國外油頁巖資源開發(fā)利用進展

管 鑫，李丹東，韓冬云，朱 濤，曹傳洋，馮晨辰，張廣仨，曹祖賓

（1. 遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001； 2. 中國石油撫順石化分公司， 遼寧 撫順 113008）

國外油頁巖資源開發(fā)利用進展

管 鑫1，李丹東1，韓冬云1，朱 濤2，曹傳洋2，馮晨辰1，張廣仨1，曹祖賓1

（1. 遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001； 2. 中國石油撫順石化分公司， 遼寧 撫順 113008）

介紹了油頁巖資源現(xiàn)狀及國外油頁巖資源開發(fā)利用進展，全球共有300多個油頁巖礦藏，分布于40個國家，頁巖油的儲量為是石油資源量的4倍。美國?？松梨诠静捎秒妼?dǎo)加熱破碎工藝處理油頁巖，殼牌公司進行了地下干餾試驗，紅葉資源公司開發(fā)新型開采技術(shù)。愛沙尼亞愛耐飛特公司的油頁巖加工利用方式主要是燃燒發(fā)電，其電廠的發(fā)電量高達全國用電量的90%。澳大利亞昆士蘭能源公司發(fā)明了派拉霍型干餾工藝，并建設(shè)了示范裝置，目前已經(jīng)試車。約旦與多個國家合作開展油頁巖加工利用研究試驗及可行性研究。

油頁巖；開發(fā)利用；干餾工藝

能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在國民生活、經(jīng)濟發(fā)展和國家安全中具有重要的地位。目前，世界能源日益短缺、國際石油價格持續(xù)升高，要想提高中國的油氣資源保障能力十分困難，開發(fā)并合理利用新能源已迫在眉睫。油頁巖等非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)逐步進入國家能源戰(zhàn)略視野[1]。油頁巖是儲量巨大的化石燃料，其世界總儲量折算成發(fā)熱量僅次于煤炭,折算成頁巖油儲量為4.75× 1011t，相當(dāng)于世界天然石油可采儲量的5.4倍。因此，油頁巖具有巨大的開發(fā)利用潛力和價值[2]。

油頁巖（又稱油母頁巖）是一種高灰分的固體可燃有機礦產(chǎn)，低溫干餾可獲得頁巖油，并可繼續(xù)深加工制取其他油品，同時油頁巖也可以直接燃燒發(fā)電，含油率大于3.5%，一般灰分含量大于40%，有機質(zhì)含量較高，主要為腐泥型、腐殖腐泥型和腐泥腐殖型，發(fā)熱量一般不小于4.18 MJ/kg[3]。

1 油頁巖資源現(xiàn)狀

全球油頁巖資源豐富，其礦藏遍布世界各地，但是分布并不均勻。根據(jù)世界能源委員會的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，全球共有300多個油頁巖礦藏，分布于40個國家，油頁巖的資源儲量換算成頁巖油可達到4.8×1012bbl，是石油資源量的4倍。美國是頁巖油資源儲量最多的國家，其頁巖油資源儲量占全世界的77%[4]。

2 國外油頁巖資源開發(fā)利用進展

2.1 美國

2.1.1 ?？松梨诠静捎秒妼?dǎo)加熱破碎工藝處理油頁巖

根據(jù)研究表明，線性熱傳導(dǎo)更有利于將巖石中的有機質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛蜌赓Y源。?？松梨诠静捎秒妼?dǎo)加熱破碎油頁巖，即在頁巖裂縫中導(dǎo)入導(dǎo)電材料進行加熱，直至油頁巖的溫度達到分解溫度進行熱裂解，獲得頁巖油氣[5]。

2.1.2 殼牌公司進行地下干餾試驗

地下干餾又叫做原位干餾或就地干餾，該工藝不需要開采油頁巖，而是直接在地下干餾。殼牌公司采用的地下干餾技術(shù)為電加熱技術(shù)，首先要用“冰凍墻”將干餾區(qū)域包圍確保產(chǎn)生的頁巖油氣不會泄露，同時防止地下水進入干餾區(qū)，然后根據(jù)在干餾區(qū)選擇適合的位置鉆孔，將電加熱設(shè)備探入孔中，對油頁巖加熱，加熱溫度達到350 ℃，油頁巖熱裂解，產(chǎn)生的頁巖油氣從產(chǎn)出井導(dǎo)出。頁巖油氣經(jīng)過冷凝回收后，已得到1800 bbl頁巖油。相對于廣泛使用的地上干餾技術(shù)，該工藝技術(shù)生產(chǎn)成本低且CO2排放量低。

