中國(guó)油頁(yè)巖勘查開發(fā)現(xiàn)狀與展望

朱 杰，車長(zhǎng)波，張道勇

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083；2.國(guó)土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100034)

我國(guó)石油對(duì)外依存度逐年攀高，國(guó)際油價(jià)高位震蕩，尋找石油替代是支撐我國(guó)未來(lái)能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。我國(guó)油頁(yè)巖資源總量大，可利用的潛力大，雖然品質(zhì)低、埋深大，但若進(jìn)一步加強(qiáng)油頁(yè)巖開發(fā)利用技術(shù)攻關(guān)，使其生產(chǎn)規(guī)模化、清潔化，將對(duì)石油供應(yīng)形成重要的補(bǔ)充。

1 油頁(yè)巖勘查現(xiàn)狀

近幾年，我國(guó)油頁(yè)巖勘查進(jìn)展迅速，特別是吉林和新疆地區(qū)均有重要的勘查發(fā)現(xiàn)[1]。截至2011年底，我國(guó)油頁(yè)巖查明資源儲(chǔ)量1183億t(表1)，折合成可提煉的頁(yè)巖油為13億～15億t。油頁(yè)巖查明資源儲(chǔ)量主要分布在吉林、遼寧撫順、山東龍口、甘肅窯街等地。2005～2011年吉林省地質(zhì)調(diào)查院在松遼盆地東部隆起區(qū)探明4處超大型油頁(yè)巖床，包括扶余縣長(zhǎng)春嶺、前郭-農(nóng)安、三井子-大林子和深井子油頁(yè)巖礦床，查明資源儲(chǔ)量約1025億t，平均品位5%左右。比照正在開發(fā)的吉林省王清縣羅子溝油頁(yè)巖礦床，當(dāng)前條件下可開發(fā)利用的礦石資源儲(chǔ)量355.65億t，折合油頁(yè)巖油資源量19.08億t；如果回采率按75%、油收率按80%計(jì)算，可獲得頁(yè)巖油可采儲(chǔ)量11.5億t。

表1 全國(guó)油頁(yè)巖資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)表(2011年)[1]

此外，大慶油田對(duì)大慶探區(qū)17個(gè)盆地21個(gè)油頁(yè)巖礦點(diǎn)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，完成探井37口，評(píng)價(jià)井41口，總進(jìn)尺10345m，還對(duì)2100口老井進(jìn)行了復(fù)查，落實(shí)1000m以淺油頁(yè)巖潛在資源量約6000億t[2]。遼河油田對(duì)探區(qū)內(nèi)的建昌盆地開展了油頁(yè)巖勘查工作，獲得了含油率3.5%以上的油頁(yè)巖資源儲(chǔ)量2185.67萬(wàn)t，平均厚度4.38m，平均含油率4.91%。

總的來(lái)看，我國(guó)油頁(yè)巖潛在資源量巨大，但探明程度低。就目前獲得的1183億t油頁(yè)巖查明資源儲(chǔ)量而言大，絕大多數(shù)為經(jīng)濟(jì)性較低的資源量。可供商業(yè)開采的儲(chǔ)量全國(guó)僅有14.52億t，80%在遼寧撫順。已經(jīng)探明的大部分油頁(yè)巖礦床為含油率5%左右的低品位油頁(yè)巖，適合露天開采、含油率高的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量少。

2 油頁(yè)巖開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1 國(guó)際上油頁(yè)巖開發(fā)利用現(xiàn)狀

世界油頁(yè)巖資源豐富，換算成頁(yè)巖油約4100億t，主要集中在美國(guó)、愛沙尼亞、巴西、中國(guó)、約旦等國(guó)家[3-4]。2010年，世界油頁(yè)巖開采量總計(jì)約3000萬(wàn)t，愛沙尼亞占50%，其次為中國(guó)，占40%(表2)。通過(guò)煉制油頁(yè)巖得到的頁(yè)巖油產(chǎn)量全球?yàn)?30萬(wàn)t左右，中國(guó)的產(chǎn)量最高，接近60萬(wàn)t；油頁(yè)巖燃燒發(fā)電以愛沙尼亞最大，容量達(dá)2300MW，中國(guó)和德國(guó)等也有規(guī)模較小的油頁(yè)巖發(fā)電項(xiàng)目。

