中國“提速”油頁巖勘探與開發(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，全球油頁巖資源豐富。中國油頁巖資源總量位居世界第二位，折合成油頁巖油，約為全國常規(guī)石油資源量的62%。目前，中國正在“提速”油頁巖資源勘探與開發(fā)技術(shù)研究，以提高油氣能源自給率，增強(qiáng)未來保障國家能源安全能力。
油頁巖資源：中國居世界第二 吉林居全國第一
近年來，世界常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)程度高，剩余資源日益減少，以致密油氣、頁巖油氣為代表的
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。而油頁巖是一種重要的能源礦產(chǎn)資源，不僅可以提取油頁巖油及相關(guān)
石油化工產(chǎn)品，而且可作為燃料用來發(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)油頁巖油，直接燃燒發(fā)電。
據(jù)了解，全球油頁巖資源豐富，折合油頁巖油資源約4400多億噸，主要分布在美國、中國、俄羅斯、約旦、摩洛哥、澳大利亞、愛沙尼亞、加拿大等國家。其中，美、中、俄三國油頁巖油資源占全世界的90%左右。
2003年至2006年，我國“新一輪全國油氣資源評(píng)價(jià)”項(xiàng)目由國土資源部、
國家發(fā)改委、財(cái)政部聯(lián)合啟動(dòng)。該項(xiàng)目由
國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“全國油頁巖資源評(píng)價(jià)”工作，歷經(jīng)4年對全國80個(gè)油頁巖含礦區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)的評(píng)價(jià)工作。
評(píng)價(jià)結(jié)果表明，中國油頁巖分布范圍廣泛，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巖盆地，其分布面積可達(dá)5萬平方公里，約占全國的45%。
據(jù)劉招君介紹，我國油頁巖資源量巨大。目前已評(píng)價(jià)的1000米以淺（埋深小于1000米）的油頁巖資源達(dá)7199億噸，平均含油率約6.6%，折合成油頁巖油476億噸，約為全國常規(guī)石油資源量的62%。其中，東北三省油頁巖資源量就占了全國油頁巖總資源量的47%，折合成油頁巖油為162億噸。
吉林省是全國油頁巖資源最豐富的省份，約占全國油頁巖總資源量的30%。2006年以來，吉林省油頁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巖礦床。目前，全省查明油頁巖資源量1071億噸，折合成油頁巖油查明資源量52億噸；探明油頁巖資源量4.4億噸，折合成油頁巖油探明資源量0.36億噸。“吉林省扶余—長春嶺是油頁巖資源達(dá)453億噸的大型油頁巖礦床，具有很好的開發(fā)前景。”劉招君說。
傳統(tǒng)開采方式趨于停止地下原位開采深受關(guān)注
油頁巖的開發(fā)利用可以追溯到17世紀(jì)，目前世界上幾乎所有的油頁巖都是通過開采到地面進(jìn)行利用的。就像采煤一樣，通過傳統(tǒng)露天開采或礦井開采，將油頁巖礦石運(yùn)輸?shù)降乇砗螅俳?jīng)過低溫干餾，制取油頁巖油或燃燒發(fā)電。
油頁巖地面干餾存在環(huán)保方面的局限性。不僅露天開采對地表生態(tài)及水質(zhì)破壞較嚴(yán)重，而且地面干餾過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物，每提煉一噸油頁巖油平均產(chǎn)生15噸至30噸廢渣，堆放占用土地。生產(chǎn)過程中大量的廢水、廢氣處理難度也較大。
受環(huán)保問題和廢渣綜合利用技術(shù)制約，油頁巖傳統(tǒng)開發(fā)行業(yè)發(fā)展比較緩慢，在世界范圍內(nèi)油頁巖地面干餾規(guī)模較小，僅在愛沙尼亞、中國和巴西有一定應(yīng)用，地面干餾油頁巖油年產(chǎn)量約200萬噸，與常規(guī)油氣相比產(chǎn)量很低。
美國作為油頁巖資源最豐富的國家，從未放棄油頁巖的開發(fā)利用。美國土地管理局于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)化開發(fā)。
在我國，油頁巖的開采主要是傳統(tǒng)的地面干餾工藝。由于我國油頁巖平均含油率僅在5%至10%左右，因此會(huì)產(chǎn)生超過90%的廢渣，廢氣、廢水和廢渣無疑會(huì)造成對環(huán)境的影響。20世紀(jì)五六十年代，我國油頁巖在提供動(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)，開發(fā)利用趨于停止。
近些年，發(fā)達(dá)國家對油頁巖開發(fā)利用主要關(guān)注的是地下原位開采技術(shù)，即直接給地下的油頁巖層通過多種方法加熱，使它在地下裂解，生產(chǎn)出油頁巖油，并傳輸至地面。國際著名石油公司——荷蘭殼牌公司持續(xù)開展相關(guān)研究30多年，總計(jì)投入近30億美元，研發(fā)了一套電加熱油頁巖原位轉(zhuǎn)化技術(shù)，相對于傳統(tǒng)地面干餾，具有對環(huán)境污染少、耗水量少、產(chǎn)物品質(zhì)好、可開采較深層油頁巖等優(yōu)勢。
