李海明

（承德石油高等?？茖W校，河北承德067000）

0 引言

油頁巖（又稱油母頁巖）是一種高灰分的含可燃有機質的沉積巖，主要由水生的低等浮游植物和低等浮游動物經(jīng)腐敗作用和煤化作用而生成，屬腐泥煤的一種，其有機物質通常稱作“油母”.油頁巖在隔絕空氣或氧氣的情況下，加熱至450～600℃（即低溫干餾或熱解），其油母質熱解生成頁巖油、熱解氣、熱解水及固體殘渣.油頁巖經(jīng)低溫干餾得到的頁巖油類似原油，可進一步加工為汽油、柴油等燃料油，也可直接用作燃料油［1］.油頁巖也可直接燃燒，用于供暖和發(fā)電.

1 國內油頁巖資源概況

我國油頁巖資源較豐富，國內一般將含油率大于5%的油頁巖作為有工業(yè)價值礦產(chǎn).地質部1980年公布的截至1979年底含油率大于5%的探明油頁巖儲量［1］為311.7億噸，撫順石油研究所預測的油頁巖儲量4520億噸，兩項合計為4831.7億噸.2004～2006年我國首次開展了全國性油頁巖資源評價工作，評價結果表明，我國油頁巖資源為7199.37億噸，折合成頁巖油大約為476.44億噸，分布在20個省和自治區(qū)、47個盆地，共有80個含礦區(qū).

我國油頁巖的含油率多在6%左右，多屬貧礦，分布不均勻，主要分布于內蒙古、山東、山西、吉林、黑龍江、陜西、遼寧、廣東和新疆9省（區(qū)）.有21個?。▍^(qū)）做了儲量預測，內蒙古、山東、山西、吉林、黑龍江等省的預測儲量大.由于勘探程度較低，目前僅在14個?。▍^(qū)）計算了探明儲量，其中吉林、遼寧和廣東的儲量較多.據(jù)國土資源網(wǎng)2009年12月21日消息，吉林省探明油頁巖資源量約為971.91億噸，當前技術條件下可開發(fā)利用的資源量為266.96億噸，平均含油率5.28%～5.53%.遼寧省截至2004年累計探明儲量為41.3億噸.

2 油頁巖資源利用概況

我國曾是世界上頁巖油生產(chǎn)消費主要國家.我國的頁巖油工業(yè)始于1928年，至今已有80多年的歷史.1959年，我國頁巖油產(chǎn)量達到79萬噸，約占當年全國石油產(chǎn)量的21%，為歷史最高水平.1959年我國發(fā)現(xiàn)大慶油田，1960年開發(fā)建設，迅速甩掉貧油帽子，石油實現(xiàn)自給有余，頁巖油比重急劇下降，但有少數(shù)企業(yè)維持著油頁巖的開采和利用，是世界上到目前仍然保持著頁巖油生產(chǎn)的少數(shù)國家之一.

2.1 我國油頁巖利用現(xiàn)狀

2.1.1 油頁巖開采

我國油頁巖的開采方式為比較原始的直接開采方式.直接開采包括露天和井下兩種開采方式.露天開采適合于埋藏較淺的礦床，成本低，安全系數(shù)高，遼寧撫順和廣東茂名就是典型的例子.井下開采適合于埋藏較深的礦床，目前吉林樺甸采用井下開采方式小規(guī)模開采油頁巖.

直接開采方式局限性比較大，對生態(tài)環(huán)境的破壞也十分嚴重.主要表現(xiàn)在兩個方面：一是生態(tài)及水質破壞嚴重，無論是露天采礦還是井下采礦，都需要把地下水位降低到含油頁巖層的層位以下，開采1 m3油頁巖，一般需要抽出25 m3的地下水，采礦水極大地增加了地表水、地下水中硫酸鹽的含量；二是直接開采占地太多，特別是在農(nóng)墾區(qū)，一旦開礦就無法完全復耕.

2.1.2 油頁巖利用

我國油頁巖的利用以低溫干餾提煉頁巖油為主，并少量綜合利用.現(xiàn)主要在遼寧撫順、吉林樺甸、廣東茂名、山東龍口有一定規(guī)模的油頁巖開發(fā)利用.遼寧省撫順礦業(yè)集團有限責任公司頁巖油煉廠是目前國內最大的頁巖油生產(chǎn)企業(yè).2010年撫順礦業(yè)生產(chǎn)頁巖油35萬噸［2］.吉林省油頁巖開發(fā)利用始于1958年，1999年又在樺甸市建成了油頁巖示范電廠，實現(xiàn)了年發(fā)電量9500×104kWh，供熱面積達到53×104m2.吉林樺甸當前還有3家民營企業(yè)，小規(guī)模開采干餾油頁巖，見到可觀的經(jīng)濟效益.廣東茂名1958年3月頁巖油煉廠投產(chǎn)，到1972年，頁巖油產(chǎn)量達到高峰，年產(chǎn)16.42萬噸，至1993年因虧損而停產(chǎn)，累計生產(chǎn)頁巖油292萬噸.另據(jù)報道：山東龍新礦業(yè)集團2010年已實現(xiàn)頁巖處理能力60×104t/a、年產(chǎn)頁巖油5.5萬噸、半焦40萬噸，發(fā)電1381×104kWh，實現(xiàn)銷售收入2.43億元.

