1.油页岩油是什么?
2.油页岩开发利用约束因素分析
3.国外油页岩研究历史与现状
所谓龙头股,事实上是当一热点板块走强过程中,上涨时冲锋陷阵在先,回调时抗跌,能够起到稳定军心作用的“旗舰“。龙头股通常有大资金介入背景,有实质性题材或业绩提升为依托。如600839。000001。000021这三只1996-19年的领涨龙头股,去年新股次新股行情中的烟台万华,北京板申奥板块中的路桥建设,港口板块中的天津港.深赤湾等等.今年低价股反弹中000557,深市本地股000029,上海本地股600072等等持续性热点,就是阶段性热点龙头.
通俗地讲,当一只或几只股票上涨时,能同时带动同一板块或有同一概念,相邻概念的股票跟着上涨,如果其回调,也导致板块其他股票跟着回落,他能通过对板块的影响而间接影响大盘指数的涨跌,这样形成板块效应或热点效应,那么初步或基本可以判定这股或这几只股是领涨的股票也就是龙头或热点中的焦点股票.龙头股票通常是集团化资金大举介入的股票,对大盘走势起着举足轻重的作用,因此有主力的特别关注,往往风险小,而涨幅大,是短线上佳品种。
在每轮牛市行情中,领涨龙头股那一飞冲天,天马行空的走势总是令众多投资者热血沸腾。每一轮行情总有一轮行情的灵魂,龙头品种总是出现在那些最时髦概念中。
因此,投资者在选股过程中应尽可能选龙头股。除了对热点板块,龙头股的概念熟悉外,我们还必须随时注意正在处于拉升期的个股与板块效应,注意市场成交量最大的一类板块涨跌的目的,板块的转换,那在一个热点板块呈现明显的疲态之后,不应再放主要精力关注这板块,应立刻退出,耐心等待下一个热点板块出现。所以,要对目前市场正在炒作的热点板块股进行研判这个热点能维持多久,潜在的朦胧题材是否被充分挖掘,介入这样的热门股常常也能收到较好的效果。
各行业龙头股一览
指标股:工行、中行、中石化、大秦、中国国航、宝钢、长电、联通、招行、华能
金融:华夏银行、招行、浦发、民生、深发展、工行、中行、中信、安信、宏源、陕国投
地产:万科A、金地集团、保利地产、华发股份、阳光股份、华侨城、金融街、栖霞建设、招商地产、中华企业、深振业
航空:南方航空、中国国航、上海航空、东方航空、海南航空 奥运:北京城建、中体产业
重工机械:安徽合力、沪东重机、三一、中联、晋西车轴、广船、桂柳工、山推、振华港机、沈阳机床
3G:中兴通讯、电信、亿阳信通、高鸿股份
科技类:歌华有线、东方明珠、综艺股份、中信国安、方正科技、清华同方、海虹
水泥:海螺水泥、华新、冀东
新能源:天威保变、丰原生化
中小板:晶源电子、苏宁电器、思源电器、伟星、丽江旅游、华星化工、科华生物、大族激光、中捷股份、华帝股份、苏泊尔、七匹狼、航天电器、华邦制药
电力能源:长江电力、广州控股、粤电力、国投电力、华能国际、申能股份、汕电力、国电电力、上海电力、深能源、上海能源
煤炭类:兰花科创、大同煤业、国阳新能、西山煤电
电力设备:东方电机、东方锅炉、特变电工、平高电气、国电南自、华光股份、湘电股份
汽车:长安汽车、一汽夏利、上海汽车、江铃、中国重汽、S湘火炬、江淮汽车、宇通客车、曙光股份、龙溪股份、金龙汽车、云内动力、东风汽车、
钢铁类:新兴铸管、宝钢、武钢、鞍钢、太钢、济钢、唐钢、酒钢、马钢、邯郸、八一、本钢、凌钢、包钢、西宁特钢、抚顺特钢、韶钢、首钢、华菱管线、南钢、杭钢
港口运输:中海、中远、上港、中集、深赤湾、盐田港、南京水运
高速类:赣粤、山东高速、深高速、福建高速、厦门港务、粤高速、宁沪高速、皖通
机场类:深圳机场、上海机场、
建筑用品:中国玻纤、长江精工、海螺型材
水务:首创、南海、原水
仓储物流运输:中化国际、铁龙物流、外运发展、中储股份
航天:航天信息、火箭股份、中国卫星、西飞国际、哈飞股份、成发科技、洪都航空
电子类:晶源电子、生益科技、法拉电子、华微电子、彩虹股份、广电电子、深天马A、东信和平
软件:用友软件、东软股份、恒生电子、中国软件、金证股份、宝信软件
超市:大商股份、华联综超、友谊股份、上海家化、武汉中百、北京城乡、大连友谊、新华传媒
零售:王府井、广州友谊、S宁新百、新华百货、重庆百货、银座股份、益民百货、中兴商业、南京中商、东百集团、新世界、大厦股份、百联股份、S百大、合肥百货、银泰股份、杭州解百、鄂武商A、华联股份、武汉中商、S商社]、西单商场、S南百、上海九百、深国商、成商集团
