1.我想知道油页岩的发展前景如何。

2.油页岩的开发状况

3.辽宁朝阳七道泉子油页岩含矿区资源评价

4.国内外油页岩开发利用前景及对策

5.非常规油气发展前景

我想知道油页岩的发展前景如何。

辽宁成大页岩油价值_辽宁成大页岩油开采成本高吗

中国石化新闻网2010年2月25日讯(郑言)

油页岩又称油母页岩,是一种含有机质的沉积岩,为低热值固体化石燃料,可以用来炼油。油页岩是一种干馏后可获得页岩油的高灰分致密薄层状可燃有机岩。由于其内部含有固体有机质,可以采用加热干馏技术炼制出页岩油,从页岩油可获得燃料油,可作为石油制品的代替品,因此被称为“人造石油”,可作为燃杆油或进一步加工制成汽油、柒油和下游石化产品,也可以直接作为锅炉燃杆进行发电。

在能源紧缺、油价高企的时代,页岩油的开发与利用再次成为国内外关注的焦点。2008年8月,中国石油天然气集团公司投资4亿元,在黑龙江省牡丹江市启动了我国第一个颗粒油页岩干馏炼油“先导基地”项目。“该项目较之传统工艺技术先进,油页岩利用率高,油收率高,处理量大,它将是我国页油岩工业自主创新发展的一个转折点。”有关专家对此高度评价。

油页岩是一种潜在的、储量巨大的能源,油页岩的开发和利用是世界石油资源的有益补充和替代。目前对油页岩采取综合开发利用的方式,即将储存于地下的油页岩开采出来,在干馏炉中将油页岩加热至约5000℃,使其分解产生页岩油,所剩余的残渣可以用于燃烧发电、制造水泥、砖等建筑材料。世界油页岩资源极其巨大,但油页岩分布区地质勘探程度低,所以很难对全球的油页岩资源量准确预刚。据美国《油气》公布的统计数字,全世界页岩油储量约11万亿-13万亿吨,远远超过石油储量。

我国油页岩资源储量很丰富。2004-2006年新一轮全国油气资源评价结果显示,全国油页岩资源为7199.4亿吨,可采资源2432.4亿吨;页岩油资源476.4亿吨,可采资源159.7亿吨;页岩油可回收资源119.8亿吨。2006年国土资源部、国家发改委委托吉林大学开展的全国油页岩资源调查认为,中国油页岩资源估计有7,000亿吨,若换算成页岩油,至少有300亿吨,是中国原油可采储量的20几倍。未来油价高涨、资源趋紧的状况很难改变,相对于高油价,开发油页岩资源等非常规能源日益变得有利可图。油页岩遍布20个省和自治区、47个盆地和80个含矿区,主要分布在松辽、鄂尔多斯、准噶尔、柴达木、伦坡拉、羌塘、茂名、大杨树、抚顺等9个盆地。与常规石油资源相比,页岩油可回收资源量相当于全国石油可采资源量的56.5%,未来开发利用具有广阔的前景,将成为常规油气资源的重要补充。

根据能源局公布的数据,中国2009年生产原油1.89亿吨,净进口原油达到1.99亿吨,这也就是说,中国使用的石油有一多半需要从国外进口。原油对外依存度高达51.3%,自从1993年首度成为石油净进口国以来,中国的原油对外依存度由当年的6%一路攀升,到2006年突破45%,其后每年都以2个百分点左右的速度向上攀升,2007年为47%,2008年为49%,到2009年突破50%警戒线。今后还有增长的趋势。因此发展页岩油等非常规能源以代替部分原油,有明显的重要战略意义。

我国油页岩资源品质较好、矿层产状平缓、储量分布集中、沉积环境稳定,使得页岩油具有作为替代能源的巨大潜力。以吉林省为例,目前该省已探明油页岩储量为174亿吨,含油率超过7%,即便以含油率5%计算,也可开采8.7亿吨页岩油。我国每年在煤炭开采过程中产生的油页岩近千万吨,仅抚顺西露天矿油母页岩每年排弃量就已达800万吨。可见沉睡的油页岩一旦被唤醒,喷发出来的能量是难以估量的。我国油页岩的开发利用已有80年的历史,规模也比较大,在页岩油的提炼方面积累了较丰富的技术经验,曾经对国民经济建设发挥了十分重要的作用。但是20世纪60年代以后,大庆、胜利等油田相继发现,并投入大规模开发。生产成本较高的页岩油开发规模逐渐萎缩,勘察工作基本停滞,油页岩开发利用技术也止步不前。

近年来,随着国际原油价格走高和油页岩开发利用技术的进步,中国油页岩行业的发展又迎来转机。 20世纪五六十年代发展起来的抚顺、茂名、桦甸等油页岩矿,又纷纷加大投资力度,大力开发油页岩资源。同时,一些新兴的油页岩项目也像雨后春笋一样发展起来。2008年国内年产页岩油约40万吨,其中抚顺矿业集团油页岩炼油厂是目前我国正在运行的最大的油页岩提炼厂,产量达到35万吨。据中国石油大学钱家麟教授等专家预刚,至2015年中国页岩油年产量达到80万吨,爱沙尼亚页岩油产量达到200万吨,巴西30万吨,世界页岩油年产量增至约350万吨。

近年来,我国加大了在油页岩利用技术方面的投入,开展了大量的研究和试验工作。页岩油是一种替代能源,由于页岩油中的烯烃等不饱和烃含量很高,所以它的不稳定性远远高于其他从原油炼成的油品。也就是说,由于其自身的性质决定,页岩油只能直接用作燃料油的组分。如果要用于生产轻质油品如汽油、柴油等,则必须将页岩油进一步加工(如加氢等),这就另需加工的设备,增加投资,费时费力,因而当前在中国,生产出来的页岩油,不再加工而直接出售了。

目前我国已经掌握油页岩综合开发与利用的关健技术与集成技术,油页岩炼制、低热值煤发电技术也日趋成熟,技术上的障碍越来越少。针对现有抚顺炉单台装置处理能力小、油收率低、污染环境等缺点,抚矿集团于2006年成立了“辽宁省抚矿集团工程技术研究中心”,将油页岩综合利用作为重点,开发大型油页岩干馏新工艺和相应的生产装置,研发页岩油生产过程的废水、废渣的处理与循环利用技术。中煤集团支持所属的龙江哈尔滨煤化工公司开展油页岩流化干馏炼油的中试(日加工油页岩50吨),已取得初步成功,日加工油页岩2000吨的工业试验装置的可行性研究报告已初步通过。

我国石油供需缺口逐年加大,石油供不应求的矛盾将长期存在。好在我国还有丰富的油页岩资源。因此,我国及早做好准备,迎接世界油页岩大开发的到来。通过油页岩大开发,接替部分常规油气,缓解我国能源压力。

根据我国具体情况,业内建议开展全国新一轮油页岩资源调查和评你制定油页岩勘探、开发技术标准及规范;政府牵头组织有实力的科研院所进行联合攻关,尽快形成适合我国实际的干馏、燃烧新技术新工艺;政府制定类似煤层气的油页岩勘探开发产业扶植政策;积极发展油页岩综合开发利用技术,最大限度地保护环境;适度引进国外技术和资金,坚持“以我为主”的勘探开发原则。

