油頁巖資源開發(fā)利用回顧、現(xiàn)狀及前景

李海明

（承德石油高等專科學校，河北承德067000）

0 引言

油頁巖（又稱油母頁巖）是一種高灰分的含可燃有機質的沉積巖，主要由水生的低等浮游植物和低等浮游動物經腐敗作用和煤化作用而生成，屬腐泥煤的一種，其有機物質通常稱作“油母”.油頁巖在隔絕空氣或氧氣的情況下，加熱至450～600℃（即低溫干餾或熱解），其油母質熱解生成頁巖油、熱解氣、熱解水及固體殘渣.油頁巖經低溫干餾得到的頁巖油類似原油，可進一步加工為汽油、柴油等燃料油，也可直接用作燃料油［1］.油頁巖也可直接燃燒，用于供暖和發(fā)電.

1 國內油頁巖資源概況

我國油頁巖資源較豐富，國內一般將含油率大于5%的油頁巖作為有工業(yè)價值礦產.地質部1980年公布的截至1979年底含油率大于5%的探明油頁巖儲量［1］為311.7億噸，撫順石油研究所預測的油頁巖儲量4520億噸，兩項合計為4831.7億噸.2004～2006年我國首次開展了全國性油頁巖資源評價工作，評價結果表明，我國油頁巖資源為7199.37億噸，折合成頁巖油大約為476.44億噸，分布在20個省和自治區(qū)、47個盆地，共有80個含礦區(qū).

我國油頁巖的含油率多在6%左右，多屬貧礦，分布不均勻，主要分布于內蒙古、山東、山西、吉林、黑龍江、陜西、遼寧、廣東和新疆9?。▍^(qū)）.有21個省（區(qū)）做了儲量預測，內蒙古、山東、山西、吉林、黑龍江等省的預測儲量大.由于勘探程度較低，目前僅在14個?。▍^(qū)）計算了探明儲量，其中吉林、遼寧和廣東的儲量較多.據國土資源網2009年12月21日消息，吉林省探明油頁巖資源量約為971.91億噸，當前技術條件下可開發(fā)利用的資源量為266.96億噸，平均含油率5.28%～5.53%.遼寧省截至2004年累計探明儲量為41.3億噸.

2 油頁巖資源利用概況

我國曾是世界上頁巖油生產消費主要國家.我國的頁巖油工業(yè)始于1928年，至今已有80多年的歷史.1959年，我國頁巖油產量達到79萬噸，約占當年全國石油產量的21%，為歷史最高水平.1959年我國發(fā)現(xiàn)大慶油田，1960年開發(fā)建設，迅速甩掉貧油帽子，石油實現(xiàn)自給有余，頁巖油比重急劇下降，但有少數(shù)企業(yè)維持著油頁巖的開采和利用，是世界上到目前仍然保持著頁巖油生產的少數(shù)國家之一.

2.1 我國油頁巖利用現(xiàn)狀

2.1.1 油頁巖開采

我國油頁巖的開采方式為比較原始的直接開采方式.直接開采包括露天和井下兩種開采方式.露天開采適合于埋藏較淺的礦床，成本低，安全系數(shù)高，遼寧撫順和廣東茂名就是典型的例子.井下開采適合于埋藏較深的礦床，目前吉林樺甸采用井下開采方式小規(guī)模開采油頁巖.

直接開采方式局限性比較大，對生態(tài)環(huán)境的破壞也十分嚴重.主要表現(xiàn)在兩個方面：一是生態(tài)及水質破壞嚴重，無論是露天采礦還是井下采礦，都需要把地下水位降低到含油頁巖層的層位以下，開采1 m3油頁巖，一般需要抽出25 m3的地下水，采礦水極大地增加了地表水、地下水中硫酸鹽的含量；二是直接開采占地太多，特別是在農墾區(qū)，一旦開礦就無法完全復耕.

2.1.2 油頁巖利用

我國油頁巖的利用以低溫干餾提煉頁巖油為主，并少量綜合利用.現(xiàn)主要在遼寧撫順、吉林樺甸、廣東茂名、山東龍口有一定規(guī)模的油頁巖開發(fā)利用.遼寧省撫順礦業(yè)集團有限責任公司頁巖油煉廠是目前國內最大的頁巖油生產企業(yè).2010年撫順礦業(yè)生產頁巖油35萬噸［2］.吉林省油頁巖開發(fā)利用始于1958年，1999年又在樺甸市建成了油頁巖示范電廠，實現(xiàn)了年發(fā)電量9500×104kWh，供熱面積達到53×104m2.吉林樺甸當前還有3家民營企業(yè)，小規(guī)模開采干餾油頁巖，見到可觀的經濟效益.廣東茂名1958年3月頁巖油煉廠投產，到1972年，頁巖油產量達到高峰，年產16.42萬噸，至1993年因虧損而停產，累計生產頁巖油292萬噸.另據報道：山東龍新礦業(yè)集團2010年已實現(xiàn)頁巖處理能力60×104t/a、年產頁巖油5.5萬噸、半焦40萬噸，發(fā)電1381×104kWh，實現(xiàn)銷售收入2.43億元.

