小知識：油頁岩-基本概述

油頁岩（又稱油母頁岩）是一種高灰分的含可燃有機質的沉積岩，它和煤的主要區別是灰分超過40%，與碳質頁岩的主要區別是含油率大於3.5%。油頁岩經低溫幹餾可以得到頁岩油，頁岩油類似原油，可以製成汽油、柴油或作為燃料油。除單獨成藏外，油頁岩還經常與煤形成伴生礦藏，一起被開采出來。

目前，世界大部分油頁岩分布區地質勘探程度低，很難對全球的油頁岩資源量正確預測，隻有部分國家對本國油頁岩礦床進行了詳細的勘探和評價工作。就目前的勘探情況而言，美國是世界上油頁岩資源最豐富的國家，查明地質資源量為33400億噸，折合頁岩油為3036億噸。

2004～2006年，我國對油頁岩資源進行了國內首次評價，查明地質資源量為7199億噸，折合成頁岩油為476億噸。我國在煤炭開采過程中產生的油頁岩達到近千萬噸，僅撫順西露天礦油母頁岩每年排棄量就達800萬噸，排棄占用大量耕地，嚴重影響了礦區周圍的生態環境。

世界上已發現的非常規油氣資源大多位於地緣政治相對穩定的西半球，即美國、加拿大和拉丁美洲，美國是全球油頁岩資源最豐富的國家，儲量約占全球儲量的70%以上；加拿大是全球瀝青砂資源最豐富的國家，儲量約占全球儲量的90%以上。

全球油頁岩資源十分豐富，據不完全統計其蘊藏資源量約有10萬億噸，比煤炭資源量多40%。2000年初統計，世界頁岩油儲量超過10億噸的國家有美國、俄羅斯、紮伊爾、巴西、摩洛哥、約旦、澳大利亞、愛沙尼亞和中國等，頁岩油總量為3741億噸，預計全世界頁岩油資源總量約為4750億噸，比傳統石油資源量（2710億噸）多50%以上。

油頁岩不僅資源豐富，而且分布相對集中。在美國，大約75%的油頁岩集中在科羅拉多州、猶他州和懷俄明州。按探明資源量排位，中國繼美國、巴西、前蘇聯之後位居世界第四。中國油頁岩探明資源量315億噸，預測資源量4520億噸，約85%以上分布在吉林、遼寧和廣東省，其中吉林省已探明可采儲量為174.5億噸，約占全國油頁岩探明總量的55.3%；廣東已探明可采儲量超過55.15億噸，居全國第2位；遼寧省截至2004年累計探明儲量為41.3億噸。

油頁岩資源量十分豐富且儲量分布集中，具有作為接替能源的巨大潛力和有利條件。

從1838年法國頁岩油工業開始至今，油頁岩的開發和應用有近200年曆史。相對油頁岩來說，天然石油質優價廉，伴隨著第二次世界大戰的爆發、能源危機的出現和石油工業的興起，油頁岩工業曾幾度興衰。

油頁岩的生產出現過三個高峰期。二戰期間石油需求量劇增，油價猛漲，不少國家興起了油頁岩開發熱潮。20世紀60年代初油頁岩開發的低穀與中國大慶油田投產密切相關，20世紀70年代出現世界能源危機，各國都在為尋求新的能源而努力，油頁岩的開發與利用又重新得到了重視。

美國、日本、德國、巴西、前蘇聯等國家研究了各種油頁岩幹餾煉製頁岩油的方法，部分國家形成工業化生產規模，油頁岩利用快速增長，所以1980年出現第3個高峰期，產量達到曆史上的最高水平（4540萬噸）。自1980年以後，由於石油被大量發現和開發，油價大幅下降，油頁岩的產量也一路下滑，到2000年，隻有1600萬噸。預計隨著國際油價的不斷上漲，以及剩餘油、低滲透油氣藏開發難度的增加、天然氣水合物開發的瓶頸技術暫時無重大突破等原因，對油頁岩的重視會不斷加強。

