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中国“提速”油页岩勘探与开发

—原位转化技术取得突破性进展



2017-09-18 08:44:00 经济参考报

作为非常规能源,全球油页岩资源丰富。中国油页岩资源总量位居世界第二位,折合成油页岩油,约为全国常规石油资源量的62%。目前,中国正在“提速”油页岩资源勘探与开发技术研究,以提高油气能源自给率,增强未来保障国家能源安全能力。

油页岩资源:中国居世界第二吉林居全国第一

近年来,世界常规油气资源勘探开发程度高,剩余资源日益减少,以致密油气、页岩油气为代表的非常规油气资源快速兴起,已成为油气资源的重要接替领域。而油页岩是一种重要的能源矿产资源,不仅可以提取油页岩油及相关石油化工产品,而且可作为燃料用来发电、取暖和运输,还可生产建筑材料和化肥等。它既属于固体矿产资源,又属于非常规油气资源,含油率大于3.5%,可用于生产油页岩油,直接燃烧发电。

据了解,全球油页岩资源丰富,折合油页岩油资源约4400多亿吨,主要分布在美国、中国、俄罗斯、约旦、摩洛哥、澳大利亚、爱沙尼亚、加拿大等国家。其中,美、中、俄三国油页岩油资源占全世界的90%左右。

2003年至2006年,我国“新一轮全国油气资源评价”项目由国土资源部、国家发改委、财政部联合启动。该项目由国土资源部油气资源战略研究中心承担,吉林大学地球科学学院教授刘招君负责实施了“全国油页岩资源评价”工作,历经4年对全国80个油页岩含矿区进行了系统的评价工作。

评价结果表明,中国油页岩分布范围广泛,覆盖了22个省和自治区、47个盆地。其中,松辽盆地是最大的含油页岩盆地,其分布面积可达5万平方公里,约占全国的45%。

据刘招君介绍,我国油页岩资源量巨大。目前已评价的1000米以浅(埋深小于1000米)的油页岩资源达7199亿吨,平均含油率约6.6%,折合成油页岩油476亿吨,约为全国常规石油资源量的62%。其中,东北三省油页岩资源量就占了全国油页岩总资源量的47%,折合成油页岩油为162亿吨。

吉林省是全国油页岩资源最丰富的省份,约占全国油页岩总资源量的30%。2006年以来,吉林省油页岩资源勘探取得了重大进展,截至2014年,在松辽盆地发现了4处超百亿吨的大型油页岩矿床。目前,全省查明油页岩资源量1071亿吨,折合成油页岩油查明资源量52亿吨;探明油页岩资源量4.4亿吨,折合成油页岩油探明资源量0.36亿吨。“吉林省扶余—长春岭是油页岩资源达453亿吨的大型油页岩矿床,具有很好的开发前景。”刘招君说。

传统开采方式趋于停止地下原位开采深受关注

油页岩的开发利用可以追溯到17世纪,目前世界上几乎所有的油页岩都是通过开采到地面进行利用的。就像采煤一样,通过传统露天开采或矿井开采,将油页岩矿石运输到地表后,再经过低温干馏,制取油页岩油或燃烧发电。

油页岩地面干馏存在环保方面的局限性。不仅露天开采对地表生态及水质破坏较严重,而且地面干馏过程中会产生大量的废弃物,每提炼一吨油页岩油平均产生15吨至30吨废渣,堆放占用土地。生产过程中大量的废水、废气处理难度也较大。

受环保问题和废渣综合利用技术制约,油页岩传统开发行业发展比较缓慢,在世界范围内油页岩地面干馏规模较小,仅在爱沙尼亚、中国和巴西有一定应用,地面干馏油页岩油年产量约200万吨,与常规油气相比产量很低。

美国作为油页岩资源最丰富的国家,从未放弃油页岩的开发利用。美国土地管理局于2005年6月和2009年11月先后两次在科罗拉多试验区进行地面干馏研发示范,多家公司在此处进行地面干馏试验,目前处于技术研发和储备阶段,受环保要求限制尚未进行商业化开发。

在我国,油页岩的开采主要是传统的地面干馏工艺。由于我国油页岩平均含油率仅在5%至10%左右,因此会产生超过90%的废渣,废气、废水和废渣无疑会造成对环境的影响。20世纪五六十年代,我国油页岩在提供动力燃料和热电等方面发挥了重要作用,但随着大庆等大油田的相继发现,开发利用趋于停止。

