全球油页岩资源及其开采技术进展
警 ●—■ ． ．
●全油球岩页资源及其 开 技采术进展
菌
摘
Ｉ东
石北油大提学油气采收高率育教部点重验实 室 衣Ｉ犀 张 曲泽源 王昕志
要华 由：于油的 高价运位、行再技生 术涌的现、全球对液 碳氢态化 物需求合的增大 以及规石常资油源持的续减 少 等 原，近年来因， 世 界油页岩上储 量最大、布最为分集中 的美以国及有拥量大油岩 页资源爱的尼亚沙以、色列土和其耳国，等 均对油页岩资源的开发给 予了足 够的 重 。视２自０ 年以 来，０６ 全 有球２ 个石 油司陆公续公布 他们了油在岩领域页 究的研新 技 ５术 。本从文油页岩的开采艺工促进其和商品两个化度 出角发，对 少减用水、提高 能利用效率量、治排放理物、降低地表 的影响对利、 用和处理废 弃页 岩以 保护地及水下等 关相先进油 的页岩生技产术 行进了 绍 ，并介说 ，明油用页 生岩石产油在
技术和经 济 上都 是 可 行 的 。
键关词：油页
岩开采技
术
岩
加层热
Ｄ Ｉ ０
９ ．９．０ｓ２ ３２． ０００ ． １Ｏ １：． ￣６ｉｎ０ １ —ｘ２０１ ．０３ ３ ｓ３
页岩油 为一作种 燃料来源 追溯可 到３ ６１ ７。油年 页 岩 加后 工产 的品有煤 、灯 油 、油 蜡石 、燃料 油、 润 滑
１ 全 球 表油页岩 资源 分 布
油油脂 、、粗汽 油 照 明、气 氨基硫和 酸肥盐 等 料长 。期 以 ，世 界来上些 能一公源司和 石油 作工 一直者就油 页岩 生产中油 的技 术气行进着多 面 方的发 研、试测工
国
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作
并 ，用 油利岩页生产燃料 和产 副品 相关， 实的 室验
究 研矿场先和 性试导 不验 断 以开得 展 虽。 然油页从 岩 生 产石油 的中熟成技术并 没 有遗 弃被 ，期 先础基研究 成 果依 被认然 ，但 是可基 于规石常油 资源 的需供、 价格 动波及油 岩页 产生矿场设计 经 的济确定性 ，１ ８ 不 ４ ９ 以年 来有没相关大 型工程 目项投 资的 如， 今全， 球 也没有 大规模 工业 化生产 油 岩页， 许但多 家 和国源能企 业都 积极 在地从事油 页加岩工技术 的 发展和 研 。究
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一
、
全油球 页 岩资源与 产 状况
法 国 生
油页是岩 一种含 碳富氢 化物合 的岩石 ，全 油页球 资岩 源探的明储 量约 为８×１２ 他ｂ （１ ， 仅贯穿 美＿ ０ ｂｌ 表） 国
东、部西 地区油的页 就岩大约有 Ｘ２１ ｂ，且 以 ０ ｂｌ
埃及 以色 列
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科
罗拉 多州 、他 犹州和怀 俄明州最为集 中３，州个的 油岩页矿藏 相当于１ ． １１ 石ｂ油 在 。２０ 年美 国 ２ ×０２ｌ ｂ ５０ 尚没商业有 化生 页产岩 时油，我 国 、 沙尼亚爱 和西 巴一些 国等家有总就约 ６ 计． Ｘ 的页岩１被开采油 目。 ８ ０ ｔ ４ 前 都是利 用地 干表馏 的 方 式开 采如，爱 沙 尼 亚 的
Ｇ ｔｒ１ Ｋｖｔ ｒ ａ０ｅ和 ｉｉ 干馏 器 、 国抚我 顺立的式干装馏置 、 ｅ