表2 世界油頁(yè)巖開采量及用途

雖然當(dāng)前世界上油頁(yè)巖尚未大規(guī)模開發(fā)利用，但以美國(guó)為代表的西方發(fā)達(dá)國(guó)家一直開展持續(xù)性的研究。在美國(guó)，以殼牌、埃克森美孚以及美國(guó)頁(yè)巖油公司等開展了一系列的油頁(yè)巖地下開采試驗(yàn)，雷得里夫公司、美囯油頁(yè)巖開發(fā)公司等也開展了地面干餾現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，還有二十幾個(gè)研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)在開展油頁(yè)巖的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，涵蓋了資源、地質(zhì)、干餾、燃燒、環(huán)保及水供應(yīng)等[5-6]，但至今美國(guó)尚未進(jìn)行油頁(yè)巖的工業(yè)生產(chǎn)。德國(guó)、加拿大、澳大利亞、以色列等發(fā)達(dá)國(guó)家的一些公司，開始關(guān)注頁(yè)巖油生產(chǎn),或從事開發(fā)油頁(yè)巖干餾新工藝，其中以色列的油頁(yè)巖開發(fā)企業(yè)宣稱已掌握了低成本地下干餾油頁(yè)巖的技術(shù)，但有待進(jìn)一步證實(shí)。

2.2 國(guó)內(nèi)油頁(yè)巖開發(fā)利用現(xiàn)狀

目前，我國(guó)對(duì)油頁(yè)巖的利用主要是通過(guò)干餾獲得頁(yè)巖油，還有少量用于燃燒發(fā)電。全國(guó)煉制油頁(yè)巖油的企業(yè)以煤炭企業(yè)為主，遼寧撫順、山東龍口和甘肅窯街均是在采煤過(guò)程中兼采或在煤炭資源逐步枯竭礦山需要轉(zhuǎn)型時(shí)期綜合利用油頁(yè)巖，開采成本較低，煉制頁(yè)巖油獲得較高利潤(rùn)。

近年來(lái)，中國(guó)頁(yè)巖油年產(chǎn)量每年都有所增加，從2000年的10萬(wàn)t左右，增長(zhǎng)到2010年的60萬(wàn)t(圖1)，位居世界第一[5]，其中撫順礦業(yè)集團(tuán)頁(yè)巖油的年產(chǎn)量又占全國(guó)的一半以上(表3)。目前，全國(guó)的油頁(yè)巖煉油生產(chǎn)廠12個(gè)，在建5個(gè)，按照各企業(yè)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，頁(yè)巖油產(chǎn)量有望達(dá)到150萬(wàn)t左右。油頁(yè)巖干餾制取頁(yè)巖油的爐型，除了窯街應(yīng)用了氣燃式干餾爐外，其他企業(yè)都采用了撫順式爐或改良的撫順式爐。撫順式干餾工藝具有運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)、設(shè)備故障率低、能處理低品位油頁(yè)巖等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)唯一比較成熟的煉油技術(shù)。但撫順式干餾工藝也存在一定的不足，如油回收率低、系統(tǒng)自動(dòng)化程度低，裝置尚未完全解決環(huán)境污染問(wèn)題等。目前全國(guó)共建有撫順爐約350臺(tái)，其中撫順礦業(yè)集團(tuán)最多，建有220臺(tái)撫順爐。

圖1 1996～2010年中國(guó)頁(yè)巖油產(chǎn)量圖

表3 中國(guó)主要頁(yè)巖油產(chǎn)地及頁(yè)巖油年產(chǎn)量

中國(guó)當(dāng)前正在引進(jìn)和自主創(chuàng)新ATP、流化干餾以及以固體為熱載體的油頁(yè)巖干餾新技術(shù)[5]，這些新工藝如果能在 “十二五”后期投產(chǎn)，則我國(guó)頁(yè)巖油年產(chǎn)量將會(huì)大幅增加，干餾工藝也逐漸由氣體為熱載體向固體為熱載體轉(zhuǎn)變，技術(shù)水平大為提高。