材料:星新材料、中材国际
酒店旅游:华天酒店、黄山旅游、峨眉山、丽江旅游、锦江股份、桂林旅游、北京旅游、西安旅游、中青旅游、S首旅
石油化工:海油工程、金发科技、上海石化、仪怔化纤、江钻股份、新乡化纤、云南盐化、山西三维、三友化工、六国化工、云维股份、江南高纤、亚星化学
有色金属:山东黄金、中金、驰宏、宝钛、宏达、厦门钨业、吉恩、包头铝业、中金岭南、云南铜业、江西铜业、株冶火炬
酒类:贵州茅台、五粮液、张裕A、古越龙山、水井坊、泸州老窖
造纸:岳阳纸业、华泰股份、晨鸣纸业
啤酒:青岛啤酒、燕京啤酒
家电:佛山照明、青岛海尔、四川长虹、海信电器、格力电器、美的、苏泊尔
特种化工:烟台万华、金发科技、三爱富、华鲁恒升
化肥:盐湖钾肥、新安股份、华鲁恒升、、扬农化工、S川美丰、赤天化、云天化、沙隆达A、华星化工、柳化股份、湖北宜化、昌九生化、沧州大化、鲁西化工、沈阳化工
农业股:北大荒、通威股份、中牧股份、新希望、隆平高科、丰乐种业、新赛股份、敦煌种业、新农开发、冠农股份、登海种业
食品加工:双汇发展、华冠科技、伊利、第一食品、承德露露、安琪酵母、恒顺醋业、上海梅林、维维股份、赣南果业、南宁糖业
环保:龙净环保
中药:马应龙、吉林敖东、片仔癀、同仁堂、天士力、云南白药、千金药业、江中药业、康缘药业、康恩贝、S阿胶、益佰制药、九芝堂、武汉健民、中汇医药、昆明制药、S藏药业
服装:雅戈尔、伟星股份、七匹狼、豫园商城
通信光缆类:长江通信、浙大网新、特发信息、中创信测、东方通信、夏新电子、波导股份、
建筑与工程:宝新能源、中材国际、上海建工、中工国际、浦东建设、中色股份、空港股份、安徽水利、隧道股份、腾达建设、新疆城建、路桥建设、中铁二局、中油化建、科达股份、北方国际、汇通水利、西藏天路、龙建股份、梅雁水电、华神集团
玻璃:福耀、南玻、山东药玻
其他:建发股份、鲁泰、珠海中富、紫江企业
电子通讯行业: 000063中兴通讯,600183生益科技
科技板快:000021深科技,600718东软股份
纺织板快:600177雅戈尔,000726鲁泰A
钢铁板快:000898鞍钢股份,600019宝钢股份,600005武钢股份
汽车板快:600104上海汽车
医药板快:600085同仁堂,600276恒瑞医药,600521华海药业
化工行业:600309烟台万华
机场港口:600018上港集团,000088盐田港
公路桥梁:600012皖通高速,600269赣粤高速,000900现代投资
玻璃行业:000012南玻A
商业板快:000759武汉中百,600694大商股份
电力板快:600900长江电力,600011华能国际
发电设备:600875东方电机,000400许继电器
交通运输:000039中集集团,600125铁龙物流
房地产: 000002万科A
家电行业:000651格力电器
节能环保:600388龙净环保,000617海螺型材
农药化肥:000792盐湖钾肥
造纸行业:000488晨鸣纸业
金融板快:600030中信证券,600036招商银行
机械制造:600761安徽合力,000528柳工
水泥行业:600585海螺水泥
煤炭行业:600123兰花科创,601001大同煤业
3G 概 念:000063中兴通讯,0009新大陆
有色金属:600456宝钛股份,600205山东铝业
食品行业:600616第一食品
基础材料:0000中科三环
白酒红酒:600519贵州茅台,000858五粮液,000869张裕A
题材股
顾名思义,题材股是有炒作题材的股票.这些题材可供炒作者(所谓庄家)借题发挥,可以引起市场大众跟风.例如,能源紧张了,一些替代性的生产酒精的生产太阳能电池的工厂就成为炒作题材,称为新能源概念股,外资进入股市了,又出现了外资收购概念股,奥运申办成功了,立刻就出现了奥运概念股.总之,一切可以引起市场兴趣的话题,都是炒作题材,所涉及的股票,也就成了题材股.通常特指由于某一些突发或特有现象而使部分个股具有一些共同特征,例如资产重组板块、WTO板块、西部概念等。
常被利用的炒作题材大致有以下几类:
①经营业绩好转、改善.
