中國(guó)提速油頁(yè)巖勘探與開(kāi)發(fā) 原位轉(zhuǎn)化技術(shù)取得進(jìn)展

中國(guó)“提速”油頁(yè)巖勘探與開(kāi)發(fā)

原位轉(zhuǎn)化技術(shù)取得突破性進(jìn)展

作為非常規(guī)能源，全球油頁(yè)巖資源豐富。中國(guó)油頁(yè)巖資源總量位居世界第二位，折合成油頁(yè)巖油，約為全國(guó)常規(guī)石油資源量的62%。目前，中國(guó)正在“提速”油頁(yè)巖資源勘探與開(kāi)發(fā)技術(shù)研究，以提高油氣能源自給率，增強(qiáng)未來(lái)保障國(guó)家能源安全能力。

油頁(yè)巖資源：中國(guó)居世界第二 吉林居全國(guó)第一

近年來(lái)，世界常規(guī)油氣資源勘探開(kāi)發(fā)程度高，剩余資源日益減少，以致密油氣、頁(yè)巖油氣為代表的非常規(guī)油氣資源快速興起，已成為油氣資源的重要接替領(lǐng)域。而油頁(yè)巖是一種重要的能源礦產(chǎn)資源，不僅可以提取油頁(yè)巖油及相關(guān)石油化工產(chǎn)品，而且可作為燃料用來(lái)發(fā)電、取暖和運(yùn)輸，還可生產(chǎn)建筑材料和化肥等。它既屬于固體礦產(chǎn)資源，又屬于非常規(guī)油氣資源，含油率大于3.5%，可用于生產(chǎn)油頁(yè)巖油，直接燃燒發(fā)電。

據(jù)了解，全球油頁(yè)巖資源豐富，折合油頁(yè)巖油資源約4400多億噸，主要分布在美國(guó)、中國(guó)、俄羅斯、約旦、摩洛哥、澳大利亞、愛(ài)沙尼亞、加拿大等國(guó)家。其中，美、中、俄三國(guó)油頁(yè)巖油資源占全世界的90%左右。

2003年至2006年，我國(guó)“新一輪全國(guó)油氣資源評(píng)價(jià)”項(xiàng)目由國(guó)土資源部、國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部聯(lián)合啟動(dòng)。該項(xiàng)目由國(guó)土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心承擔(dān)，吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院教授劉招君負(fù)責(zé)實(shí)施了“全國(guó)油頁(yè)巖資源評(píng)價(jià)”工作，歷經(jīng)4年對(duì)全國(guó)80個(gè)油頁(yè)巖含礦區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)的評(píng)價(jià)工作。

評(píng)價(jià)結(jié)果表明，中國(guó)油頁(yè)巖分布范圍廣泛，覆蓋了22個(gè)省和自治區(qū)、47個(gè)盆地。其中，松遼盆地是最大的含油頁(yè)巖盆地，其分布面積可達(dá)5萬(wàn)平方公里，約占全國(guó)的45%。

據(jù)劉招君介紹，我國(guó)油頁(yè)巖資源量巨大。目前已評(píng)價(jià)的1000米以淺（埋深小于1000米）的油頁(yè)巖資源達(dá)7199億噸，平均含油率約6.6%，折合成油頁(yè)巖油476億噸，約為全國(guó)常規(guī)石油資源量的62%。其中，東北三省油頁(yè)巖資源量就占了全國(guó)油頁(yè)巖總資源量的47%，折合成油頁(yè)巖油為162億噸。

吉林省是全國(guó)油頁(yè)巖資源最豐富的省份，約占全國(guó)油頁(yè)巖總資源量的30%。2006年以來(lái)，吉林省油頁(yè)巖資源勘探取得了重大進(jìn)展，截至2014年，在松遼盆地發(fā)現(xiàn)了4處超百億噸的大型油頁(yè)巖礦床。目前，全省查明油頁(yè)巖資源量1071億噸，折合成油頁(yè)巖油查明資源量52億噸；探明油頁(yè)巖資源量4.4億噸，折合成油頁(yè)巖油探明資源量0.36億噸。“吉林省扶余—長(zhǎng)春嶺是油頁(yè)巖資源達(dá)453億噸的大型油頁(yè)巖礦床，具有很好的開(kāi)發(fā)前景。”劉招君說(shuō)。

傳統(tǒng)開(kāi)采方式趨于停止地下原位開(kāi)采深受關(guān)注

油頁(yè)巖的開(kāi)發(fā)利用可以追溯到17世紀(jì)，目前世界上幾乎所有的油頁(yè)巖都是通過(guò)開(kāi)采到地面進(jìn)行利用的。就像采煤一樣，通過(guò)傳統(tǒng)露天開(kāi)采或礦井開(kāi)采，將油頁(yè)巖礦石運(yùn)輸?shù)降乇砗螅俳?jīng)過(guò)低溫干餾，制取油頁(yè)巖油或燃燒發(fā)電。