、二 页岩油 开采技术及 进展
油 岩 页须必经加热才能 中释从放出烃类 体气 和液 体 ，观综 １多年０全球 来 范围内对油岩 页开发 ，的基 Ｏ
本 可概括以为 以 几种下途 径： ）地（ 面理 。一般 处而言 ，地面处理包括 ： 油 页
１巴西的
Ｐ ｔ ｓ 气体燃 烧干馏器等 。 ｒ ｅｉ ｘ ｏ
６石油技科论坛 ・ ００ 第 年期 ３ ２２１
衣 犀 等 全： 油 球页 资源 岩 及开其 采 技术进 展
岩
开 和矿采石准备 ；加 分热 生解产母 油；加 工母油 产生精炼料及原有用的化学 药品等 ３ 个 主要骤步 其，有中
“下地开采 ，地面 馏干 和” “ 面开采 地 面，馏干” 两地 种通用方 法 。对于者 前油，岩页石被开矿 、运采到地
侵 输，并避 地下免 水受潜 到 在的染污，而 旦一 产生区 被 清 ，理 “墙冰” 将终 ，止地 下 水流恢复 。
２ ． 克 美孚森 公司 的电 破碎 理技处术 埃基
平 于热源面产生的线 性热传 对导入深到有机 质 富集 的岩石 最 为有 效且 能，该将 有 质机变转成油 气资
的源断推，埃 森克孚公美司 ３从 多 技术 中项选筛 出 了０电破 碎 理方处式，即通 水过力 裂 压油页 岩在并 裂缝中 入注导 电 料 ，材成 形发元件热加 热油 岩 （ 页 。该１ 图 ）
面 粉、碎， 然在 后地面 容 器中 热来加
生 燃产 液料体和 体气；对 于后 者 ，油页岩石被矿露天 采 ，开后粉然 碎、
馏干加 工。 理处后 的 渣在矿矿场或 其 地他堆 放 方。
（地 下）处理。 油页在岩的天 然 沉环积 境中热 加 ２
油
岩 页资 源生，油母产 ，从而 最 小或 消除化开 环节 采及在地 面
热 分的解 。早 用来 期达到地下 分解温 度 热 热量来 的于堆 源积油页岩矿 石 端一的燃 烧 ，如 今已转变
公
司期望 用水 利平井 产生 垂直裂的 作 为导 缝区 电将 ，页 油资 源加岩热到分 解温 度，从而 生 可产 常规用技
术施 措收回的液 态 烃 和天气 然与井。 加筒 热器相 比 该 ， 技方 术 中 的案 平 加面 器 热只需在 数少几 井口上安装 ，
而节省从了 占地 积 。面
思
，路如比试 通图过 裂岩层 断来进促油 页岩 的中热 传递量和 体流流动， 从 而高提地 燃烧 下过 的热程解 分 效和采率 收 。 率
（ ）３合混型处理 。先 在 面加 工地地近表的油 岩页 资
，源然 在开挖 后岩所石形成 的坑 里 缓慢加热 进 地行
开采 下。
虽 然全球 在页岩油 采 开、工加、利 用 许等多 重要 方面取得 了进步 ；但 提高能量在率效 、减 能量少求 ， 需最小 化 水用量、 护来 自保于 面地 理和地 处下处理 的 地 水与表地下水 ， 少减、使用 处理废和 的矿弃 ，渣开发
基础 设
施 满 多 足种能 量 矿 藏和 源资 需的求 ，低 风
降 险缓、 以及解决解 潜在的社会 济经 因素方 等 面诸 多
的
题问 依然存在 。
三
、地 处 下技理 术
１牌 壳 公司 地 的转 换下处 理技 术 ．
该技术并 不 及涉天露采矿 ，而是 加热把插 进器
地
图１ 电碎破处理技 术 原 图 理
３
Ｐ Ｐ ｏ ｅ公司 ｔ的气化处理技 术 ．ｒ ｅｂｒｏ
该 技能将 地术 下 ０３ｆ深 油 页岩的 有质机气 化 ，０Ｏｔ