3 近年國內油頁巖開發(fā)利用動向

2003年以來，隨著國際石油產(chǎn)品價格高漲，曾經(jīng)被遺忘的油頁巖資源又重出江湖.國內許多地方出現(xiàn)一種新動向：重新重視和利用油頁巖，有的已經(jīng)進入了實施階段.不少專家學者預言，隨著我國油氣資源短缺問題日益嚴重，人造石油的地位將越來越重要，頁巖油工業(yè)將會出現(xiàn)空前大發(fā)展.通過油頁巖的開發(fā)，可接替部分常規(guī)油氣，部分緩解國內能源供應壓力.國土資源部發(fā)布的《國土資源“十一五”規(guī)劃綱要》中，明確提出將大力開展油頁巖、油砂、天然氣水合物等非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)，增加科技投入，降低開采成本，增加我國油氣資源的保障程度.首次將煤層氣、油頁巖、油砂等非常規(guī)油氣資源列入國家評價體系，并擬對全國80個油頁巖礦區(qū)進行評價.

國內不少地方國企、私企將目光轉向油頁巖的開發(fā)利用.20世紀60年代以前油頁巖礦的勘探成果資料和礦區(qū)資料被人重視，例如中國石油遼河石油公司2005年投入部分資金，立項對松遼盆地遼河油區(qū)油頁巖進行了資源普查，并重點對內蒙古奈曼旗楊樹溝油頁巖勘探圖件進行了清繪，設計了礦區(qū)詳細勘探方案，并準備出資購買該礦區(qū)的探礦權.由于種種原因，該項目未能完全實施.2007年該油田勘探開發(fā)事業(yè)部又立項對遼河油區(qū)建昌盆地油頁巖綜合利用進行分析評價.2007年遼寧成大股份公司投資吉林樺甸油頁巖綜合開發(fā)項目，準備建成集采礦、干餾煉油、熱電聯(lián)產(chǎn)、尾渣利用四位一體的綜合開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)年加工處理300萬噸油頁巖，年產(chǎn)25萬噸頁巖油；對油頁巖示范電廠進行技改，改油頁巖熱電廠為半焦熱電廠，準備2010年投產(chǎn).山東龍口礦業(yè)集團計劃實施油頁巖綜合利用的“五個一”發(fā)展框架，公司目標是積極搶占油頁巖綜合利用產(chǎn)業(yè)的制高點，力爭“十二五”末，年處理油頁巖突破1000萬噸，產(chǎn)油100萬噸.2006年9月，荷蘭殼牌石油集團與吉林省正式簽訂合作協(xié)議，首期投資1.5億美元，將對吉林省油母頁巖資源的商業(yè)可利用性進行勘查研究，并將應用殼牌油頁巖地下轉化專利技術開展工業(yè)示范，聯(lián)合開發(fā)吉林省豐富的油頁巖資源.廣東茂名5家大企業(yè)合股組成的廣東粵電油頁巖礦電聯(lián)營有限責任公司，準備首期投資37億元人民幣，開發(fā)儲量達50多億噸的茂名油頁巖資源，并建設規(guī)模達120萬千瓦的燃油頁巖發(fā)電廠.遼寧省撫順市將振興油頁巖工業(yè)列入了振興東北工業(yè)基地的重點發(fā)展項目，撫順礦業(yè)集團在“十五”初期，就制定了引進國外先進工藝技術和設備、擴大頁巖油生產(chǎn)規(guī)模的改擴建方案，經(jīng)過專家論證和技術經(jīng)濟對比，采用加拿大龍瑪塔克公司工藝技術和德國克虜伯-普利休斯公司ATP設備的10萬噸級油頁巖干餾工廠建設項目已全面展開.甘肅省甘肅煤電公司采用陜西神木三江煤化工公司開發(fā)的油頁巖氣燃式干餾方爐（每臺日加工500 t），于窯街擬籌建年產(chǎn)15萬噸頁巖油的干餾廠，計劃2012年初開工建設.該規(guī)劃建設項目包括采用SJ方型爐，年產(chǎn)15萬噸頁巖油干餾廠及發(fā)電廠和建材廠.

