、D>l 000 m) 、不同地理环境(平原、丘 岩分布于大小沉积盆地 90 多处,主要盆地有松辽盆 陵、山地、沙漠、黄土塘、高原、戈壁、湖沼等)分别进 地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、阴山 行统计资源量。再根据油页岩矿地质特征,对我国 大青山区、茂名盆地、下辽河抚顺盆地、尚志 依 各油页岩矿进行经济技术可行性分析,最终对各盆兰 罗北盆地等。目前,有 34 个主要含矿区(图 地油页岩资源进行综合分类 1)。沉积时代从石炭纪到第三纪都有产出,但以新 2 油页岩资源现状及成矿规律 2.1 油页岩资源现状 中国是一个油页岩资源丰富的国家,储量仅次 于美国、巴西和爱沙尼亚,居世界第 4 位[l7J 。中国 油页岩主要分布于 15 个省份(区) ,主要集中在东北 和中南地区,查明资源储量 329. 89 亿 t①。其中,油 页岩查明资源量吉林省 174.27 亿 t、广东省 55. 15 亿 t、辽宁省 45. 05 亿 t,分别占全国油页岩查明资 源量的 52.83% 、 16.72%和 13.65% 。 2.2 油页岩成矿规律 中国油页岩沉积环境为陆相湖泊、海相以及海 陆交互相,但以陆相为主。油页岩由低等植物和高 等植物及动物碎片组成。在还原条件下经过成岩作 生代的第三纪为主(表 2) 。油页岩查明资源储量中 含油率 3.5%10%分 别占总资源量的 9.1% 、 89.6% 、1. 3% 。因此,含油 率 5%~10%的油页岩是中国油页岩的主要资源。 中国陆相油页岩的形成主要受构造、沉积环境、 气候等因素控制。也有学者提出中国松辽盆地油页 岩的形成与海侵事件有关[l9J 。对于陆相断陷盆地, 气候和构造运动对内陆盆地油页岩的形成、赋存和 分布起着重要控制作用,很大程度上决定了矿产形 成和分布规律。赋存油页岩的沉积盆地中生代以塌 陷湖盆为主,新生代以断陷湖盆为主。从中国油页 岩时空分布来看,油页岩富矿主要富集于新生代断 陷湖盆中。广东茂名、吉林桦甸、辽宁抚顺以及山东 ① 国土资源部信息中心.2002 年资源储量报告, 2002. 318 刘招君,柳蓉/地学蔚绿 (Eartn Scíence Frontíers)2005 , 12 (3) 70 ' 50' 30' 20 ' l革悻舆 飞、 ./ ! / / / D白洋 900 1000 800 图 1 全国查明抽页岩资源分布图 Fig. 1 Sketch of identified oil shale resources in China 表 2 中国主要泊页岩矿床的地质特征 Table 2 Geology of oil shale deposits in China 140。 当00 ......---- 4(}D 300 k .!i- ‘白 f / 20" J 120。 代表性 泊页岩特征 时代 矿床 盆地类型 沉积环境 厚度1m 含油率1% 新生代 新近纪 广东茂名 断陷 湖 10. 00~49. 0。 6. OO~ 13.66 古近纪 吉林桦甸 断陷 内陆湖 l. 00~4. 50 8. 00~12. 0。 辽宁抚顺 土动陷 内陆湖 70. OO~ 119.0。 6. 00~10. 0。 山东黄县 断陷 内陆;可湖 2. 00~15. 00 9. 00~22. 0。 中生代 晚白圭世 吉林农安 土动陷 内陆湖(海侵) l. OO~ 10.0。 3. 50~7. 00 早臼圭世 吉林汪清 断陷 内陆;可湖 O. 30~3. 00 3. 50~7. 44 中株罗世 甘肃炭山岭 土动陷 内陆湖 O. 70~34. 50 5. 00~17. 0。 青海小峡 土动陷 内陆湖 l. 15~6. 30 5. 22~ 10.52 晚三叠世 陕西彬县 土动陷 内陆湖 O. 54~15. 0。 4. 15~8. 47 晚古生代 早二叠世 新疆妖魔山 前陆盆地 近海相 2. 00~25. 0。 4. 65~ 18.91 杳明储量1(108 t) 泊页岩 页岩泊 55. 