2.1.3 紅葉資源公司開發(fā)新型開采技術(shù)

位于猶他州的紅葉資源公司將地表開采和地下低溫加熱相結(jié)合形成一種新型開采油頁巖資源的技術(shù)。該技術(shù)通過建立地下囊狀結(jié)構(gòu)組成頁巖處理區(qū)，利用天然氣等氣體燃燒所產(chǎn)生的熱氣加熱囊裝結(jié)構(gòu)，熱氣在管道內(nèi)循環(huán)加熱，達到開采頁巖資源的目的。該技術(shù)主要優(yōu)勢在于，成本低、環(huán)境污染小、節(jié)約水資源等。

2.2 愛沙尼亞

愛沙尼亞主要的油頁巖加工利用公司為愛耐飛特公司和化學(xué)能源公司。

愛耐飛特公司是愛沙尼亞的國有企業(yè)，它擁有2座油頁巖露天礦、2座油頁巖地下開采礦、3座油頁巖發(fā)電站及2座愛耐飛特（舊稱為葛洛特）顆粒油頁巖干餾裝置[6]。愛耐飛特公司的油頁巖加工利用主要是燃燒發(fā)電，其所建電廠的發(fā)電量高達全國用電量的90%。顆粒頁巖干餾裝置每座每日可以加工3 000 t油頁巖，年產(chǎn)頁巖油100×104bbl。

化學(xué)能源公司是民營的油頁巖干餾煉油企業(yè)，主要從事油頁巖的干餾煉油。所用干餾裝置為基維特（Kiviter）干餾裝置，年產(chǎn)頁巖油37×104t，頁巖氣輸送到熱電站。

2.3 巴西

巴西石油公司早在1972年就投資建設(shè)了佩特洛瑟克斯型干餾爐，該爐為圓筒形，可以加工塊狀油頁巖，直徑為5.5 m，日加工油頁巖量為2 000 t。又于1991年建設(shè)一臺直徑為11m的佩特洛瑟克斯型干餾爐，日加工油頁巖量為6 000 t[7]。佩特洛瑟克斯型干餾爐為兩段式，上部為干餾段，下部為半焦冷卻段，油收率高，為鋁甑收率的90%，但頁巖半焦?jié)摕嵛幢焕?。目前，巴西石油公司日加? 000 t油頁巖，年產(chǎn)頁巖油為20×104t。

2.4 澳大利亞

經(jīng)過多年的詳細(xì)勘探和分析測試，可以估計位于澳大利亞昆士蘭州中部的司道特礦區(qū)的頁巖油資源量為3.7×108t。澳大利亞昆士蘭能源公司發(fā)明了派拉霍型干餾工藝，并建設(shè)了示范裝置，目前已經(jīng)試車。該工藝包括頁巖成型、干燥、干餾、油品回收改質(zhì)和污水處理等[8]。

2.5 約 旦

約旦不同于其他中東國家擁有豐富的原油資源，但其油頁巖資源儲量豐富，換算成頁巖油高達17×109t，已探明儲量為4×109t。

約旦與國外多個國家合作開展油頁巖的加工利用的研究試驗以及可行性研究，包括德國、愛沙尼亞、俄羅斯和美國等。約旦阿跨巴石油公司和俄羅斯動力研究所進行共同合作對約旦中部的瓦迪安娜迪亞礦區(qū)進行研究，表明該礦區(qū)油頁巖可采儲量為19×108t，頁巖含油率為9.7%[9]。此外，德國奧圖泰克公司還采用愛沙尼亞的愛耐飛特干餾裝置對約旦阿塔特拉喲頁巖進行了干餾試驗，并得出了可行性研究報告，報告指出先建立一套愛耐飛特中試裝置，進行干餾試驗，待得到數(shù)據(jù)后，考慮建設(shè)油頁巖煉油廠。約旦油頁巖公司對美國殼牌地下干餾工藝進行了可行性研究的前期工作，包括鉆井取樣化驗、建立水力學(xué)測試裝置考察頁巖層的密閉性，及測試頁巖層的傳熱性能等。

