全球油页岩资源及其开采技术进展
全球页岩油气勘探开发进展及发展趋势
全球页岩油气勘探开发进展及发展趋势王淑玲;吴西顺;张炜;田黔宁【摘要】21世纪以来,美国成功开发页岩油气,改变了世界能源供需格局,极大地促进各国对页岩油气勘查开发的关注.美国在页岩油气资源的商业化生产方面一路遥遥领先,加拿大紧随其后,澳大利亚正处于起步阶段,欧洲“松绑”页岩油气开发.在亚洲,中国掀起页岩气开发热潮,但很多地区的非常规页岩油气相对未开采.阿根廷成为拉美页岩气的先行者.北非四国也准备加入页岩气的勘探开发.总体看,除北美外,目前世界多数国家的页岩油气勘探和开发仍处于起步阶段.特别是近期国际油价大幅下跌,使得世界页岩油气开发的步伐有所放慢.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2016(025)002【总页数】6页(P7-11,15)【关键词】非常规能源;页岩油;页岩气【作者】王淑玲;吴西顺;张炜;田黔宁【作者单位】中国地质调查局地学文献中心,北京100083;中国地质图书馆,北京100083;中国地质调查局地学文献中心,北京100083;中国地质图书馆,北京100083;中国地质调查局地学文献中心,北京100083;中国地质图书馆,北京100083;中国地质调查局地学文献中心,北京100083;中国地质图书馆,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD353;F416.22进入21世纪，美国的页岩气革命取得了令世界瞩目的成就，极大地推动了世界对页岩油气勘查开发，各国陆续在页岩领域加大科技投入[1]。
目前大约有30个国家开展了页岩气的勘探开发工作。
美国在页岩油气资源的商业化生产方面一路遥遥领先，加拿大紧随其后，澳大利亚正处于起步阶段。
页岩气革命在欧洲也悄然展开，其古生代和中生代的富有机质岩石是潜在的勘探目标。
亚洲很多地区的非常规页岩油气开采滞后，南美中生代富有机质岩石同样有成为非常规页岩油气藏的潜力，但对这些油气藏的勘探和开发远不及北美成熟。
北非四国也准备加入页岩气的勘探开发。
因此，目前多数国家的页岩气勘探和开发仍旧处于起步阶段，未来仍面临技术、成本和环境等方面的挑战。
页岩油开采方法及关键技术
特殊油气田报告页岩油的开采方法及关键技术汇报课程特殊油气田开发汇报项目页岩油的开采方法及关键技术院（系）石油工程学院班级油工11-7小组成员郭晓俊、辛晓霖、刘爽、周楚琪、马晓曦汇报日期 2014.12.15指导教师刘丽2014 年 12 月 14 日目录一、页岩油简介 ...................................... - 1 -二、页岩油的发展现状 ................................ - 3 -（一）页岩油储量 ................................. - 3 - （二）页岩油产量 ................................. - 4 - 三、页岩油开采 ...................................... - 4 -（一）传统的直接开采方法——异地开采法............ - 5 - （二）油页岩地下转化原位开采技术.................. - 6 -1、壳牌原位转化(ICP)工艺....................... - 7 -2、埃克森美孚电压裂工艺....................... - 11 -3、斯伦贝谢的临界流射频技术................... - 12 -4、钻孔采矿技术............................... - 13 -四、页岩油的发展前景............................... - 14 -（一）页岩油相对传统原油的优势................... - 15 - （二）页岩油发展的制约因素....................... - 15 - 五、小结........................................... - 16 -页岩油的开采方法及关键技术一、页岩油简介页岩油是指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源，又称油母页岩油或油页岩油，是一种非常规石油。
壳牌公司页岩油开采技术与进展
大庆石油学院学报第31卷第3期2007年6月JOURNAL OF DAQING PET ROLEU M INS TIT UT E V o l.31No.3Jun.2007壳牌公司页岩油开采技术与进展刘胜英1,3,王世辉2,3,陈春瑞3,钟延秋3,郑玉龙3( 1.中国地质大学能源学院,北京 100083; 2.中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100029; 3.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆 163712)摘 要:壳牌公司自1980年开始研究页岩油开采技术,目前,正在科罗拉多州进行研发与现场试验.介绍了壳牌公司油页岩试验区的地质概况、油页岩特征、页岩油开采技术,即地下转化(ICP)技术及其进展情况和发展前景.我国松辽盆地蕴藏着丰富的油页岩资源,ICP技术很有可能成为开采松辽盆地页岩油的一种手段,对实现大庆 百年油田发展战略将会有重大意义.关 键 词:油页岩资源;地下转化技术(ICP);壳牌公司;应用前景;松辽盆地中图分类号:TE349 文献标识码:A 文章编号:1000-1891(2007)03-0053-030 引言世界油页岩资源丰富,全世界36个国家发现油页岩矿床100多个,页岩油资源量达1.8!1010dm3[1],是目前世界天然原油探明可采储量的5.4倍[2,3].在世界能源供需矛盾日益突出、能源消费日益增长而常规能源供应有限的情况下,油页岩作为一种重要的替代能源以其巨大的储量、丰富的利用层次,引起了全世界的关注[4].但是,在油页岩开发利用方面,地面干馏和地下干馏都存在着许多问题.JAMES T B[5]研究结果表明,利用地面干馏技术生产页岩油,只有在油价为0.44~0.59$/dm3时才有效益,而利用壳牌公司的页岩油开采技术(ICP),油价为0.16~0.18$/dm3时即可获利,壳牌ICP技术很有发展前景.