并 其将产物 回收 实， 现相 对快 速的产 。地 生下油页 岩
下将 油，页岩中的 油母转 换成高品质 运的输 燃料， 在
个一较 的小区 域 开采内更 多的石油与 天然 气 。实 施过
气经后 化能维持原有结构完 其整性的 ％９～ ４６ ９％。 处 理工 在上 艺，先是 利首用 地加面热炉 将 入引燃烧室 的空 气热加到过热 状态 ，并严 格控 其 中氧气制 含量 ，然的
后将 过 的空热气通过 水 管 道径 进 直入 到油 注页 岩 中 ，
程 中
首， 将先 电 加热器 插入 加热井 ，渐加逐热地 以表 下 ０１～２ ０ｆ 目标 区 的岩 ；当页层岩 被慢加热 至 缓 ０ ００ Ｏｔ ３ ３ ８ ℃时３ 油，母 转变成石和天油然 气，后然利
４．９． ～ ３ ９传用 统的 回方收法将其泵 送到地 面 ，整个过 程 生大 产约１ ／ ３天然气 和２３／ 轻 油质 。在缓和较低 慢度温热条加
与 油 页 岩互相 用作 再后将碳氢化合 物 以 气体热的 式
形 带 到 面地，最 在 地后 上 面 将其 凝缩为液 态 烃 或 天
件然下 ，计 比传预统地面 馏 能显干 著低 Ｃ降， Ｏ放排 量，但
该 在地下处 过程理 中产 １生ｂ 当量 至 少油需要 消 耗 ｂｌ ３ ｂ水 。另外 ，该 司 公前正在目 测一项 试 “ｌ 冰ｂ墙 ” 术 ，技以保护 下转 换处地理时 加热 区域 不 地 受水 的下入
气
产生，的 Ｃ Ｏ， 经压缩后 泵 到油人岩 。其页 中 ，排气 管 道设埋在 地上面钻孔 口附近，排 出 气 的输体 送到冷
凝器
中 胀 、冷膨 却，使气 态 组分和 态液分 组离 ，并 分
通过精 得 炼升级 到的 合成体 气。部 分一 收回体气和其
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他回收原 料混合 后 燃为烧 室的连 燃烧续 供提料 ，燃 样 就节约 这成本了。该技术 处理设 的备占地 积小面，寿
地
层， 使率提 产 、高生 周期缩产短 。 时同，所 加 热 区 流域体的 力压加 增１０～０ ｐ ｉ０２ ０ｓ， 足 这使以页油破裂。 岩 因此 ，该 技术使 地可层预先形 裂缝 ，成 强有机质加 在 加 热井与生产井 问的流动 与。他其导热方法 相 比，利 用 热地燃 电池料 处 理 技术每 生 产 ｂ 油 １ 产可生 约 ｌｂ １ ４ ・ ７ ｋ Ｗ的电ｈ。能另外 ，地该 下 术是通 技过化学反电 产 应电能 生所，以 Ｎ ｘＯ 等有 毒物的 排放量少 极 ， Ｏ、Ｓ 且 将矿体可 于弃对生产干 扰对相 小较的地 方使，废物
处 置题问 得到有效 决解 。
命
为１ ～２０ ０年，地 面房采用厂便 式携设计 （２） 图
四。地、 面馏干技 术
１ Ｐｔ ｓ ．ｘ ｅｒ 气ｉ体 燃干烧馏器 ｏ
技该术初最由 Ｃ ｍ ｎ ｒ ｅ 公司开发ａ并用运美于国 ， 之 图ｏ ２ｅｒＰ ｏ ｅ的司气 化理工处 艺 Ｐｔ ｒｂ 公
后ｏ为实 工业现 化广 推，巴将 西内部馏 器 内径蒸扩建至 １ｍ。Ｐｔ ｓ体气燃烧馏干是器目前世 界上生产能最 力 ｌｅ ｏ ｉ ｘｒ
４
伦 ．贝 谢 司公 的临界 流 射 体 技频 术斯
该 技主要术 原是使理 射用频 量将页能 岩加 热分到
大