（一）直接開采
直接開采包括露天和井下兩種開采方式。露天開采適合於埋藏較淺的礦床開采，成本低，安全係數高，遼寧撫順和廣東茂名就是典型的例子。井下開采有豎井、水平坑道采礦兩種方式，適合於埋藏較深的礦床。

直接開采是較原始的開采方式，局限性比較大，對生態環境的破壞也十分嚴重，主要表現在三個方麵：

一是生態及水質破壞嚴重。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岩層的層位以下，開采1立方米油頁岩，一般需要抽出25立方米的地下水；采礦水極大地增加了地表水、地下水中硫酸鹽的含量。在巴西，油頁岩采礦長期破壞著礦山及其附近的生態平衡和水位水質的穩定。

二是灰渣汙染嚴重。通過直接開采得到的油頁岩用於提煉頁岩油或直接燃燒，產生大量灰渣，如果不回收利用則不僅會造成空氣汙染，且廢棄灰渣占地麵積大，其中金屬元素和微量元素滲入地下水體，危害人們生產生活。

三是直接開采占地較多，一旦開墾就無法完全修複。

（二）地下轉化工藝技術(ICP)
ICP是殼牌公司投入巨資研發出的開采油頁岩及其他非常規資源的專利技術，對開發深部油頁岩尤其有利。ICP開采油頁岩的基本原理是在地下對油頁岩礦層進行加熱和裂解，促使其轉化為高品質的油或氣，再通過相關通道將油、氣分別提取出來；將這些高品質的油（氣）采集到地麵進行加工後，可生產出石腦油、煤油等成品油。

該技術的突出優點是：提高了資源開發利用效率；減少了開采過程中對生態環境的破壞，即少占地、無尾渣廢料、無空氣汙染、少地下水汙染及最大限度地減少有害副產品的產生。盡管該項技術現在還未完全商業化，但關鍵的工藝、設備等技術問題都已解決，並在美國科羅拉多州和加拿大阿爾伯特省進行了商業示範。按照2005年5月每桶原油開發成本計算，傳統的幹餾技術為20美元／桶，使用ICP技術生產成本為12美元／桶，ICP技術成本低於傳統的幹餾技術，該技術在油價高於25 美元／桶時可以盈利。

中國吉林省油頁岩資源豐富，但大部分埋藏於平原耕地之下，或者埋藏較深，吉林省地質礦產勘查開發局與殼牌勘探有限公司於2004年12月8日簽署合作框架協議書，根據殼牌公司在北美ICP技術的研發及對吉林省油頁岩資源的勘察情況，合資公司預計於2006年開始ICP技術商業示範，2010年後將開始全麵商業運行。
油頁岩的開采方式經過近兩個世紀的發展，已取得許多成功的經驗，並在不斷改進，成熟的開采技術是油頁岩工業崛起的有力保障。

隨著技術進步和環保意識的增強，油頁岩資源從單純的能源利用發展到綜合利用，極大地提高了資源利用率，降低了成本，減少了環境汙染，為資源的可持續利用提供了保障。

油頁岩礦石采出之後，最先是作為能源而被使用的，即幹餾煉油和作為燃料。油頁岩幹餾後的頁岩油可作為燃料油出售，也可以通過加氫精製和非加氫精製的方法生產輕柴油，提高頁岩油附加值，精製後的重油作燃料使用。油頁岩做燃料主要是用來發電，即直接用作鍋爐燃料或進行低溫幹餾產生氣體燃料而發電，還可用於供暖和長途運輸。2001-2002年，愛沙尼亞利用油頁岩發電和向居民、工業供暖所創造的效益分別占國家稅收的76%和14%，對其國民經濟具有重要意義。幹餾和直接燃燒產生的灰渣和廢氣有不同的用途，灰渣可以用來充填礦井、製取水泥或陶粒、製磚等,現在有很多成功利用頁岩廢渣的技術；廢氣可以作為燃料燃燒產生蒸汽後供生產、生活使用,也可以循環利用，為油頁岩的幹餾提供熱源。