油页岩开采和干馏的各个环节都有可能对环境造成威胁,正是为了解决环保问题,所以提出了综合利用的思路。

在开采环节,由于油页岩埋藏在地下,需要不断抽出地下水,这与开采煤炭等矿产对环境造成的危害一致。由于煤矿行业对于这个环保问题有许多自己的解决办法,钱家麟认为不是油页岩开采利用的主要环保问题,主要问题仍然在干馏环节。由于在页岩油气的冷却环节必须直接使用大量的水,所以会使水被污染。国外对于污水的解决办法一般是采用生物处理,培养细菌分解水中的污染杂质,但成本较高。目前解决办法是,改进工艺,尽量少用冷却水,并采取循环供水的办法,少量水的排放,可用于种树,或者焚烧掉。

环保问题是油页岩开发利用中最重要的问题。如果解决得不好,不仅会污染土壤、水源、空气,还会对周围的环境造成破坏。所以在油页岩开发利用项目的前期规划中,需将总投资的20%投入到环保设施中

油页岩的开发状况

世界大部分油页岩分布区地质勘探程度低,很难对全球的油页岩资源量正确预测,只有部分国家对本国油页岩矿床进行了详细的勘探和评价工作。就目前的勘探情况而言,美国是世界上油页岩资源最丰富的国家,查明地质资源量为33400亿吨,折合页岩油为3036亿吨。

2004~2006年,我国对油页岩资源进行了国内首次评价,查明地质资源量为7199亿吨,折合成页岩油为476亿吨。我国在煤炭开采过程中产生的油页岩达到近千万吨,仅抚顺西露天矿油母页岩每年排气量就达800万吨,排弃占用大量耕地,严重影响了矿区周围的生态环境。 不完全统计表明,全球油页岩蕴藏资源量是巨大的,估计有10万亿吨,比煤资源量7万亿吨还多40%。全球油页岩产于寒武系至第三系,主要分布于美国、扎伊尔、巴西、意大利、摩洛哥、约旦、澳大利亚、中国和加拿大等9个国家。目前只有美国、澳洲、瑞典、爱沙尼亚、约旦、法国、德国、巴西和俄罗斯等国的部分油页岩矿床做了详细勘探和评价工作。其它很多矿床的资源潜力有待进一步探明。如果考虑到有些国家的数据没有收集全,有些矿床的资源量没有做充分的调查和评价,那么全世界油页岩蕴藏的页岩油资源总量大体有2.6万亿桶或3662亿吨。也有估计为4110 亿吨或4225亿吨。无论如何,全球油页岩含油量约比传统石油资源量2710亿吨(IEA,2002年《世界能源展望》)多50%以上。

需要指出的是,全球油页岩可采资源量中页岩油总量可能要比估计小的多。有人估计只有282亿吨。这是因为,实际可以获得的资源量要受一些因素影响。例如,一些矿床埋藏太深以至于不能经济开采;地面上的土地利用也在很大程度上限制了有些油页岩矿床的开发,尤其是那些工业化程度高的城市。

油页岩的开发利用可以追溯到17世纪。到19世纪时,油页岩的年产规模达百万吨,已经可以从油页岩中生产了一些诸如煤油、灯油、石蜡、燃料油、润滑油、油脂、石脑油、照明气和化学肥料、硫酸氨等产品。到20世纪早期,由于汽车、卡车的出现,油页岩作为运输燃料被大量的开采。直到1966年,由于原油的大量开采利用,油页岩作为主要矿物能源才退出历史舞台。但是,现在油页岩的利用更加广泛,爱沙尼亚、巴西、中国、以色列、澳大利亚、德国等国对油页岩的利用已经扩展到发电、取暖、提炼页岩油、制造水泥、生产化学药品、合成建筑材料以及研制土壤增肥剂等各个方面。

油页岩产量高的国家主要有爱沙尼亚、俄罗斯、巴西、中国和德国。有数据表明,世界油页岩的产量经历了两个高峰期。第二个高峰期是在1980年,产量达到4540万吨的历史高峰。此后产量基本上一路下滑,到2000年,产量只有1600万吨。 油页岩发展几度兴衰。我国开发利用油页岩已有70多年历史,辽宁抚顺于1928年兴建油页岩制厂,是当时世界上最大的页岩油生产基地;20世纪60年代至90年代,由于常规石油工业的快速发展,油页岩开发规模逐渐萎缩;2000年来,油价持续走高令油页岩产业复苏,吉林桦甸、罗子沟、辽宁抚顺等项目相继投入开发。2008年国内页岩油产量40万吨,中国石油大学专家预测2015年产量有望达到80万吨。

国内正在探索技术突破。据爱沙尼亚2000年的数据,每桶油页岩开发与炼制成本约40美元(不考虑汇率因素),根据辽宁成大(600739)经验,国内完全成本约60美元/桶。

中国油页岩资源较丰富,石炭系—第三纪都有产出,但主要产于第三系。中国油页岩资源未进行全面调查,还没有能反映资源全貌、较为准确的数据。各种数据差别悬殊。从表2的数据看,地质部1980年公布的截至1979年底含油率大于5%的表内油页岩储量311.7亿吨是可信的,抚顺石油研究所的预测油页岩储量4520亿吨的依据较充分,两项合计为4831.7亿吨,居世界第4位。

中国油页岩矿的含油率一般大于5%,多在6%左右。若按含油率6%折算,中国页岩油的远景地质储量达289.9亿吨。已探明的储量折算成页岩油,至少有18.7亿吨。若按抚顺石油一厂、二厂的经验数据,每33~35吨油页岩生产1吨页岩油折算,探明的油页岩储量311.7亿吨,可生产9.17亿吨油;预测储量4520亿吨可生产132.9亿吨油,两项合计为142亿吨。中国油页岩的分布比较广泛,但分布不均匀,主要分布于内蒙古、山东、山西、吉林、黑龙江、陕西、辽宁、广东、新疆等9省。由于勘探程度较低,目前仅在14个省(区)计算了探明储量,其中吉林、辽宁和广东的储量较多,合计约占全国探明储量的 90%以上。有21个省(区)做了储量预测,内蒙古、山东、山西、吉林和黑龙江等省的预测储量大。

辽宁朝阳七道泉子油页岩含矿区资源评价

辽宁朝阳七道泉子油页岩含矿区位于辽宁省朝阳县境内,地理位置为:东经120°27';北纬41°33'。该含矿区南依大凌河,周边为高山,中间地势平坦,为平原地理环境。区内有锦古、锦赤铁路通过,从朝阳至北票、锦西、敖汗旗等地均通有公共汽车,交通极为方便。

一、地质背景

(一)构造特征

该含矿区位于燕辽沉降带中段—东段中间部分,南北两侧均系古陆。矿区内没有大的断层与火成岩破坏,矿区本身为一不对称向斜构造,轴向为NE-SW向,南翼倾角比北翼倾角大。

(二)地层特征

本区出露地层简单,最古老的为震旦纪地层,其次为中生代侏罗纪地层,而主要含油页岩地层为白垩系,其特征由老到新叙述如下:

1. 震旦系(Z)

