中國科學(xué)報(bào)：油頁巖資源開發(fā)提速
發(fā)布時(shí)間:2019-11-12 | 來源：宣傳部 | 瀏覽量：
石油被譽(yù)為“工業(yè)的血液”。隨著傳統(tǒng)石油資源日漸匱乏，非常規(guī)油氣資源的開發(fā)被提上日程，而一種能榨出油的石頭——油頁巖，尤其受青睞。
不久前，我國規(guī)模最大的油頁巖產(chǎn)業(yè)基金——吉林省眾誠油頁巖產(chǎn)業(yè)投資基金在長春宣告成立，基金首期1億元資金募集將于6個(gè)月內(nèi)認(rèn)繳到位。民間資本的涌入再加上官方的投資，“兩條腿走路”的油頁巖產(chǎn)業(yè)正在提速。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，隨著油頁巖地下原位開采技術(shù)的進(jìn)一步完善，油頁巖將成國內(nèi)資源開發(fā)與投資的新寵。
石油資源的重要替代
油頁巖也被稱為“油母頁巖”，是一種高灰分的含可燃有機(jī)質(zhì)的沉積巖，不僅可以通過干餾法煉制成油頁巖油，并獲得汽油、煤油、柴油等多種石油化工產(chǎn)品，還可作為燃料用來發(fā)電、取暖和運(yùn)輸，也可生產(chǎn)建筑材料和化肥等。
世界油頁巖資源主要分布于美國、俄羅斯、中國、愛沙尼亞等國家。為了提高油氣產(chǎn)量，許多國家都在積極嘗試對(duì)油頁巖的開發(fā)利用。油頁巖也以資源豐富和開發(fā)利用的可行性而被列為21世紀(jì)非常重要的接替能源。
中國科學(xué)院院士李廷棟說，油頁巖作為常規(guī)油氣的重要接替或補(bǔ)充資源，在全球資源戰(zhàn)略中的地位日益彰顯，開發(fā)油頁巖有利于滿足我國石油需求、降低對(duì)進(jìn)口石油的依存度。
根據(jù)國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心（2014）評(píng)價(jià)結(jié)果， 我國油頁巖資源量為9723.2億噸，折算成可提煉的油頁巖油為164.3億噸，累計(jì)探明儲(chǔ)量1082億噸，探明程度11.1%。
中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院院長曾濺輝教授告訴《中國科學(xué)報(bào)》，自2000年以來，我國油頁巖油產(chǎn)量總體進(jìn)入了快速增長階段，從2005年以來一直位居世界第一，2015年達(dá)到了83萬噸，為歷史新高。2018年，全國油頁巖油產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)為74萬噸。
曾濺輝表示，目前我國正在重點(diǎn)開展油頁巖開發(fā)利用，各企業(yè)不僅在單一煉油或單一發(fā)電方面尋求新的先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)也在油頁巖綜合利用方面不斷完善，力求對(duì)油頁巖及其產(chǎn)品高效、完全地利用。
可以說，油頁巖是當(dāng)前具有廣闊開發(fā)前景的重要能源，不管是其開發(fā)還是利用都蘊(yùn)含巨大的潛能。青海煤炭地質(zhì)一〇五勘探隊(duì)工程師嚴(yán)翔告訴記者，就目前來看，全球的油頁巖儲(chǔ)量十分豐富，比石油資源儲(chǔ)量多50%以上，并且其分布也相對(duì)集中，有利于對(duì)其進(jìn)行有效開發(fā)與利用。
不過，嚴(yán)翔同時(shí)指出，油頁巖開采工藝復(fù)雜、開采成本較高，再加上環(huán)保等問題的影響，其開發(fā)與利用的過程中還存在很多質(zhì)疑與問題。因此，對(duì)我國油頁巖儲(chǔ)量、資源量以及經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行科學(xué)合理評(píng)價(jià)，是促進(jìn)油頁巖開采行業(yè)順利穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎(chǔ)。
亟須清潔高效開采
截至目前，幾乎全球所有油頁巖的開采都如同采煤一樣，開采到地面再進(jìn)行利用。曾濺輝介紹，從油頁巖制取油頁巖油的加工技術(shù)主要為地面干餾技術(shù)。地面干餾是指油頁巖經(jīng)露天開采或井下坑道開采運(yùn)輸至地面，并經(jīng)過破碎篩分至所需的粒度或塊度，再傳輸至干餾爐內(nèi)，經(jīng)加熱低溫干餾生成油頁巖油、油頁巖氣及頁巖半焦等。
根據(jù)干餾的不同方法，油頁巖干餾還可進(jìn)一步分為外熱和內(nèi)熱蒸餾。外部熱蒸餾是指將油頁巖通過爐壁輸送到爐內(nèi)，從而加熱干餾；內(nèi)部熱蒸餾則是在爐內(nèi)與油頁巖直接接觸，然后實(shí)現(xiàn)油頁巖的熱解。
