油页岩评价中的若干关键问题及研究趋势

油页岩评价中的若干关键问题及研究趋势

李洪

新疆油田公司概预算管理部，新疆克拉玛依834000

摘要：随着页岩油逐渐成为非常规油气资源的新兴力量，我国也逐渐的开展页岩油的勘探与开发工作。对页岩油开发工程技术、页岩油开发成本现状、页岩油经济效益评价、效益开发进行了分析。

关键词：页岩油；干馏炼油；综合利用；研究趋势

油页岩又称油母页岩，是一种高矿物质含量的固体可燃有机沉积岩。油页岩经热解(低温干馏)可得到类似原油的页岩油和类似天燃气的煤气。在国际上油页岩被列为非常规油气资源。

一、油页岩资源开发利用经济分析

1.开发利用方案。油页岩资源综合开发利用涉及矿山开采、石油、电力、建材、化工等行业，是一项知识面广，纷繁复杂的工作.因此，要较好地开展油页岩资源综合开发利用研究工作，不但研究人员需要有丰富的专业知识，综合型、

复合型的素质，还要充分借鉴国外开发经验、油气开发经验和煤炭开发经验，搞好与生态环境的结合、与综合利用的结合和与产学研用的结合.通过国内外油页岩开发利用调研分析，油页岩资源综合开发利用，形成闭合产业链，既可提高经济效益，又能解决环境和生态保护问题.其主要的综合开发路径有3条.①传统的方法：油页岩开采→炼油→发电→灰渣回填或制取有机肥料；②技术成熟，已进行工业化生产的方法：油页岩开采→炼油→发电→制取建材；③处于中试阶段，未大规模工业化生产的方法：油页岩开采→炼油→发电→元素提取.

2.开发利用项目投资。技术成熟的油页岩综合开发利用投资包括：矿山投资、炼油厂投资、配套电厂投资及新型建材项目的投资.通过对国内外油页岩开发企业调研，矿山投资一般为200～233元/t；炼油厂投资一般为2000～2400元/t；配套发电厂投资一般为1000～1083万元/MW.

3.开发利用产品市场销售价格及成本。油页岩开发利用的主要产品为：页岩油、发电、建材产品等.根据市场及相关企业的调研，国内矿山油页岩矿开采成本是：露天开采为40～60元/t；井巷开采为100～120元/t。

二、油页岩效益开发

开发利用油页岩，首先要进行资源评价，包括油页岩岩质和油页岩灰的化学组成及特性。油页岩开发的主要目的是生产页岩油，所以干馏炉炉型选择和干馏工艺确定尤为重要。在保证多出油，出好油的前提下，煤气和干馏废渣的利用也

是非常重要的环节，尤其是废渣绝不能乎视，否则会制约项目发展。同时，由于油页岩是其他经济附加值较高的资源，在不影响炼油前提下，也要考虑如油页岩蜡、腐植酸、油页岩灰当中锗、镓、铀等有用矿物的提取。

1.油页岩蜡的开发利用。若油页岩当中苯抽提产率(干基)大于1．3％，可考虑生产油页岩蜡。提完蜡的油页岩再用于干馏炼油或燃烧发电，无任何影响，反而能起到积极地促进作用，同时可获得较高的经济附加值。(1)对干馏产油率无影响。因提完蜡后的油页岩当中吸附着一定量的有机溶剂，这些溶剂在低温干馏过程中会解吸出来成为页岩油组分。此外，由于油页岩蜡的提取，增加了油页岩的内部孔道，使内表面积增大，在热解过程中有利于页岩油的导出和扩散，降低了发生聚合反应(形成半焦)和页岩油二次热解概率。(2)有利于提高页岩油质量。吸附在油页岩当中的有机溶剂经干馏解析后成为页岩油组分，这是优质的汽油馏分。油页岩蜡在低温热解过程中会发生脱羧、脱羰、脱羟基反应，产生烷烃基页岩油，其分子相对较大，若干馏前将页岩蜡提出，则页岩油组分中轻组分相对增加，重组分相对减少，使页岩油理化性质总体表现为密度、粘度、凝固点明显降低。(3)有利于油页岩燃烧。内表面积增加，有利于氧气扩散和传质；油页岩吸附的有机溶剂单位热值大于提取出的油页岩蜡；油页岩挥发分增加，即燃烧比增加，有利于燃烧。(4)油页岩蜡经济性好。油页岩蜡在油页岩当中含量不高，通常干基含量在l％左右。若干基含量1．3％，蜡收率按80％计，每100t油页岩可提取1t油页岩蜡。油页岩蜡生产所需的水、电、汽等能源由干馏炼油厂或燃烧发电厂提供，油页岩蜡综合生产成本约1万形t。