的油 页岩面地分热反应器解 日处理，能可达力 ０ ７ｔ ０８ 页 岩 ，相能应产出 ３ ｂ７ｌ ８ ０ 页ｂ油岩 １０、 料气燃 、体４ ｔ２ｔ ５ 液 化石气油 ７ ｔ和。 该馏干器包上括热层分解分和部 ５ 硫下层焦炭冷 却部
分 ，处理 在时，首先 将采 的页开岩 到破运碎机 里碾成，片碎后通传过送到达带干装置 ，馏 进 行 高温加 ，此热时页岩将 以 石油和天然气 形式 的放释 有机质 ， 后 ，之油使汽冷凝蒸， 到得 品产，并通气过流 以 小滴液 形的式将其 从馏干器中 送 出运，而 页岩气 体 要 还过经取 轻油 以提高纯度 ，提最后 在体处气理 单元 加工成被料燃和化石油液气。Ｐ ｓｔ气 燃烧体馏干 器ｒｅｉ ｏ ｘ 最 显著的特 性 于 ：在产过程生 耗水 量少中；操作 活灵 性 强 设计，单 ；简热损小 热，率效 高；产高率 对； 境 环
人和体健 产 生康的 不 因素利少。
解度 温，运并超临用 界 Ｃ Ｏ 产出将体液和体 “气 驱 扫”
至 生产井 。应 用开该采 术技 ，首先使时用标 的石油准
工设业备将油井 钻 探到地层页 岩 ，然后 射频 将天线
或
射发机 放页到岩的深度 ，线天 将输射 传频能对 底量层 页岩进行
热加 ， 将再超 临界Ｃ ．Ｏ 注 入 页岩 层提以取石 油，并 携带 至采油 。井在 面上 ，地 ， Ｃ ０被分并离 被 泵
回送注入井 与此 同，时 ，油气 提被炼 成油 汽、燃料 油 其他和 产 品与其。他地 下开采技 需要 术数 时年间 加 的热相 比，该技 术需加 热只个几 月就能 开生产始石油 与 天然 。 气当 ，然壳牌 与 司的油公页 地岩下化 转艺工 术类似 技临，界流体 频射 术技也 需 要大 量的能 以电产生 射频能 量 对于， 油岩页而 ，每消耗言１ ｂ超 临界 Ｃ ｂ ｌ Ｏ，
可以开 采～４ ５ ｂ 的量当 油。 ｂｌ
２
．尔 伯 达省的 Ｔａ ｉ处ｋ 理技 术 阿 ｃ Ｕ
技术该 是 ７１年 发开的 ，最运初 于加用大拿阿尔 ９
５ 独立６能源 合 作伙伴 （Ｐ ） ．Ｉ Ｅ 地 热的料燃电
处 理 池 术
技用 利少最 的部能源 外在， 层岩中 放 堆高温燃 料 电池加 热 周围岩 石 将 油母，转 化为页 岩 油烃类，液体 和 气被 释体 放集 油气井到 ，其中 一 部的气分 体处理 经 又 回返燃至料 池 电堆 进，行 我供自 ，所产 给蒸出汽可 循环
利 。用践证实明 ，地 燃料热电池 过 通相导 固加 电热
达 （ 伯ｅｔ ｌ）的砂油处理 ， 后来被一 进拓展到油 Ａ步 ｒｂａ页
岩污和水 理领域处 它 主要 ，采用 的卧式是旋转炉 装
置
３（ 图）， 热率 和效率 产很高 均在， 大利亚得 澳到 了 商性 业范 ，示成已功产生 超过 １ ０ｂ ．ｌ Ｘ１ ８ 的页ｂ油 。岩５ 作为一项特 殊的热 处理 技 ，术业用工 途泛 广适， 于用 汽 、回化存收在 于许 原料 多中有的 质机 最。
近 ，经
油页勘岩公 探司 Ｓ（Ｃ）审议 ，认该为术作技为可从油 ＥＯ
岩层 的
率效 高 更所产，生 热的量以 一 均个 匀速度的
它 沿的长 变化度 从而，形成 由上至下的 匀均 量热来加热
岩页和油砂中 提取石油的 方 法，保 、经济 、高环 效， 考虑将 其美在国推 广使 ，并用 利且用犹 他 州 的 油岩 ，页
６ 石 油 科技坛 ・论０ ０第年 ３ 期 ４１
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