3 面臨的困難

一是低碳經(jīng)濟(jì)的開發(fā)利用技術(shù)不成熟，造成產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位不明確。開發(fā)油頁(yè)巖的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題比較突出，在當(dāng)前全世界積極應(yīng)對(duì)氣候變化、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的時(shí)代，如何低碳、更經(jīng)濟(jì)的開發(fā)油頁(yè)巖，存在技術(shù)瓶頸。由于開發(fā)利用技術(shù)沒(méi)有大的突破，國(guó)內(nèi)對(duì)油頁(yè)巖的開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)政策不明朗，既不鼓勵(lì)，也不限制，財(cái)政科研投入不足，處于走一步、看一步的狀態(tài)，尚未出臺(tái)專門支持油頁(yè)巖勘探開發(fā)的稅收優(yōu)惠和補(bǔ)貼等相關(guān)政策。

二是資源質(zhì)量較差，限制了油頁(yè)巖大規(guī)模的開發(fā)利用。雖然油頁(yè)巖預(yù)測(cè)資源量在萬(wàn)億t以上，查明資源儲(chǔ)量超過(guò)了1000億t，但與美國(guó)、愛沙尼亞和巴西等國(guó)的油頁(yè)巖礦儲(chǔ)量大、埋藏淺、含油率高相比，我國(guó)油頁(yè)巖礦埋藏深、品位低，目前開發(fā)處于心有余而力不足的狀態(tài)，資源條件限制了油頁(yè)巖大規(guī)模的開發(fā)利用。

三是企業(yè)生產(chǎn)處于各自為戰(zhàn)狀態(tài)，政府與行業(yè)指導(dǎo)缺位。目前全國(guó)油頁(yè)巖煉制和發(fā)電企業(yè)有20余家，各個(gè)企業(yè)的資金投入、技術(shù)水平有較大差異，對(duì)資源的爭(zhēng)奪日趨激烈，處于各自為戰(zhàn)的狀態(tài)。油頁(yè)巖產(chǎn)業(yè)屬于資金密集型、技術(shù)密集型、環(huán)保要求高的資源開發(fā)產(chǎn)業(yè)，但在產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、資源儲(chǔ)量評(píng)價(jià)、規(guī)模準(zhǔn)入、安全環(huán)保、綜合利用等環(huán)節(jié)缺乏規(guī)范化的指導(dǎo)與監(jiān)管。

四是頁(yè)巖氣等新型能源的崛起對(duì)油頁(yè)巖開發(fā)沖擊很大。頁(yè)巖氣、煤層氣等屬于清潔能源，符合未來(lái)發(fā)展方向，加之開發(fā)技術(shù)突破并日益完善，頁(yè)巖氣等資源開發(fā)已呈燎原之勢(shì)，一些大型石油企業(yè)把資金投向頁(yè)巖氣、煤層氣的開發(fā)，油頁(yè)巖的開發(fā)退到次要地位，油頁(yè)巖產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到一定影響。

4 油頁(yè)巖開發(fā)利用前景展望

4.1 油頁(yè)巖開發(fā)利用的投資熱情高漲

持續(xù)的高油價(jià)和開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，逐步解放了大量的非常規(guī)油氣資源，如加拿大的油砂和美國(guó)的頁(yè)巖氣。近幾年，在國(guó)際油價(jià)及煤價(jià)大幅上升的背景下，油頁(yè)巖的利用重新引起廣泛關(guān)注，越來(lái)越多的企業(yè)參與到油頁(yè)巖的開發(fā)利用。

由廣東粵電集團(tuán)投資32億元建設(shè)的茂名油頁(yè)巖發(fā)電工程至2011年4月底已投資2.1億元。項(xiàng)目首期工程建設(shè)的兩臺(tái)21萬(wàn)kW循環(huán)流化床油頁(yè)巖發(fā)電機(jī)組和年產(chǎn)油頁(yè)巖600萬(wàn)t礦山計(jì)劃于2014年建成投產(chǎn)。使用油頁(yè)巖發(fā)電的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有燃燒效率高、能有效控制污染排放、燃料適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)備已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，在技術(shù)上是成熟可行的[7]。