4 油頁巖開發(fā)利用前景預測

據(jù)已有資料，我國油頁巖的利用主要在遼寧撫順、吉林樺甸、廣東茂名、山東龍口等地.這些地方有著開發(fā)利用油頁巖的優(yōu)勢條件.撫順石油二廠是目前國內最大的頁巖油生產(chǎn)企業(yè)，按撫順石油二廠2006年的實際數(shù)據(jù)，該廠利用撫順礦區(qū)采煤副產(chǎn)品油頁巖煉制頁巖油，大約干餾30～35 t油頁巖可得1 t頁巖油，綜合加工成本約1000元.該廠當年頁巖油銷售價格3200元/t，實現(xiàn)利稅超2億元，經(jīng)濟效益可觀.但是這樣的經(jīng)濟效益是別人無法企及的，一是撫順油頁巖與煤伴生，開采油頁巖享受國家免稅的優(yōu)惠政策；二是油頁巖礦石零成本，撫順油頁巖是露天開采煤礦的剝離產(chǎn)物，撫順礦務局為石油二廠提供的礦石不收成本，僅每噸收取運費3.5元.吉林樺甸干餾油頁巖，亦見到經(jīng)濟效益，這主要得益于樺甸油頁巖礦雖采用地下開采，但采礦成本較低，含油率高，在10%以上.

據(jù)陳會軍等人的調研［3］，2009年撫順頁巖油生產(chǎn)成本（包括主要原材料、工資、維修、折舊等）約1500元/t.吉林省成大弘晟能源有限公司開展的“樺甸油頁巖綜合開發(fā)利用項目可行性分析”研究數(shù)據(jù)如下［3］：樺甸油頁巖采用井巷開采，預計開采成本100～120元/t，煉油生產(chǎn)成本1200元/t（包括材料、工資、維修、折舊和貸款利息等），總的生產(chǎn)成本2400元/t.汪清龍騰能源開發(fā)有限公司開展的“汪清羅子溝油頁巖綜合開發(fā)利用”項目調研分析結果［3］：羅子溝油頁巖采取露天開采，一般剝采比不大，油頁巖開采成本費用一般在30元/t，其頁巖油生產(chǎn)成本約1800元/t.山東省龍口礦業(yè)集團“油頁巖綜合利用煉油項目”調研分析數(shù)據(jù)［3］：項目規(guī)劃建設年處理油頁巖150萬噸煉油廠，提煉頁巖油18×104t/a，爐型引進國外先進的技術和設備（ATP）；建一座40 MW配套發(fā)電廠，粉煤灰做建筑材料或塌陷地回填.投資及經(jīng)濟效益分析預測：項目總投資2.65億美元（約18.6億元人民幣），預測煉油年銷售收入3.24億元，利潤0.59億元；年發(fā)電量22億kWh，銷售收入7.04億元，利潤2.06億元.遼寧省五家子張家窩鋪油頁巖煉廠［4］：投資3000萬元，2006年底建成投產(chǎn)，運行10臺撫順爐，日處理礦石1200 t，年產(chǎn)頁巖油1.0×104t，其油頁巖埋藏淺，采用平硐方式開采，礦石成本 45 元/t，利潤 500～1000 元/t.

以上各公司的實際數(shù)據(jù)和研究數(shù)據(jù)顯示，開發(fā)油頁巖均可獲經(jīng)濟效益.但調研數(shù)據(jù)均忽略了環(huán)境治理成本、占地補償、購買采礦權及國家資源稅費等成本的巨額支出.

筆者認為，僅從經(jīng)濟成本角度看，目前條件下，大規(guī)模開發(fā)利用油頁巖資源不具備條件.首先，油頁巖原位開采技術尚不成熟［4］，如殼牌原位轉化（ICP）工藝、斯倫貝謝/Raytheon-CF的臨界流射頻技術和EGL公司原位開采技術目前均在試驗測試階段，殼牌ICP技術雖然走到其他公司的前列，也僅僅是現(xiàn)場試驗成功，原位開采技術尚未見到商業(yè)運用成功的報道.其次，低溫干餾技術提煉頁巖油成本太高，大多數(shù)礦區(qū)不具備經(jīng)濟可行性.至今所有的頁巖油生產(chǎn)都是在地下開采出油頁巖,然后在地面干餾爐中進行處理［4］.在一般條件的礦區(qū)，按礦石含油率7%，干餾油收率65%計算，提煉1 t頁巖油約需礦石22 t，地下采礦成本按200元/t計算，僅礦石就需4400元.據(jù)筆者在撫順石油二廠的調研數(shù)據(jù)，礦石干餾加工成本約35元/t，干餾成本770元，總計1 t頁巖油直接成本不低于5170元，遠高于目前原油價格，只有原油價格達到150美元/桶時，生產(chǎn)頁巖油才有利可圖，否則虧損在所難免.例如1988年，廣東茂名生產(chǎn)每噸頁巖油耗標準油頁巖32.19 t，油收率60.57%，當年產(chǎn)頁巖油10.22萬噸.生產(chǎn)每噸原油的成本達485.51元，按頁巖原油售價157.5元/t（產(chǎn)品稅金免交）算，當年虧損3351.34萬元，每噸頁巖油虧損328元.再次，利用油頁巖發(fā)電，由于多數(shù)油頁巖含油品位不高，需噴油助燃，不經(jīng)濟.