3 油頁巖資源開發(fā)利用趨勢

近年來，各個國家致力于改進和提高油頁巖的開發(fā)利用技術(shù)，力爭使油頁巖資源在操作性和生產(chǎn)成本上比常規(guī)石油資源更加具有競爭力。為了確保油頁巖資源的可持續(xù)性發(fā)展，應(yīng)該提高油頁巖資源的綜合利用程度，將干餾煉油、燃燒發(fā)電、建材加工金屬提取和建材加工結(jié)合起來，形成聯(lián)合生產(chǎn)。此外，還要考慮到環(huán)境保護問題，減少煉油污水和廢氣、煙氣的排放，滿足“三廢”煙氣的排放?？傊?，油頁巖資源的開發(fā)利用日益受到重視，為了最終達到工業(yè)化生產(chǎn)的目標(biāo)，從勘探開采、研究試驗到可行性研究等均進行提高和創(chuàng)新。

［1］王擎，徐峰，柏靜儒. 樺甸油頁巖基礎(chǔ)物化特性研究 [J]. 吉林大學(xué)學(xué)報（地球科學(xué)版），2006,36(6):1007-1009.

［2］Qian J L, Li S Y. Oil Shale. UNESCO Encyclopedia of Life Sustainable Support[M].2003.

［3］錢家麟，尹亮. 油頁巖-石油的補充能源[M]. 北京：中國石化出版社，2008:1-81.

［4］ Frei C.The potential for oil shale in the global energy mix[C]//Jordan OilShale Symposium, Dead Sea, Jordan, May 7-9, 2012.

［5］Wood T, Forsberg C, Mckellar M. Nuclear-renewable-oil shale hybrid energy system [C]//32ndOil Shale Symposium, Colorado School of Mines, Golden, Colorado, October 15-17, 2012.

［6］ Luik H, Luik L, Krasulina J, et al. Upgrading Estonian shale oil bituminous fractions[C]//32ndOil Shale Symposium, Colorado School of Mines, Golden，Colorado, October 15-17, 2012.

［7］Petrosix [EB/OL].http://en.wikipedia.org/wiki/Petrosix.March，16，2012.

［8］Henderson I, Bilyeu J.Progress update on QER′ stechnology demonstration plant in Australia [ C ]//32ndOil Shale Symposium, Colorado School of Mines, Golden, Colorado, October 15-17, 2012.

［9］Al-Anber Z. Thermodynamics and kinetic analysis of oil shale paralysis using is conversional method [C]//32ndOil Shale Symposium，Colorado School of Mines, Golden, Colorado, October 15-17, 2012.

Development and Utilization Progress of Foreign Oil Shale Resources

GUAN Xin1，LI Dan-dong1,HAN Dong-yun1,ZHU Tao2，CAO Chuan-yang2, FENG Chen-chen1，ZHANG Guang-san1,CAO Zu-bin1
（1. Liaoning Shihua University，Liaoning Fushun 113001，China；2. PetroChina Fushun Petrochemical Company，Liaoning Fushun 113008，China）

Current status of oil shale resources was described as well as the oil shale resource utilization progress in foreign countries. There are more than 300 oil shale deposits in 40 countries around the world and the reserve of shale oil is 4 times as much as oil amount. U.S. Exxon Mobil Corporation processed oil shale with conductance heating crushing process; Shell Group of Companies conducted an underground retort test; Hongye Resource Company developed new mining technology. Oil shale in Estonia Enefit Corporation was mainly used in thermal electric generation which occupied 90 percent of the country’s electricity consumption. Queensland Energy Company invented Paraho process and constructed demonstration unit. Jordan cooperated with several countries to launch the feasibility study on utilization of oil shale.

Oil shale；Exploitation；Retorting process

TE 622

B

1671-0460（2015）01-0080-03

2014-08-31

管鑫（1993-），男，遼寧丹東人，遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)工藝專業(yè)，研究方向：非常規(guī)油氣開發(fā)與利用。E-mail：1148979310@qq.com。

曹祖賓（1962-），男，教授，博士，研究方向。E-mail：caozubin1974@163.com。