油頁岩:油氣資源-中文百科頻道

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，它和煤的主要區别是灰分超過40%，與碳質頁岩的主要區别是含油率大于3.5%。油頁岩經低溫幹餾可以得到頁岩油，頁岩油類似原油，可以制成汽油、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。

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确預測，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内首次評價，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産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态環境。

性質描述

物理性質

油頁岩外觀多呈褐色泥岩狀，其相對密度為1.4～2.7。油頁岩中的礦物質常與有機質均勻細密地混合，難以用一般選煤的方法進行選礦。含有大量粘土礦物的油頁岩，往往形成明顯的片理。

化學性質

成分主要包括油母、水分和礦物質。

①油母。含量約10%～50%（幹基），是複雜的高分子有機化合物，富含脂肪烴結構，而較少芳烴結構。油母的元素組成主要為碳、氫，以及少量的氧、氮、硫；其氫碳原子比為1.25～1.75。油母含量高，氫碳原子比大，則油頁岩産油率高。

②水分。為4%～25%不等,與礦物質顆粒間的微孔結構有關。茂名油頁岩的水分含量較高，熱加工過程中消耗較多的熱量，且在幹燥時易崩碎。

③礦物質。主要有石英、高嶺土、粘土、雲母、碳酸鹽岩以及硫鐵礦等。含量通常高于有機質。

資源分布

世界上已發現的非常規油氣資源大多位于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、遼甯和廣東省，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；遼甯省截至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。

發展曆程

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，伴随着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。

油頁岩的生産出現過三個高峰期。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谷與中國大慶油田投産密切相關，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制頁岩油的方法，部分國家形成工業化生産規模，油頁岩利用快速增長，所以1980年出現第3個高峰期，産量達到曆史上的最高水平（4540萬噸）。自1980年以後，由于石油被大量發現和開發，油價大幅下降，油頁岩的産量也一路下滑，到2000年，隻有1600萬噸。預計随着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。

開采技術

直接開采

直接開采包括露天和井下兩種開采方式。露天開采适合于埋藏較淺的礦床開采，成本低，安全系數高，遼甯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，适合于埋藏較深的礦床。

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

一是生态及水質破壞嚴重。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着礦山及其附近的生态平衡和水位水質的穩定。

二是灰渣污染嚴重。通過直接開采得到的油頁岩用于提煉頁岩油或直接燃燒，産生大量灰渣，如果不回收利用則不僅會造成空氣污染，且廢棄灰渣占地面積大，其中金屬元素和微量元素滲入地下水體，危害人們生産生活。

三是直接開采占地較多，一旦開墾就無法完全修複。

地下轉化

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，再通過相關通道将油、氣分别提取出來；将這些高品質的油（氣）采集到地面進行加工後，可生産出石腦油、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态環境的破壞，即少占地、無尾渣廢料、無空氣污染、少地下水污染及最大限度地減少有害副産品的産生。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，并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技術生産成本為12美元／桶，ICP技術成本低于傳統的幹餾技術，該技術在油價高于25美元／桶時可以盈利。

主要用途

在油頁岩煉油過成中還能得到許許多多副産品：硫酸铵可作肥料；酚類和吡啶可用作生産合成纖維、塑料、染料、藥物的化工原料；排出的氣體，如同煤氣一樣，可作氣體燃料；留下的頁岩灰渣，可用來制造水泥熟料、陶瓷纖維、陶粒等建築用材。綜合來說，可提煉出各種燃料油類，也可煉制出各種合成燃料氣體及化工原料，副産品還可用于制磚、水泥等建築材料。油頁岩可謂“全身是寶”。

歸納起來，油頁岩有三種主要用途：

幹餾制取

若将油頁岩打碎并加熱至500℃左右，就可以得到頁岩油。我國常稱頁岩油為人造石油。一般來說，1噸油頁岩可提煉出38至378公升(相當于0.3至3.2桶)頁岩油。頁岩油加氫裂解精制後，可獲得汽油、煤油、柴油、石蠟、石焦油等多種化工産品。

作為燃料

首先是用來發電。利用油頁岩發電的形式有兩種。一是直接把油頁岩用作鍋爐燃料，産生蒸汽發電；另一種是把油頁岩低幹餾,産生氣體燃料，然後輸送到内燃機燃燒發電。目前普遍采用前一種形式。其次，可以利用油頁岩燃燒供暖。在2001/2002年度，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别占國家稅收的76%和14%，對其國民經濟具有重要意義。再次，可以利用油頁岩燃燒帶動發動機，用于長途運輸。