2．腐植酸的开发利用。腐植酸是动植物的残骸，主要是植物遗骸经过一系列物理、化学过程形成和积累起来的一类结构复杂的脂肪一芳香族羟基酸有机物。产品主要分为腐植酸、硝基腐植酸及腐植酸盐等三大类上百个品种。腐植酸及其衍生物在农业、工业、医药、畜牧、环保方面作为抗旱剂、生长剂、饲料添加剂、石油钻井液处理剂、陶瓷增强剂、锅炉防垢剂、工业循环水质稳定剂、铅蓄电池阴极板膨胀剂、混凝土减水剂、重金属废水处理剂等，应用领域十分广阔。

油页岩当中腐植酸含龟虽然不高，但是生产成本低。因该生产为干馏炼油或燃烧发电当中的一个环节，公用工程、辅助工程、管理设施等完全可依托主业，再加上千馏无法利用的小颗粒和细油页岩，油页岩可视为零成本。从油页岩成煤原始物质可知，油页岩当中的腐植酸分子较小，大部分为黄腐植酸，其活性远好于褐煤、泥炭、风化煤等所含的腐植酸，此外，采用氧化法(如硝酸氧化)还可以提高腐植酸含量。

3.干馏炼油。(1)干馏工艺。根据油页岩硬度大、破碎耗能大的特点，按粒度等级选择不同干馏炉和干馏工艺进行干馏热解。例如：把油页岩分成80～30mm、30—10mm、小于10mm三个等级。前2种采用块状干馏炉，如鲁奇三段炉、巴西佩特洛萨克斯、爱沙尼亚基维特、吉林成大弘晟干馏炉、抚顺炉、茂名圆炉、气燃炉等。最好分别进入2个独立于馏系统，这样有利于调整入料量，提高产油率；小于10mm粒级采用德国鲁尔——盖斯、爱沙尼亚葛洛特、澳大利亚ATP、大连新法干馏等工艺。小颗粒油页岩干馏最好与循环流化床锅炉联合应用，充分利用循环热灰的热量作为干馏热源(固体热载体)，或者热烟气作为干馏间接热源，产油率和热效率都很高。油页岩和矿物质都是热的不良导体，导热系数小，传热速度慢，因此粒度的大小对传热过程的影响尤其显著，进而影响页岩油的产率和干馏炉效率。粒度越大，传热越慢，油页岩粒内外温差越大，颗粒内页岩油蒸气的扩散和停留时间增加，页岩油的热分解加剧。当页岩油产率、热效率、干馏炉效率等综合效益大于油页岩破碎耗能成本时，最好采用小颗粒于馏工艺。

油页岩的开发利用已引起了国家的高度重视，我国油页岩的开发利用也必将进入新的增长时期。目前，油页岩的综合利用已经取得了一些成功经验，但降低成本和减少污染仍然是技术发展的关键，应加大地质研究，了解资源分布规律，在能源利用的基础上，进行综合利用，以最大地提高资源综合利用率。

参考文献：

［1］周一华．页岩油形成机制、地质特征及发展对策［J］．石油勘探与开发．2016(01)．

［2］吴涛．中国非常规油气资源与勘探开发前景［D］．中国石油大学(华东)．2016．