3 近年國內油頁巖開發(fā)利用動向

2003年以來，隨著國際石油產品價格高漲，曾經被遺忘的油頁巖資源又重出江湖.國內許多地方出現(xiàn)一種新動向：重新重視和利用油頁巖，有的已經進入了實施階段.不少專家學者預言，隨著我國油氣資源短缺問題日益嚴重，人造石油的地位將越來越重要，頁巖油工業(yè)將會出現(xiàn)空前大發(fā)展.通過油頁巖的開發(fā)，可接替部分常規(guī)油氣，部分緩解國內能源供應壓力.國土資源部發(fā)布的《國土資源“十一五”規(guī)劃綱要》中，明確提出將大力開展油頁巖、油砂、天然氣水合物等非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)，增加科技投入，降低開采成本，增加我國油氣資源的保障程度.首次將煤層氣、油頁巖、油砂等非常規(guī)油氣資源列入國家評價體系，并擬對全國80個油頁巖礦區(qū)進行評價.

國內不少地方國企、私企將目光轉向油頁巖的開發(fā)利用.20世紀60年代以前油頁巖礦的勘探成果資料和礦區(qū)資料被人重視，例如中國石油遼河石油公司2005年投入部分資金，立項對松遼盆地遼河油區(qū)油頁巖進行了資源普查，并重點對內蒙古奈曼旗楊樹溝油頁巖勘探圖件進行了清繪，設計了礦區(qū)詳細勘探方案，并準備出資購買該礦區(qū)的探礦權.由于種種原因，該項目未能完全實施.2007年該油田勘探開發(fā)事業(yè)部又立項對遼河油區(qū)建昌盆地油頁巖綜合利用進行分析評價.2007年遼寧成大股份公司投資吉林樺甸油頁巖綜合開發(fā)項目，準備建成集采礦、干餾煉油、熱電聯(lián)產、尾渣利用四位一體的綜合開發(fā)利用產業(yè)鏈，實現(xiàn)年加工處理300萬噸油頁巖，年產25萬噸頁巖油；對油頁巖示范電廠進行技改，改油頁巖熱電廠為半焦熱電廠，準備2010年投產.山東龍口礦業(yè)集團計劃實施油頁巖綜合利用的“五個一”發(fā)展框架，公司目標是積極搶占油頁巖綜合利用產業(yè)的制高點，力爭“十二五”末，年處理油頁巖突破1000萬噸，產油100萬噸.2006年9月，荷蘭殼牌石油集團與吉林省正式簽訂合作協(xié)議，首期投資1.5億美元，將對吉林省油母頁巖資源的商業(yè)可利用性進行勘查研究，并將應用殼牌油頁巖地下轉化專利技術開展工業(yè)示范，聯(lián)合開發(fā)吉林省豐富的油頁巖資源.廣東茂名5家大企業(yè)合股組成的廣東粵電油頁巖礦電聯(lián)營有限責任公司，準備首期投資37億元人民幣，開發(fā)儲量達50多億噸的茂名油頁巖資源，并建設規(guī)模達120萬千瓦的燃油頁巖發(fā)電廠.遼寧省撫順市將振興油頁巖工業(yè)列入了振興東北工業(yè)基地的重點發(fā)展項目，撫順礦業(yè)集團在“十五”初期，就制定了引進國外先進工藝技術和設備、擴大頁巖油生產規(guī)模的改擴建方案，經過專家論證和技術經濟對比，采用加拿大龍瑪塔克公司工藝技術和德國克虜伯-普利休斯公司ATP設備的10萬噸級油頁巖干餾工廠建設項目已全面展開.甘肅省甘肅煤電公司采用陜西神木三江煤化工公司開發(fā)的油頁巖氣燃式干餾方爐（每臺日加工500 t），于窯街擬籌建年產15萬噸頁巖油的干餾廠，計劃2012年初開工建設.該規(guī)劃建設項目包括采用SJ方型爐，年產15萬噸頁巖油干餾廠及發(fā)電廠和建材廠.