该地层分布在本区东南部的大凌河南岸,北起二旗营子,南至大杖子一带,以逆掩断层形式掩覆于早白垩世地层之上,形成本区高山峻岭。主要岩性为含燧石条带灰岩、板状灰岩。

2. 侏罗系(J)

该地层仅在大凌河南岸姚井沟—三家局部有出露,岩性主要以紫红色中粒砂岩与页岩为主,其次为灰白色砂砾岩、砂质页岩等。

3. 下白垩统(K1)

该地层主要为下白垩九佛堂组,其岩性较单一。下部为安山岩、灰白色砂岩、灰**砾岩及少量页岩和巨厚层凝灰质砂岩,主要分布在本区北部及木匠营子、七道泉子、于木迟营子一带,呈北东向展布,不整合于侏罗系火山岩上,沉积厚度500m左右;中部主要为灰黑色砂岩及页岩夹油页岩数层;下部为2m左右的纸片状页岩;顶板主要为黑色页岩及灰色砂质页岩与少量页岩。

二、油页岩特征

该区油页岩主要为黑色、灰褐色。油页岩厚度8.06~25m,块状、薄片状,矿质较好。含油率一般5%~7%。矿层体重2.19t/m3。

本区在下白垩统沉积之前为湖沼盆地,在早白垩世初期,水生植物繁盛,后来地壳下降并伴随陆源物质逐渐向湖盆堆积,有机质供应充足,伴随地壳的不断下降,水体加深,在缺氧及厌氧的环境下,形成油页岩。但是由于沉积环境不稳定,振荡频繁,因此油页岩呈扁豆体赋存其中。

该区油页岩主要赋存于下白垩统上部(图5-27),共分四层。矿体多为浮土掩盖,据工程揭露共见三矿组,从油页岩的发育特征来看,未经后期构造与火成岩破坏。本区矿层沿走向分布长为7km,沿倾向3.5km。

三、油页岩资源评价

(一)地质工作程度分析

1933年,日本人远藤隆次等人在该区南部波尔赤一带调查工作,认为油页岩品位过低,无工业价值。1957年,该区南部村民打井,发现油页岩矿层,后经化验,含油率较高,可达5%。因此,1958年开始普查,至1959年结束。

矿区以钻探为获得评价资料的主要方法,由于矿层产状稳定,质量变化较小,规模较大,没有断层变位作用,所以该区以500×500网度获取B级储量,以1000×500或500×500网度获取C1级储量,以2000×1000网度获取C2级储量。达到了详查程度。

(二)资源评价结果

资源评价结果表明,该含矿区油页岩资源储量为130176万t,查明资源储量为130176万t。技术可采资源储量为65329万t,查明技术可采资源储量为65329万t。页岩油资源储量为6053万t,查明资源储量为6053万t,技术可采资源储量为3106万t,查明技术可采资源储量为3106万t。页岩油可回收资源储量2330万t,页岩油查明可回收资源储量2330万t。

图5-27 朝阳县七道泉子含矿区第二排钻孔走向线油页岩矿层对比图

国内外油页岩开发利用前景及对策

张家强 王德杰

(中国地质调查局发展研究中心,北京,100037)

一、油页岩特征

油页岩(oil shale)是一种富含有机质、具有微细层理、可以燃烧的细粒沉积岩。油页岩中有机质的绝大部分是不溶于普通有机溶剂的成油物质,俗称“油母”。因此,油页岩又称“油母页岩”。

油页岩是一种能源矿产,属于低热值固态化石燃料。一般地,国际上常以每吨能产出0.25桶(即0.034吨)以上页岩油的油页岩称为“油页岩矿”,或者将产油率高于4%的油页岩称为矿。过去,我国将含油率在5%以上的油页岩定为富矿,并计算储量;含油率在5%以下的油页岩定为贫矿,不计算储量;也有将油页岩产油率低于6%者定为贫矿,高于10%者定为富矿。

(一)油页岩地质特征

油页岩外观呈浅灰至深褐色,多呈褐色;具微细层理;相对密度为1.4~2.7吨/立方米。

油页岩主要成分是有机质、矿物质和水分。油页岩中油母含量约10%~50%。油母是由复杂的高分子有机化合物组成,富含脂肪烃结构,而较少芳烃结构。有机化合物主要由碳、氢及少量的氧、氮、硫元素组成;其氢碳原子比(H:C)为1.25~1.75,要高于煤炭的有机物质H:C比。油母含量高,氢碳原子比大,则油页岩产油率高。油页岩中矿物质有石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等,但主要是粘土矿物。油页岩中矿物质常与有机质均匀细密地混合,而且矿物质含量通常高于有机质。当油页岩含有大量粘土矿物时,往往形成明显的片理。水分含量与矿物质颗粒间的微孔结构有关,油页岩中含有4%~25%不等的水分。

用于商业开采的油页岩其有机质:矿物质之比约为0.75:5~1.5:5,低于煤炭中的有机质:矿物质比值。煤炭中该比值常大于4.75:5。

(二)油页岩成因类型

根据沉积环境,油页岩可分成陆相、湖相和海相3种基本成因类型。陆相油页岩中的有机质是由富含脂质的有机物组成,主要有树脂、孢子、蜡质表皮和那些常见于成煤湿地或沼泽的陆源植物根茎的软组织,它们埋藏后经过煤化作用,形成油页岩中的有机质,因此,这种油页岩也是一种含有较高矿物质的腐泥煤。湖相油页岩中的有机质母质主要是指生活于淡水、咸水和盐湖的低等浮游生物藻类,藻类埋藏后经腐化和煤化作用后形成油页岩中的有机质。海相油页岩中的有机质母质主要是海藻、未知单细胞微生物和海生鞭毛虫。油页岩的沉积环境范围很广,因此,油页岩具有多种有机质和矿物质。

二、油页岩用途

油页岩不但可提炼出各种燃料油类,而且还可炼制出各种合成燃料气体及化工原料,副产品还可用于制砖、水泥等建筑材料。归纳起来,油页岩有3种主要用途。

1.干馏制取页岩油及相关产品

若将油页岩打碎并加热至500℃左右,就可以得到页岩油。我国常称页岩油为人造石油。一般来说,1吨油页岩可提炼出38~378升(相当于0.3~3.2桶)页岩油。页岩油加氢裂解精制后,可获得汽油、煤油、柴油、石蜡、石焦油等多种化工产品。

2.作为燃料用来发电、取暖和运输

首先是用来发电。利用油页岩发电的形式有两种,一是直接把油页岩用作锅炉燃料,产生蒸汽发电;另一种是把油页岩低温干馏,产生气体燃料,然后输送到内燃机燃烧发电。目前普遍采用前一种形式。其次,可以利用油页岩燃烧供暖。在2001~2002年度,爱沙尼亚利用油页岩发电和向居民、工业供暖所创造的效益分别占国家税收的76%和14%,对其国民经济具有重要意义。再次,可以利用油页岩燃烧带动发动机,用于长途运输。

3.生产建筑材料、水泥和化肥

作为副产品,油页岩干馏和燃烧后的页岩灰主要用于生产水泥、砖等建筑材料。在德国,每年有30万吨油页岩用于水泥的生产。在我国,油页岩干馏和燃烧后的半焦灰渣用来制造砌块、砖、水泥、陶粒等建材产品。

