中國“提速”油頁巖勘探與開發(fā)
作為非常規(guī)能源，全球油頁巖資源豐富。中國油頁巖資源總量位居世界第二位，折合成油頁巖油，約為全國常規(guī)石油資源量的62%。目前，中國正在“提速”油頁巖資源勘探與開發(fā)技術研究，以提高油氣能源自給率，增強未來保障國家能源安全能力。
油頁巖資源：中國居世界第二 吉林居全國第一
近年來，世界常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)程度高，剩余資源日益減少，以致密油氣、頁巖油氣為代表的非常規(guī)油氣資源快速興起，已成為油氣資源的重要接替領域。而油頁巖是一種重要的能源礦產(chǎn)資源，不僅可以提取油頁巖油及相關石油化工產(chǎn)品，而且可作為燃料用來發(fā)電、取暖和運輸，還可生產(chǎn)建筑材料和化肥等。它既屬于固體礦產(chǎn)資源，又屬于非常規(guī)油氣資源，含油率大于3.5%，可用于生產(chǎn)油頁巖油，直接燃燒發(fā)電。
據(jù)了解，全球油頁巖資源豐富，折合油頁巖油資源約4400多億噸，主要分布在美國、中國、俄羅斯、約旦、摩洛哥、澳大利亞、愛沙尼亞、加拿大等國家。其中，美、中、俄三國油頁巖油資源占全世界的90%左右。
2003年至2006年，我國“新一輪全國油氣資源評價”項目由國土資源部、國家發(fā)改委、財政部聯(lián)合啟動。該項目由國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心承擔，吉林大學地球科學學院教授劉招君負責實施了“全國油頁巖資源評價”工作，歷經(jīng)4年對全國80個油頁巖含礦區(qū)進行了系統(tǒng)的評價工作。
評價結果表明，中國油頁巖分布范圍廣泛，覆蓋了22個省和自治區(qū)、47個盆地。其中，松遼盆地是最大的含油頁巖盆地，其分布面積可達5萬平方公里，約占全國的45%。
據(jù)劉招君介紹，我國油頁巖資源量巨大。目前已評價的1000米以淺(埋深小于1000米)的油頁巖資源達7199億噸，平均含油率約6.6%，折合成油頁巖油476億噸，約為全國常規(guī)石油資源量的62%。其中，東北三省油頁巖資源量就占了全國油頁巖總資源量的47%，折合成油頁巖油為162億噸。
吉林省是全國油頁巖資源最豐富的省份，約占全國油頁巖總資源量的30%。2006年以來，吉林省油頁巖資源勘探取得了重大進展，截至2014年，在松遼盆地發(fā)現(xiàn)了4處超百億噸的大型油頁巖礦床。目前，全省查明油頁巖資源量1071億噸，折合成油頁巖油查明資源量52億噸；探明油頁巖資源量4.4億噸，折合成油頁巖油探明資源量0.36億噸�！凹质》鲇唷L春嶺是油頁巖資源達453億噸的大型油頁巖礦床，具有很好的開發(fā)前景�！眲⒄芯f。
傳統(tǒng)開采方式趨于停止地下原位開采深受關注
油頁巖的開發(fā)利用可以追溯到17世紀，目前世界上幾乎所有的油頁巖都是通過開采到地面進行利用的。就像采煤一樣，通過傳統(tǒng)露天開采或礦井開采，將油頁巖礦石運輸?shù)降乇砗�，再�?jīng)過低溫干餾，制取油頁巖油或燃燒發(fā)電。
油頁巖地面干餾存在環(huán)保方面的局限性。不僅露天開采對地表生態(tài)及水質破壞較嚴重，而且地面干餾過程中會產(chǎn)生大量的廢棄物，每提煉一噸油頁巖油平均產(chǎn)生15噸至30噸廢渣，堆放占用土地。生產(chǎn)過程中大量的廢水、廢氣處理難度也較大。
受環(huán)保問題和廢渣綜合利用技術制約，油頁巖傳統(tǒng)開發(fā)行業(yè)發(fā)展比較緩慢，在世界范圍內(nèi)油頁巖地面干餾規(guī)模較小，僅在愛沙尼亞、中國和巴西有一定應用，地面干餾油頁巖油年產(chǎn)量約200萬噸，與常規(guī)油氣相比產(chǎn)量很低。
美國作為油頁巖資源最豐富的國家，從未放棄油頁巖的開發(fā)利用。美國土地管理局于2005年6月和2009年11月先后兩次在科羅拉多試驗區(qū)進行地面干餾研發(fā)示范，多家公司在此處進行地面干餾試驗，目前處于技術研發(fā)和儲備階段，受環(huán)保要求限制尚未進行商業(yè)化開發(fā)。
在我國，油頁巖的開采主要是傳統(tǒng)的地面干餾工藝。由于我國油頁巖平均含油率僅在5%至10%左右，因此會產(chǎn)生超過90%的廢渣，廢氣、廢水和廢渣無疑會造成對環(huán)境的影響。20世紀五六十年代，我國油頁巖在提供動力燃料和熱電等方面發(fā)揮了重要作用，但隨著大慶等大油田的相繼發(fā)現(xiàn)，開發(fā)利用趨于停止。