4 油頁巖開發(fā)利用前景預測

據已有資料，我國油頁巖的利用主要在遼寧撫順、吉林樺甸、廣東茂名、山東龍口等地.這些地方有著開發(fā)利用油頁巖的優(yōu)勢條件.撫順石油二廠是目前國內最大的頁巖油生產企業(yè)，按撫順石油二廠2006年的實際數(shù)據，該廠利用撫順礦區(qū)采煤副產品油頁巖煉制頁巖油，大約干餾30～35 t油頁巖可得1 t頁巖油，綜合加工成本約1000元.該廠當年頁巖油銷售價格3200元/t，實現(xiàn)利稅超2億元，經濟效益可觀.但是這樣的經濟效益是別人無法企及的，一是撫順油頁巖與煤伴生，開采油頁巖享受國家免稅的優(yōu)惠政策；二是油頁巖礦石零成本，撫順油頁巖是露天開采煤礦的剝離產物，撫順礦務局為石油二廠提供的礦石不收成本，僅每噸收取運費3.5元.吉林樺甸干餾油頁巖，亦見到經濟效益，這主要得益于樺甸油頁巖礦雖采用地下開采，但采礦成本較低，含油率高，在10%以上.

據陳會軍等人的調研［3］，2009年撫順頁巖油生產成本（包括主要原材料、工資、維修、折舊等）約1500元/t.吉林省成大弘晟能源有限公司開展的“樺甸油頁巖綜合開發(fā)利用項目可行性分析”研究數(shù)據如下［3］：樺甸油頁巖采用井巷開采，預計開采成本100～120元/t，煉油生產成本1200元/t（包括材料、工資、維修、折舊和貸款利息等），總的生產成本2400元/t.汪清龍騰能源開發(fā)有限公司開展的“汪清羅子溝油頁巖綜合開發(fā)利用”項目調研分析結果［3］：羅子溝油頁巖采取露天開采，一般剝采比不大，油頁巖開采成本費用一般在30元/t，其頁巖油生產成本約1800元/t.山東省龍口礦業(yè)集團“油頁巖綜合利用煉油項目”調研分析數(shù)據［3］：項目規(guī)劃建設年處理油頁巖150萬噸煉油廠，提煉頁巖油18×104t/a，爐型引進國外先進的技術和設備（ATP）；建一座40 MW配套發(fā)電廠，粉煤灰做建筑材料或塌陷地回填.投資及經濟效益分析預測：項目總投資2.65億美元（約18.6億元人民幣），預測煉油年銷售收入3.24億元，利潤0.59億元；年發(fā)電量22億kWh，銷售收入7.04億元，利潤2.06億元.遼寧省五家子張家窩鋪油頁巖煉廠［4］：投資3000萬元，2006年底建成投產，運行10臺撫順爐，日處理礦石1200 t，年產頁巖油1.0×104t，其油頁巖埋藏淺，采用平硐方式開采，礦石成本 45 元/t，利潤 500～1000 元/t.

以上各公司的實際數(shù)據和研究數(shù)據顯示，開發(fā)油頁巖均可獲經濟效益.但調研數(shù)據均忽略了環(huán)境治理成本、占地補償、購買采礦權及國家資源稅費等成本的巨額支出.

筆者認為，僅從經濟成本角度看，目前條件下，大規(guī)模開發(fā)利用油頁巖資源不具備條件.首先，油頁巖原位開采技術尚不成熟［4］，如殼牌原位轉化（ICP）工藝、斯倫貝謝/Raytheon-CF的臨界流射頻技術和EGL公司原位開采技術目前均在試驗測試階段，殼牌ICP技術雖然走到其他公司的前列，也僅僅是現(xiàn)場試驗成功，原位開采技術尚未見到商業(yè)運用成功的報道.其次，低溫干餾技術提煉頁巖油成本太高，大多數(shù)礦區(qū)不具備經濟可行性.至今所有的頁巖油生產都是在地下開采出油頁巖,然后在地面干餾爐中進行處理［4］.在一般條件的礦區(qū)，按礦石含油率7%，干餾油收率65%計算，提煉1 t頁巖油約需礦石22 t，地下采礦成本按200元/t計算，僅礦石就需4400元.據筆者在撫順石油二廠的調研數(shù)據，礦石干餾加工成本約35元/t，干餾成本770元，總計1 t頁巖油直接成本不低于5170元，遠高于目前原油價格，只有原油價格達到150美元/桶時，生產頁巖油才有利可圖，否則虧損在所難免.例如1988年，廣東茂名生產每噸頁巖油耗標準油頁巖32.19 t，油收率60.57%，當年產頁巖油10.22萬噸.生產每噸原油的成本達485.51元，按頁巖原油售價157.5元/t（產品稅金免交）算，當年虧損3351.34萬元，每噸頁巖油虧損328元.再次，利用油頁巖發(fā)電，由于多數(shù)油頁巖含油品位不高，需噴油助燃，不經濟.

