非常規油氣—油頁岩
人才與知識
作者：車長波 朱傑
油頁岩的開發利用可追溯到17世紀。到19世紀時，油頁岩礦石的年開采規模達百萬噸。20世紀70年代，隨著第一次、第二次石油危機的發生，油頁岩開采量急劇增加，1980年達到4540萬噸的曆史高峰。但隨著油價下跌，油頁岩逐漸失去競爭力，開采量一路下滑。自2000年後，油頁岩開采量又逐步增加，目前每年的礦石開采量達到3500萬噸。我國油頁岩資源總量大，可利用的潛力大，若進一步加強開發利用技術攻關，使其生產規模化、清潔化，有望對石油供應形成重要的補充。
油頁岩資源潛力及分布
油頁岩（又稱油母頁岩）是一種高灰分的含可燃有機質的沉積岩，低溫幹餾可獲得類似原油的油頁岩油。油頁岩和煤的主要區別是灰分超過40%，與碳質頁岩的主要區別是含油率大於3.5%。油頁岩在隔絕空氣的情況下加熱到450～600℃，以低溫幹餾的方式可以製取油頁岩油，類似於天然石油，通過熱加工和氫精製工藝，獲取汽油、煤油、柴油和蠟等產品。油頁岩由於含有機質，也可以作為燃料進行燃燒發電。
全球油頁岩蘊藏資源量巨大，估計有10萬億噸，折算成油頁岩油資源達到6000億噸。油頁岩資源主要分布於美國、中國、巴西、澳大利亞、俄羅斯、約旦等國家。其中美國的油頁岩資源占全球的70%。目前隻有美國、愛沙尼亞、約旦、中國等國的部分油頁岩礦床做了詳細勘探和評價工作，其他很多礦床的資源潛力有待進一步探明。
我國油頁岩資源較為豐富，根據國土資源部2011年的評價結果，我國油頁岩資源量約9700億噸，折算成可利用的油頁岩油為165億噸。
就我國的油頁岩礦床類型而言，可分為獨立的油頁岩礦、與煤共伴生的油頁岩礦。其中前者主要分布在東北的鬆遼盆地、樺甸等盆地，以及西部的鄂爾多斯、準噶爾等盆地，其資源量占95%以上；與煤共伴生的油頁岩資源較少，主要分布在遼寧的撫順、山東的龍口、甘肅的窯街等地區，但由於可以與煤共采，國內目前超過70%的油頁岩均采自此類地區。
油頁岩勘查開采技術
目前，我國的油頁岩勘查通常采用以下步驟：首先采用航磁、地質填圖等方法確定盆地的存在及其規模，編製油頁岩盆地分布圖；其次，采用物探（二維地震）、重力測量確定出盆地輪廓，並根據地震測線概略劃分出盆地內地層結構及構造發育情況，初步確定目標層（油頁岩層）大致特征，如油頁岩層的分布、厚度，編製油頁岩礦層分布圖；最後，有針對性地對目標層實施鑽探驗證，並采集大量的測試樣品，對油頁岩含油率及有機組分等進行測試分析，從而完成該地區油頁岩資源的綜合評價。
迄今為止，全球幾乎所有從油頁岩中提煉出的石油都是先開采出油頁岩，然後在地麵設備中加工出石油。近年來，殼牌、埃克森美孚等石油公司在積極嚐試采用地下加熱幹餾油頁岩的方式提煉石油。
油頁岩低溫幹餾技術是開發較早的一種油頁岩利用方式。一般采用房柱法采煤技術通過露天采礦或地下采礦開采油頁岩，然後把采出的礦石輸送到加工設備（幹餾器）中，隔絕空氣條件下將油頁岩加熱到450～600℃，使得油頁岩內的幹酪根（不溶於一般有機溶劑的沉積有機質）首先轉變為瀝青，接著轉變為液態的油頁岩油和燃氣，再通過油氣分離裝置獲得石油。
我國的油頁岩生產企業正在積極探索油頁岩綜合利用技術。即：開采出的油頁岩首先煉油、提取燃氣，煉油後的廢料（即油頁岩半焦）作為燃料送入循環流化床內燃燒，生成的頁岩灰渣可用來製磚、生產水泥、微晶玻璃等建築和化工材料。與傳統的油頁岩低溫幹餾煉油技術和燃燒發電技術相比，綜合利用技術具有資源利用率高、產品種類豐富、汙染物排放量少、係統銜接緊密、質量損失和能量損失小等眾多優點。
除了地麵幹餾技術，眾多企業正在積極嚐試在地下直接對油頁岩進行加熱，然後通過常規方法（即井眼）來收集加熱產生的油。油頁岩原位開采技術有數10種，就油頁岩層加熱方式可分為電加熱、流體加熱、輻射加熱三類工藝。