此外，油頁巖的開發(fā)利用會造成很多環(huán)境問題.一是占用大量土地，無論地下開采還是露天開采油頁巖資源都會占用大量土地，甚至造成地表沉降，采空區(qū)地面塌陷、山體滑坡、泥石流、水土流失、植被破壞等.二是易引發(fā)次生災害，礦山排放的矸石、廢渣常堆積在山坡或溝谷內，這些松散物質在人為因素或暴雨誘發(fā)下極易發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流等，使道路及生產(chǎn)、生活設施遭受嚴重破壞，并造成人員傷亡和財產(chǎn)損失.三是灰渣的污染不可避免［5］，通過直接開采得到的油頁巖用于提煉頁巖油或直接燃燒，這一過程中會產(chǎn)生大量灰渣，嚴重污染環(huán)境.例如生產(chǎn)1噸頁巖油會產(chǎn)生頁巖灰或半焦等廢渣20～30 t，其中有含硫、含氮等化合物，并可能含有微量的Pb、Cd等有毒元素，固體廢物大量外排堆存，不僅占壓土地，還有二次污染.四是空氣污染問題，利用油頁巖煉油和發(fā)電的干餾爐、鍋爐、煙囪、涼水塔等散發(fā)的氣體，均可能含有不同數(shù)量的硫化氫、吡啶、芳烴等有害成分，排放到空氣中必然嚴重污染環(huán)境.因此油頁巖開發(fā)利用過程中的尾礦污染、水污染、廢氣污染的治理成本開銷無疑是巨大的.此外，我國優(yōu)質油頁巖主要集中在中深層，傳統(tǒng)工藝對于中深層油頁巖的開發(fā)由于開采成本的提高，變得沒有經(jīng)濟效益.

油頁巖工業(yè)發(fā)展史表明，在低油價時代，頁巖油的生產(chǎn)成本無法與開采石油天然氣競爭，經(jīng)濟效益上處于劣勢.就是在愛沙尼亞［4］，開發(fā)利用高品位的油頁巖資源也僅能勉強維持其油頁巖工業(yè)的生存.這也是世界各國的頁巖油生產(chǎn)處于低潮甚至停頓的根本原因.即使在今天高油價的條件下，因我國油頁巖含油品位不高，土地資源相對稀缺，人口對環(huán)境的壓力巨大，因此也不具備大規(guī)模開發(fā)利用油頁巖的基本條件.

在未來的若干年內，油頁巖還不可能替代石油、煤炭在燃料市場上的地位，但作為能源或部分接替石油資源的一種有效補充，同時作為油頁巖資源開發(fā)利用技術的戰(zhàn)略儲備，在條件有利的礦區(qū)進行小規(guī)模開發(fā)利用和工藝技術研究，對保證我國未來能源安全、推動國民經(jīng)濟發(fā)展還是具有一定意義的.

5 結束語

油頁巖這種資源量巨大的非常規(guī)油氣資源，其潛在的利用價值和經(jīng)濟價值近年來正日益受到重視，大有“東山再起”的跡象，但在目前采用傳統(tǒng)的采礦工藝和干餾工藝為主，先進的地下熱解工藝技術尚不成熟的情況下，大規(guī)模開發(fā)利用油頁巖必將付出巨額的資金成本和環(huán)境破壞的代價，因此還不具備大規(guī)模開發(fā)利用的條件.

［1］梁增英，陳文仲，王春華，等.油頁巖開發(fā)與利用的可行性研究［J］.工業(yè)爐，2008，30（2）: 10—13.

［2］車長波，楊虎林，劉招君，等.我國油頁巖資源勘探開發(fā)前景［J］.中國礦業(yè)，2008，17（9）: 1—4.

［3］汶鋒剛，朱冠芳.世界油頁巖生產(chǎn)技術進展［J］.國外油田工程，2009，25（1）: 1—3.

［4］陳會軍，劉招君，朱建偉，等.油頁巖資源開發(fā)利用經(jīng)濟評價［J］.地質與資源，2011，20（1）: 53—54.

［5］方朝合，鄭德溫，劉德勛，等.油頁巖原位開采技術發(fā)展方向及趨勢［J］.環(huán)保與潔凈煤，2009（2）: 77—80.