油頁岩的使用主要集中在提煉頁岩油和發電上,因此幹餾工藝和燃燒鍋爐的發展直接影響著使用效果, 降低成本、注重環保和充分利用資源的要求促進了油頁岩利用技術的革新，主要表現在幹餾工藝和燃燒鍋爐的改進上。

（一）幹餾技術
目前,世界上許多國家都對油頁岩幹餾方法進行了研究，有的已形成工業化生產規模，中國、俄羅斯、愛沙尼亞的發生式爐及德國LR爐處理量小，油收率較低，工藝不先進,但投資少,適用於小規模的頁岩煉油廠；愛沙尼亞Kiviter爐和美國TOSCO-Ⅱ爐處理量較大,投資中等,適用於中等規模的油頁岩煉油廠；愛沙尼亞Galoter 、巴西Petrosix及澳大利亞Alberta-Taciuk爐處理量大，油收率高,產高熱值煤氣，投資高，適用於大、中型油頁岩煉油廠。

（二）燃燒鍋爐的發展
油頁岩作為燃料用於發電經曆了漫長的研究開發過程，從油頁岩懸浮燃燒與氣化到油頁岩流化床燃燒再到油頁岩循環流化床燃燒，技術不斷進步，效益不斷提高，汙染不斷減少。

1、油頁岩懸浮燃燒與氣化技術
前蘇聯采用懸浮燃燒方式直接利用油頁岩燃燒發電，20世紀50至70年代先後在愛沙尼亞和波羅的海建立3座電廠，總裝機容量為2415MW，所配鍋爐出力為65～320噸／小時。但出現了很多問題：鍋爐實際出力減小，爐膛結焦，受熱麵高溫腐蝕，尾部受熱麵堵灰；SO2和NOX 排放量大，嚴重汙染環境；製粉係統耗電量大，鍋爐維修費用高，運行不經濟；機組可靠性差，經常被迫停機，且停爐檢修時很長等。

2、油頁岩流化床燃燒技術
前蘇聯首次開發燃油頁岩流化床鍋爐，於20世紀80年代對愛沙尼亞、波羅的海電站鍋爐進行了改造，廣東茂名、遼寧撫順也先後應用了油頁岩流化床鍋爐，其突出優點是減少了爐膛結焦的可能性，對流受熱麵上也沒有嚴重積灰，煙氣中NO及NO2含量小，燃燒過程中可以吸收大量硫，鍋爐實際輸出功率增大，飛灰不會粘汙鍋爐過熱器和省煤器管束，鍋爐熱效率達70%以上。實踐證明油頁岩流化床燃燒發電在技術上是可行的，但效率較低、經濟效益較差。

3、油頁岩循環流化床燃燒技術
循環流化床燃燒技術(CFBC)有效地提高了油頁岩的利用率和鍋爐的熱效率,減少了汙染氣體的排放。它是油頁岩發電最有利的燃燒方式，具有良好的煤種適應性、低溫燃燒、燃用寬篩分顆粒，SO2、NO及NO2的排放量非常低，鍋爐的效率在80%以上，這些突出的優點給油頁岩能源利用和油頁岩燃燒發電技術注入了新的活力，帶來了新的機遇。中國、以色列等國在油頁岩循環流化床燃燒發電的能源利用研究方麵取得了成功經驗，1989年以色列建成首台半商業化油頁岩循環流化床燃燒示範電站，采用芬蘭Ahlstrom公司的50噸／小時循環流化床鍋爐。20世紀90年代以色列采用230噸/時循環流化床鍋爐建造一座燃用油頁岩商業化電廠，1996年吉林省樺甸油頁岩示範熱電廠采用3台東北電力學院研究製65噸／小時低倍率循環床油頁岩電站鍋爐，實現長期穩定運行。