油頁(yè)巖地面干餾存在環(huán)保方面的局限性。不僅露天開(kāi)采對(duì)地表生態(tài)及水質(zhì)破壞較嚴(yán)重，而且地面干餾過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物，每提煉一噸油頁(yè)巖油平均產(chǎn)生15噸至30噸廢渣，堆放占用土地。生產(chǎn)過(guò)程中大量的廢水、廢氣處理難度也較大。

受環(huán)保問(wèn)題和廢渣綜合利用技術(shù)制約，油頁(yè)巖傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)行業(yè)發(fā)展比較緩慢，在世界范圍內(nèi)油頁(yè)巖地面干餾規(guī)模較小，僅在愛(ài)沙尼亞、中國(guó)和巴西有一定應(yīng)用，地面干餾油頁(yè)巖油年產(chǎn)量約200萬(wàn)噸，與常規(guī)油氣相比產(chǎn)量很低。

美國(guó)作為油頁(yè)巖資源最豐富的國(guó)家，從未放棄油頁(yè)巖的開(kāi)發(fā)利用。美國(guó)土地管理局于2005年6月和2009年11月先后兩次在科羅拉多試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行地面干餾研發(fā)示范，多家公司在此處進(jìn)行地面干餾試驗(yàn)，目前處于技術(shù)研發(fā)和儲(chǔ)備階段，受環(huán)保要求限制尚未進(jìn)行商業(yè)化開(kāi)發(fā)。

在我國(guó)，油頁(yè)巖的開(kāi)采主要是傳統(tǒng)的地面干餾工藝。由于我國(guó)油頁(yè)巖平均含油率僅在5%至10%左右，因此會(huì)產(chǎn)生超過(guò)90%的廢渣，廢氣、廢水和廢渣無(wú)疑會(huì)造成對(duì)環(huán)境的影響。20世紀(jì)五六十年代，我國(guó)油頁(yè)巖在提供動(dòng)力燃料和熱電等方面發(fā)揮了重要作用，但隨著大慶等大油田的相繼發(fā)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)利用趨于停止。

近些年，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)油頁(yè)巖開(kāi)發(fā)利用主要關(guān)注的是地下原位開(kāi)采技術(shù)，即直接給地下的油頁(yè)巖層通過(guò)多種方法加熱，使它在地下裂解，生產(chǎn)出油頁(yè)巖油，并傳輸至地面。國(guó)際著名石油公司——荷蘭殼牌公司持續(xù)開(kāi)展相關(guān)研究30多年，總計(jì)投入近30億美元，研發(fā)了一套電加熱油頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)地面干餾，具有對(duì)環(huán)境污染少、耗水量少、產(chǎn)物品質(zhì)好、可開(kāi)采較深層油頁(yè)巖等優(yōu)勢(shì)。

據(jù)專家介紹，殼牌的電加熱原位開(kāi)采技術(shù)相對(duì)成熟，技術(shù)可行性得到了驗(yàn)證，但對(duì)于大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用仍具有一定局限性，主要表現(xiàn)在加熱井距小、加熱時(shí)間長(zhǎng)，不適合層薄、含油率低、有斷層、有頂?shù)姿畬拥扔晚?yè)巖儲(chǔ)層。

我國(guó)油頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化技術(shù)取得突破性進(jìn)展

據(jù)國(guó)家能源頁(yè)巖油研發(fā)中心主任、中國(guó)科學(xué)院院士金之鈞教授介紹，油氣資源包括常規(guī)油氣資源和非常規(guī)油氣資源。而非常規(guī)油氣資源類(lèi)型主要包括：致密油氣、頁(yè)巖油氣、煤層氣、油砂、油頁(yè)巖和天然氣水合物等，從前到后開(kāi)發(fā)難度越來(lái)越大，對(duì)技術(shù)要求越來(lái)越高，開(kāi)發(fā)成本與資源豐度、技術(shù)水平、環(huán)境保護(hù)的關(guān)聯(lián)度越來(lái)越大。

有關(guān)專家指出，與其他能源資源相比，油頁(yè)巖埋深淺、分布廣且穩(wěn)定，探明成本低，資源易于落實(shí)。若開(kāi)采技術(shù)攻關(guān)突破，國(guó)家能源急需時(shí)可隨時(shí)發(fā)揮作用，是現(xiàn)實(shí)的油氣戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源。

據(jù)介紹，我國(guó)適合露天開(kāi)采（埋深小于100米左右）和井工開(kāi)采（埋深100米到300米左右）的油頁(yè)巖資源較少，大部分油頁(yè)巖資源的開(kāi)發(fā)依賴于原位轉(zhuǎn)化開(kāi)采技術(shù)的突破。

