油頁巖又稱油母頁巖,是一種含有機質的沉積巖,為低熱值固體化石燃料,可以用來煉油。油頁巖是一種干餾后可獲得頁巖油的高灰分致密薄層狀可燃有機巖。由于其內部含有固體有機質,可以采用加熱干餾技術煉制出頁巖油,從頁巖油可獲得燃料油,可作為石油制品的代替品,因此被稱為“人造石油”,可作為燃桿油或進一步加工制成汽油、柒油和下游石化產品,也可以直接作為鍋爐燃桿進行發電。
在能源緊缺、油價高企的時代,頁巖油的開發與利用再次成為國內外關注的焦點。2008年8月,中國石油天然氣集團公司投資4億元,在黑龍江省牡丹江市啟動了我國第一個顆粒油頁巖干餾煉油“先導基地”項目。“該項目較之傳統工藝技術先進,油頁巖利用率高,油收率高,處理量大,它將是我國頁油巖工業自主創新發展的一個轉折點。”有關專家對此高度評價。
我國油頁巖資源儲量豐富
油頁巖是一種潛在的、儲量巨大的能源,油頁巖的開發和利用是世界石油資源的有益補充和替代。目前對油頁巖采取綜合開發利用的方式,即將儲存于地下的油頁巖開采出來,在干餾爐中將油頁巖加熱至約5000℃,使其分解產生頁巖油,所剩余的殘渣可以用于燃燒發電、制造水泥、磚等建筑材料。世界油頁巖資源極其巨大,但油頁巖分布區地質勘探程度低,所以很難對全球的油頁巖資源量準確預剛。據美國《油氣》公布的統計數字,全世界頁巖油儲量約11萬億-13萬億噸,遠遠超過石油儲量。
我國油頁巖資源儲量很豐富。2004-2006年新一輪全國油氣資源評價結果顯示,全國油頁巖資源為7199.4億噸,可采資源2432.4億噸;頁巖油資源476.4億噸,可采資源159.7億噸;頁巖油可回收資源119.8億噸。2006年國土資源部、國家發改委委托吉林大學開展的全國油頁巖資源調查認為,中國油頁巖資源估計有7,000億噸,若換算成頁巖油,至少有300億噸,是中國原油可采儲量的20幾倍。未來油價高漲、資源趨緊的狀況很難改變,相對于高油價,開發油頁巖資源等非常規能源日益變得有利可圖。油頁巖遍布20個省和自治區、47個盆地和80個含礦區,主要分布在松遼、鄂爾多斯、準噶爾、柴達木、倫坡拉、羌塘、茂名、大楊樹、撫順等9個盆地。與常規石油資源相比,頁巖油可回收資源量相當于全國石油可采資源量的56.5%,未來開發利用具有廣闊的前景,將成為常規油氣資源的重要補充。
我國油頁巖資源品質較好、礦層產狀平緩、儲量分布集中、沉積環境穩定,使得頁巖油具有作為替代能源的巨大潛力。以吉林省為例,目前該省已探明油頁巖儲量為174億噸,含油率超過7%,即便以含油率5%計算,也可開采8.7億噸頁巖油。我國每年在煤炭開采過程中產生的油頁巖近千萬噸,僅撫順西露天礦油母頁巖每年排棄量就已達800萬噸。可見沉睡的油頁巖一旦被喚醒,噴發出來的能量是難以估量的。
開發利用效益可觀
我國油頁巖資源儲量十分豐富,到2008年底,全國共查明油頁巖資源儲量328億噸,居世界第四位。作為世界油頁巖資源大國,我國油頁巖工業已走過整整80個春秋,1959年曾達到發展的歷史頂峰,頁巖油年產達70萬噸,相當于當年天然原油的產量。后來,隨著大慶油田的開發,開采和煉制成本高于原油的頁巖油逐漸淡出我國能源的主舞臺。
2004-2006年,我國開展了全國性油頁巖資源評價工作。評價結果表明,全國油頁巖預測資源為7199.37億噸,折合頁巖油資源為476.44億噸,可回收頁巖油120億噸,是繼美國之后的世界頁巖油資源大國。而目前的查明油頁巖資源儲量僅為預測資源量的4.6%。我國油頁巖資源石油收率大多數在5%-8%,多屬于貧礦,含油率大于10%的儲量僅占總量的1.1%。而且我國油頁巖露天資源量少,地下儲量占總量的60%,這也給油頁巖的地下原位開采提出了一個嚴峻的課題。目前我國的原位開采技術仍處在探索階段。