雖然傳統(tǒng)的油頁巖開采工藝較為成熟，但缺點(diǎn)不容忽視。地面干餾工藝提取油頁巖油會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣，每提煉一噸油頁巖油平均產(chǎn)生15噸至30噸廢渣，廢渣堆放占地較多、污染環(huán)境，同時(shí)產(chǎn)生的廢水和廢氣的處理難度也很大。
曾濺輝稱，粉末狀油頁巖干餾所產(chǎn)生的油氣出爐時(shí)會(huì)帶出粉末、粉塵，處理起來比較困難，而且油頁巖發(fā)電和煉油后產(chǎn)生的大量灰渣，隨意丟棄不僅浪費(fèi)資源，還嚴(yán)重污染環(huán)境。此外，內(nèi)熱式干餾為了充分利用不同雜質(zhì)（塊狀、顆粒狀、粉末狀）油頁巖，經(jīng)常需要同時(shí)配備多種干餾爐，在工藝技術(shù)和設(shè)備上比較復(fù)雜，使得成本進(jìn)一步增加。
“因此，清潔、高效地利用油頁巖灰渣及尾礦成為當(dāng)前亟待解決的重大科技問題?！痹鵀R輝強(qiáng)調(diào)說，首先應(yīng)對(duì)油頁巖的開采技術(shù)進(jìn)行更新，創(chuàng)造一種污染小、成本低、可行性大、產(chǎn)量高的全新技術(shù)。其次應(yīng)積極對(duì)油頁巖進(jìn)行勘探，探索油頁巖分布規(guī)律，爭(zhēng)取發(fā)現(xiàn)更多的優(yōu)質(zhì)油頁巖，加大油頁巖油產(chǎn)量。
原位開采技術(shù)受關(guān)注
為推動(dòng)油頁巖大規(guī)模綠色開發(fā)利用，國際各大石油公司不斷加強(qiáng)油頁巖地下原位開采技術(shù)的研究，即不開采油頁巖礦石，而是通過地下原位加熱油頁巖，將有機(jī)質(zhì)（干酪根）裂解成“油”和可燃的“烴氣”，然后將油氣導(dǎo)出地表。
目前，殼牌、?？松梨凇?/span>EGL等公司都正在進(jìn)行原位開采的工業(yè)試驗(yàn)，其中殼牌的電加熱原位開采技術(shù)相對(duì)成熟。“殼牌的關(guān)鍵技術(shù)是通過把熱量直接引入地下，從而加熱地下的油頁巖層，使油頁巖中的固態(tài)有機(jī)質(zhì)受熱裂解，形成可在地層孔隙中流動(dòng)的液態(tài)和氣態(tài)有機(jī)質(zhì)（即油氣）。然后，將這些油氣采集并輸送到地面進(jìn)行分離處理。這樣，不必把地下的巖層挖掘到地面就可以得到油頁巖油。”曾濺輝介紹說。
近年來，我國先后有吉林省眾城油頁巖投資開發(fā)有限公司（簡稱眾城油頁巖公司）和吉林大學(xué)實(shí)現(xiàn)了油頁巖原位開采技術(shù)。早在2014年7月，眾城油頁巖公司就成功從地下300米深的油頁巖層開采出我國第一桶原位技術(shù)油頁巖油。
中國工程院院士康玉柱等多位專家認(rèn)為，眾誠油頁巖公司原位開采技術(shù)的初步成功，是我國油頁巖原位開采技術(shù)的首次重大突破，也是一項(xiàng)自主創(chuàng)新的重大成果，開辟了油頁巖原位開采的新途徑，具有里程碑意義。
曾濺輝表示，原位開采技術(shù)一方面可以避免油頁巖開采后在干餾裝置內(nèi)熱加工時(shí)生成的廢水、廢氣和廢渣所導(dǎo)致的環(huán)境污染，另一方面可以開采中深部（大于500米以上）的油頁巖，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。該技術(shù)通過對(duì)油頁巖進(jìn)行緩慢加熱，使得油氣成熟的自然進(jìn)程提前了好幾萬年。
不過，原位開采技術(shù)仍然存在一定問題。曾濺輝指出，要利用地下轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)開發(fā)油頁巖層，首先要從地面向下鉆許多用于不同目的的井。有的井用于向地下輸送熱量，有的井則用于采集生成的油氣并輸送到地面，還有的井用于監(jiān)測(cè)溫度、地下水動(dòng)態(tài)等。這就不可避免地加大了開采成本，有可能造成開發(fā)困難，可行性低、開發(fā)難度過大。
也有專家表示，殼牌的電加熱原位開采技術(shù)雖然相對(duì)成熟，技術(shù)可行性也得到了驗(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，不適合層薄、含油率低、有斷層、有頂?shù)姿畬拥扔晚搸r儲(chǔ)層。
然而，這些問題并不影響業(yè)界對(duì)地下原位開采技術(shù)前景的期望。撫順礦業(yè)集團(tuán)總經(jīng)理韓放表示，根據(jù)其幾十年來的建礦實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，全國地上干餾油頁巖油年產(chǎn)量約100萬噸，只有利用地下原位技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)油頁巖大規(guī)模開發(fā)。
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