記者從有關(guān)方面了解到，我國(guó)近年來(lái)已經(jīng)探索和推進(jìn)油頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化開(kāi)采技術(shù)的相關(guān)研究，教育部、科技部、吉林省、中石油、中石化等投入了約4億元開(kāi)展原位轉(zhuǎn)化開(kāi)采技術(shù)研究，民營(yíng)企業(yè)眾誠(chéng)集團(tuán)也投入近2億元開(kāi)展研究。他們均取得了不同程度的進(jìn)展。

國(guó)內(nèi)多家大學(xué)一直積極開(kāi)展油頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化開(kāi)采技術(shù)研究。吉林大學(xué)依托國(guó)家級(jí)工程實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了基礎(chǔ)理論研究，通過(guò)小井組試驗(yàn)成功采出了油頁(yè)巖油。太原理工大學(xué)針對(duì)原位注蒸汽技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并與大同煤礦集團(tuán)合作完成了室內(nèi)中試試驗(yàn)。中國(guó)石油(7.980, 0.02, 0.25%)大學(xué)開(kāi)展了大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析，針對(duì)油頁(yè)巖熱解機(jī)理取得了一系列認(rèn)識(shí)突破。

中石油開(kāi)展了油頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化開(kāi)采機(jī)理研究、技術(shù)裝備研發(fā)和室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)等技術(shù)攻關(guān)。中石化立足于資源整合，研究了國(guó)內(nèi)外油頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化開(kāi)采技術(shù)的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，聚焦電加熱和流體加熱兩種方法，開(kāi)展了大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬研究，形成了兩套現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)試驗(yàn)方案。

總部位于吉林省長(zhǎng)春市的眾誠(chéng)集團(tuán)是一家以石油煉制、銷(xiāo)售為一體的大型民營(yíng)股份制企業(yè)，自2008年起進(jìn)入油頁(yè)巖領(lǐng)域，自主研發(fā)了“地下原位裂解技術(shù)”，并在松遼平原開(kāi)展了小井組試驗(yàn)，成功實(shí)現(xiàn)了地下300米處點(diǎn)燃油頁(yè)巖，于2014年7月生產(chǎn)出了我國(guó)第一桶原位技術(shù)油頁(yè)巖油，相關(guān)技術(shù)獲得了1項(xiàng)國(guó)際專利、2項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利和7項(xiàng)實(shí)用新型專利。有關(guān)專家認(rèn)為，這標(biāo)志著中國(guó)油頁(yè)巖原位開(kāi)采技術(shù)有了突破性進(jìn)展，具有里程碑意義。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，盡管我國(guó)油頁(yè)巖原位開(kāi)采技術(shù)和工藝尚未成熟，基礎(chǔ)研究比較薄弱，亟待加強(qiáng)后才能進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)和工業(yè)化應(yīng)用，但其應(yīng)用前景廣闊。此外，原位轉(zhuǎn)化技術(shù)還可以用于稠油、致密油、頁(yè)巖油和油砂等油資源的開(kāi)采，改善重油或低成熟度油的品質(zhì)及流動(dòng)性，以常規(guī)采油方法將改質(zhì)后的油氣產(chǎn)出，提高重油或低成熟度油的采收率，具有廣泛的應(yīng)用范圍。

有關(guān)專家認(rèn)為，由于我國(guó)“富煤貧油少氣”的資源稟賦，油氣對(duì)外依存度持續(xù)攀升，石油安全是我國(guó)能源安全得到切實(shí)保障的關(guān)鍵。資源豐富的油頁(yè)巖作為我國(guó)潛在的戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源和重要補(bǔ)充能源，應(yīng)該將其開(kāi)發(fā)利用列入國(guó)家能源戰(zhàn)略。他們建議，開(kāi)展全國(guó)油頁(yè)巖資源勘查，加強(qiáng)油頁(yè)巖開(kāi)發(fā)利用技術(shù)攻關(guān)，擴(kuò)大原位轉(zhuǎn)化先導(dǎo)試驗(yàn)規(guī)模，研究制定油頁(yè)巖勘探開(kāi)發(fā)規(guī)劃，研究制定油頁(yè)巖開(kāi)發(fā)利用支持政策。

據(jù)了解，油頁(yè)巖的重要性已引起高層領(lǐng)導(dǎo)的重視，油頁(yè)巖的相關(guān)工作正呈現(xiàn)“提速”之態(tài)。在國(guó)家發(fā)改委、能源局等部門(mén)和吉林省的大力推動(dòng)下，目前，油頁(yè)巖原位開(kāi)發(fā)項(xiàng)目已被列入國(guó)家能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃，特別是振興東北“推進(jìn)吉林油頁(yè)巖綜合利用基地建設(shè)”項(xiàng)目。此外，油頁(yè)巖資源評(píng)價(jià)和高效開(kāi)發(fā)技術(shù)已納入“地球深部探測(cè)”國(guó)家重大科技項(xiàng)目的一個(gè)子任務(wù)。