我国松辽盆地油页岩资源比较丰富,笔者旨在探索这项技术的发展对松辽盆地页岩油资源开采的借鉴意义.1 项目背景壳牌公司自1980年开始研究页岩油开采技术,2004年初,在10.7m长、6.1m宽的试验区内给油页岩层加热,2004年底产出轻质油9.43dm3[6],同时还有伴生气产出,之后不久关闭加热器,停止生产. 2006年编制E-ICP试验计划[7]、申请获得科罗拉多州3个油页岩研发、试验和示范区块.2 试验区地质与资源美国绿河组油页岩矿是世界上最大的油页岩矿,主要沉积于早始新世皮申斯、尤英塔、绿河和瓦砂基4个盆地内[8].皮申斯盆地最小,但油页岩最为发育,油页岩资源量折合页岩油1470!108t[3].厚度超过9.1m、含油率超过10.33%[3]的油页岩矿有90%集中在该盆地.皮申斯盆地始新世绿河组上覆尤英塔组,下伏瓦萨奇组,油页岩资源主要富存于绿河组帕拉楚特科里克段.该段岩性为油页岩、泥灰岩,其中夹少量薄层粉砂岩和火山凝灰岩.油页岩含油率高于5.17%.油页岩层与泥灰岩层相互叠加,形成富含有机质的岩层(R层)和有机质贫乏的岩层(L层),R层主要成分为油页岩,L层主要成分为泥灰岩,2套地层连续分布,贯穿全盆地.盆地内还有2套重要的含水层系,各层水的渗透性差异较大,对ICP技术应用有一定影响.壳牌公司ICP试验区面积为65km2,试验井段为帕拉楚特科里克段R-7~R-2层,含油率为收稿日期:2007-04-10;审稿人:宋考平;编辑:王文礼作者简介:刘胜英(1965-),女,博士生,高级工程师,主要从事油页岩资源勘探和国际油气合作项目经济评价方面的研究.4.73%~9.08%[9],平均厚度为305m,油页岩平均密度[10]为2.3g/cm 3,页岩油资源量为1.72!106dm 3,上覆层平均埋深为286.5m.3地下转化技术图1 壳牌公司地下转化工艺(ICP)流程壳牌公司页岩油开采技术,即油页岩地下转化工艺,是利用电加热器给地下油页岩层加热,加快干酪根自然成熟进度,使其中的有机质干酪根热解生成油气的一种地下转化工艺.通过加H 2,可得到超清洁的轻质油和天然气,然后,用常规采油工艺将产出的油气输送到地面加工装置,再用常规加工工艺进行加工或销售,ICP 流程见图1.通过向地下缓慢加H 2,可使产生的页岩油发生氢化反应,使干酪根加热裂解为小分子烃类,从而得到轻质凝析油(约占2/3)和伴生气(约占1/3).利用ICP 技术得到的页岩油产品好于其他干馏技术得到的页岩油产品,再加工成成品油时所需工艺过程比较少.ICP 技术应用取决于油页岩矿床埋深、厚度和地下水的赋存条件,页岩油的开采技术由冷冻墙、加热、生产、地面装置区和环境恢复5部分组成.图2 ICP 工艺剖面和冷冻墙外观示意3.1 冷冻墙壳牌公司为了防止地层水流入生产区、防止油气产品散失,设计了冷冻墙,见图2.冷冻墙由冷冻井、连接冷冻井的密闭管网及冻结的围岩介质组成.冷冻墙施工:(1)建制冷装置,采用氨制冷技术,制冷装置需考虑备用.(2)在加热区与冷冻墙之间留出38m 宽的缓冲区,防止冷冻与加热相互干扰.缓冲区宽度取决于加热区的导热性能和导热速度.(3)钻150口冷冻井,间距为2.44~ 3.04m,最大深度为610m,在冷冻井内装入钢管,钢管底部密封,与冷冻井连接,形成一个密闭系统.(4)向井内注入-45℉冷冻液,使之在密闭系统内循环,使系统周围的地下水及围岩介质一起冷冻,形成冷冻墙.3.2 加热系统冷冻墙形成后,首先钻生产井约20口,井深为594m;在冷冻墙外钻2~4口注水井,先用生产井将生产区内的地下水排出注入到冷冻墙外的地层,之后再转为生产井.然后,在冷冻墙内钻70~100口加热井,将裸电极加热器装入加热井内.裸电极加热器是壳牌公司第2代加热技术,由上覆层段、目的层段和接触段组成.三相电极分别安装在3口相邻的加热井内,加热井均为定向井.第1口井垂直钻至目的层底部,其余2口井与第1口井平行钻至目的层底部时向第1口井偏移,3口井间距为6.1~12.2m.三相电极在井底相连,成一个 Y 字形三相电路.地面上,每个三相电极连接到1台三相绝缘变压器上,比第1代加热技术中每个加热井单独使用1台单相变压器节省投资.3.3 采油系统给油页岩层升温后,随着加热,产生的油、气、蒸气和非烃类气体一起流入生产井中,通过生产井输送至地面处理装置,进行油、气、水分离,之后,再将分离出的油、气产品分别输送到相应的加工装置进行深加工或者销售.页岩油生产井与常规油田采油井相似,也需要射孔和安装采油泵等.因缓慢加热,井距较近,储层初始渗透率较低,不必用水动力或爆破法增大储层裂隙,生产井即可将转化的油、气与水等混合液大 庆 石 油 学 院 学 报 第31卷 2007年第3期 刘胜英等:壳牌公司页岩油开采技术与进展体集输至地面,之后,再将硫从含硫气和含硫水中分离出去,得到天然气、清洁水和液态硫,产生的废液送入处理厂处理.在生产后期可能需要注水,在加热区以外、冷冻墙之内设置注水井.生产结束以后,在冷却期间和地层水恢复期间,可将生产井改装成集水井,将水集输至地面水质处理厂.3.4 辅助生产系统、人员、监测和响应辅助生产系统包括油气处理站、水质处理站、工艺控制系统、装卸设施及卫生系统等.监测井主要监测内容为水监测(地面水监测和地下水监测)以及设施监测(检查系统和操作警报系统).施工期间现场员工最多需要700人,生产期最多需要150人,一般9h倒班一次,某些操作工12h倒班一次.紧急事故应急员工必须在现场或电话随时能联络到的地方,并应有应急程序和预警措施.3.5 恢复系统开采结束后需要将试验区恢复原状,恢复工作在各阶段视运营需要可随时进行.首先恢复高温区,加热结束后,如果地面水质处理达标,则用冷却水使高温区降温,再用来自高温区的热水融化冷冻墙.然后,拆除ICP设施和混凝土基础、堵井或弃井,设备及人员撤离,恢复现场地面土壤及植被等.3.6 主要考核指标壳牌公司IPC工艺主要考核指标有:(1)采收率,即ICP工艺采出的油与FISCH ER A地质储量之比;(2)产品质量,即ICP液态产品的组成和性质(如API重度);(3)能耗,即产出油气的热值与耗电的热值之比.油页岩IPC工艺在加热、制冷、油气水处理和生产维护过程中,均需用电,但产出是能耗的3~4倍.