油页岩油页岩

通常指含有固体油母质的沉积岩，其被加热发生化学反应，油母质会裂解，并以类似烃类油气的形式释放出来。

油页岩是由数百万年前的湖床及海底淤泥和有机碎屑沉积，经过了长时间的热和压力作用转变成为油页岩。

油页岩富含有机质，常规条件即会燃烧，可用作燃料或燃烧发电。目前油页岩的开采方法主要有两种。

一种是通过干馏生产类似于常规石油的烃类油气 页岩油气，首先将油页岩开采至地表，之后加热至较高温度。

最后分离并收集得到油气；另一种称为原位转化，油页岩中的有机物质是固体，不能直接从地下采出。

而是将油页岩直接在地下原位进行加热，之后将产生的油气开采至地表。

油页岩提取页岩油气的过程比传统石油开采更复杂，开采成本更高。

油页岩资源分布

由于原油供应的长期不确定性以及世界能源危机，可以替代常规化石燃料的油页岩引起了新的关注。

油页岩储量是指在现有经济条件和技术条件下，具有经济可采性的油页岩资源。

油页岩矿床范围小到目前经济可采储量，大到目前经济不可采资源。

由于不同油页岩的化学成分及其干酪根含量，提取技术差异很大，因此很难确定油页岩储量。

油页岩开采的经济可行性很大程度上取决于常规石油的价格，如果每桶原油的价格低于每桶页岩油的生产价格。

油页岩开采则是不经济的。作为大多数常规油气藏的烃源岩，世界各地的石油藏区都发现了油页岩矿床。

但是它们大多太深，无法进行经济开采。世界上已知的油页岩矿床约有600个。

许多矿床需要进行更多的勘探，以确定其作为储量的潜力。

勘探良好的矿床包括美国西部的绿河矿床、昆士兰、澳大利亚的第三纪矿床、瑞典和爱沙尼亚的矿床。

约旦的ElLajjun矿床以及法国、德国、巴西、中国和俄罗斯的矿床。

采用费舍尔分析法，预计这些油页岩每公吨油页岩可产出至少40升（0.25bbl.）的页岩油。

尽管世界上许多油页岩矿床的信息都是最基本的，但油页岩的资源潜力是巨大的。

目前，世界油页岩油资源总量保守估计为4.8万亿桶。这几乎是目前原油资源1.3万亿桶的4倍。

然而，油页岩经济可采储量要低得多。因为世界上评估油页岩资源的方法很多，所以油页岩资源的评估特别困难。

目前的评价工作只关注正在开采的大型油页岩矿床，或由于其规模和品位而具有最佳开发潜力的油页岩矿床。

拥有大量已知油页岩资源的主要国家包括美国、澳大利亚、摩洛哥、约旦、巴西、中国、俄罗斯和爱沙尼亚。目前，全球油页岩矿藏中。

在中国、爱沙尼亚、摩洛哥和澳大利亚有正在进行的项目，在以色列、中国和约旦还正从事项目评估。

并有一个核心战略，即建立一个全球的大型多元化的地表开采油页岩项目，包含三到五个世界级矿床。

全球油页岩计划分阶段开发，从每天1000~5000桶页岩油的初步试验产量到每天50000桶的商业产量，以及能量相当的发电量。

此外，全球油页岩开发部门还与当地自然资源主管部门和当地环境组织密切合作。

以开发环境可持续的长期页岩油和其他增值产品。世界各地都有油页岩资源分布。

迄今为止世界上最大的矿床是在美国绿河组发现的。绿河组油页岩矿床覆盖了科罗拉多州、犹他州和怀俄明州的部分矿区。

绿河组页岩油资源估计为1.2万亿桶到1.8万亿桶，虽然并非所有的资源都是可开采的。

但是即使是从绿河组的油页岩中开采8000亿桶页岩油资源，也比沙特阿拉伯已探明的石油储量高出三倍。

目前美国对石油产品的需求约为每天2000万桶，如果油页岩能满足四分之一的需求。

那么从绿河组开采的8000亿桶可采页岩油可供持续利用400多年。

绿河组油页岩分布的总面积的70%以上，包括最丰富和最厚的油页岩矿床，都属于联邦所有和管理的土地。

因此，联邦政府直接控制着绿河组油页岩资源最具商业吸引力的部分。

油页岩地表干馏技术

油页岩的地表干馏技术指的是首先将油页岩开采至地表，之后加热至较高温度。

最后分离并收集得到油气的一种技术，该技术发展历程较长，目前已经基本成熟，世界上许多国家都实现了技术突破。

通常来讲，油页岩的地表干馏主要包括三个阶段：一是油页岩的选矿开采。

二是使油页岩裂解生产油气；三是页岩油处理生产工业原料及优质石油。

地表干馏通常有两种方法：一是通过地下采矿开采出的油页岩矿石地表干馏。

在此过程中，油页岩矿石经开采后送至地面破碎，再在地面放入干馏炉。

被加热产生可燃气体和液体燃料，在此阶段之后，油页岩半焦可燃烧发电或运至其他处理区。

二是露天采矿开采出的油页岩用于地表干馏：在这个过程中，油页岩矿被露天采矿机开采、冲洗，之后进行干馏。

目前世界上的主要地表干馏技术包括以下几种：

1. 巴西石油公司使用的Petrobras'PetroSix气体燃烧炉（GCR）这一技术（PetroSix）始于20世纪60年代。