此外,油页岩还可以直接用于有机肥料的生产。如我国陕西铜川市汇源实业开发总公司就拟投资1000万元,利用印台地区现有的油页岩资源,在原有5万吨磷肥生产线的基础上进行技术改造,建设年产5万吨油页岩有机复合肥的生产线。

不同国家对油页岩的用途不同。在爱沙尼亚,油页岩主要用来发电和提炼页岩油;在巴西,油页岩主要用作运输燃料;在德国,油页岩主要用于制造水泥和建筑材料;在中国和澳大利亚,油页岩主要用于提炼页岩油和用作燃料;在俄罗斯和以色列,油页岩主要用于发电。

三、全球油页岩分布及开发利用现状

(一)全球油页岩分布

不完全统计表明,全球油页岩蕴藏资源量巨大,估计有10万亿吨,比煤资源量7万亿吨还多40%。表1统计了世界各国主要油页岩矿床所蕴藏的页岩油资源量。从中可以看出,全球油页岩产于寒武系至第三系,主要分布于美国、扎伊尔、巴西、意大利、摩洛哥、约旦、澳大利亚、中国和加拿大等9个国家。目前,只有美国、澳洲、瑞典、爱沙尼亚、约旦、法国、德国、巴西和俄罗斯等国的部分油页岩矿床做了详细勘探和评价工作。其他很多矿床的资源潜力有待进一步探明。如果考虑到有些国家的数据没有收集全,有些矿床的资源量没有做充分的调查和评价,那么全世界油页岩蕴藏的页岩油资源总量大体有2.6万亿桶或3662亿吨。也有估计为4110亿吨或4225亿吨。无论如何,全球油页岩含油量约比传统石油资源量2710亿吨(IEA,2002年《世界能源展望》)多50%以上。

表1 世界油页岩中的页岩油资源(Matthews 1983)

续表

注:表中中国的数据是探明储量,探明和预测储量有205800百万桶。

需要指出的是,全球油页岩可采资源量中页岩油总量可能要比估计小得多。有人估计只有282亿吨。这是因为,实际可以获得的资源量要受一些因素影响。例如,一些矿床埋藏太深以至于不能经济开采;地面上的土地利用也在很大程度上限制了有些油页岩矿床的开发,尤其是那些工业化程度高的城市。

(二)全球油页岩开发利用现状

油页岩的开发利用可以追溯到17世纪。到19世纪时,油页岩的年产规模达百万吨,已经可以从油页岩中生产一些诸如煤油、灯油、石蜡、燃料油、润滑油、油脂、石脑油、照明气和化学肥料、硫酸氨等产品。到20世纪早期,由于汽车、卡车的出现,油页岩作为运输燃料被大量开采。直到1966年,由于原油的大量开采利用,油页岩作为主要矿物能源才退出历史舞台。但是,现在油页岩的利用更加广泛,爱沙尼亚、巴西、中国、以色列、澳大利亚、德国等国对油页岩的利用已经扩展到发电、取暖、提炼页岩油、制造水泥、生产化学药品、合成建筑材料以及研制土壤增肥剂等各个方面。

油页岩产量高的国家主要有爱沙尼亚、俄罗斯、巴西、中国和德国。有数据表明,世界油页岩的产量经历了两个高峰期(见图1)。第二个高峰期是在1980年,产量达到4540万吨的历史高峰。此后产量基本上一路下滑,到2000年,产量只有1600万吨。

目前,全球油页岩主要用于发电和供暖。据统计,2000年全球开采的油页岩中有69%用于发电和供暖,25%用于提炼高收益的页岩油及相关产品,6%用于生产水泥以及其他用途。

爱沙尼亚是世界油页岩开发利用程度最高的国家。2002年,爱沙尼亚油页岩的产量达1230万吨,约占世界产量的75%。2000年,全球页岩油年产量约50万吨,爱沙尼亚就生产了23.8万吨,约占世界产量的47%。爱沙尼亚有4个装机容量为2967MW的油页岩发电厂,它们也是世界上装机容量最大的油页岩发电厂。

图1 1888~2000年爱沙尼亚、俄罗斯、巴西、中国和德国的油页岩产量(百万吨)

利用油页岩生产页岩油的国家还有巴西、中国和澳大利亚。巴西1999年生产了19.5万吨页岩油;中国2001年生产了8万吨页岩油;澳大利亚2001年生产了2.8万吨页岩油,2002年上升到6万吨。

利用油页岩发电的国家还有中国、以色列和德国。中国的油页岩发电厂装机总容量为24百万瓦;以色列的油页岩发电厂规模为12.5MW;德国的油页岩发电厂规模为9.9MW。

随着开发利用技术的进步和环保意识的增强,全球趋向于充分利用油页岩资源。目前,油页岩的利用已经更趋复合化、多元化。例如,在德国一个名叫DRZ的工厂中,油页岩既用来发电作为工厂的动力,又用作炼渣砖的燃料和原材料,生产水泥、土壤或岩石的稳固剂、填充剂和密封材料。多余的电能还可以卖给公众电网。

四、我国油页岩分布及开发利用现状

(一)我国油页岩分布

我国油页岩资源较丰富,石炭系—第三系都有产出,但主要产于第三系。我国油页岩资源未进行全面调查,还没有能反映资源全貌的较为准确的数据,各种数据差别悬殊。从表2的数据看,地质部1980年公布的截至1979年底含油率大于5%的表内油页岩储量311.7亿吨是可信的,抚顺石油研究所的预测油页岩储量4520亿吨的依据较充分,两项合计为4831.7亿吨,居世界第4位。

表2 中国油页岩资源预测总表

我国油页岩矿的含油率一般大于5%,多在6%左右。若按含油率6%折算,我国页岩油的远景地质储量达289.9亿吨。已探明的储量折算成页岩油,至少有18.7亿吨。若按抚顺石油一厂、二厂的经验数据,每33~35吨油页岩生产1吨页岩油折算,探明的油页岩储量311.7亿吨,可生产9.17亿吨油;预测储量4520亿吨,可生产132.9亿吨油,两项合计为142亿吨。我国油页岩的分布比较广泛,但分布不均匀,主要分布于内蒙古、山东、山西、吉林、黑龙江、陕西、辽宁、广东、新疆等9省。由于勘探程度较低,目前仅在14个省(区)计算了探明储量,其中吉林、辽宁和广东的储量较多,合计约占全国探明储量的90%以上。有21个省(区)做了储量预测,内蒙古、山东、山西、吉林和黑龙江等省的预测储量大(见表3)。

表3 我国部分省油页岩资源量 单位:亿吨

1.吉林省

吉林省油页岩资源量丰富,相当于100亿吨石油,分布于二叠系—第三系。其中第三系、白垩系油页岩远景资源量就达209.05亿吨。

吉林省油页岩总地质储量有499亿吨。已列入储量表的有7处矿床,总保有储量174.5亿吨,占全国油页岩储量的55%,居第一位。油页岩产地比较集中,主要分布在农安、桦甸、罗子沟3个地区。