按照科罗拉多州西部油页岩产层条件,每英亩可产页岩油6.28!103dm3,每平方英里可产页岩油6.29!106dm3.3.7 环境保护计划壳牌公司设计了周密的环保计划,内容包括对植物、土壤、野生动物、文化与古生物资源、气候、水文地理、地下水等进行保护.但无论如何,不管采用地面干馏还是原位开采方式,都不可避免地给土壤和生态环境带来负面影响.关于地下转化工艺对地下水质的影响,目前尚无法确定[11].美国土地管理局正负责对此项目的环境影响进行整体评估.4 试验进度与进展壳牌公司2006年编制E-ICP试验计划,试验进度计划为:(1)建设冷冻墙,预计1.0~1.5a;(2)E-ICP加热及开采页岩油约需5.0~6.0a;(3)地下水恢复,预计5.0a;(4)冷冻墙融化,预计1.5~3.0a;(5)撤离、放弃及土地恢复,预计1.0~1.5a.目前正在进行冷冻墙施工,计划至2010年底才能根据试验结果决定是否进行工业性开发.5 投资与应用前景据初步预测,壳牌公司建1座规模为每天0.63!102dm3/d的地下转化装置,预计投资32!108美元,每年操作成本预计7!104美元[12].在2006年的美国能源安全报告中提到:壳牌公司ICP计划于2013年开始应用,初始产量为0.63! 102dm3/d,4a后上升到每天3.14!103dm3/d;到2030年,美国页岩油产量在非常规能源燃料中所占比例为11%,达到每天1.89!104dm3/d,其中,用壳牌公司ICP技术生产页岩油每天1.26!104dm3/d,占页岩油总产量的2/3.6 结束语壳牌公司ICP技术目前仍处于研究、试验和示范阶段,在生产工艺、能耗、投资、运行成本、环境影响及社会效应等方面仍然存在着许多不确定性因素,只有到2010年底才能做出能否进行工(下转第91页)第3期 邵克勇等:具有控制器增益摄动的非脆弱鲁棒控制器设计器参数偏移和干扰抑制性能.参考文献:[1] 邵克勇,周鸾杰.基于LM I的鲁棒容错H#控制系统设计[J].大庆石油学院学报,2005,29(1):78-80.[2] KEE L L H,BH AT TACH ARYYA S P.Robust,fragile or optimal[J].IE EE Trans on Au tomatic Control,1997,42(8):1098-1105.[3] YANG G H,WANG J L,LIN C.H#control for linear system s w ith additive controller gain variations[J].Int J Con trol,2000,73(16):1500-1506.[4] 王武,杨富文.具有控制器增益变化的不确定时滞系统的鲁棒H#控制[J].自动化学报,2002,28(6):1043-1046.[5] XIE L,FU M,DE SOUZA C E.H#control and quadratic stabilization of s ystems w ith parameter u ncertainty via output feedback[J].IEEE Trans Automat Control,1992,37(8):1253-1256.[6] 俞立.鲁棒控制∃线性矩阵不等式处理方法[M].北京:清华大学出版社,2002.(上接第55页)业性开采页岩油的决策.届时如果该项技术试验成功,那么,壳牌公司的ICP技术作为一种全新的采油理念和技术,将会成为能源开发史上的一次页岩油开采技术革命.松辽盆地油页岩资源勘探处于起步阶段,但初步研究成果表明,油页岩资源丰富,含油率为3.60%~9.70%,与壳牌公司ICP试验区接近.如果加大勘探力度,做好油页岩资源储备,再证实ICP技术可以工业化应用,那么,ICP技术很有可能成为开采松辽盆地页岩油的一种手段,对实现大庆 百年油田发展战略将会有重大意义.参考文献:[1] AlAN E I.W estern oil shale:past,pres ent and future[J].U tah Economics and Busin ess Review,2006,66(1/2):3.[2] BREAOW K.Global oil shale iss ues and pers pectives[J].Oil Sh ale,2003,20(1):81-92.[3] DYNI J R.Geology and resources of s om e w orld oil sh ale deposits[J].Oil Shale,2003,20(1):193-252.[4] GRINBERG A,KERE N M,PODSH IVALOV V,et al.Producing electricity from israel oil s hale w ith PFBC technology[J].OilSh ale,2000,17(4):307-312.[5] J AM ES T B,TOM L T,LLOYD D,et al.Oil shale developm ent in the U nited States:p rospects and policy issu es,M G-414[R].S anta M onica:RAND Corporation,2005:10.[6] S hell Fr on tier Oil and Gas Inc.Techn ology to secure our energy future∃mahogany research 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o[C].Denver:United S tates Govern ment Printing Office,1991:20.[11] J AM ES T B,M ARK A B,T OM L T,et al.In sear ch of en ergy security[J].RAND Review,2005,29(3):21.