據(jù)專家介紹，殼牌的電加熱原位開采技術(shù)相對成熟，技術(shù)可行性得到了驗(yàn)證，但對于大規(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。
我國油頁巖原位轉(zhuǎn)化技術(shù)取得突破性進(jìn)展
據(jù)國家能源頁巖油研發(fā)中心主任、中國科學(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)油氣資源類型主要包括：致密油氣、頁巖油氣、
煤層氣、油砂、油頁巖和天然氣水合物等，從前到后開發(fā)難度越來越大，對技術(shù)要求越來越高，開發(fā)成本與資源豐度、技術(shù)水平、環(huán)境保護(hù)的關(guān)聯(lián)度越來越大。
有關(guān)專家指出，與其他能源資源相比，油頁巖埋深淺、分布廣且穩(wěn)定，探明成本低，資源易于落實(shí)。若開采技術(shù)攻關(guān)突破，國家能源急需時(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，我國適合露天開采（埋深小于100米左右）和井工開采（埋深100米到300米左右）的油頁巖資源較少，大部分油頁巖資源的開發(fā)依賴于原位轉(zhuǎn)化開采技術(shù)的突破。
記者從有關(guān)方面了解到，我國近年來已經(jīng)探索和推進(jìn)油頁巖原位轉(zhuǎn)化開采技術(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4億元開展原位轉(zhuǎn)化開采技術(shù)研究，民營企業(yè)眾誠集團(tuán)也投入近2億元開展研究。他們均取得了不同程度的進(jìn)展。
國內(nèi)多家大學(xué)一直積極開展油頁巖原位轉(zhuǎn)化開采技術(shù)研究。吉林大學(xué)依托國家級(jí)工程實(shí)驗(yàn)室開展了基礎(chǔ)理論研究，通過小井組試驗(yàn)成功采出了油頁巖油。太原理工大學(xué)針對原位注蒸汽技術(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)。中國石油(7.980, 0.02, 0.25%)大學(xué)開展了大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析，針對油頁巖熱解機(jī)理取得了一系列認(rèn)識(shí)突破。
中石油開展了油頁巖原位轉(zhuǎn)化開采機(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，研究了國內(nèi)外油頁巖原位轉(zhuǎn)化開采技術(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)場先導(dǎo)試驗(yàn)方案。
總部位于吉林省長春市的眾誠集團(tuán)是一家以石油煉制、銷售為一體的大型民營股份制企業(yè)，自2008年起進(jìn)入油頁巖領(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)燃油頁巖，于2014年7月生產(chǎn)出了我國第一桶原位技術(shù)油頁巖油，相關(guān)技術(shù)獲得了1項(xiàng)國際專利、2項(xiàng)國家發(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)志著中國油頁巖原位開采技術(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，盡管我國油頁巖原位開采技術(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、頁巖油和油砂等油資源的開采，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“富煤貧油少氣”的資源稟賦，油氣對外依存度持續(xù)攀升，石油安全是我國能源安全得到切實(shí)保障的關(guān)鍵。資源豐富的油頁巖作為我國潛在的戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源和重要補(bǔ)充能源，應(yīng)該將其開發(fā)利用列入國家能源戰(zhàn)略。他們建議，開展全國油頁巖資源勘查，加強(qiáng)油頁巖開發(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，研究制定油頁巖勘探開發(fā)規(guī)劃，研究制定油頁巖開發(fā)利用支持政策。
據(jù)了解，油頁巖的重要性已引起高層領(lǐng)導(dǎo)的重視，油頁巖的相關(guān)工作正呈現(xiàn)“提速”之態(tài)。在國家發(fā)改委、能源局等部門和吉林省的大力推動(dòng)下，目前，油頁巖原位開發(fā)項(xiàng)目已被列入國家能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃，特別是振興東北“推進(jìn)吉林油頁巖綜合利用基地建設(shè)”項(xiàng)目。此外，油頁巖資源評(píng)價(jià)和高效開發(fā)技術(shù)已納入“地球深部探測”國家重大科技項(xiàng)目的一個(gè)子任務(wù)。
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