中國成立研發(fā)機構(gòu)力破技術(shù)環(huán)保瓶頸

□ 文/本刊記者 張紹波

中國開發(fā)利用油頁巖已有80多年的歷史。新中國成立初期，油頁巖開發(fā)利用的程度較高，頁巖油產(chǎn)量占全國石油產(chǎn)量的比重曾一度超過50%。由于技術(shù)原因，油頁巖的開采與利用成本大于當(dāng)時石油開采利用成本。隨著大慶等油田的陸續(xù)開發(fā)，20世紀60年代至90年代，油頁巖的開采利用基本處于停滯狀態(tài)。90年代至今，油頁巖的開采利用進入復(fù)蘇發(fā)展階段。近年來，全國成立多個頁巖油氣的研發(fā)機構(gòu)，著力解決頁巖油氣開發(fā)的技術(shù)和環(huán)保問題。

技術(shù)創(chuàng)新效果顯著

2010年7月，國家能源頁巖油研發(fā)中心(以下簡稱“ 研發(fā)中心”) 正式成立。兩年來，研發(fā)中心在油頁巖干餾工藝技術(shù)方面不斷創(chuàng)新，開展了油頁巖分離技術(shù)基礎(chǔ)理論、高效環(huán)保型油頁巖干餾工藝與裝備和油頁巖干餾污水治理等研究，建成了油頁巖理化實驗室，為行業(yè)開展了大量技術(shù)咨詢和分析化驗、小型工業(yè)化實驗等，推動了行業(yè)快速發(fā)展。

研發(fā)中心積極開展實驗平臺建設(shè)等方面工作。一是建成油頁巖理化實驗室。購置了具有國際先進水平的化驗設(shè)備，可檢測頁巖含油率及灰熔點和熱強度、頁巖油燃點和凝點、干餾煤氣含量等。二是建成綜合利用實驗室，包括無機材料實驗室及建材實驗室?？蓪τ晚搸r尾礦、干餾后廢渣等各種礦渣理化性質(zhì)進行分析檢定，并開展利用礦渣提取化工產(chǎn)品、制作建筑材料等技術(shù)研究。三是建成環(huán)保研究室。可對油頁巖綜合利用過程中產(chǎn)生的氣、液、固、噪等污染物提出治理方案。四是建立土壤肥料實驗室。重點進行油頁巖各種礦渣改良土壤及制作復(fù)合肥實驗研究。五是配備多套研發(fā)和實驗設(shè)備，主要包括原料制備系統(tǒng)、FLQ小型實驗裝置、FLW外熱立式干餾爐、頁巖廢渣提取氧化鋁及白炭黑小型實驗裝置。

研發(fā)中心積極圍繞頁巖油生產(chǎn)過程中的核心技術(shù)，開展了頁巖油深加工處理技術(shù)、頁巖油生產(chǎn)精細化工產(chǎn)品技術(shù)、油砂抽提制油和干餾爐技術(shù)開發(fā)等研究，成果喜人。一是在頁巖油深加工處理技術(shù)研究方面。通過加工流程優(yōu)化研究，開發(fā)了加氫裂化生產(chǎn)國Ⅲ、國Ⅳ柴油技術(shù)等具有國際水平的頁巖油加氫成套技術(shù)。并在催化劑優(yōu)選、催化劑反應(yīng)環(huán)境、原料雜質(zhì)對催化劑穩(wěn)定性影響及工藝條件優(yōu)化等方面進行了研究。二是在頁巖油生產(chǎn)精細化工產(chǎn)品技術(shù)研究方面。采用強化裂化與絡(luò)合精制相結(jié)合工藝對頁巖油進行分離與加工，在生產(chǎn)合格船用燃料油和輕柴油的同時，可獲得高附加值化工產(chǎn)品。三是在油砂抽提制油研究方面。油砂油作為一種替代資源引起了世界各國的重視，對提取油砂油工藝方案的研究具有重大意義。研發(fā)中心通過油砂樣品理化指標(biāo)化驗、粒度組成實驗、管式爐干餾模擬實驗、油砂壓錠實驗、油砂熱堿水洗實驗及溶劑抽提實驗，分析了影響油砂制油工藝的因素，確定了工藝路線，并建成了萃取與水洗聯(lián)合工藝小型試驗裝置。通過小型試驗，油砂油洗脫率達到80%以上，惰性組分中抽提劑殘留率僅為1%，為開發(fā)大型工業(yè)裝置提供了技術(shù)儲備。四是在干餾爐技術(shù)開發(fā)方面。獨立研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的FlQ方爐干餾工藝技術(shù)具有處理量大、產(chǎn)油率高、運行周期長、故障率低和高效環(huán)保的特點。此外，研發(fā)中心還在現(xiàn)有設(shè)備改造升級、廢渣廢水廢氣噪聲綜合治理以及節(jié)能提效等方面開展了卓有成效的工作。