[12] KE N N.Amer ican energy security∃bu ilding a bridge to en ergy independen ce an d to a su stain able energy future[R].Nor cross:Th eS outhern States Energy Board,2006:140.Abstr acts Journal of Daqing Petr oleum Institute Vol.31 N o.3 Jun.2007 Shell shale oil recovery technique and its progress/2007,31(3):53-55,91LIU Sheng ying1,3,WANG Shi hui2,3,CH EN Chun rui3,ZH ONG Yan qiu3,ZH ENG Yu long3(1.E ner gy Colleg e,China Univer sity of Geosciences,Beij ing100083,China;2.Geological and Geo p hy sical Resear ch I nstitute of China A cademy of S ciences,Beij ing100029,China;3.T he Ex p lor a tion&Develop ment Research I nstitute of Daqing Oilf ield Cor p.L td.,Daqing,H eilongj iang 163712,China)Abstract:Shell has conducted labor ator y and field research on a promising In situ(in g round)Conver sion Process(ICP)since1980and now is conducting a mahog any research pro ject∃a special subject study ag ainst shale oil ICP in a small plot in Colo rado,U.S.T his paper introduces the geolo gical and oil shale characteristic about this plot,ICP and its pro gress as w ell as its prospective.M eanw hile,there is a co nsiderable am ount o f oil shale resource in Chinese Songliao basin,ICP is likely to be an important technolo gy to ex ploit shale oil resour ce in this Basin and w ill be sig nificant in the realization of the devel o pm ent strategy of Daqing a century oilfield.Key words:oil shale reso urces;ICP(In situ Conver sion Process);Shell;prospective;So ng liao basin Flow injection spectrophotometric determination of trace C r(%)in tanning wastewater/2007,31(3):56-57,101QIA O Cheng li1,GONG Xian tao2,LIU Guang yi3(1.S chool of L ight I nd ustr y and T ex tile,Qiqihar,H eilongj iang161006,China;2.Chem ical Eng i neer ing Co.L td.,Daqing Oilf ield,Daqing,H eilongj iang163411,China;3.Disr ibution Comp any, PetroChina Daqing Ref ining and Chemical Comp any,Daqing,H eilongj iang163,China) Abstract:In1.0m ol/LH2SO4solution a rapid and simple flow injection spectropho to metric m ethod has been developed for Cr(%)determination,based o n the violet-red Cr(%)-diphenylcar bazo ne chelates fo rmed by reactio ns.The results show,under o ptimized conditio ns,the max imum absorptio n of the com plex is at540nm and the detection limits of the m ethod is0.0136mg/L for Cr(%)and Beer's law is obey ed for Cr(%)in the rang e of0.03~1.60mg/L.The determination fr equency is100/h.The rela tive standard deviation of eleven replicates is less than4.0%.T he remarkable character istics of this method are better selectivity,higher sensitivity,higher analy tical speed and simpler operation.Key words:flow injectio n analysis;tanning w astew ater;Cr(%);dipheny lcarbazide;spectrophotometry Analysis of preparation and properties of phenylethylene butyl