油頁岩的應用技術得到長足發展，給許多國家的經濟發展做出了很大貢獻。但不同國家油頁岩主要用途差別較大，愛沙尼亞主要用來發電和提煉頁岩油，近40年其電力生產的99%主要依賴於油頁岩，巴西主要用作運輸燃料，德國主要用於製造水泥和建築材料，中國和澳大利亞主要用於提煉頁岩油和用作燃料，俄羅斯和以色列主要用於發電。

油頁岩資源的開發利用展示出了誘人前景，不僅符合國家產業政策和發展循環經濟的要求，而且也將為企業帶來良好的經濟效益、環保效益和社會效益。如何在這個曆史發展機遇麵前，揚長避短，乘勢而上，是需要認真思考的問題。

除了技術方麵的這些因素以外，我們還麵臨許多資源管理問題。一是扶持政策不係統。獨立礦床不享受與煤伴生油頁岩免交增值稅政策；低品位資源開發利用不享受稅收優惠；延長產業鏈沒有明確的激勵機製。二是資源浪費嚴重。油頁岩開采存在采富棄貧、大礦小開、一礦多開現象；與煤共伴生油頁岩丟棄嚴重；低品位資源利用程度低。三是管理監督有待加強。油頁岩礦業權與油氣和煤炭普遍存在交叉重疊現象；部分企業以其它礦權代替油頁岩，規避招拍掛。

開展綜合評價，摸清資源潛力。組織石油、煤炭企業及相關科研機構開展全國性油頁岩資源綜合評價工作，進一步摸清油頁岩資源潛力；規範油頁岩資源科學術語，製定油頁岩資源儲量評價分類分級標準，確定勘查開發技術規範和模式。

勘查重點盆地，獲取優質儲量。以鬆遼盆地為重點，加大物探、鑽探等實物工作量，優選有利靶區，獲取探明儲量，為油頁岩開發利用提供資源基礎，為大規模勘查油頁岩資源提供技術和模式。

製定行業標準，規範勘查開發。製定選礦工藝、安全、能耗及綜合利用標準。建立油頁岩綜合開發利用準入製度。企業須對礦權區內油頁岩資源進行評價，鼓勵企業勘查開發油頁岩。

嚴格環保要求，建設綠色礦山。對油頁岩開發利用的尾礦汙染、水汙染、廢氣汙染等開展區域性環境評價，把資源開發中的環境成本限製在最小。製定嚴格的環境標準，促使商業性開發油頁岩的企業研發並使用有利於環保的技術方法和控製手段。借鑒國外經驗，建立油頁岩開發利用示範工程，作為循環經濟與綠色礦山的典範。

做好戰略規劃，促進產業發展。將油頁岩資源納入國家戰略儲備，編製油頁岩勘查開發和產業發展規劃。製定油頁岩發展戰略和利用政策，實現綜合效益最大化。確立石油公司和煤炭企業在油頁岩開發利用中的主體地位。爭取實現全國2010年100萬噸、2020年1000萬噸頁岩油產量目標。

加大科技攻關，解決重大問題。加強油頁岩成礦理論和富集規律研究，開展油頁岩開發利用技術聯合攻關，尋求“大型油氣田與煤層氣開發”及“全國油氣資源戰略選區”等國家專項和國家科技攻關支持，改進幹餾工藝，提取稀有金屬，加強低品位和頁岩渣資源利用，盡快解決製約綜合開發利用的重大問題。

製定扶持政策，鼓勵綜合利用。獨立油頁岩礦床比照與煤共伴生礦免收增值稅。含油率4%至6%的油頁岩減半稅費，低於4%的免稅費。支持發電並網，提供低息貸款。對延長產業鏈實行級差稅率。