②国家产业政策扶持,实行政策倾斜.
③将要或正在合资合作、股权转让.
④出现控股或收购等重大资产重组.
⑤增资配股或高送股分红等.
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油页岩油是什么?
开油田不止需要先进的技术,也要考虑所处的环境。运用先进的技术开完以后,需要把石油运到合适的地方,这个运送的步骤很难。
中东这些国家,它们能够成为石油大国,并不是全因为石油多,还有一部分是他们的开成本。对于减少石油的开,其实是对自然环境的保护。而且深海油,需要大量的人力物力财力,基本上都是国家合作的形式开发的,很少有国家独立开发。
我国海外油田少有两方面原因。一方面,我国国民经济持续高速发展使得油气消费逐年升高,另一方面,受2014年以来低油价的影响,投资持续低迷,国内油气产量增长速度缓慢。这直接导致了我国石油对外依存度高,我国安全能源形势并不乐观,如果执意开深海油田,将会对我国的经济带来巨大的冲击。
利布拉油田是巴西迄今勘探发现的最大规模的单体盐下层区块,且为油的质量上乘,通过开发有望让巴西成为全球主要石油出口国之一,对当地经济发展有重大意义。但是,这块油田处于1英里厚的海盐层之下的深海层,技术上的难题与资金的瓶颈令巴西本土石油公司不得不通过国际合作寻求突破,巴西尚且如此,我国亦然,不能冲动的进行深海油。
深海油固然是开油田的一个好办法,但是环境问题也不容小觑。我们要在保护环境的前提下与他国合作一起开油田,不可贸然行动。
油页岩开发利用约束因素分析
一、油页岩油的基本特征
(一)油页岩油的定义
油页岩油,顾名思义,就是从油页岩中提炼出来的油,因此,了解油页岩油,首先需要了解油页岩。油页岩属于非常规油气,它与石油、天然气、煤一样都是不可再生的化石能源,油页岩储量仅次于煤炭,其热解可得到油页岩油和煤气,因丰富和开发利用的可行性高而被列为21世纪重要的接替能源。
油页岩,又称油母页岩,是一种固体可燃有机质沉积岩。含油率和发热量是评价油页岩工业用途的重要工业指标,因此,一般将灰分产率超过40%,含油率大于3.5%,发热量不少于4.18kJ/g的沉积岩称为油页岩(郑伟,19;刘招君,2006)。从油页岩中提炼出来的油呈黑褐色,略带绿色荧光,成分与石油相似,常称为人造石油,类似原油,经炼制可获汽油、煤油、柴油、润滑油和石蜡等。除了提炼油页岩油,油页岩也可以作为燃料用来发电、取暖和运输。炼油和发电后剩下的废渣生产建筑材料、水泥和化肥或进行化工产品的提炼、金属提取等。
广义上页岩油的概念涵盖了由油页岩炼制得到的油页岩油,因此,为了区别广义上的页岩油概念,将油页岩油定义为从油页岩干馏提炼出来的油,即对开出的油页岩或原位地下油页岩进行加工处理(如低温干馏)所获得的原油(伊然,2015)。由于现在油页岩油概念的特殊性,对油页岩油的评价主要集中在油页岩矿上。
(二)油页岩的性质
1.颜色
油页岩的颜色与其中有机和无机物质组成有关。美国绿河盆地油页岩呈灰绿色,吉林桦甸油页岩呈褐色,准噶尔盆地南缘油页岩(博格达山前油页岩带)呈灰褐色—深灰色。通常油页岩颜色越浅,含油率越高。
2.密度
油页岩的密度主要取决于其中无机矿物质的含量和密度。一般情况下,油页岩密度越大,含油率越低。
3.硬度与强度
油页岩的硬度与强度与所含矿物质的性质和形成年代有关。时代老的油页岩硬度较大。强度和硬度对干馏过程也有影响。
4.灰熔点