农安油页岩资源十分丰富。从农安至登娄库7000余平方公里范围的普查获知,5个矿床的保有储量就有168.9亿吨,占全省储量的97%,占全国探明储量的一半以上,具有较大的资源优势。桦甸市油页岩保有储量30.6亿吨。汪清县罗子沟油页岩储量范围为60平方公里,远景储量4.5亿吨;已经探明储量面积为19平方公里,储量1.5亿吨,平均含油品位大于或等于8%。

2.广东省

广东省的油页岩资源也相当丰富,总地质储量约132亿吨。探明储量75.7亿吨,位居全国第二。油页岩主要集中在茂名,探明储量51亿吨。

3.辽宁省

辽宁省油页岩分布较广,主要分布于抚顺、锦州、阜新、葫芦岛、秦皇岛等市,总地质储量有109亿吨。探明储量有37亿吨。锦州凌源市五家子矿区按含油率4%以上或4%~25%计算,油页岩储量为1098万吨。

4.山西省

山西省有工业价值的油页岩,主要形成于石炭纪和二叠纪,分布于蒲县东河至洪洞三交河、保德县腰庄一带的古生代煤系地层中。山西省油页岩推测储量有430亿吨,探明储量有1.47亿吨。蒲县东河矿区D级油页岩储量为270.1万吨,含油率6%~8%;底部伴有0.4~0.6米固体石油的腐泥煤,含油率为18%~24%。洪洞县三交河矿区油页岩和含油煤的储量共有8462万吨,含油率在6%左右。此外,大同、浑源等地,也探明有腐煤泥的储藏。

5.陕西省

陕西省油页岩分布较广,铜川市宜君县、咸阳市永寿县、延河流域都有分布。其中以铜川居多,位居全省首位。

(二)我国油页岩开发利用现状

我国油页岩综合开发利用时间比较早,主要有吉林省、辽宁省和广东省。早在20世纪50年代初,我国就在广东茂名建造了油页岩制油厂,我国石油主要以人造页岩油为主。由于石油短缺,当时还出现了“是发展人造油还是发展石油”的争论,后来“发展石油”,发现了大庆油田,“人造油”才渐渐退出主要地位。

广东省茂名市石油公司油页岩矿业公司经历了半个世纪后,目前已经具备750立方米/年的采掘能力,有着丰富的干馏技术,并在油页岩综合利用方面取得可喜成果。例如,利用页岩灰渣制砖和生产水泥;从排弃沙土中回收生产优质高岭土,形成了年产高岭土精粉3万吨能力;利用页岩灰渣做陶粒、陶织、塑胶制品掺和料、填充料。1996年,广东省进行了油页岩开发利用科技攻关,对油页岩发电燃烧技术进行了应用研究,对茂名地区的油页岩开发利用做了总体规划。2001年,广东省开始重视茂名地区油页岩开发与环境保护,由环保局资助了项目《油页岩废渣场退化生态系统的生态恢复研究》。

吉林省油页岩开发利用始于1958年,在国家支持下,由延边州石油公司筹建了汪清县罗子沟炼油厂,总投资约300万元,生产页岩油40吨,由于当时设备落后及其他原因,于1960年停产。1993年,辽宁省葫芦岛龙腾投资咨询有限公司计划投资8亿元人民币,在罗子沟建设油页岩综合开发利用工程。该项工程分三期建设完成,时间跨度为2004~2007年,工程完成后可形成年产300万吨矿石、20万吨页岩油、5000公斤稀贵金属的生产规模,并建成一个5000千瓦/时余热发电厂、油页岩综合开发利用研究所、水泥厂、砖厂和稀贵金属提炼厂等相关工程。

1993~1996年,在国家、省和地方政府的共同努力下,吉林省桦甸市建立了油页岩示范电厂。1999年实现了年发电量9500万千瓦/时,供热面积达到53万平方米。目前又在筹建二期工程,总体目标是:生产能力达到年耗油页岩36万吨,年发电量18000千瓦/时,年供电14400千瓦/时,年供热310万吉焦,年产建材30万立方米。到2005年,总装机达到4.3万千瓦,年发电2.75亿千瓦/时,年供热310万吉焦,总供热面积达到150万平方米,灰渣砖达到30万立方米(据吉林政府网)。

此外,桦甸热电厂也在积极招商引资,筹划项目总经费达42169万美元的工程。工程预计建设年产250万吨油页岩的矿区;利用采出的油页岩建设年产20万吨原油的炼油厂;利用炼油残渣建设10万千瓦的半焦发电厂;利用电厂半焦灰渣建设砌块、水泥、陶粒等建材产品项目。

辽宁省油页岩综合开发利用也较早。目前,抚顺是我国以油页岩为原料的大型石油加工基地之一。2003年,辽宁省科技基金资助了《油页岩高效合理利用研究》项目,目的是针对油页岩制油新方法、页岩油性质与深加工、油页岩与废旧高分子材料共炼等进行研究。

五、全球油页岩开发利用前景

(一)目前油页岩开发利用的局限性

全球油页岩资源丰富,用途广,开发利用时间也较早,但并不被大多数国家所重视。这主要有两个方面的原因。

1.生产页岩油和油页岩发电成本高

油页岩的最大使用潜力是提炼页岩油。在传统石油供给不足时,页岩油可望成为石油的替代品;或者是在那些缺少石油资源或石油资源量不足的国家,为了降低对外依存度,可以用页岩油替代石油,满足本国建设的需要。然而,就目前技术看,油页岩提炼页岩油的成本要比生产或购买石油和其他燃料产品要高。爱沙尼亚2000年的经验显示,只有当原油的进口价高于25美元/桶、重油的进口价高于95美元/吨时,生产页岩油才有经济意义,页岩油才有可能替代传统的石油,满足世界对化石能源的需求。

油页岩的第二大使用潜力是发电。爱沙尼亚2000年的经验显示,只有当煤的进口价高于40美元/吨、天然气的进口价高于3.5美元/兆英国热单位(MBTU)时,用油页岩发电才是经济的。

2.对环境的污染较大

油页岩的开采方式分地下开采和露天开采两种。无论是地下采矿还是露天采矿,都需要把地下水位降低到含油页岩层的层位以下,这样做会危害到矿山附近的耕地和森林。根据粗略估算,为了得到1立方米油页岩,一般需要抽出25立方米的地下水。抽出的地下水在沉淀水中的固体颗粒后才能排到河里。系统监测显示,采矿水在很大程度上增加了地面、地下水和湖泊中硫酸盐的含量。在巴西,地下水水位和质量就长期被油页岩采矿所扰乱。

用油页岩发电,除了采用燃烧较充分的沸腾炉外(德国、以色列掌握这种技术),还有一些采用研磨后燃烧的传统方式。研磨燃烧具有利用率低、高污染和高健康危害等不利特点,排除的气体中还有细的、可吸入的扬尘。这些扬尘中含有有毒物质,它们不仅危及电厂附近的环境,而且也影响到远离电厂的地区。另外,页岩油生产过程中放出的热、废水和半焦炭物质也可能引起环境问题。