此外，油頁巖的開發(fā)利用會造成很多環(huán)境問題.一是占用大量土地，無論地下開采還是露天開采油頁巖資源都會占用大量土地，甚至造成地表沉降，采空區(qū)地面塌陷、山體滑坡、泥石流、水土流失、植被破壞等.二是易引發(fā)次生災害，礦山排放的矸石、廢渣常堆積在山坡或溝谷內，這些松散物質在人為因素或暴雨誘發(fā)下極易發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流等，使道路及生產、生活設施遭受嚴重破壞，并造成人員傷亡和財產損失.三是灰渣的污染不可避免［5］，通過直接開采得到的油頁巖用于提煉頁巖油或直接燃燒，這一過程中會產生大量灰渣，嚴重污染環(huán)境.例如生產1噸頁巖油會產生頁巖灰或半焦等廢渣20～30 t，其中有含硫、含氮等化合物，并可能含有微量的Pb、Cd等有毒元素，固體廢物大量外排堆存，不僅占壓土地，還有二次污染.四是空氣污染問題，利用油頁巖煉油和發(fā)電的干餾爐、鍋爐、煙囪、涼水塔等散發(fā)的氣體，均可能含有不同數(shù)量的硫化氫、吡啶、芳烴等有害成分，排放到空氣中必然嚴重污染環(huán)境.因此油頁巖開發(fā)利用過程中的尾礦污染、水污染、廢氣污染的治理成本開銷無疑是巨大的.此外，我國優(yōu)質油頁巖主要集中在中深層，傳統(tǒng)工藝對于中深層油頁巖的開發(fā)由于開采成本的提高，變得沒有經濟效益.

油頁巖工業(yè)發(fā)展史表明，在低油價時代，頁巖油的生產成本無法與開采石油天然氣競爭，經濟效益上處于劣勢.就是在愛沙尼亞［4］，開發(fā)利用高品位的油頁巖資源也僅能勉強維持其油頁巖工業(yè)的生存.這也是世界各國的頁巖油生產處于低潮甚至停頓的根本原因.即使在今天高油價的條件下，因我國油頁巖含油品位不高，土地資源相對稀缺，人口對環(huán)境的壓力巨大，因此也不具備大規(guī)模開發(fā)利用油頁巖的基本條件.

在未來的若干年內，油頁巖還不可能替代石油、煤炭在燃料市場上的地位，但作為能源或部分接替石油資源的一種有效補充，同時作為油頁巖資源開發(fā)利用技術的戰(zhàn)略儲備，在條件有利的礦區(qū)進行小規(guī)模開發(fā)利用和工藝技術研究，對保證我國未來能源安全、推動國民經濟發(fā)展還是具有一定意義的.

5 結束語

油頁巖這種資源量巨大的非常規(guī)油氣資源，其潛在的利用價值和經濟價值近年來正日益受到重視，大有“東山再起”的跡象，但在目前采用傳統(tǒng)的采礦工藝和干餾工藝為主，先進的地下熱解工藝技術尚不成熟的情況下，大規(guī)模開發(fā)利用油頁巖必將付出巨額的資金成本和環(huán)境破壞的代價，因此還不具備大規(guī)模開發(fā)利用的條件.

［1］梁增英，陳文仲，王春華，等.油頁巖開發(fā)與利用的可行性研究［J］.工業(yè)爐，2008，30（2）: 10—13.

［2］車長波，楊虎林，劉招君，等.我國油頁巖資源勘探開發(fā)前景［J］.中國礦業(yè)，2008，17（9）: 1—4.

［3］汶鋒剛，朱冠芳.世界油頁巖生產技術進展［J］.國外油田工程，2009，25（1）: 1—3.

［4］陳會軍，劉招君，朱建偉，等.油頁巖資源開發(fā)利用經濟評價［J］.地質與資源，2011，20（1）: 53—54.

［5］方朝合，鄭德溫，劉德勛，等.油頁巖原位開采技術發(fā)展方向及趨勢［J］.環(huán)保與潔凈煤，2009（2）: 77—80.