油页岩的灰熔点也称熔融性,是油页岩受热时由固态向液态逐渐转化的特性,与油页岩的成分及加工过程有关。在工业上多用软化温度作为熔融性指标,称为灰熔点。低灰熔点的油页岩在热加工时在炉内易结渣,影响生产的进行。我国油页岩灰分中氧化钙较少,因此灰熔点一般较高,软化温度多在1200~1450℃以上。
二、油页岩、利用及发展趋势
全球油页岩比较丰富,世界油页岩油的已知可储量折算成原油的总量要超过世界石油的总可储量。油页岩已有200多年的开发历史,从1839年法国Autun油页岩矿床开开始,到20世纪30年代,世界油页岩油年产量达到了5×106t;20世纪40年代由于第二次世界大战的影响,油页岩油年产量明显下降。1945-1980年,油页岩利用率有快速增长的趋势。但自1980年以后,由于石油的大量发现和开发,世界性大规模开廉价石油,直接影响了油页岩开发利用的进程。但在80年代后期,世界能源消费量猛增,油页岩工业也再次兴起。随着国际油价的波动以及全球能源需求的不断增长,以及石油的世界性大量消耗,开发石油及替代品是各国能源开发研究的主要课题,因此人造石油——油页岩油的地位越来越显得重要,重新引起世界各国的重视。
(一)油页岩分布
全球油页岩十分丰富,据不完全统计其蕴藏量约有10×1012t,比煤炭量多40%,且分布非常广泛。根据2006年对世界范围内33个国家和地区的油页岩综合统计结果(图2-3),折算成油页岩油,总储量超过4000×108t,远远超过了世界石油储量1500×108t、总量3000×108t的数据。世界油页岩油储量超过10×108t的国家有美国、俄罗斯、刚果(金)、巴西、摩洛哥、约旦、澳大利亚、爱沙尼亚和中国等。美国的油页岩储量为3035.66×108t,约占世界总储量的66%。美国大约75%的油页岩集中在科罗拉多州、犹他州和怀俄明州。
中国的油页岩也较丰富,其中最负盛名的为抚顺矿区,与煤共生,探明油页岩储量36×108t,平均产油率约5.5%;茂名油页岩矿,可储量40×108t,平均产油率6.0%。据国土部新一轮油气评价(2005)结果,我国油页岩主要分布在22个省和自治区、47个盆地,共有80个含矿区。全国油页岩为7199.37×108t,油页岩油为476.44×108t,油页岩油可回收为119.79×108t(表2-4)。
图2-3 世界主要国家油页岩油估量份额(据刘招君,2009)
表2-4 全国油页岩/油页岩油评价结果(据刘招君,2009) 单位:104t
我国油页岩主要分布在东部区和中部区,东部区(主要包括松辽盆地和渤海湾盆地)为3442.48×108t,中部区(主要包括鄂尔多斯盆地和四川盆地)为1609.64×108t,青藏区(主要是羌塘盆地)为1203.20×108t,西部区(主要包括柴达木盆地、塔里木盆地和准噶尔盆地)为749.43×108t,南方区(前面四区以外的中国南方大部分地区)为194.61×108t,这5个地区分别占我国油页岩的48%、22%、17%、10%和3%。其中含油率为5%~10%的油页岩油量为182×108t,含油率大于10%的页岩油量为140×108t,远比国内已经发现的天然石油储量要多。与美国的油页岩地质特征相比,我国油页岩埋藏较深,油页岩平均厚度约为20~30m,多夹有砂岩、泥岩等,且相当一部分为含油率小于5%的贫矿,含油率大于10%的富矿较少,主要是5%~10%含油率的油页岩。