从页岩中提取石油。PetroSix工艺的一些优点是：设计简单，操作系数高（约94%）。

热效率和回收效率高，环境影响最小。

1. 中国的抚顺干馏炉在中国，抚顺干馏炉被大量使用，以实现页岩油的高产量。

抚顺干馏炉的优点是可以将20个干馏炉组合在一起，并共用一个冷凝器系统。

1. 爱沙尼亚的基维特和高洛特干馏炉高洛特（Galoter）干馏炉是水平流化床干馏炉，处理能力为每天3000吨油页岩。

基维特（Kiviter）干馏炉处理对象为块状页岩，采用气体燃烧处理器和立式设计。

中等规模的该种设备生产能力为每天1000吨油页岩，是Galoter干馏炉的三分之一。

与Kiviter干馏炉相比，Galoter干馏炉的主要特点是热效率更高、产量更高、页岩气质量更好、能量输入更低。

1. 澳大利亚的ATP干馏技术该技术具有处理量大、日产量高、油页岩利用率高、出油率高、热自给、环保等优点。但装置复杂，维修困难。

油页岩原位转化技术

近年来，经济可行、环境友好的油页岩原位开采技术取得了巨大的进步。

1. 传导加热技术图1.10壳牌ICP工艺：在加热井中安装加热棒对干酪根进行加热。

得到优质油气，然后通过生产井输送到地面。图1.11埃克森美孚TM.工艺。

首先用水平井水平压裂页岩地层。然后将导电介质放入裂缝中加热，得到油气

1. 对流加热技术图1.12为IEP公司的GPC工艺：将一组井隔开，压裂连接，然后施工注热井和生产井。

通过注热井向页岩层注入400-700 的烃类气体，加热干酪根，产生油气，并通过水或低温气体将其提取到地表。

为雪佛龙CRUSH工艺：压裂页岩地层，增加热蒸汽与干酪根的接触面积，然后向裂缝注入热蒸汽，得到油气。

为空气探针加热工艺：首先将压缩空气和干馏气通入燃烧器，加热到一定温度。

消耗部分氧气后，将混合气送入烘干加热油页岩，使部分有机质转化为烃类气体。

+然后将碳氢化合物气体输出到地面，将取出的碳氢化合物气体冷凝后得到轻质油。

为MWE的IGE工艺：在页岩地层中注入高温蒸汽进行加热，得到需要提取、浓缩和回收的油气。

将加热到一定温度后分离出的不凝气体注入地层，与油页岩进行交换，实现循环。

为TS工艺：在井周围注入热空气形成局部柱状微反应单元，随着干酪根的不断分解，单元的范围逐渐扩大。

1. 辐射加热技术图1.17为雷神公司的RF/CF工艺，是一项结合射频加热和临界流体驱替的专利技术。
2. 采用石油钻探方法并向油页岩发送射频能，利用射线能量加热油页岩。

临界二氧化碳将油驱至油井，然后用油泵将油送至地面进行冷凝和储存。

二氧化碳被分离并泵送至井内循环使用。为射频加热技术，采用垂直组合电极缓慢加热页岩。

这项技术需要很多时间通过热传导来加热油页岩层。为了避免这种缺陷。

LLNL使用射频加热页岩，射频具有很强的穿透力，更易于控制。

中国和蒙古国油页岩开发利用现状

中国的油页岩开发历史较久，许多技术已经成熟，积累了大量经验，而蒙古国油页岩起步较晚。

研究较少，所以本文希望通过研究中国油页岩开发利用的经验，加以借鉴整理，为蒙古国油页岩的开发提供思路。

1.2.1中国油页岩资源与开发现状

中国油页岩资源总量为7199亿吨，分布在47个油页岩盆地的80个矿床中。

这相当于476亿吨页岩油，仅次于美国，居世界第二位。早在20世纪20年代，油页岩工业就在中国建立起来。

中国石油需求增加，而产量长期不足，促使油页岩行业开始增长，截至2008年。

有几家公司从事页岩油生产或油页岩发电，2005年后，中国成为世界上最大的油页岩油生产国。

2006年底，抚顺油页岩油厂是世界上最大的油页岩炼油厂，由7个干馏装置组成，共140台抚顺式干馏炉。

年生产页岩油18万吨，2020年达到36.24万吨。2005年，中国油页岩协会在抚顺成立。

中国主要的油页岩研究机构有吉林大学和太原理工大学。

1.2.2.1油页岩资源储量与分布

中国具有商业价值的油页岩储量主要位于抚顺、茂名、桦甸、农安和龙口。

抚顺油页岩矿床与煤矿伴生，位于中国东北部，辽宁抚顺以南，煤和油页岩位于中生代和第三纪沉积岩和火山岩的一个小外围。

其下伏前寒武纪花岗质片麻岩。油页岩层的厚度从48米到190米不等，平均为80米。

湖相油页岩产于计军屯组，上覆古城子组，含煤,下伏西鲁田组绿泥质泥岩。

第三纪茂名油页岩矿床长50公里，宽10公里，厚20米到25米。矿石呈黄褐色，容重约1.85g/cm3。

油页岩含灰分72.1%，水分10.8%，硫1.2%，热值1745kcal/kg（干基）。不适用于地上干馏。

但可用于流化床燃烧发电。威斯康星-麦迪逊大学的AlanR.Carroll教授估计。

中国西北准格尔盆地的上二叠统存在湖相油页岩矿床，在之前的全球油页岩评估中没有，其可与绿河组相比较。