神秘的“油页岩”

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1、油页岩简述

油页岩又称油母页岩，是一种高矿物质的腐泥煤，为低热值固态化石燃料。色浅灰至深褐，含有机质和矿物质。有机质的绝大部分不溶于溶剂。一般认为油页岩是粉砂、淤泥和低等生物残体腐解的有机质沉积形成的。有机质在厌氧细菌的活动下，经过沥青化作用并与掺人的粉砂．淤泥等形成含矿物杂质较多的腐泥物，这些腐泥物质在页岩深处，形成岩作用和物质等物理化学作用，就变为油页岩。  

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油页岩的有机成分有C、H、O、N、S等。与煤不同的是，它的碳氢比低（小于10%），含油率高，N、S含量也较高、油页岩的无机成分主要有粘土和粉砂，有时也含方解石、白云石、黄铁矿等。评价油页岩最重要的工艺指标是含油率和发热量，一般工业要求含油率大于4％。

2、油页岩的形成

油页岩主要是由藻类等低等浮游生物经腐化作用和煤化作用而生成。一些微小动物、高等水生或陆生植物的残体，例如，孢子、花粉、角质等植物组织碎片，参与油页岩的生成。根据形成的古地理环境，油页岩矿床可划分为近海型和内陆湖泊型。
（1）近海型，是指在湖海湾．滨海三角洲外缘以及其他滨海环境中形成的油页岩；
（2）内陆湖泊型，是指在内陆湖泊环境中形成的，常与煤共生．或互层出现。


3.油页岩的一般特征         

油页岩的颜色多样，有深褐、黑、灰黑、黄褐、浅黄等色，颜色越深，其含油率越高。油页岩风化后，色调变浅，甚至变为灰白色。质地细致，相对密度为1.4~2.3，比普通页岩轻。干燥的油页岩相对密度更小，只有1.3~1.8。油页岩一般坚韧不易破碎，具有弹性，用指甲刻划，出现抽脂光泽；用小刀刮，刮起的薄片可发生卷曲。断口常为极细的贝壳状。含油率高的油页岩，用火柴即可点燃。

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油页岩常有发育很好的页理。有时外表看起来呈块状，但一经风化，页理就显现出来了、油页岩的生成环境与腐泥煤的生成环境近似，主要为水流闭塞的湖泊环境。内陆淡水湖泊、滨海的半咸水湖泊、淡湖，甚至海湾都是形成油页岩的良好环境。

4.油页岩的分布

我国油页岩分布很广，几乎各省都有。以地质时代而论，主要有以下六种。     
(1)石炭纪油页岩：是我国目前己知地质时代最老的油页岩，例如，广西桂林附近的油页岩。
(2)二叠纪油页岩：见于新疆乌鲁木齐、山西浑源、汀西安远、湖南邵阳等地；
(3)三叠纪油页岩：见于鄂尔多斯盆地的上三叠统延长组，分布稳定，是重要的烃源岩。
(4)侏罗纪油页岩：是我国油页岩最发育的时期之一。油页岩多位于含煤岩系中，分布很广，例如，吉林桦甸，四川乐山、犍为．、资中等地的油页岩     
(5)白垩纪油页岩：如吉林和龙、四川屏山、甘肃隆德、内蒙古阿拉善左旗等地的油页岩。
(6)古近纪和新近纪油页岩：是我国目前最有经济价道的油页岩。例如，辽宁抚顺的油页岩，形成于内陆淡水湖泊环境，产于古近系煤系地层中，位于煤层之上，分布面积很广，储量很大，可作为煤层的副产品开采。广东茂名的油页岩是滨海渴湖沉积的，其中常见海相化石，色黄褐，含油率平均为8.67%，分布面积广，是我国南方最重要的油页岩产地：其他如广西的宁明、田阳，湖南的湘潭、武岗等地，石近系和新近系也发育有油页岩：.

5.油页岩的开发现状

世界大部分油页岩分布区地质勘探程度低，很难对全球的油页岩资源量正确预测，只有部分国家对本国油页岩矿床进行了详细的勘探和评价工作。就目前的勘探情况而言，美国是世界上油页岩资源最丰富的国家，查明地质资源量为33400亿吨，折合页岩油为3036亿吨。2004~2006年，我国对油页岩资源进行了国内首次评价，查明地质资源量为7199亿吨，折合成页岩油为476亿吨。我国在煤炭开采过程中产生的油页岩达到近千万吨，仅抚顺西露天矿油母页岩每年排气量就达800万吨，排弃占用大量耕地，严重影响了矿区周围的生态环境。

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(1) 全球状况

不完全统计表明，全球油页岩蕴藏资源量是巨大的，估计有10万亿吨，比煤资源量7万亿吨还多40%。全球油油页岩里富含石油。页岩产于寒武系至第三系，主要分布于美国、扎伊尔、巴西、意大利、摩洛哥、约旦、澳大利亚、中国和加拿大等9个国家。目前只有美国、澳洲、瑞典、爱沙尼亚、约旦、法国、德国、巴西和俄罗斯等国的部分油页岩矿床做了详细勘探和评价工作。其它很多矿床的资源潜力有待进一步探明。

如果考虑到有些国家的数据没有收集全，有些矿床的资源量没有做充分的调查和评价，那么全世界油页岩蕴藏的页岩油资源总量大体有2.6万亿桶或3662亿吨。也有估计为4110 亿吨或4225亿吨。无论如何，全球油页岩含油量约比传统石油资源量2710亿吨（IEA，2002年《世界能源展望》)多50%以上。