acrylate vinylTriethoxy siloxane terpolymer for solid phase micro extraction coating/2007,31(3):58-61ZH ANG Xiao hui1,SH EN Shu chang2,LIU Cai yun2,LI Xiao lo ng2(1.College of L ig ht I ndustr y and T ex tile,Qiqihar Univer sity,Qiqihar,H eilongj iang161006,Chi na;2.A naly sis and T esting Center of Qiqihar Univ ersity,Qiqihar,H eilongj iang161006,China) Abstract:In the paper,pheny lethylene butyl acrylate vinylT riethox y silox ane terpo lymer,as SPME coating,w as synthesized by emulsio n poly m bining infrared spectr um and ultrav io let spectrum,the co ntents of the m onomers w ere determ ined.T he SPM E equipment w as made by using mi croinjector and stainless steel capillaries.T he coating w as applied to detect and analyze alky l aromatic ses,chlorbenzenes and nitrobenzenes in w ater.T he data determined show ed that the thermal stability o f the poly mer coating and adhesion w ith fiber both w ere good.T he ex tracting behavior of the po lymer coating w as better than comm er cial coatings o f Poly diemthylsiox ane and po lyacr ylate.Key words:pheny lethylene butyl acrylate vinylT riethox y silo xane terpolym er;sy nthesis;so lid phase micro ex traction coating;perform ance analysisSynthesis and surface activity of gemini surfactant containing a hetero oxygen atom/2007,31(3):62-64 LONG Jing(N atural Gas S ub-comp any,Daqing Oilf ield Cor p.L td.,Daqing,H eilongj iang163459,China) Abstract:A gemini surfactant containing a hetero ox yg en atom((C12N)2O)has been synthesized by r e actio ns of diethylane gly col,thiony l chloride and N,N-dim ethyl dodecylamine w ith reducing agent. The product w as characterized w ith IR,element analy sis m ethod and its purity was analyzed w ith dipha sic titration.Surface tensio ns of Gem ini quaternary amm onium salts and comm on quaternar y amm onium salts cationic surfactant at different concentratio n w ere m easured.Fro m these data,the cr itical micelle concentration(cmc),excess adsorptio n amo unt( max),the saturation adsorption area per molecule(A min) have been obtained.T he results sho w ed that the yield w as82%,the purity w as99.52%,the surface。
国内外油页岩综合利用进展
四、国内外油页岩干馏工艺技术
2.固体热载体法油母页岩干馏技术
2.1 ATP技术 ATP(Alberta-Taciuk Processor)技术由加拿大人William Taciuk发明的。二十世纪80年代初，澳大利亚的Southern Pacific Petroleum N.L. and Central Pacific Minerals N.L. 两个公司在昆士兰州的Gladstone发现了高品级的油母页岩， 选择ATP作为开发的技术。在加拿大Alberta的Calgary建立了 80t/d中试装置，1987年完成试验，在此基础上构想了一个油母 页岩加工制油项目。分三个阶段，第一阶段投资2.5亿澳元，建 立示范厂，处理油母页岩6000t/d，每天产油4500桶；若示范厂 运行成功，第二阶段建设商业化装置，处理油母页岩25000t/d， 每天产油14800桶；在第二阶段的基础上，第三阶段建设处理油 母页岩125000t/d商业化装置，每天产油65000桶。
(单位：×108t)
一、世界油页岩产业发展现状
2、油页岩的开发利用技术
油页岩采矿技术 露天和地下 页岩油开采技术 低温干馏和ICP 油页岩发电技术 油页岩综合利用技术
一、世界油页岩产业发展现状 1）、提炼页岩油