2009年8月，大型民營(yíng)企業(yè)集團(tuán)海亮集團(tuán)在遼寧省北票市北塔鄉(xiāng)建立了北票北塔油頁(yè)巖綜合開發(fā)利用有限公司，現(xiàn)有干餾爐40臺(tái)，年產(chǎn)頁(yè)巖油3.5萬(wàn)t。2011年8月，海亮集團(tuán)完成了《銅川油頁(yè)巖干餾煉油及綜合利用項(xiàng)目建議書》，擬在銅川市印臺(tái)區(qū)投資油頁(yè)巖干餾煉油及綜合利用項(xiàng)目，總投資額將達(dá)到61.2億元[8]。

4.2 油頁(yè)巖開發(fā)利用的布局

全國(guó)來(lái)看，進(jìn)行油頁(yè)巖開發(fā)利用的地區(qū)主要集中在東北地區(qū)和山東、新疆、廣東等地，今后的發(fā)展重點(diǎn)也位于這些地區(qū)。油頁(yè)巖開發(fā)利用的總體布局是：穩(wěn)步提高東北的撫順、樺甸油頁(yè)巖產(chǎn)量，加快山東龍口、甘肅窯街油頁(yè)巖綜合利用基地建設(shè)，積極促進(jìn)新疆、陜西銅川和廣東茂名油頁(yè)巖開發(fā)利用；以煉油為主，發(fā)電為輔，加強(qiáng)綜合利用，在“十二五”末頁(yè)巖油達(dá)到產(chǎn)量150萬(wàn)～200萬(wàn)t，努力將油頁(yè)巖開發(fā)項(xiàng)目建成集采礦、熱解化工、建材、發(fā)電、物流、機(jī)械加工、科研、復(fù)墾及生態(tài)農(nóng)牧業(yè)等多學(xué)科多行業(yè)于一體的低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園區(qū)。

做強(qiáng)做大撫順油頁(yè)巖開發(fā)利用項(xiàng)目：建設(shè)大型立式干餾爐，研制并應(yīng)用粉末頁(yè)巖干餾新工藝；實(shí)施頁(yè)巖油深加工，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)燃料油、化工產(chǎn)品；提高廢渣綜合利用率；實(shí)現(xiàn)廢水處理后閉路循環(huán)再利用；利用煙氣和循環(huán)水的余熱供暖和發(fā)電；利用剩余瓦斯發(fā)電；開發(fā)以油頁(yè)巖為基礎(chǔ)的油、電、熱、化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)；爭(zhēng)取“十二五”末頁(yè)巖油產(chǎn)量在現(xiàn)有基礎(chǔ)上有較大增長(zhǎng)，達(dá)到60萬(wàn)～70萬(wàn)t。

加快發(fā)展樺甸油頁(yè)巖開發(fā)利用項(xiàng)目：樺甸油頁(yè)巖礦源集中、品質(zhì)優(yōu)良、埋藏較淺，被列為首批礦產(chǎn)資源綜合利用基地。應(yīng)進(jìn)一步完善油頁(yè)巖瓦斯全循環(huán)干餾工藝，以采礦、煉油及半焦綜合利用為產(chǎn)業(yè)鏈，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)30萬(wàn)～40萬(wàn)t頁(yè)巖油的目標(biāo)。

實(shí)施吉林汪清油頁(yè)巖綜合利用項(xiàng)目：在現(xiàn)有的煉油干餾裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造，優(yōu)化工藝，提高處理能力與收油率，使煉油能力達(dá)到12萬(wàn)t/a；利用干餾剩余瓦斯氣體及小顆粒廢渣進(jìn)行發(fā)電，總裝機(jī)容量達(dá)到17.5MW；利用干餾廢渣生產(chǎn)燒結(jié)磚，生產(chǎn)能力達(dá)到1.8億(標(biāo))塊/年；加強(qiáng)廢渣綜合利用技術(shù)研發(fā)。

建設(shè)山東龍口油頁(yè)巖綜合利用項(xiàng)目：在大顆粒油頁(yè)巖(40～150mm)煉油項(xiàng)目之后續(xù)建中顆粒油頁(yè)巖(8～40mm)煉油項(xiàng)目，達(dá)到年處理120萬(wàn)t油頁(yè)巖，產(chǎn)頁(yè)巖油12萬(wàn)t；致力于實(shí)施環(huán)保和綜合利用技術(shù)改進(jìn)，確保“三廢”的零排放；以煉油廠產(chǎn)生的油頁(yè)巖半焦和梁家煤礦、北皂煤礦所產(chǎn)生的煤矸石為主要燃料，采用循環(huán)流化床鍋爐超臨界機(jī)組，建成后年發(fā)電量36億kW；建設(shè)200萬(wàn)t頁(yè)巖灰水泥廠項(xiàng)目，構(gòu)建起完整的油頁(yè)巖綜合利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈條。