據悉,國內現在普遍采用的是上世紀30年代的撫順式干餾爐,工藝成熟,但處理能力小,資源利用率低,出油率只有實驗室油收率的65%,而國際上愛沙尼亞和巴西的技術可使油收率高達85%。但是,我國用世界上比較落后的生產工藝煉制出了世界上最多的頁巖油。據了解,現在全世界每年生產頁巖油大約100萬噸,而年產40萬噸左右的中國就占了世界產量的40%。原因就在于,目前油頁巖主要有三種用途:提煉頁巖油、燃燒發電,綜合利用。不同國家油頁巖主要用途差別很大,愛沙尼亞主要用來發電和提煉頁巖油,我國和澳大利亞主要用于提煉頁巖油和用作燃料。此外,我國采用“設備密集型“方法煉油,同時使用上百臺撫順式干餾爐進行生產,而國外只使用幾臺大型干餾設備。
我國在油頁巖的開采中,地方企業和民營企業比較活躍。對占有豐富油頁巖資源的地方企業而言,由于生產成本低,經濟效益頗高。據悉,屬于地方企業的遼寧撫順礦業集團的頁巖油廠,憑借有利的資源條件和傳統工藝,年產頁巖油30萬噸,而每噸成本不到1000元,利潤空間可達3000元左右。油頁巖儲量居我國首位的吉林省,樺甸市小型民企油頁巖年加工量約為50萬噸,年產頁巖油約5萬噸,利潤也十分可觀。頁巖油價格近幾年來一直呈現上升趨勢,尤其是進入2008年以后,頁巖油價格上升到4000元/噸以上。按照目前的市場行情和對未來石油市場的預測,在較長時期內,油頁巖煉油效益較為可觀。
根據能源局公布的數據,中國2009年生產原油1.89億噸,凈進口原油達到1.99億噸,這也就是說,中國使用的石油有一多半需要從國外進口。原油對外依存度高達51.3%,自從1993年首度成為石油凈進口國以來,中國的原油對外依存度由當年的6%一路攀升,到2006年突破45%,其后每年都以2個百分點左右的速度向上攀升,2007年為47%,2008年為49%,到2009年突破50%警戒線。今后還有增長的趨勢。因此發展頁巖油等非常規能源以代替部分原油,有明顯的重要戰略意義。
開發利用的制約因素
我國油頁巖的開發利用已有80年的歷史,規模也比較大,在頁巖油的提煉方面積累了較豐富的技術經驗,曾經對國民經濟建設發揮了十分重要的作用。但是20世紀60年代以后,大慶、勝利等油田相繼發現,并投入大規模開發。生產成本較高的頁巖油開發規模逐漸萎縮,勘察工作基本停滯,油頁巖開發利用技術也止步不前。
盡管資源豐富、效益可觀,但頁巖油開發在我國一直步履蹣跚。有關專家認為,在油價低廉的時代,由于頁巖油的開發和煉制成本都遠遠高于石油,而且之前常規油氣資源并不存在緊缺問題,所以我國沒有動用太大的精力去開發它。這是頁巖油開發長期停滯不前的主要原因。屬于非常規能源的頁巖油只是被國家列入了鼓勵發展產業,但既沒有像可再生能源的一系列統籌規劃和具體的鼓勵政策,更沒有常規能源的重要地位。國家政策措施的不得力是頁巖油開發在目前的高油價時代仍然停滯不前的最主要原因。
當然,與外在因素相比,頁巖油發展緩慢主要還是與其自身的“軟肋”有關。有關專家認為,“油頁巖探明儲量不大”是限制我國頁巖油發展的主要原因。雖然我國油頁巖預測儲量巨大,但當前探明的油頁巖儲量僅約為330億噸,折合為頁巖油還不到20億噸。所以,勘探程度低、探明儲量少使得我國頁巖油的發展從源頭上受到了限制。礦權分散所導致的資金和技術投入有限是制約我國油頁巖工業發展的又一重要因素。