（1）低温干馏工艺
目前的抚顺炉
引进的澳大利亚ATP炉
一、世界油页岩产业发展现状
爱沙尼亚
Estonia电站 Kohtla Jarve电站 Ahtma电站
37000KW
30000KW 40000KW
以色列
Pama电站
2002年油页岩燃烧发电统计
一、世界油页岩产业发展现状
3、世界各国目前对油页岩的利用状况
油页岩开采技术发展方向及趋势
油页岩开采技术发展方向及趋势作者：刘荣斌来源：《价值工程》2018年第18期摘要：随着经济的持续发展和人类对于资源认识的不断深入，油页岩近年来普遍为各个国家和地区所重视。
油页岩本质上是有机质的沉积岩，经过一系列处理之后可以获取类似原油的页岩油与页岩气，是助力经济发展的一项重要油气资源。
非常规油气资源是国家安全与经济发展的重要物质基础，资源开发在带来发展的同时，还存在破坏环境的风险。
如何解决资源开采和环境保护的矛盾，从中寻求平衡点，值得深思。
本文中介绍了油页岩开采技术以及其发展趋势。
Abstract： With the continuous development of the economy and the continuous deepening of human understanding of resources， oil shale has been widely appreciated by various countries and regions in recent years. Oil shale is essentially an organic sedimentary rock. After a series of treatments， shale oil and shale gas similar to crude oil can be obtained， which is an important oil and gas resource for economic development. Unconventional oil and gas resources are an important material basis for national security and economic development. While resource development brings about development， there is also the risk of damaging the environment. How to solve the contradiction between resource exploitation and environmental protection and find a balance point is worth considering. This article describes the oil shale mining technology and its development trend.关键词：油页岩；开采技术；环境影响Key words： oil shale；mining technology；environmental impact中图分类号：TD83 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）18-0240-020 引言油页岩采矿技术可分为传统的地面干馏技术和地下原位采矿技术。
全球油页岩资源及其开采技术进展
源的推断 ，埃克 森美孚公 司从 ３ 多项 技术 中筛选 出了 ０ 电破碎处 理方式 ，即通过水 力压裂 油 页岩并在 裂缝 中 注入 导 电材 料 ，形成 发热元件加 热油 页岩 （ １ 。该 图 ）
“ 地下 开采 ，地面干馏 ”和 “ 面开采 ，地 面干馏 ”两 地 种通用方法 。对于前者 ，油页岩矿石被开采 、运输到地
侵 ，并 避 免地下水 受到潜 在 的污染 ，而一旦 生产 区被 清理 ，“ 冰墙 ”将 终止 ，地 下水 流恢 复 。
２． 克 森 美孚 公 司 的 电破 碎 处 理技 术 埃
国东 、西部地 区的油页岩 就有大约 ２ Ｘ １ ｂ ，且 以 ０ ｂ ｌ
埃 及 以 色 列
８１ ． ６ ５５ ． Ｏ
５ ７ ４ ０
１ ３ １ ４
其他 （ ３ ） １个
已 知 的 总 量
７． ０８ ４
４ ８ Ｏ６
５５ ４
２２ ｌ ８６ ６－ ８ ４
科 罗拉 多州 、犹他 州和 怀俄 明州最 为集 中 ，３个州 的 油页岩矿 藏相当于 １ ． １ １ ｂ 石油 。在 ２ ０ 年美 国 ２× ０２ ｌ ｂ ０５ 尚没有商业 化生产 页岩油 时 ，我 国 、爱 沙尼亚 和 巴西 等一些 国家就有总计约 ６ ． Ｘ １ 的页岩油被开采 。目 ８ ０ ４ ｔ 前 都 是 利 用 地 表 干 馏 的 方 式 开 采 ，如 爱 沙 尼 亚 的
Ｇ １ｔｒ Ｋ ｖｔｒ ａ０ｅ 和 ｉｉ 干馏 器 、我 国抚顺 的立式干馏装 置 、 ｅ
二 、油 页岩开 采技术及 进展
油页岩 必须经加 热才能从 中释放 出烃类 气体 和液 体 ，综观 １ ０多年来全球 范 围内对油页岩 的开发 ，基 Ｏ
世界页岩气资源勘探开发现状与展望
世界页岩气资源勘探开发现状与展望一、本文概述随着全球能源需求的不断增长，页岩气作为一种重要的清洁能源，正日益受到世界各国的关注。
本文旨在全面概述世界页岩气资源的勘探开发现状，并展望其未来的发展趋势。
文章将首先介绍页岩气的基本概念、形成条件及全球分布情况，然后重点分析当前世界各国在页岩气勘探开发方面的主要进展和面临的挑战。
在此基础上，文章将探讨页岩气开发对环境和社会经济的影响，并展望页岩气行业的未来发展趋势。
通过本文的阐述，读者可以对全球页岩气资源的勘探开发有一个全面而深入的了解，并为相关领域的研究和实践提供参考。
二、全球页岩气资源分布与评估全球页岩气资源的分布广泛且不均衡，主要集中在北美、亚洲、欧洲和拉丁美洲等地。
北美地区的页岩气资源最为丰富，尤其是美国和加拿大，这两个国家的页岩气储量和开发程度均居世界前列。
美国的页岩气开发已经形成了较为完整的产业链，技术水平高，产量稳定增长，成为全球页岩气开发的重要引领者。
亚洲地区的页岩气资源也非常丰富，但开发相对较晚，主要集中在中国、印度和澳大利亚等国家。