積極推進(jìn)大慶油田柳樹河3萬(wàn)t頁(yè)巖油中試先導(dǎo)基地建設(shè)：《大慶油田柳樹河3萬(wàn)t頁(yè)巖油中試先導(dǎo)基地可行性研究報(bào)告》的批復(fù)于2008年5月正式下達(dá)，批準(zhǔn)項(xiàng)目總投資近4.45億元。2012年其加工煉油設(shè)備已開工建設(shè)，預(yù)計(jì)年底可實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)試運(yùn)行。

5 政策建議

我國(guó)常規(guī)石油產(chǎn)量增長(zhǎng)空間有限，增強(qiáng)國(guó)內(nèi)石油保障能力，充分利用油頁(yè)巖資源是重要選擇。為促進(jìn)油頁(yè)巖成為切實(shí)可行的石油補(bǔ)充，建議加強(qiáng)以下四個(gè)方面的工作。

一是持續(xù)科研投入，提高技術(shù)水平。我國(guó)已在油頁(yè)巖開發(fā)方面走在世界前列，有條件在開發(fā)技術(shù)上占據(jù)世界領(lǐng)先地位，闖出一條中國(guó)特色的油頁(yè)巖開發(fā)利用道路。加強(qiáng)油頁(yè)巖的基礎(chǔ)研究和試點(diǎn)探索，特別是通過(guò)綜合利用示范工程的建設(shè)，拉動(dòng)企業(yè)加大科技投入，改進(jìn)油頁(yè)巖開發(fā)利用技術(shù)，加大節(jié)能減排技術(shù)改造，盡快解決制約油頁(yè)巖綜合利用的難題。

二是研究產(chǎn)業(yè)政策，明確發(fā)展目標(biāo)。立足于技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行、生態(tài)環(huán)境許可開發(fā)利用油頁(yè)巖。針對(duì)現(xiàn)實(shí)的資源情況，在相關(guān)能源資源規(guī)劃中明確發(fā)展目標(biāo)，爭(zhēng)取“十二五”末達(dá)到產(chǎn)量200萬(wàn)t。鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新、研發(fā)，在科研、示范工程方面作出長(zhǎng)期規(guī)劃。對(duì)低品位油頁(yè)巖的開發(fā)示范工程實(shí)行優(yōu)惠的稅收政策，免收增值稅和資源稅費(fèi)。

三是加強(qiáng)資源管理，試行區(qū)塊招標(biāo)。加強(qiáng)油頁(yè)巖礦業(yè)權(quán)管理，在調(diào)查評(píng)價(jià)全國(guó)油頁(yè)巖資源的基礎(chǔ)上，優(yōu)選資源招標(biāo)出讓，鼓勵(lì)有實(shí)力的企業(yè)進(jìn)入油頁(yè)巖開發(fā)領(lǐng)域。考慮到油頁(yè)巖開發(fā)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本，允許石油公司可優(yōu)先登記礦權(quán)區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的油頁(yè)巖，煤炭企業(yè)優(yōu)先登記與煤共伴生的油頁(yè)巖。

四是加強(qiáng)潛力評(píng)價(jià)，制定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。開展全國(guó)范圍油頁(yè)巖資源富集規(guī)律研究，系統(tǒng)評(píng)價(jià)松遼、鄂爾多斯等重點(diǎn)盆地油頁(yè)巖資源潛力，為油頁(yè)巖規(guī)模開發(fā)選擇優(yōu)質(zhì)礦床。規(guī)范油頁(yè)巖資源科學(xué)術(shù)語(yǔ)，制定油頁(yè)巖資源儲(chǔ)量評(píng)價(jià)分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，確定勘查開發(fā)技術(shù)規(guī)范和模式。制定油頁(yè)巖選礦工藝、安全、能耗及綜合利用標(biāo)準(zhǔn)等。

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