加強礦權管理，實施有效監督。根據油頁岩資源特點進行綜合有效管理，妥善解決礦業權交叉重疊。扶持建設與煤共伴生、低品位、規模化和綜合利用的示範工程。完善對外合作，審查油頁岩勘查開發利用方案。嚴格監督“圈而不探”、“占而不采”等行為。

總之，中國油氣資源日趨緊缺，與中國不斷增長的能源需求相比，與中國儲量豐富的油頁岩資源相比，與國際油頁岩開發利用水平和規模相比，中國的油頁岩產業還遠遠滿足不了國家經濟發展的需求，遠遠沒有達到我們所期望的經濟和社會效益，還需要加倍努力，奮力前行。

在高油價時代，有關國家對油頁岩的開發利用活躍起來。美國國會於2005年通過了發展非常規能源的法案，掀起了油頁岩幹餾煉油的研發高潮。美國總統布什於2008年6月18日聲明，支持發展油頁岩，鼓勵國會放開對批準頁岩油試驗用地的限製。美國內政部己批準了6項給予石油公司的土地礦產租賃項目，支持開展油頁岩幹餾煉油。美國科羅拉多礦業學院在2006年、2007年、2008年連續召開了第26屆、27屆、28屆國際油頁岩會議，參與人員眾多。當前，美國有29家公司正開展油頁岩加工利用的研究，其中14家公司開展地下幹餾，11家開展地上幹餾的研發，2家公司開展頁岩油加氫製取輕質油品研究。上述這些公司大多數正處於實驗室或數學模擬，或概念研究階段，隻有殼牌公司正在進行現場地下幹餾的中試，還有一些公司正籌劃開展實地試驗，另有幾家公司則在致力於幹餾新技術的開發。

中國油頁岩的開發利用起步較早，規模也比較大，但長期以來並沒有明顯進步。1959年頁岩油的產量達到70多萬噸，占世界的50％以上。1959年遼寧撫順年產頁岩油72萬噸，1953年樺甸年產頁岩油5萬噸，1962～1992年，廣東茂名共生產頁岩油300萬噸。20世紀60年代以後，由於中國常規油氣田的大量發現，油頁岩提煉油氣成本相對較高，頁岩油生產規模逐漸減小，並淡出油品市場，油頁岩開發利用技術也止步不前。

近年來，由於上輪全球能源需求的增長和解決廢棄油頁岩環境問題的需要，油頁岩的勘探開發麵臨新的機遇。撫順、樺甸、羅子溝、黃縣等老油頁岩礦先後恢複了頁岩油生產。2008年，國內年產頁岩油約40萬噸，其中撫順礦業集團油頁岩煉油廠是目前我國正在運行的、最大的油頁岩提煉廠，其產量達到35萬噸。

在油頁岩利用技術方麵，國內相關企業也開展了研究工作。針對現有撫順爐單台裝置處理能力小、油收率低、汙染環境等缺點，撫礦集團於2006年成立了"遼寧省撫礦集團工程技術研究中心"，將油頁岩綜合利用作為重點，開發大型油頁岩幹餾新工藝和相應的生產裝置，研發頁岩油生產過程的廢水、廢渣的處理與循環利用技術。中煤集團支持其所屬的龍江哈爾濱煤化工公司開展油頁岩流化幹餾煉油的中試（日加工油頁岩50噸），已取得初步成功，日加工油頁岩2000噸的工業試驗裝置的可行性研究報告已初步通過。中石油支持大慶油田采用大連理工大學開發的顆粒頁岩固體熱載體幹餾技術，擬建設日加工2000噸柳樹河油頁岩的工業試驗裝置。

中國油頁岩資源儲量豐富，在煤炭開采過程中也產生了大量油頁岩，開發利用油頁岩不僅可以緩解石油供需矛盾，還可以解決因廢棄油頁岩造成的環境問題，提高資源利用率。因此中國應該重視油頁岩方麵的研究，推動開發利用技術進步，加快油頁岩行業發展。