总而言之,在目前技术条件下,对油页岩的利用存在很大的阻力。在未来若干年内,页岩油还不能代替原油、煤炭在化石燃料市场上的地位。

(二)全球油页岩开发利用前景

虽然目前油页岩的开发利用还有局限性,但是,倘若今后技术能跟上环境的要求,能满足经济条件,那么油页岩开发利用前景将是十分光明。澳大利亚、爱沙尼亚对油页岩开发利用前景十分看好,都制定出了宏伟计划。德国、以色列对充分利用油页岩资源和保护环境非常重视,开展了大量有关油页岩综合利用的研究,并掌握了先进技术。

在2002年11月爱沙尼亚首都塔林召开的《全球油页岩的利用与展望》会议上,来自13个国家的230位专家讨论认为,自1980年油页岩的产量开始减少以后,油页岩的开发利用前景在目前看来一片大好。当传统油资源变得紧缺时,当污染小和效率更高的技术得到广泛应用后,短期(2006年)、中期(2020年)及2020年以后,油页岩的产量会逐渐增大。

1.2006年

在爱沙尼亚,由于社会对电的需求量有所增大,政府决定启动“重建油页岩地区计划”。在2006年,爱沙尼亚发电厂和炼油厂将分别需要994万吨和644万吨的油页岩,其他方面的用途可能持平,稳定在74万吨左右。因此,爱沙尼亚的油页岩产量将从1230万吨增加到1700万吨。在澳大利亚,2002年页岩油的产量快速上升至6万吨,耗油页岩79万吨;预计在2006年,这两个数字将分别为55.6万吨和700万吨。受两国产量增长影响,世界油页岩的产量将由2000年的1600万吨增加到2006年的2300万吨。

2.2020年

各国政府出台的政策和相关条例是影响油页岩竞争力的关键因素。在爱沙尼亚,规划新建一座400万吨规模的油页岩工厂。倘若爱沙尼亚发电能采用沸腾炉技术,这些项目将能够实施。届时,油页岩产量将达到2100万吨以上。在澳大利亚,先进的ATP流程(Alberta Taciuk Processor)将成功商业化,可以使页岩油的产量由2006年的55.6万吨增加到2010~2013年的717万吨/年,届时需要年开采约1.14亿吨油页岩。因此,估计到2020年,世界油页岩的消费量会有1.3亿吨。

3.2020年以后

国际能源机构在“2002年世界能源展望”中预言,2020年以后,非传统来源的石油供应量会有很大的增加,约占世界石油需求总量的8%。这部分增量很可能由部分页岩油来满足。

六、建议

我国石油供需缺口逐年加大,石油供不应求的矛盾将长期存在。幸运的是,我国还有丰富的油页岩资源。建议我国及早做好准备,迎接世界油页岩大开发的到来。通过油页岩大开发,接替部分常规油气,缓解我国能源压力。根据我国具体情况,提出以下建议。

1.开展全国新一轮油页岩资源调查和评价

自1962年抚顺石油研究所完成《中国油母页岩资源调查报告》以来,我国已多年没有对全国油页岩资源进行调查评价。现有的评价资料都比较陈旧,而且零星,计算标准也不统一。至今,我国油页岩资源家底不清,这将严重制约我国油页岩资源的开发和宏观管理。2003年启动的第三轮全国油气资源评价中,包括了油页岩评价。但是,这次评价并不投入调查工作,评价结果很难有说服力。因此,建议结合全国油气普查工作,开展我国新一轮油页岩资源调查和评价。

2.为东北危机矿山资源接替服务

油页岩矿多与煤矿共生。我国东北地区的多数煤矿及其附近存在丰富的油页岩资源。由于几十年甚至上百年的开采,东北地区的一些重要煤矿,如辽宁抚顺煤矿和阜新煤矿已经成为危机矿山和矿城;黑龙江的鹤岗、双鸭山、鸡西、七台河都存在“四矿”问题,其中鹤岗煤矿已经成为可供性危机矿山。建议加强东北危机矿山和准危机矿山及其外围油页岩资源勘查,促进油页岩资源开发利用,为东北危机矿山资源接替和转型服务。

3.在能源短缺的边缘地区开展油页岩资源勘查

在能源短缺的边缘地区,例如西藏地区,在开展油气勘查的同时,应兼顾油页岩资源勘查和开发。西藏地区多年来能源严重缺乏,已经成为阻碍社会发展的重要因素之一。西藏地区常规油气资源取得战略突破尚需10年甚至20年,在此期间能源短缺矛盾仍将存在。西藏地区有丰富的油页岩资源,在双湖东南比洛错一带、老双湖(热觉查卡)北边一带有10米厚的油页岩,丁青盆地、伦坡拉盆地有第三系油页岩。加强西藏地区油页岩资源勘查和开发,利用油页岩发电和生产页岩油,对缓解西藏能源压力和促进西藏经济、社会发展具有重要意义。

4.国家支持和护持油页岩开发利用技术研究

油页岩开发利用能否走向大规模生产,关键取决于降低成本技术和环保技术。目前,我国油页岩开发利用技术研究多是由公司、地方政府支持,研究周期和规模不大。建议国家加大油页岩综合利用技术研究的支持和扶持力度,使技术不断更新。例如,研发新的燃烧炉,让油页岩的燃烧更充分、更环保;研发更先进的页岩油提炼系统,让油页岩得到更全面、更充分的利用;研究如何做到在得到优质主产品的同时,得到附加值更大的副产品。支持和鼓励我国科学家积极参与国际合作与交流,尽快掌握先进的油页岩开发利用技术。

5.做好油页岩开发后环境修复工作

严格执行国家有关矿山开采污染及环境修复费收取制度,力争在矿山开采过程中和关闭时,破坏的生态环境能够及时修复。建立相应的监督管理体系,做到在促生产的同时,保护好环境。

6.制定油页岩勘探、开发国家标准及规范

我国各省油页岩资源勘查缺乏规范,资源评价的标准和计算方法不统一;油页岩开发的经济指标、环保指标和管理有待规范。建议参考国外经验,组织制定出油页岩勘探、开发国家标准及规范。

作者简介

[1]张家强,中国地质调查局发展研究中心,研究员。

[2]王德杰,中国地质调查局发展研究中心,实习研究员。

非常规油气发展前景

近年来,随着理论认识与勘探开发技术的不断进步,以美国非常规天然气、加拿大油砂、委内瑞拉重油为代表,全球非常规油气勘探开发取得了一系列重大进展,非常规油气产量快速增长,已成为全球油气生产的重要组成部分。据研究,全球非常规油气资源量是常规资源总量的4~6倍,发展前景很大。

我国作为石油、天然气生产与消费大国,尽管常规油气资源比较丰富,但仍难以满足国民经济持续快速发展的需要,油气供需缺口不断加大,安全供应形势日趋严峻。在此情形下,借鉴国外经验,大力发展我国非常规油气成为必然的战略选择。相信随着研究与勘探开发实践的快速推进,非常规油气将逐步成为我国油气生产的重要组成部分,为国民经济的发展提供重要保障。

一、非常规油气的作用

1.21世纪上半叶,传统化石能源仍是能源消费主体

随着世界人口增长、经济发展和人民生活水平的提高,21世纪上半叶全球一次能源消费需求量将保持持续稳定增长态势。据石油输出国组织(OPEC)2009年预测,2030年全球一次能源需求总量将比2007年增长42%,其中石油、天然气、煤炭等化石能源所占比重仍将大于80%。国际能源信息署(IEA)2009年预测,2030年全球一次能源需求总量将比2007年增长40%,能源消费总量将达到168×108t油当量,其中化石能源所占比重将占到80%。总之,2030年以前,新能源和可再生能源虽将快速增长,但受技术发展水平和基础设施制约,在世界一次性能源消费需求结构中的比重很难超过20%,传统化石能源仍是一次能源消费构成的主体。