中国的页岩气储量巨大，但开发难度较大，近年来政府加大了对页岩气开发的扶持力度，推动了一系列重大项目的实施，页岩气产量呈现出快速增长的态势。
欧洲地区的页岩气资源主要分布在英国、德国和波兰等国家，这些国家的页岩气开发已经取得了一定的成果，但受限于环保政策和地质条件，开发进度相对较慢。
拉丁美洲地区的页岩气资源主要分布在阿根廷和巴西等国家，这些国家的页岩气开发尚处于起步阶段，但具有巨大的发展潜力。
对于全球页岩气资源的评估，目前尚没有统一的标准和方法。
一般来说，页岩气资源的评估需要考虑地质条件、技术水平、经济条件和政策环境等多个因素。
随着技术的不断进步和经验的积累，全球页岩气资源的评估将会更加准确和全面。
全球页岩气资源的分布广泛且不均衡，不同地区的开发程度和潜力存在差异。
未来，随着技术的不断进步和政策的不断完善，全球页岩气开发将会呈现出更加多元化和均衡化的发展态势。
油页岩资源特点、开发利用现状及趋势
油页岩资源特点、开发利用现状及趋势【摘要】本文通过对国内外油页岩研究和开发利用方面进行调研，综述了油页岩资源特点，开发利用现状及发展趋势。
油页岩是典型的非常规油气资源，分布广，资源丰富，成因复杂，常有伴生矿产发育，其开发利用存在一定的环境问题。
目前主要的技术是地面干馏技术，新技术有待探索。
先进的干馏技术能够节能降耗、降低成本，保护环境。
矿产综合利用与先进技术的采用是油页岩工业的发展方向。
【关键词】油页岩资源量干馏技术油页岩是细粒含有机质的沉积岩，经过低温干馏可以提取页岩油，是典型的非常规油气资源之一。
同时，油页岩又因其特殊的组成和结构，决定了它在能源、化工、医药、建材、农业、环保等各个领域具有许多可供综合利用的潜在用途。
目前主要用于主要用于干馏页岩油、燃烧发电以及生产副产品作为建筑材料。
页岩油加氢精炼后，可以获得汽油、煤油、柴油、石蜡等多种燃料油及化工产品，是石油的理想替代资源。
本文综述油页岩资源特点，开发利用现状及未来发展趋势。
1 油页岩资源特点1.1 属典型的非常规油气资源，分布广，资源潜力大油页岩（又称油母页岩）是一种富含有机质、发育页理构造的含可燃有机质的沉积岩，属低热值固态能源矿产。
油页岩中的有机质是不溶于有机溶剂和非氧化性酸的干酪根，其内部的潜在的油气资源用常规方法难以提取，一般要加热到500℃以上，通过干馏技术获得，为典型的非常规油气资源。
从分布范围看，全球各大洲均有分布，但分布不均，其中以北美油页岩资源最为丰富，占全球资源的77%。
世界油页岩资源丰富的国家主要有美国、俄罗斯、刚果、巴西、意大利、摩洛哥、约旦、澳大利亚、爱沙尼亚、中国等。
分布层位从前寒武系到新生代新近系。
根据2005年世界油页岩资源量统计的结果，范围覆盖了全球油页岩相对丰富的各个国家，世界油页岩总资源量达到4086.02×108t，超过了世界石油资源总量4054.3×108t。
世界剩余探明石油可采储量1596.44×108t。
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油页岩作为一种燃料来源可追溯到 1637 年。油页 岩加工后的产品有煤油、灯油、石蜡、燃料油、润滑 油、油脂、粗汽油、照明气和氨基硫酸盐肥料等。长 期以来，世界上一些能源公司和石油工作者一直就油 页岩中生产油气的技术进行着多方面的研发、测试工 作，并利用油页岩生产燃料和副产品，相关的实验室 研究和矿场先导性试验不断得以开展。虽然从油页岩 中生产石油的成熟技术并没有被遗弃，先期基础研究 成果依然被认可，但是基于常规石油资源的供需、价 格波动及油页岩生产矿场设计的经济不确定性，1984 年以来没有相关大型工程项目的投资，如今，全球也 没有大规模工业化生产油页岩，但许多国家和能源企 业都在积极地从事油页岩加工技术的发展和研究。
2
送回注入井，与此同时，油气被提炼成汽油、燃料油 和其他产品。与其他地下开采技术需要数年时间的加 热相比，该技术只需加热几个月就能开始生产石油与 天然气。当然，与壳牌公司的油页岩地下转化工艺技 术类似，临界流体射频技术也需要大量的电能以产生 射频能量，对于油页岩而言，每消耗 1bbl 超临界 CO
2
资源、可快速回
试，同时计划在短期内将该反应器运送到犹他州以进
收废弃矿物、能
一步开展试验。该技术将气体循环和来自于旋转炉中
保护地表与地下
循环热固体的直接或间接热传递有效结合了起来，可
水、不存在含水
实现能量的自给，并减少了处理过程对水的需求，避
层干扰等优点，
免了废弃页岩中碳的残留，降低环境污染。在我国和 约旦王国的其他工程项目中也有类似技术的应用。
750℃
600℃
254℃ 滑动制
动
滑动制动
给气体的燃烧产生热气在管道内循环加热囊 体，开采碳氢化合物资源；为提高能量利用 率，热气的余热还可供邻近囊体加热使用。
干馏固体运送机
动力发动机
该处理技术具备
图 ３ Ｔａｃｉｕｋ 处理技术的卧式旋转炉
开采中不使用水
近期在设备制造厂和阿尔伯达对其反应器进行了测
2
且可将矿体弃于对生产干扰相对较小的地方，使废物 处置问题得到有效解决。
四、地面干馏技术
１．Ｐｅｔｒｏｓｉｘ 气体燃烧干馏器 该技术最初由 Cameron 公司开发并运用于美国，之 后为实现工业化推广，巴西将内部蒸馏器内径扩建至 11m。Petrosix 气体燃烧干馏器是目前世界上生产能力最 大的油页岩地面热分解反应器，日处理能力可达 7800t 页岩，相应能产出 3870bbl 页岩油、120t 燃料气体、45t 液化石油气和 75t 硫。该干馏器包括上层热分解部分和 下层焦炭冷却部分，在处理时，首先将开采的页岩运 到破碎机里，碾成碎片后通过传送带到达干馏装置，进 行高温加热，此时页岩将以石油和天然气的形式释放 有机质，之后，使油蒸汽冷凝，得到产品，并通过气流 以小液滴的形式将其从干馏器中运送出，而页岩气体 还要经过提取轻油以提高纯度，最后在气体处理单元 被加工成燃料和液化石油气。Petrosix 气体燃烧干馏器 最显著的特性在于：生产过程中耗水量少；操作灵活 性强，设计简单；热损小，热效率高；产率高；对环境 和人体健康产生的不利因素少。 ２．阿尔伯达省的 Ｔａｃｉｕｋ 处理技术 该技术是 1976 年开发的，最初运用于加拿大阿尔 伯达（Alberta）的油砂处理，后来被进一步拓展到油 页岩和污水处理领域，它主要采用的是卧式旋转炉装 置（图 3），热效率和产率均很高，在澳大利亚得到了 商业性示范，已成功生产超过 1.5 × 108bbl 的页岩油。 作为一项特殊的热处理技术，工业用途广泛，适用于 汽化、回收存在于许多原料中的有机质。最近，经油 页岩勘探公司（OSEC）审议，认为该技术作为可从油 页岩和油砂中提取石油的方法，环保、经济、高效，考 虑将其在美国推广使用，并且利用犹他州的油页岩，