目前,我國油頁巖資源的礦權大多屬于地方,很多優質的油頁巖資源被民營企業開發占用,由于資金和技術的限制,我國現有生產工藝的老舊使露天油頁巖資源不能得到充分利用。在探明資源儲量中,我國有60%的油頁巖資源埋藏在300米以下,但目前我國的地下原位開發技術仍處在起步階段,深部優質油頁巖資源開發面臨巨大挑戰。此外,油頁巖開發過程中會有地下水處理問題,在油頁巖干餾煉油過程中會有廢氣、廢水和頁巖灰渣等三廢的處理問題,這方面必須妥善處理,否則會影響甚至破壞生態環境,為害人體健康。但是,這在技術上應該是不難解決的,國外也有這方面的成功經驗。
油頁巖的開發利用也存在的較大的環保風險,油頁巖開采和干餾的各個環節都有可能對環境造成威脅,正是為了解決環保問題,所以需要提出綜合利用的思路。
在開采環節,由于油頁巖埋藏在地下,需要不斷抽出地下水,這與開采煤炭等礦產對環境造成的危害一致。由于煤礦行業對于這個環保問題有許多自己的解決辦法,錢家麟認為不是油頁巖開采利用的主要環保問題,主要問題仍然在干餾環節。由于在頁巖油氣的冷卻環節必須直接使用大量的水,所以會使水被污染。國外對于污水的解決辦法一般是采用生物處理,培養細菌分解水中的污染雜質,但成本較高。目前解決辦法是,改進工藝,盡量少用冷卻水,并采取循環供水的辦法,少量水的排放,可用于種樹,或者焚燒掉。
環保問題是油頁巖開發利用中最重要的問題。如果解決得不好,不僅會污染土壤、水源、空氣,還會對周圍的環境造成破壞。所以在油頁巖開發利用項目的前期規劃中,需將總投資的20%投入到環保設施中。
我國規模開發利用的幾點對策
現在我國已經進入了一個油價高企、能源緊張的新時代,政府有關部門必須重新審視油頁巖的開發利用問題。
目前,各有關方面都在嚴密關注油頁巖的開發,油頁巖開發也呈現出加速發展的態勢。油頁巖正期待著“重出江湖”。
一直受惠于油頁巖工業發展的愛沙尼亞數據顯示,當油價高于40美元/桶時,生產頁巖油就可以抵消其開發和煉制成本,油頁巖開發就具備經濟上的可行性。有專家估計,只要國家鼓勵油頁巖開發的政策到位,到2020年國內頁巖油的產量將達到2000萬噸,在常規石油中所占比例將達到10%。長遠來看,頁巖油的有效開發、規模開發將對我國乃至世界的能源緊張起到一定的緩解作用。
前途是光明的,但面對發展中的難題,又該如何破解?有關專家認為,“關鍵是國家政策”。雖然國家發改委已將油頁巖列為鼓勵發展產業,但一直都沒有具體可行的鼓勵辦法出臺,更缺乏一個相對完善的國家規劃與引導機制,目前我國油頁巖工業的發展基本處于自生自滅的狀態,當原油的價格高企時,頁巖油就成為能源行業的“寵兒”;而一旦原油價格下跌,頁巖油就立即“人走茶涼”,甚至成為無人眷顧的“棄兒”。
為此,有關專家建議,國家有關部門須在調研的基礎上,制定一個積極可行的頁巖油發展的中長期規劃,出臺一系列鼓勵發展的政策與措施。例如,鼓勵有實力的大企業投資勘查油頁巖資源,落實更多的探明可采儲量;鼓勵有實力的大企業通過收購兼并實現資源整合,以有利于使用工藝技術先進的大型干餾設備實現現代化的規模生產;對頁巖油生產和綜合利用予以投資優先和減免稅的優惠;鼓勵自主創新,開發新型干餾技術。此外,也要加強對生產的管理,特別是三廢的排放,以便我國頁巖油工業能健康快速發展。
有關專家認為,“頁巖油開采技術自主研發也是關鍵之一。”現在除了殼牌公司在油頁巖原位開發技術方面有一些進展外,世界其他國家都處在摸索階段。但因同行業競爭的關系,引進技術存在種種障礙。“只有在國家的政策鼓勵下,投入大量資金進行自主技術的研發才是破題之法。”
責任編輯: 中國能源網