全球常规化石能源资源丰富,勘探尚处于中等成熟阶段,采出程度还很低,仍具备很大发展空间。截至2009年年底,全球4880×108t(IEA,2008)常规石油和471×1012m3(IEA,2009)常规天然气可采资源中,仅分别采出30.8%和18.3%,仍有近70%的常规石油和超过80%的常规天然气资源有待发现与开发。按照目前的油气生产趋势综合预测,全球常规石油产量将在2030年前后达到高峰,常规天然气产量将在2040年前后达到高峰。

2.非常规油气资源潜力远超常规油气资源

Masters et al.(1979)提出了资源三角形的概念,认为自然界的油气资源通常呈对数分布。资源三角形的顶部是常规油气藏,资源品质高,但资源总量较小;中间包括重油、油砂、油页岩、煤层气、致密气和页岩气等非常规油气藏,资源总量远大于常规油气,但资源品位相对较差,对技术要求更高;位于三角形底端的是资源更为丰富、技术难度更大的天然气水合物等未来资源图11-1)。

据有关国际机构估算,全球非常规石油(包括重油、油砂油、沥青、致密油、页岩油和油页岩油)资源量约为4495×108t,基本相当于常规石油资源量;非常规天然气(包括煤层气、致密气和页岩气)资源量约为3922×1012m3,相当于常规天然气资源的8.3倍;天然气水合物资源量约为(0.1~2.1)×1016m3(江怀友等,2008),相当于常规天然气资源量的2.1~44.6倍。可见,非常规油气资源潜力远超常规油气资源,发展前景非常大。

图11-1 油气资源金字塔分布示意图

3.非常规油气的作用将越来越重要

21世纪,随着理论认识与勘探技术的不断进步,国际油气价格大幅攀升,全球非常规油气勘探开发取得了突破性进展,特别是美国的致密油气、页岩气、煤层气,加拿大的油砂,委内瑞拉的重油发展非常迅速,导致全球非常规油气产量大幅增长。据有关国际机构统计,2008年全球非常规石油产量达到6200×104t,较2001年的3342×104t增长了86%,占全球石油总产量的比例上升到2%;2008年全球非常规天然气产量达到5612×108m3,较2001年的2123×108m3增长了164%,占全球天然气总产量的比例高达18%,已成为天然气供应的重要组成部分。

非常规油气产量的大幅增长,不仅增加了世界油气供应,而且对世界能源供需格局和油气价格产生了重要影响。以美国天然气生产为例,美国天然气年产量于1970年首次突破6000×108m3,1974年达到6400×108m3的历史高峰,之后产量开始递减,1984年产量降至5000×108m3以下。面对产量快速下降的形势,美国政府出台了一系列政策措施,鼓励加强非常规油气的技术研发与生产,先后于20世纪80年代实现致密砂岩气、90年代实现煤层气、21世纪初实现页岩气的大规模发展,使得美国天然气产量于2009年再次超过6000×108m3,重新成为世界第一大天然气生产国,其中非常规天然气产量比例超过了50%,扭转了美国天然气进口量不断攀升的局面,使得天然气进口价格大幅下降。

二、非常规天然气发展前景

1.全球非常规天然气发展前景

全球非常规天然气主要包括致密气、煤层气、页岩气和天然气水合物等。据多家机构研究结果(USGS,2000;IEA,2009;EIA,2004;IFP,2006),全球非常规天然气资源量近3922×1012m3,大约是全球常规天然气资源量的8.3倍,展现出很大的发展前景。

致密砂岩气是最早进行工业化开采的非常规天然气资源。目前,全球已发现或推测有70个盆地发育致密砂岩气,资源量约为209.6×1012m3(表11-1),主要分布在北美、拉丁美洲和亚太地区。美国是致密砂岩气开发最早、最成熟的地区,已在23个盆地发现了900多个致密砂岩气田,探明可采储量5×1012m3,2009年致密砂岩气产量约为1890×108m3,占美国天然气总产量的三分之一。

煤层气的开发利用已从最初的煤矿瓦斯抽排发展成为独立的煤层气产业。世界74个主要含煤国家中,已有35个开展了煤层气的研发。全球煤层气资源量约为256.1×1012m3(表11-1),主要分布在前苏联、北美和亚太地区的煤炭资源大国。目前,全球煤层气主要生产国是美国、加拿大和澳大利亚,2009年产量为740×108m3,其中美国煤层气产量为576×108m3。

页岩气是近期全球关注的热点,全球页岩气资源量约为456.2×1012m3(表11-1)。目前,北美是全球唯一实现页岩气工业化开发的地区,其中美国已在20多个盆地进行了页岩气勘探开发,2009年产量达930×108m3,占美国天然气总产量的15%。

表11-1 全球致密气、煤层气、页岩气资源分布情况 单位:1012m3

(资料来源:Oil & Gas Journal on Line,2007)

天然气水合物目前还处于资源调查和技术攻关阶段,尚未实现工业化开发。世界各地已有120多处发现了天然气水合物,主要分布于大陆边缘陆坡区海底和永久冻土带。目前,天然气水合物资源量估算差异很大,普遍认可的是3000×1012m3。

2.中国非常规天然气资源发展前景

我国非常规天然气在过去很长一段时间发展较慢,一方面是受勘探开发关键技术的制约,另一方面是成本高、产量低,技术尚未取得重大突破。近年来,国家和各大石油公司高度重视致密砂岩气、煤层气、页岩气、天然气水合物等非常规天然气的研究和勘探开发工作,我国非常规天然气已进入新的发展阶段。

早在20世纪60年代,在我国四川盆地川西地区就已有致密砂岩气发现,但因技术不成熟,长期没有大发展。近年来,随着大型压裂改造技术的进步和规模化应用,致密砂岩气勘探开发才取得重大进展,发现了以鄂尔多斯盆地苏里格、四川须家河组为代表的致密砂岩大气区,在松辽、吐哈、塔里木、渤海湾等盆地发现了一批高产的致密砂岩气井,表明我国致密砂岩气分布广泛,资源相当丰富。据最新估算,我国致密砂岩气可采资源量约(9~12)×1012m3。按最新颁布的《致密砂岩气地质评价方法》行业标准,以覆压基质渗透率<0.1×10-3μm2(相当于空气渗透率<1×10-3μm2)统计,2009年我国致密砂岩气储量、产量均占到全国的三分之一左右。预计未来我国每年新增探明天然气储量中,致密砂岩气储量将占40%以上。到2020年,全国致密气年产量可达到(400~500)×108m3。

煤层气在我国经过近20年的发展,初步形成了适合不同类型煤层气的勘探开发配套技术,在山西沁水、辽宁铁法等地成功实现了工业化开采,在鄂尔多斯盆地东缘、吐哈、准噶尔等盆地正在进行开发先导试验。据2008年完成的973煤层气项目总结报告,我国埋深2000m以浅的煤层气可采资源量为13.9×1012m3。截至2009年年底,我国已探明煤层气田10个,探明可采储量843.26×108m3,建成25×108m3煤层气生产能力。预计2020年前,全国每年可新增煤层气探明可采储量(400~500)×108m3,到2020年,我国煤层气产量有望超过200×108m3。