近些年,发达国家对油页岩开发利用主要关注的是地下原位开采技术,即直接给地下的油页岩层通过多种方法加热,使它在地下裂解,生产出油页岩油,并传输至地面。国际著名石油公司——荷兰壳牌公司持续开展相关研究30多年,总计投入近30亿美元,研发了一套电加热油页岩原位转化技术,相对于传统地面干馏,具有对环境污染少、耗水量少、产物品质好、可开采较深层油页岩等优势。

据专家介绍,壳牌的电加热原位开采技术相对成熟,技术可行性得到了验证,但对于大规模工业应用仍具有一定局限性,主要表现在加热井距小、加热时间长,不适合层薄、含油率低、有断层、有顶底水层等油页岩储层。

我国油页岩原位转化技术取得突破性进展

据国家能源页岩油研发中心主任、中国科学院院士金之钧教授介绍,油气资源包括常规油气资源和非常规油气资源。而非常规油气资源类型主要包括:致密油气、页岩油气、煤层气、油砂、油页岩和天然气水合物等,从前到后开发难度越来越大,对技术要求越来越高,开发成本与资源丰度、技术水平、环境保护的关联度越来越大。

有关专家指出,与其他能源资源相比,油页岩埋深浅、分布广且稳定,探明成本低,资源易于落实。若开采技术攻关突破,国家能源急需时可随时发挥作用,是现实的油气战略储备资源。

据介绍,我国适合露天开采(埋深小于100米左右)和井工开采(埋深100米到300米左右)的油页岩资源较少,大部分油页岩资源的开发依赖于原位转化开采技术的突破。

记者从有关方面了解到,我国近年来已经探索和推进油页岩原位转化开采技术的相关研究,教育部、科技部、吉林省、中石油、中石化等投入了约4亿元开展原位转化开采技术研究,民营企业众诚集团也投入近2亿元开展研究。他们均取得了不同程度的进展。

国内多家大学一直积极开展油页岩原位转化开采技术研究。吉林大学依托国家级工程实验室开展了基础理论研究,通过小井组试验成功采出了油页岩油。太原理工大学针对原位注蒸汽技术进行了深入研究,并与大同煤矿集团合作完成了室内中试试验。中国石油大学开展了大量室内实验分析,针对油页岩热解机理取得了一系列认识突破。

中石油开展了油页岩原位转化开采机理研究、技术装备研发和室内模拟实验等技术攻关。中石化立足于资源整合,研究了国内外油页岩原位转化开采技术的特点,在此基础上,聚焦电加热和流体加热两种方法,开展了大量室内实验研究和数值模拟研究,形成了两套现场先导试验方案。

总部位于吉林省长春市的众诚集团是一家以石油炼制、销售为一体的大型民营股份制企业,自2008年起进入油页岩领域,自主研发了“地下原位裂解技术”,并在松辽平原开展了小井组试验,成功实现了地下300米处点燃油页岩,于2014年7月生产出了我国第一桶原位技术油页岩油,相关技术获得了1项国际专利、2项国家发明专利和7项实用新型专利。有关专家认为,这标志着中国油页岩原位开采技术有了突破性进展,具有里程碑意义。

业内专家认为,尽管我国油页岩原位开采技术和工艺尚未成熟,基础研究比较薄弱,亟待加强后才能进行技术经济性评价和工业化应用,但其应用前景广阔。此外,原位转化技术还可以用于稠油、致密油、页岩油和油砂等油资源的开采,改善重油或低成熟度油的品质及流动性,以常规采油方法将改质后的油气产出,提高重油或低成熟度油的采收率,具有广泛的应用范围。

有关专家认为,由于我国“富煤贫油少气”的资源禀赋,油气对外依存度持续攀升,石油安全是我国能源安全得到切实保障的关键。资源丰富的油页岩作为我国潜在的战略储备资源和重要补充能源,应该将其开发利用列入国家能源战略。他们建议,开展全国油页岩资源勘查,加强油页岩开发利用技术攻关,扩大原位转化先导试验规模,研究制定油页岩勘探开发规划,研究制定油页岩开发利用支持政策。

据了解,油页岩的重要性已引起高层领导的重视,油页岩的相关工作正呈现“提速”之态。在国家发改委、能源局等部门和吉林省的大力推动下,目前,油页岩原位开发项目已被列入国家能源技术革命创新行动计划,特别是振兴东北“推进吉林油页岩综合利用基地建设”项目。此外,油页岩资源评价和高效开发技术已纳入“地球深部探测”国家重大科技项目的一个子任务。




责任编辑: 曹吉生

标签: 油页岩 原位转化

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