15 3.63 3.38 0.29 43.94 2.65 2.78 0.41 168.94 9.51 l. 95 O. 14 2.56 O. 191 0.17 0.02 l. 57 O. 14 2.17 O. 15 黄县油页岩都发育于新生代小型断陷湖盆中,含油 低,一般只有 5%左右。晚古生代油页岩主要沉积 率较高。其中,黄县油页岩的含油率高达 22%。中 在新疆妖魔山地区,此盆地属于近海盆地。油页岩 生代油页岩主要发育在大型塌陷湖盆内,含油率较 呈纸片状,含油率较高,一般在 4. 65%~18. 91% 。 刘招君,柳蓉/地学蔚绿 (Eartn Scíence Frontíers)2005 , 12 (3) 319 中国油页岩主要分布在吉林省,而桦甸油页岩- 缺氧事件又常与海平面升降有关。目前争议最多的 是吉林省油页岩含油率最高的矿区。桦甸盆地是位 是发育于中国含油气盆地松辽盆地的黑色油页岩。 于东北聚煤盆地敦密断裂带主干断裂带北侧的小型 松辽盆地农安地区油页岩是全国资源量最丰富 断陷盆地。盆地内两组断裂将平绥的单斜构造形式 的地区。油页岩主要发育在青山口一段和嫩江组二 切割为公郎头断块、大城子断块和北台子断块(图 段,为松辽盆地的塌陷期。青山口组、姚家组和嫩江 2a) 。 组时期,盆地进入整体塌陷阶段,青山口组早期和嫩 桦甸油页岩的形成主要受气候和构造的控制。 江组早期,盆地构造沉陷速率大于沉积物供应速率, 油页岩形成于古近系桦甸组,桦甸组共有三段:下部 湖泊面积扩大,水深增加,出现沉积物匮乏现象而形 B 汕页27可采层祟积厚度等值线凶 图 2 桦甸盆地地质图与抽页岩成矿规律 Fig. 2 Geology map and sediment盯Y regularity of oil shale in Huadian basin 成饥饿盆地。 黑色油页岩的形成条件往往与盆地底层厌氧有 关。从松辽盆地油页岩分布特征上看,油页岩的缺 氧环境主要是因为水体分层所造成的[叫。在青山 口组和嫩江组层位中发现了半咸水、咸水生物群C~P 半咸水沟鞭藻、造鱼牙齿和瓣鲤类等) [21J 。古盐度 。r/Ba>O , 5 、 B/Ga>5)等地化指标也表明松辽盆 地存在海相沉积夹层,有与外海沟通的历史。因此, 油页岩的形成的最大可能是由于海水的侵入,导致 盐度密度分层而形成缺氧环境。 在地震资料解释、单井和联井基准面分析基础 上,通过多种方法综合运用编制了松辽盆地的基准 面升降曲线(图 3) 。松辽盆地基准面变化曲线与 日aq(l 987) 的全球海平面变化曲线对比在二级基准 面变化曲线的形态上吻合程度很高。青山口组一段 和嫩江组二段发育的厚层黑色油页岩与松辽盆地基 准面变化曲线中的两次最大湖侵对应,显示出油页岩 为盆地两次最大湖泛期的产物。两次最大湖泛面的 位置又与全球的最大海海泛面对应,而且这两次全球 海平面上升期和缺氧事件期同步。这进一步证明了 油页岩的形成与海侵事件和缺氧事件密切相关。 黄铁矿段CEz_3 h1 ) , 中部油页岩段(巳 3 h2 ) , 上部含煤 3 段CEz_3 h3 ) 。油页岩与:原共生,为潮湿气候下的产物。 油页岩开发利用现状 盆地内大型同沉积断裂常控制盆地的构造演化 和古地理格局,中小型同沉积断裂往往影响矿体的 厚度、结构及富集带的分布。 桦甸油页岩段沉积时盆地构造形式为半地主式 (图 2A) 。沉积中心位于断裂带一侧(公郎头 大城 中国开发利用油页岩己有 70 多年的历史,主要 是提炼页岩油、制煤气以及作为燃料直接燃烧,尤其 在页岩油的提炼方面积累了丰富成熟的技术经验。 目前,中国正进行油页岩开发利用的矿区有辽宁省 抚顺、广东省茂名、吉林省桦甸、汪洁和甘肃省炭山 子区) ,厚度为 180~240 m,沉阵中心与沉积中心一 岭等区。 致,为同生沉积构造。油页岩富矿带位置也与沉积 辽宁省抚顺油页岩矿是目前国内最大的油页岩 中心一致(图 2B 、0 ,显示了同沉积断裂对油页岩矿 生产基地,页岩油工业始建于 1928 年,在 1930 形成、赋存和分布的控制。 1980 年的 50 年中,共加工油页岩约 4. 26 亿 t,制取 除构造、气候影响因素外,有些学者还提出油页 页岩油约 1 408.5 万 t。