页岩气在我国的研究与勘探开发刚刚起步,资源潜力和有利目标区尚有待落实。近年来,页岩气已得到国家和企业的高度重视,正在开展全国资源战略调查和勘探开发技术攻关。中国石油于2009年在四川、云南等地启动了两个页岩气产业示范项目,并于2010年在四川盆地钻探了2口页岩气井,首次获得了页岩气产量,证实我国具有发展页岩气的资源条件。初步估算,我国页岩气技术可采资源量约为(15~25)×1012m3,预计未来3~5年,我国页岩气开发有望实现工业化突破。但中国页岩气埋藏较深、水资源与环境压力大等一系列特殊性,大规模经济有效开发难度较大。

天然气水合物在我国尚处于前期研究和资源调查阶段。1999年,国土资源部启动了天然气水合物勘查,在南海发现了天然气水合物存在的地球物理证据,并取得实际样品,初步评价了南海海域11个天然气水合物远景区,分布面积约12.6×104km2。2009年,国土资源部在我国青海省祁连山南缘永久冻土带成功钻获天然气水合物实物样品,第一次在中低纬度冻土区发现了天然气水合物。初步研究认为,我国天然气水合物远景资源量约84×1012m3。

此外,我国在火山岩、变质岩、碳酸盐岩缝洞等非常规储层中也发现了一批天然气田,形成了一定生产能力,展现出这些非常规天然气未来也具有较好的发展前景。

三、非常规石油发展前景

1.全球非常规石油发展前景

全球非常规石油主要包括重油、油砂油、油页岩油等资源。虽然目前全球剩余常规石油资源还比较丰富,常规石油产量能够基本满足石油需求,但随着国际原油价格的不断走高,非常规石油资源的勘探开发价值凸显,引起人们的广泛关注。据美国联邦地质调查局(USGS)和美国能源部的有关研究结果,全球重油、天然沥青和油页岩油可采资源量约为4495×108t,与全球4880×108t常规石油资源量基本相当。

全球重油和天然沥青可采资源量大约为5568.082×108t(表11-2),主要分布于南美和北美地区,分别占全球重油资源量的50.72%和40.92%。委内瑞拉奥利诺科(Orinoco)重油带是全球最大的重油聚集区,重油分布面积达18220km2,位于委内瑞拉陆上面积最大的沉积盆地———东委内瑞拉盆地的南部,是世界著名的重油生产区。

加拿大的阿尔伯达盆地是全球油砂最富集的地区。据BP石油公司统计,截至2009年年底,加拿大油砂油剩余探明可采储量达233×108t,占其剩余石油探明总储量的81.8%。目前,加拿大是世界上唯一进行大规模、商业化生产油砂油的国家,日产量超过100×104bbl(约合年产量0.6×108t),相当于北海油田的日产量。若油砂能完全开发生产,加拿大将成为仅次于沙特阿拉伯的全球第二大石油生产国。

表11-2 全球重油+天然沥青资源分布情况

(资料来源:USGS,2007)

全球油页岩的开发利用历史十分悠久,早在19世纪后期就已开始油页岩油的生产,20世纪70~90年代还曾有过大规模开发利用,1980年高峰产量曾超过4500×104t。目前,油页岩油生产国主要有爱沙尼亚、巴西、中国、澳大利亚等,但产量已降至2000×104t以下。全球已发现600余处油页岩矿,油页岩油可采资源约为2.6×1012bbl(约合3562×108t);其中,美国油页岩油约为2×1012bbl(约合2740×108t),占世界油页岩油资源的77%(李术元等,2009),但美国始终未进行油页岩油的工业生产。进入21世纪,随着国际油价的不断攀升和石油供需平衡状况日趋脆弱,美国国会于2005年通过了发展非常规能源的法案,鼓励企业进行油页岩干馏炼油的研究与开发。根据美国能源部于2007年9月公布的研究报告,2020年美国油页岩油产量将达到0.5×108t,2030年将达到1.2×108t。

2009年,剑桥能源预计,未来非常规石油产量将不断上升,2040年以前,在常规石油产量增长幅度不大的情况下,非常规石油产量的上升将保证世界石油产量再创新高,达到近1.2×108bbl/d(约合年产量66×108t)(图11-2)。2040年以后,随着常规石油产量逐步走低,非常规石油在石油产量构成中所占比重将不断攀升,将为保证全球石油供应发挥更为重要的作用。

图11-2 非常规石油未来发展趋势

2.中国非常规石油资源发展前景

早在常规石油资源大规模开发之前,我国非常规石油资源开发利用就已取得重要进展,为新中国成立初期的经济发展作出了重要贡献。与常规石油相比,我国非常规石油资源比较丰富,具有一定的发展前景。非常规石油将对保持我国石油产量的长期稳产发挥重要作用。

重油资源在我国一直进行勘探开发。据评价,我国重油地质资源量198×108t,技术可采资源量约19.1×108t,其中渤海湾盆地重油资源量可达40×108t,准噶尔盆地西北缘重油资源量达10×108t。经过近60年的勘探,已在15个盆地发现了近百个重油油藏,探明重油地质储量67.4×108t、可采储量11×108t,2009年我国重油年产量超过了1000×104t,已成为我国石油产量的重要组成。目前,我国还有大量已发现的重油资源尚未开发动用,相信随着重油开采技术的不断进步,我国重油产量还会进一步上升。

油页岩在我国分布范围广泛,资源比较丰富。据全国新一轮资源评价,全国47个盆地共有油页岩油地质资源量476×108t,技术可采资源量约120×108t,其中94%的资源分布在松辽、鄂尔多斯、伦坡拉、准噶尔、羌塘、茂名、柴达木等7个盆地中。但我国油页岩资源品位总体偏差,含油率大于5%的油页岩,油页岩油可采资源量为81×108t左右,占全国油页岩油资源总量的68%;而含油率大于10%的油页岩,油页岩油可采资源量为35×108t左右,仅占全国油页岩油资源总量的29%。

油砂矿在我国分布也很广,但资源潜力有限。通过对24个盆地中100余个油砂矿带的资源调查与评价发现,我国油砂油地质资源量约为60×108t,可采资源量(22~23)×108t,其中88%的资源分布在准噶尔、塔里木、羌塘、柴达木、松辽、四川、鄂尔多斯等7个盆地中。我国油砂矿的品位总体更差,含油率大于6%的油砂,油砂油可采资源量约11×108t,占全国油砂油资源总量的48%;而含油率大于10%的油砂,油砂油可采资源量只有0.4×108t,仅占全国油砂油资源总量的2%。从资源条件与已开展的开采试验情况看,我国油砂油有一定的发展潜力。

此外,我国在致密砂岩、页岩、火山岩、变质岩、碳酸盐岩缝洞等非常规储层中也发现有大量石油存在,探明了一批油田,形成了一定生产规模,展现出这些非常规油藏未来具有相当大的发展前景。