研發(fā)中心注重人才隊伍建設(shè)、交流合作和標(biāo)準(zhǔn)制修訂等方面的工作，成效顯著。為了適應(yīng)科技迅猛發(fā)展的形勢，研發(fā)中心鼓勵員工不斷學(xué)習(xí)和提高，通過選送優(yōu)秀科技人才到高等院校攻讀在職博士、碩士，不斷提升中心科技研發(fā)水平。 在交流合作方面，研發(fā)中心采用“請進來”和“走出去”相結(jié)合的原則積極開展交流合作。先后邀請美國、加拿大、澳大利亞等國外知名專家來撫順進行經(jīng)驗交流。聘請中國石油撫順研究院專家進行技術(shù)培訓(xùn)。與高校、科研院所進行技術(shù)合作和聯(lián)合設(shè)計。研發(fā)中心還經(jīng)常參加國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)業(yè)的展覽會，及時了解國內(nèi)外先進科學(xué)技術(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)制修訂方面，研發(fā)中心先后參與了“煤矸石分類”、“煤矸石利用導(dǎo)則”等國家標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作；完成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“油頁巖基本術(shù)語及其定義”、“油頁巖常規(guī)分析方法”起草工作。

兩年來，研發(fā)中心以建立國內(nèi)最高水平的油頁巖研發(fā)平臺為目標(biāo)，積極開發(fā)高效環(huán)保的干餾技術(shù)與裝備、解決產(chǎn)業(yè)的環(huán)境保護問題，為產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供技術(shù)支撐。

理論體系初步形成

近年來，中國石化石油工程技術(shù)研究院(下稱工程院)圍繞頁巖油氣勘探開發(fā)中的技術(shù)“瓶頸”，積極開展一系列有針對性的研發(fā)、創(chuàng)新工作。經(jīng)過努力，工程院初步形成了中國石化頁巖油氣壓裂理論方法和技術(shù)體系，編制出3套中國石化企業(yè)一級非常規(guī)油氣井施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，該院自主設(shè)計的中國石化第一口中深層頁巖氣井的滑溜水壓裂也獲成功。這些成果，對于加快中國石化頁巖油氣的勘探開發(fā)具有重要意義。

從2010年開始，工程院密切關(guān)注國內(nèi)外頁巖油氣開發(fā)技術(shù)的進展和發(fā)展趨勢，在借鑒北美頁巖油氣成功開發(fā)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，注重開展國內(nèi)外頁巖油氣儲層的“差異性”研究。

根據(jù)我國頁巖油氣地下儲層構(gòu)造運動多、斷層較發(fā)育、沉積類型多等復(fù)雜情況，工程院首次提出了有效改造體積的概念，即頁巖油氣網(wǎng)絡(luò)壓裂除關(guān)注裂縫復(fù)雜程度和改造體積，還應(yīng)注重裂縫的有效導(dǎo)流能力及相互連通性?；谶@種理念，該院技術(shù)團隊從頁巖概念、頁巖品質(zhì)、完井品質(zhì)和壓裂品質(zhì)等方面進行綜合考慮，提出了頁巖油氣壓前評價方法和評價指標(biāo)，形成了“微注測試”和“誘導(dǎo)壓裂”技術(shù)。

對不同脆性特征的儲層，該院形成了脆性頁巖高排量、高液量、高砂量、低黏度、低砂比的“三高兩低”段塞式加砂滑溜水大型壓裂優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，形成了塑性頁巖的高黏度、高砂比、低排量的“兩高一低”連續(xù)式加砂滑溜水復(fù)合壓裂技術(shù)。理論與技術(shù)的進步逐步得到非常規(guī)勘探開發(fā)方面領(lǐng)導(dǎo)和科技人員的認可，并在安深1、建111等一批頁巖油氣井中應(yīng)用，效果良好。同時，他們制定出《非常規(guī)油氣井壓裂設(shè)計規(guī)范》、《非常規(guī)水平井分段壓裂施工操作規(guī)程》、《非常規(guī)油氣井壓裂液配制和返排液回收處理推薦做法》等3套標(biāo)準(zhǔn)。此外，工程院積極參與非常規(guī)油氣井的設(shè)計、施工與壓后評估等工作。2010年至今，工程院派出主要骨干全程參與了方深1井、安深1井、黃頁1井、建111井、頁1井、湘頁1井和泌頁HF1井等的設(shè)計施工和后評估工作，探索出適合我國頁巖氣勘探開發(fā)的技術(shù)體系。

目前，我國已經(jīng)掌握油頁巖綜合開發(fā)與利用的關(guān)健技術(shù)與集成技術(shù)，油頁巖煉制、低熱值煤發(fā)電技術(shù)也日趨成熟，技術(shù)上的障礙越來越少。針對現(xiàn)有撫順爐單臺裝置處理能力小、油收率低、污染環(huán)境等缺點，撫礦集團于2006年成立了“遼寧省撫礦集團工程技術(shù)研究中心”，將油頁巖綜合利用作為重點，開發(fā)大型油頁巖干餾新工藝和相應(yīng)的生產(chǎn)裝置，研發(fā)頁巖油生產(chǎn)過程的廢水、廢渣的處理與循環(huán)利用技術(shù)。中煤集團支持所屬的哈爾濱煤化工公司開展油頁巖流化干餾煉油的中試(日加工油頁巖50噸)，已取得初步成功，日加工油頁巖2000噸的工業(yè)試驗裝置的可行性研究報告已初步通過。