在 1959 年年产页岩油达 78 岩的形成与全球大洋缺氧事件有一定关系,而全球 万 t,为历史最高水平[22J 。后来,随着大庆油田的开 RS T JJST TST RS T H日 l TST I TST I ;l,逃脱域 I HST I 高水位体系J或 图 3 松辽盆地白圭纪基准面变化综合图 Comprehensive base-level change chart of Songliao basin 刘招君,柳蓉/地学蔚绿 (Eartn Scíence Frontíers)2005 , 12 (3) so 90 100 75 自5 95 105 部 陷 下 部; 均l 陷 土约 々H .'3( <. 1J.t 尼 i J1 超 谷 降 同 1 0' 山11T 口 l 统 UJ纠厅' 豆 10<: r l泉I三 白 |乏 主 头~ 统胆-ud组1 "" 旦 ~*灿体系域 陆 王'1 <'、民 谷 í ;t E飞 320 AH @Ð水退体系J政 吉林省油页岩开发利用始于 1958 年,在国家支 持下,由延边朝鲜族自治州|石油公司筹建了汪清县 罗子沟炼油厂,总投资约 300 万元,生产页岩油 40 t,由于当时设备落后及其他原因,于 1960 年停产。 2003 年,辽宁省葫芦岛龙腾投资咨询有限公司计划 投资 8 亿元人民币,在罗子沟建设油页岩综合开发 利用工程。该项工程分三期建设完成,时间跨度为 2004-2007 年,工程完成后可形成年产 300 万 t 矿 石、 20 万 t 页岩油、 5 000 kg 稀贵金属的生产规模, 并建成一个 5 000 kW. h 余热发电厂、油页岩综合 开发利用研究所、水泥厂、砖厂和稀贵金属提炼厂等 相关工程。除罗子沟外,桦甸油页岩也具有巨大的 经济开发价值。近年来,吉林省政府和国家计划投 资 27 亿元进行桦甸油页岩的综合开发利用,预计最 高年处理油页岩 1 400 万 t 。 资源前景分析 4.1 世界能源资源现状 能源资源是人类社会繁荣发展至关重要的因 4 Fig, 3 发,原油生产快速发展,页岩油的产量明显降低。目 前,抚顺西露天矿油页岩的开采己进入晚期,今后勘 探开发的重点将集中于东露天矿区。近期,抚顺矿 务局计划投资 100 亿人民币,主要用于提取页岩油 井拟建 100 MW 的热电厂,年发电 5 亿度,供热 240 万 G] ,同时也转向油页岩综合利用方面。 2002 年, 抚顺矿业集团与德国达成油页岩热解项目的协议。 茂名油页岩早期主要用于干悟制取页岩油, 1956-1970 年先后设计了 4 部著名的茂名因炉,后 因页岩油成本太高,于 1994 年彻底废除。 1990 年 开始筹建沸腾炉发电厂, 1991 年开始发电和产气, 最大年发电量 9 000 万度,产蒸汽 6 MW o 2004 年, 在国家大力倡导和重点扶持利用低值燃料发电的形 势下,茂名油页岩矿利用其丰富的油页岩资源,规划 近期运用己成熟的 135 MW 循环流化床锅炉技术 进行油页岩发电项目建设,在 200 MW 或 300 MW 技术发展成熟的基础上,总体规划建设 1 500 MW 油母页岩发电项目,以减轻国家电煤供应压力,缓解 粤固和茂名地区供电紧张,推动地方社会经济发 展[叫。 刘招君,柳蓉/地学蔚绿 (Eartn Scíence Frontíers)2005 , 12 (3) 321 素,而当今人们越来越面临能源资源匮乏的严峻挑 战。美国能源部能源信息管理局预测全球石油需求 将以每年1, 9%的速度增长[叫。据 2003 年美国天 然气石油杂志统计表明,现今的石油产量不断递减, 在今后1O~20 年间石油的供求之间将会出现巨大 的差距,油页岩等非常规资源将作为重要的油气资 源替代产品来弥补这个差距[25J 2004 年度,美国能 源部能源信息管理局预测:随着油价的不断升高,常 规和非常规石油资源量的成本差距将会缩小。最终 由于价格上升和技术发展综合因素作用使非常规石 油资源量转化为常规石油资源量。预计在 2025 年 总的非常规液体燃料的产量在低油价情景、基准情 景和高油价情景下预计,可以期待,非常规石油资源 量作为一种缓冲可使高油价推迟到 21 世纪中叶,甚 至更远的一个时期再出现[叫。 