近些年，發(fā)達國家對油頁巖開發(fā)利用主要關注的是地下原位開采技術，即直接給地下的油頁巖層通過多種方法加熱，使它在地下裂解，生產(chǎn)出油頁巖油，并傳輸至地面。國際著名石油公司——荷蘭殼牌公司持續(xù)開展相關研究30多年，總計投入近30億美元，研發(fā)了一套電加熱油頁巖原位轉化技術，相對于傳統(tǒng)地面干餾，具有對環(huán)境污染少、耗水量少、產(chǎn)物品質好、可開采較深層油頁巖等優(yōu)勢。
據(jù)專家介紹，殼牌的電加熱原位開采技術相對成熟，技術可行性得到了驗證，但對于大規(guī)模工業(yè)應用仍具有一定局限性，主要表現(xiàn)在加熱井距小、加熱時間長，不適合層薄、含油率低、有斷層、有頂?shù)姿畬拥扔晚搸r儲層。
我國油頁巖原位轉化技術取得突破性進展
據(jù)國家能源頁巖油研發(fā)中心主任、中國科學院院士金之鈞教授介紹，油氣資源包括常規(guī)油氣資源和非常規(guī)油氣資源。而非常規(guī)油氣資源類型主要包括：致密油氣、頁巖油氣、煤層氣、油砂、油頁巖和天然氣水合物等，從前到后開發(fā)難度越來越大，對技術要求越來越高，開發(fā)成本與資源豐度、技術水平、環(huán)境保護的關聯(lián)度越來越大。
有關專家指出，與其他能源資源相比，油頁巖埋深淺、分布廣且穩(wěn)定，探明成本低，資源易于落實。若開采技術攻關突破，國家能源急需時可隨時發(fā)揮作用，是現(xiàn)實的油氣戰(zhàn)略儲備資源。
據(jù)介紹，我國適合露天開采(埋深小于100米左右)和井工開采(埋深100米到300米左右)的油頁巖資源較少，大部分油頁巖資源的開發(fā)依賴于原位轉化開采技術的突破。
記者從有關方面了解到，我國近年來已經(jīng)探索和推進油頁巖原位轉化開采技術的相關研究，教育部、科技部、吉林省、中石油、中石化等投入了約4億元開展原位轉化開采技術研究，民營企業(yè)眾誠集團也投入近2億元開展研究。他們均取得了不同程度的進展。
國內(nèi)多家大學一直積極開展油頁巖原位轉化開采技術研究。吉林大學依托國家級工程實驗室開展了基礎理論研究，通過小井組試驗成功采出了油頁巖油。太原理工大學針對原位注蒸汽技術進行了深入研究，并與大同煤礦集團合作完成了室內(nèi)中試試驗。中國石油大學開展了大量室內(nèi)實驗分析，針對油頁巖熱解機理取得了一系列認識突破。
中石油開展了油頁巖原位轉化開采機理研究、技術裝備研發(fā)和室內(nèi)模擬實驗等技術攻關。中石化立足于資源整合，研究了國內(nèi)外油頁巖原位轉化開采技術的特點，在此基礎上，聚焦電加熱和流體加熱兩種方法，開展了大量室內(nèi)實驗研究和數(shù)值模擬研究，形成了兩套現(xiàn)場先導試驗方案。
總部位于吉林省長春市的眾誠集團是一家以石油煉制、銷售為一體的大型民營股份制企業(yè)，自2008年起進入油頁巖領域，自主研發(fā)了“地下原位裂解技術”，并在松遼平原開展了小井組試驗，成功實現(xiàn)了地下300米處點燃油頁巖，于2014年7月生產(chǎn)出了我國第一桶原位技術油頁巖油，相關技術獲得了1項國際專利、2項國家發(fā)明專利和7項實用新型專利。有關專家認為，這標志著中國油頁巖原位開采技術有了突破性進展，具有里程碑意義。
業(yè)內(nèi)專家認為，盡管我國油頁巖原位開采技術和工藝尚未成熟，基礎研究比較薄弱，亟待加強后才能進行技術經(jīng)濟性評價和工業(yè)化應用，但其應用前景廣闊。此外，原位轉化技術還可以用于稠油、致密油、頁巖油和油砂等油資源的開采，改善重油或低成熟度油的品質及流動性，以常規(guī)采油方法將改質后的油氣產(chǎn)出，提高重油或低成熟度油的采收率，具有廣泛的應用范圍。
有關專家認為，由于我國“富煤貧油少氣”的資源稟賦，油氣對外依存度持續(xù)攀升，石油安全是我國能源安全得到切實保障的關鍵。資源豐富的油頁巖作為我國潛在的戰(zhàn)略儲備資源和重要補充能源，應該將其開發(fā)利用列入國家能源戰(zhàn)略。他們建議，開展全國油頁巖資源勘查，加強油頁巖開發(fā)利用技術攻關，擴大原位轉化先導試驗規(guī)模，研究制定油頁巖勘探開發(fā)規(guī)劃，研究制定油頁巖開發(fā)利用支持政策。
據(jù)了解，油頁巖的重要性已引起高層領導的重視，油頁巖的相關工作正呈現(xiàn)“提速”之態(tài)。在國家發(fā)改委、能源局等部門和吉林省的大力推動下，目前，油頁巖原位開發(fā)項目已被列入國家能源技術革命創(chuàng)新行動計劃，特別是振興東北“推進吉林油頁巖綜合利用基地建設”項目。此外，油頁巖資源評價和高效開發(fā)技術已納入“地球深部探測”國家重大科技項目的一個子任務。