2
管道埋设在地面上钻孔口附近，排出的气体输送到冷 凝器中膨胀、冷却，使气态组分和液态组分分离，并 通过精炼得到升级的合成气体。一部分回收气体和其
２０１０ 年第 ３ 期·石油科技论坛 ６３
环球石油
他回收原料混合后为燃烧室的连续燃烧提供燃料，这 样就节约了成本。该技术的处理设备占地面积小，寿 命为 10～20 年，地面厂房采用便携式设计（图 2）。
６４ 石油科技论坛·２０１０ 年第 ３ 期
衣 犀 等：全球油页岩资源及其开采技术进展
8.2m
62.5m
创新性技术，它是将地表采矿和低温加热结
汽化管
燃烧区
干馏器
反应器
预热管
密封盖
冷却区
油 页 岩 合起来，在采矿池内进行“烘烤”（图 4）。该
添料口
技术基于一个低成本的地下囊形结构以构成
高温处理区，通过天然气、煤层甲烷或其自
侵，并避免地下水受到潜在的污染，而一旦生产区被 清理，“冰墙”将终止，地下水流恢复。
２ ． 埃克森美孚公司的电破碎处理技术 基于平面热源产生的线性热传导对深入到有机质 富集的岩石最为有效，且能将该有机质转变成油气资 源的推断，埃克森美孚公司从 30 多项技术中筛选出了 电破碎处理方式，即通过水力压裂油页岩并在裂缝中 注入导电材料，形成发热元件加热油页岩（图 1）。该 公司期望利用水平井产生的垂直裂缝作为导电区，将 页岩油资源加热到分解温度，从而产生可用常规技术 措施回收的液态烃和天然气。与井筒加热器相比，该 技术方案中的平面加热器只需在少数几口井上安装， 从而节省了占地面积。
（1 ）地面处理。一般而言，地面处理包括：油页
６２ 石油科技论坛·２０１０ 年第 ３ 期
衣 犀 等：全球油页岩资源及其开采技术进展
岩开采和矿石准备；加热分解生产油母；加工油母生 产精炼原料及有用的化学药品等 3 个主要步骤，其中有 “地下开采，地面干馏”和“地面开采，地面干馏”两 种通用方法。对于前者，油页岩矿石被开采、运输到地 面、粉碎，然后在地面容器中加热来生产燃料液体和 气体；对于后者，油页岩矿石被露天开采，然后粉碎、 干馏加工。处理后的矿渣在矿场或其他地方堆放。
表１ 全球油页岩资源分布
国家
油页岩储量
2005 年油页岩
全球排名
（108t） （108bbl）
产量（104t）
美国
3015.56
20853
1
俄罗斯
354.70
2478
2
扎伊尔
143.10
1000
3
巴西
117.34
820
4
15.9
意大利
104.46
730
5
摩洛哥
81.67
534
6
约旦
52.42
342
环球石油
全球油页岩资源及其开采技术进展
东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室 衣 犀 张 昕 曲泽源 王志华
摘摘要：由于油价的高位运行、再生技术的涌现、全球对液态碳氢化合物需求的增大以及常规石油资源的持续减少等 原因，近年来，世界上油页岩储量最大、分布最为集中的美国以及拥有大量油页岩资源的爱沙尼亚、以色列和土耳其等国， 均对油页岩资源的开发给予了足够的重视。自 2006 年以来，全球有 25 个石油公司陆续公布了他们在油页岩领域研究的新技 术。本文从油页岩的开采工艺和促进其商品化两个角度出发，对减少用水、提高能量利用效率、治理排放物、降低对地表 的影响、利用和处理废弃页岩以及保护地下水等相关的先进油页岩生产技术进行了介绍，并说明，用油页岩生产石油在技 术和经济上都是可行的。
7
澳大利亚
45.31
317
8
爱沙尼亚
24.94
163
9
34.5
中国
22.90
160
10
18.0
加拿大
21.92
152
11
法国
10.00
70
12
埃及
8.16
57
13
以色列
5.50
40
14
其他（13 个） 70.84
5
已 知 的 总 量 4086.02
28261
68.4
二、油页岩开采技术及进展
油页岩必须经加热才能从中释放出烃类气体和液 体，综观 100 多年来全球范围内对油页岩的开发，基 本可以概括为以下几种途径：
一、全球油页岩资源与生产状况
油页岩是一种富含碳氢化合物的岩石，全球油页 岩资源的探明储量约为 2.8 × 1012bbl（表 1），仅贯穿美 国东、西部地区的油页岩就有大约 2 × 1012bbl，且以 科罗拉多州、犹他州和怀俄明州最为集中，3 个州的 油页岩矿藏相当于 1.2 × 1012bbl 石油。在 2005 年美国 尚没有商业化生产页岩油时，我国、爱沙尼亚和巴西 等一些国家就有总计约 68.4 × 104t 的页岩油被开采。目 前都是利用地表干馏的方式开采，如爱沙尼亚的 Galoter 和 Kiviter 干馏器、我国抚顺的立式干馏装置、 巴西的 Petrosix 气体燃烧干馏器等。
（2 ）地下处理。在油页岩的天然沉积环境中加热 油页岩资源，生产油母，从而最小化或消除开采环节 及在地面的热分解。早期用来达到地下热分解温度的 热量来源于堆积油页岩矿石一端的燃烧，如今已转变 思路，比如试图通过断裂岩层来促进油页岩中的热量 传递和流体流动，从而提高地下燃烧过程的热分解效 率和采收率。
三、地下处理技术
１ ． 壳牌公司的地下转换处理技术 该技术并不涉及露天采矿，而是把加热器插进地 下，将油页岩中的油母转换成高品质的运输燃料，在 一个较小的区域内开采更多的石油与天然气。实施过 程中，首先将电加热器插入加热井，逐渐加热地表以 下 1000～2000ft 目标区的页岩；当岩层被缓慢加热至 343.3～398.9℃时，油母转变成石油和天然气，然后利 用传统的回收方法将其泵送到地面，整个过程产生大 约 1/3 天然气和 2/3 轻质油。在缓慢和较低温度加热条 件下，预计比传统地面干馏能显著降低 CO2 排放量，但 在该地下处理过程中生产 1bbl 当量油至少需要消耗 3bbl 水。另外，该公司目前正在测试一项“冰墙”技 术，以保护地下转换处理时加热区域不受地下水的入