4.2 中国油页岩工业展望 中国开采油页岩历史悠久,在油页岩干馆、燃烧 技术、流化床锅炉技术方面具有丰富的经验。但与 国外技术相比,还存在一定的差距。 油页岩干馆工艺技术包括提高油页岩的焦油产 率以及半焦和矿渣回收的综合利用技术等。中国的 干馆炉处理量小,油收率低,只适用于小型页岩油 厂。而爱沙尼亚、巴西和澳大利亚等国的干馆炉具 有处理量大,油收率高,产热值高等特点,适合大中 型油页岩炼油厂。除了地面干悟技术外,荷兰壳牌 公司的 ICP 技术(地下转换工艺儿目前也正在美国 进行实地示范,如果此项技术能成功应用,将直接从 地下采油,解决了油页岩最大的地面环境污染问题; 油页岩发热、发电工艺技术主要包括油页岩循环流 化床锅炉技术、燃烧过程中 CO2 的回收问题、油页岩 灰渣综合利用技术等。因此,若加强与国外的合作, 引进较先进的技术设备,将极大的提高油收效率和 产量。 在油页岩燃烧发电方面,中国走在世界的前列。 中国白行研发的 65 t/h 油页岩循环流化床锅炉,是 目前世界上投人商业运行的较大容量的燃用油页岩 发电的循环流化床锅炉。 中国在综合利用方面也积累一些经验:茂名的 页岩油除可作为工业燃油外,还用来生产优质的喷 雾炭黑;在用小颗粒页岩和页岩灰渣生产水泥、蒸氧 砖、砌砖、流态混凝土、轻质陶粒等建筑材料均取得 了成熟的经验。 此外,中国油页岩及其灰渣中还伴生有多种金 属元素,如农安和桦甸的油页岩中富集 Na、 P、 Ca , Mn 、 Zn , Sr 、 Ba 和 Th 等 8 种元素,可以进行稀有、 稀土、稀散金属的提取[出]。 因此,通过加大自身的科研实力,积极开展与国 外合作交流,引进国外先进技术及设备,中国将在中 长期内 (2020-2050)实现油页岩的工业化生产。 4.3 中国油页岩资源前景分析 全球油页岩资源丰富,用途广,开发利用时间也 较早,但一直没有得到快速发展,主要是受到油页岩 工业成本以及环境污染两大因素的制约[町。 油页岩的最大使用潜力是提炼页岩油。在传统 石油供给不足时,页岩油可望成为石油的替代品,或 者是在那些缺少石油资源或石油资源量不足的国 家,为了降低对外依存度,可以用页岩油替代石油, 满足本国建设的需要[叫。油页岩的第二大使用潜 力是发电。爱沙尼亚 2000 年的经验显示,只有当煤 的进口价高于 40 美元/t、天然气的进口价高于 3. 5 美元/兆英国热单位 (MBTU) 时,用油页岩发电才 是经济的。 油页岩开采,无论是地下采矿还是露天采矿都 是一种对环境的污染。另外,开采出之后页岩油生 产过程中放出的热、废水和半焦炭物质也可能引起 环境问题[27J 。随着新技术地不断出现,环境污染问 题将会逐步得到解决。 但油页岩除了以上用于提炼页岩油、发电外,在 矿产、化工、医药、建筑、农业和环保方面具有许多可 供综合利用的潜在前途。随着油页岩灰渣利用技术 的不断创新,变废为宝,将创造更多的经济效益。因 此,坚持走炼油化工发电多金属提取建材一条龙 联合生产的途径,对实现高效、节能、环保可持续发 展战略目标具有举足轻重的地位。 中国油页岩资源丰富,油页岩开采、加工方面历 史悠久,在某些技术上具有自己的优势,随着世界对 能源需求的不断增加,常规油气资源产量的不断减 少,油页岩炼油新技术的不断出现,页岩油成本将不 断减少,油页岩与常规油气资源之间的价格差距将 缩小。目前从油页岩中干馆页岩油的生产成本约 1 200 元/t,市场价格约 2 600 元/t。中国油页岩预 测资源量为 13 697 亿 t①,折为页岩油约 1 062.8 亿 t,经济效益巨大。随着不断滚动勘探开发,探明储 ① 王慎余,许家朋.矿产资源战略分析 单矿种分析系列课题成 果,广东地质矿产局, 1990. 322 刘招君,柳蓉/地学蔚绿 (Eartn Scíence Frontíers)2005 , 12 (3) 量将不断增加,油页岩开发利用前景更加广阔。 