需要指出的是，全球油页岩可采资源量中页岩油总量可能要比估计小的多。有人估计只有282亿吨。这是因为，实际可以获得的资源量要受一些因素影响。例如，一些矿床埋藏太深以至于不能经济开采。地面上的土地利用也在很大程度上限制了有些油页岩矿床的开发，尤其是那些工业化程度高的城市。

油页岩产量高的国家主要有爱沙尼亚、俄罗斯、巴西、中国和德国。有数据表明，世界油页岩的产量经历了两个高峰期。第二个高峰期是在1980年，产量达到4540万吨的历史高峰。此后产量基本上一路下滑，到2000年，产量只有1600万吨。

(2) 中国状况

油页岩发展几度兴衰。我国开发利用油页岩已有70多年历史，辽宁抚顺于1928年兴建油页岩制厂，是当时世界上最大的页岩油生产基地；20世纪60年代至90年代，由于常规石油工业的快速发展，油页岩开发规模逐渐萎缩；2000年来，油价持续走高令油页岩产业复苏，吉林桦甸、罗子沟、辽宁抚顺等项目相继投入开发。2008年国内页岩油产量40万吨，中国石油大学专家预测2015年产量有望达到80万吨。

国内正在探索技术突破。据爱沙尼亚2000年的数据，每桶油页岩开发与炼制成本约40美元（不考虑汇率因素），根据辽宁成大（600739）经验，国内完全成本约60美元/桶。中国油页岩资源较丰富，石炭系—第三纪都有产出，但主要产于第三系。中国油页岩资源未进行全面调查，还没有能反映资源全貌、较为准确的数据。各种数据差别悬殊。地质部1980年公布的截至1979年底含油率大于5%的表内油页岩储量311.7亿吨是可信的，抚顺石油研究所的预测油页岩储量4520亿吨的依据较充分，两项合计为4831.7亿吨，居世界第4位。

中国油页岩矿的含油率一般大于5%，多在6%左右。若按含油率6%折算，中国页岩油的远景地质储量达289.9亿吨。已探明的储量折算成页岩油，至少有18.7亿吨。若按抚顺石油一厂、二厂的经验数据，每33~35吨油页岩生产1吨页岩油折算，探明的油页岩储量311.7亿吨，可生产9.17亿吨油；预测储量4520亿吨可生产132.9亿吨油，两项合计为142亿吨。中国油页岩的分布比较广泛，但分布不均匀，主要分布于内蒙古、山东、山西、吉林、黑龙江、陕西、辽宁、广东、新疆等9省。由于勘探程度较低，目前仅在14个省（区）计算了探明储量，其中吉林、辽宁和广东的储量较多，合计约占全国探明储量的 90%以上。有21个省（区）做了储量预测，内蒙古、山东、山西、吉林和黑龙江等省的预测储量大。

6.油页岩的开采技术

(1)直接开采     

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直接开采包括露天和井下两种开采方式。露天开采适合于埋藏较浅的矿床开采，成本低，安全系数高，辽油页岩里富含石油宁抚顺和广东茂名就是典型的例子。井下开采有竖井、水平坑道采矿两种方式，适合于埋藏较深的矿床。直接开采是较原始的开采方式，局限性比较大，对生态环境的破坏也十分严重，主要表现在三个方面：

一是生态及水质破坏严重。无论是露天采矿还是井下采矿，都需要把地下水位降低到含油页岩层的层位以下，开采1立方米油页岩，一般需要抽出25立方米的地下水；采矿水极大地增加了地表水、地下水中硫酸盐的含量。在巴西，油页岩采矿长期破坏着矿山及其附近的生态平衡和水位水质的稳定。

二是灰渣污染严重。通过直接开采得到的油页岩用于提炼页岩油或直接燃烧，产生大量灰渣，如果不回收利用则不仅会造成空气污染，且废弃灰渣占地面积大，其中金属元素和微量元素渗入地下水体，危害人们生产生活。
三是直接开采占地较多，一旦开垦就无法完全修复。

(2)地下转化工艺

地下转化工艺（ICP）是壳牌公司投入巨资研发出的开采油页岩及其他非常规资源的专利技术，对开发深部油页岩尤其有利。ICP开采油页岩的基本原理是在地下对油页岩矿层进行加热和裂解，促使其转化为高品质的油或气，再通过相关通道将油、气分别提取出来；将这些高品质的油（气）采集到地面进行加工后，可生产出石脑油、煤油等成品油。该技术的突出优点是：提高了资源开发利用效率；减少了开采过程中对生态环境的破坏，即少占地、无尾渣废料、无空气污染、少地下水污染及最大限度地减少有害副产品的产生。

尽管该项技术现在还未完全商业化，但关键的工艺、设备等技术问题都已解决，并在美国科罗拉多州和加拿大阿尔伯特省进行了商业示范。按照2005年5月每桶原油开发成本计算，传统的干馏技术为20美元/桶，使用ICP技术生产成本为12美元/桶，ICP技术成本低于传统的干馏技术，该技术在油价高于25 美元/桶时可以盈利。中国吉林省油页岩资源丰富，但大部分埋藏于平原耕地之下，或者埋藏较深，吉林省地质矿产勘查开发局与壳牌勘探有限公司于2004年12月8日签署合作框架协议书，根据壳牌公司在北美ICP技术的研发及对吉林省油页岩资源的勘察情况，合资公司预计于2006年开始ICP技术商业示范，2010年后将开始全面商业运行。

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来源：一点石油  周冰