油页岩开采技术的现状及分析.doc

1、油页岩开采技术的现状及分析摘 要：本文分别简要论述了传统油页岩资源开发工艺（干馏技术与燃烧发电技术）和壳牌公司的地下转换（ICP）技术，并进行对比，ICP 技术在环保、成本及产物方面均有较大优势。我国应该加快发展该项技术以应对能源紧缺局面。 关键词：油页岩 页岩油 干馏技术 ICP 技术 一、引言 随着国际油价的持续走高，能源紧缺矛盾日益突出。能源问题已被提上各国议事日程。开发新能源作为石油资源的替代品， 降低石油单一主导地位势在必行。油页岩以资源丰富和开发利用的可行性而被列为 21世纪非常重要的接替能源，开发油页岩作为替代能源，以应对世界能源紧张局面就显得尤为必要。油页岩不但可提炼出燃料油类

2、，而且还可炼制出合成煤气及化工原料，附产品还用于制砖、水泥等建筑材料。 二、油页岩开发工艺 直接开采包括露天和井下两种方式。露天开采适合较浅的矿床，成本低，安全系数高。井下开采有竖井、水平坑道采矿两种方式，适合于较深的矿床。直接开采有三个方面局限性：一是生态环境及水质破坏严重。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。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，污染空气，且占地面积大，其中金属元素和微量元素渗入地下水体，

3、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。 目前世界上绝大多数油页岩用于干馏提炼页岩油和直接作为燃料燃烧发电，只有少数用于其他方面。 1.油页岩的干馏工艺 油页岩提炼页岩油是其最重要的用途。干馏技术是指将开采出来的矿石进行破碎，一般页岩破碎小于 8mm，并分选至所需的粒度和块度，投入干馏炉内，在隔绝空气的情况下， 经过干燥、预热、加热至450600 ，即可裂解出页岩油，残留部分经过气化、氧化-还原，生成页岩废渣排出炉外。图 1 是页岩的干燥流程。 2.燃烧发电工艺 油页岩中富含有机质，直接将开采出的油页岩作为燃料燃烧发电是油页岩的另一大用途。相对于干馏工艺而言，省却了中间

4、提炼环节，大大提高了能源的利用效率。油页岩的燃烧有两种形式：粉末页岩悬浮燃烧；颗粒页岩沸腾燃烧。20 世纪 50 年代， 前苏联先后建造了总量均为1600Mw 的两台大型油页岩粉末炉电站。以色列、美国采用鼓泡流化床和循环流化床燃烧油页岩发电。德国道顿豪逊鲁尔巴赫水泥厂利用油页岩燃烧提供该厂电力，并利用页岩生产水泥。其他国家也先后开展了许多油页岩燃烧试验，但多数由于经济成本与技术问题而相继终止。 三、ICP 技术 ICP 技术，即地下转化工艺，是荷兰壳牌石油公司开发的油页岩开发新技术，也是目前唯一一种原地开采技术。壳牌美国石油勘探与开发公司在美国进行了 20 年的实验室研究，并于 1997 年在

5、美国的科罗拉多某盆地和加拿大的艾伯特省进行野外试验，经过近 10 年的试验开采，ICP技术取得巨大成功。 1. ICP 技术简介 ICP 是一种真正原位开采技术，采用垂直钻井方法，将加热工具经钻子移植地下进行加热，并直接采用传统抽油方法或蒸汽回收技术将产物带到地表。在一定的工作区域内，分别钻生产井、加热井、监测井、疏干井，其中加热井石用来插入巨型加热棒，利用电或者天然气作为加热能源， 持续缓慢加热 24 年时间，使地下油页岩的温度缓慢达到380400 ，油页岩中的干酪根在此温度下完全转化成油气释放出来。缓慢的加热能更有效的促使岩层出现微细破裂，从而提高岩层渗透率，加快油气从加热井到生产井的流动

6、速度。加热井的深度可达 12km。生产井即抽油井， 主要是用来抽出地下形成的油气，往往在一个区域，抽油井的数量明显少于加热井。疏干井主要用于地下水的疏导作用。监测井则被用于地下加热温度、地下水质（pH、EH 等数据） 、地下微生物等情况的监测。ICP 技术干馏的产物近 1/3 为天然气、2/3 为轻质油， 含硫仅 0.8% 。可直接用作航空煤油、柴油等，后期加工提炼流程相比传统工艺更为简便。 2.ICP 技术的优势 ICP 是一种全新油页岩开采技术， 实现了固体矿产采用液体矿产的开发形式， 相比传统开发工艺有很大的优势。 2.1 环境污染小 ICP 油气转化过程都在地下完成， 因此不涉及地面开

7、采的一系列废气、废液、废渣排放，而且采用冷冻墙技术保护周边地下水。美国环保测定其空气污染指数 API（Air Pollution Index）仅为 36。 2.2 不占用耕地 ICP 技术没有任何露天开采，也没有任何大型地面设备，类似石油天然气开采，不占用耕地。 2.3 采收率高 相比传统开采方法及其他地下开采方法，ICP 的干酪根转化能力是其他方法的近 2 倍，且产物以煤油、柴油等轻质油为主， 无需后期再进行复杂加工。 2.4 经济成本低 据相关专家计算， 传统干馏工艺成本为 4060 美元/桶，而 ICP 技术只需要 3040 美元/桶，大规模生产甚至可低至 12 美元/桶。经济效益更高。

8、另外，可以利用小的区块。ICP 技术可以在一个极小的区域内生产，不受油页岩分布面积的限制。开采深度大，最大可达 2km。可以利用整个油页岩层位，不受单层含油率的限制。利用水资源少，节约用水。 四、结论 新的油页岩开采时代已经到来，但传统开采工艺局限性较多， 应加快发展先进技术。ICP 技术要求油页岩含油率 7%，连续厚度达 50m 即可。而我国很多地区油页岩已达到这个标准。所以在我国完全可以应用 ICP技术开采油页岩。针对国内油页岩开采技术较为落后的情况，已展开了与壳牌合作利用 ICP 技术开采吉林省油页岩， 并分别在吉林等地展开了勘探工作。壳牌 ICP 技术将是一个重要的发展方向。我国也应立足国际，加快油页岩的勘探与普查，增强与先进技术的合作，缓解国内能源紧张局面。 参考文献 1 牛继辉，陈殿义.国外油页岩的地下转化开采方法J.吉林大学学报：地球科学版，2006，36（6）：1027-1030. 2 钱家嶙，王剑秋.世界油页岩J.中国能源，2006，28（8）：16-19 3 李建华，曹祖宾.世界各国油页岩的组成及综合利用J.辽宁化工，2007，36（2）：l10-112.