5 结论及存在的问题 (1)油页岩资源将是一种重要的能源替代资源: [JJ. Fuel ,1994 , 73: 363-366. [ 8 J GRINBERG A , KEREN M , PODSHIV ALOV V , et a1. Pro ducing electricity from Israel oil shale with PFBC technology [JJ. Oi l Sha缸, 2000 , 17(4) :307-312. [ 9 J BRENDOW K. Global oil shale issues and perspectives [JJ. Oil Shale , 2003 , 20(1): 81-92. 世界油页岩储量相当丰富,如果将它折算成页岩油[lOJ DYNI J R. Geology and resources of some world oil-shale de 相当于目前世界天然原油探明可采储量的 5. 4 倍 pos山[J]. α1 Shale , 2003 ,20 (句: 193-252. (2)油页岩工业有待可持续发展:资源综合利用 率低,积极合理开发贫矿,坚持综合开发和综合利 [llJ WALTER R. Tar (E立tra Heavy Oil) Sαηdaηd Oil Shales [MJ. Beijing:Geological Publishing House , 1986: 147-154(in Chinese). 用,走炼油化工发电多金属提取建材一条龙联合 [l2J 生产的途径。 GUAN Deshi , NIU Jiayu , GUO Lila ,et a1. Unconventional Oil & Gas Geology in China [MJ. Beijing: Petroleum Indus try Press , 1995: 228-287 (in Chineseλ (3)油页岩研究薄弱:无论是油页岩成因或是开 发、利用方面,中国的研究水平都需要大力提高。一 方面,成立国家科研专项基金支持油页岩的研究;一 方面,实行政府扶持、补助,积极的引进必要的技术 和设备,开展多种学术交流。 (4)妥善解决好环境保护问题:油页岩工业对环 境影响甚大,目前主要存在污水、粉尘、瓦斯、污泥及 噪声 5 个方面,要妥善解决好。否则,将给周围环境 带来污染、危害生态环境。综合利用是解决这一问 题的有效途径。 (5)规范油页岩资源评价、勘探和开发体系:缺 乏科学的资源评价体系、统一的油页岩勘探和开发 规范,以前的标准主要注重含油率和发热量指标,而 没有关注油页岩中其他有用组分和综合利用前景。 本项工作得到国士资源部抽气战略研究中心领导和同 仁们的帮助与支持,在此向他们致谢。 References: [l3J TALUMAA R. Oil shale power prevails in Estonia [JJ . Oil Shale , 2005 , 22(2):93-94. [l4J RAESAARP , TIIGlMAGIE , VALTIN J. Assessmentofe lectricity supply interruption costs in Estonian power system [JJ. Oil Shale , 2005 , 22(2) :217-232. [l5J SURDAM R C , WOLFBAUER C A. Green river oil shale Playa pattern [JJ. Bulletin of Geological Society of Ameri ca , 1975 , 86: 335-345. [l6J DESBOROUGH G A. Green river oil shale Stratified lake pattern of biochemistry [JJ. Bulletin of Geological Society of America , 1978 , 7: 961-970. [l7J KNUTSON C F , DANA G F. 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