按盆地划分,我国油页岩主要分布在松辽盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、羌塘盆地、柴达木盆地、抚顺盆地、茂名盆地、民和盆地、敦密盆地等,其中以松辽盆地油页岩量最大,达3000多亿吨;按成矿年代划分,我国油页岩分布年代广,包括了石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、古近纪和新近纪;按成矿环境划分,主要油页岩成矿环境包括湖相、湖沼相、海陆交互相、浅湖相、半深湖—深湖相、浅海—潟湖相。
(二)油页岩的开发利用
1.油页岩的开方式
由于油页岩中的有机质呈固态,不能像石油一样在岩石孔隙中流动。油页岩的开分为露天开和地下开,与煤的开非常类似。当地下油页岩层倾角较缓,埋藏较浅,通常小于500m,且油页岩层厚度达几十米时,则可以用露天开方法,即剥离覆盖于油页岩层上面的岩土,使油页岩敞露于地表进行开。露天开除了考虑油页岩的地下埋深外,还须考虑剥比,即覆盖于油页岩层上应剥离的岩土量与油页岩出量之比,这是油页岩露天开经济性的重要因素。如果油页岩层较薄,而覆盖于其上的岩土又较厚,即剥离比很大,那么即使油页岩层埋藏较浅,也会使得开费用很高,从而增加油页岩的利用成本。当油页岩层埋深大于500m时,通常用地下开方法,地下开的方法主要有壁式开和房柱式开。
2.油页岩的利用途径
油页岩的沉积环境范围很广,因此具有多种有机质和矿物质。油页岩不但可提炼出各种燃料油类,而且还可炼制出各种合成燃料气体及化工原料,副产品还可用于制砖、水泥等建筑材料。归纳起来,油页岩有三种主要用途:干馏制取油页岩油及相关产品;作为燃料用来发电、取暖和运输;生产建筑材料、水泥和化肥。
1)干馏制取油页岩油及相关产品
油页岩经过加热和裂解可产生类似于天然石油的油页岩油,常称为人造石油。一般来说,1t页岩可提炼出38~378L(相当于0.3~3.2bbl)油页岩油。油页岩油加氢裂解精制后,可获得汽油、煤油、柴油、石蜡、石焦油等多种化工产品。
当前世界上油页岩干馏生产油页岩油的国家只有中国、爱沙尼亚和巴西。2000年世界油页岩油油产量为50×104t,到2011年世界油页岩油产量已达到146×104t(表2-5)。近年来,由于油价下跌,在一定程度上影响了油页岩油产量,但2015年全球油页岩干馏炼油量达到151×104t,其中中国83×104t,爱沙尼亚50×104t,巴西18×104t(马跃等,2016)。
表2-5 2011年世界页岩油产量(据李术元等,2012)
2)作为燃料用来发电、取暖和运输
首先是用来发电,利用油页岩发电的形式有两种。一是直接把油页岩用作锅炉燃料,产生蒸汽发电;另一种是把油页岩低温干馏,产生气体燃料,然后输送到内燃机燃烧发电。目前普遍用前一种形式。其次,可以利用油页岩燃烧供暖。另外,可以利用油页岩燃烧带动发动机,用于长途运输。
爱沙尼亚拥有世界上装机容量最大的油页岩发电厂,是利用油页岩发电方面最好的国家,该国94%的电力依托于油页岩发电。中国目前有3座小型油页岩电站,分别为吉林桦甸热电厂,能力15MW;吉林汪清页岩油厂热电站,能力9MW;广东遂溪热电厂,能力6MW(表2-6)。
表2-6 2011年世界油页岩发电厂(据李术元等,2012)
3)生产建筑材料、水泥和化肥
油页岩渣是油页岩在干馏提炼页岩油时产生的废渣,累积堆积占用大量的土地。与此同时,因为油页岩渣中含有大量的重金属元素,雨水淋溶以及扩散后会破坏农业生产,严重污染周围的水源、生物及土地,使土地毒化、酸化,破坏土壤生产能力,从而危害居民的健康。油页岩渣的应用主要是制备陶粒支撑剂、覆膜支撑剂、轻质砖和水泥等建筑材料,以及吸附剂和泡沫玻璃等(周红霞等,2013)。
(三)油页岩油开发面临的问题
虽然油页岩丰富,对于缓解能源危机具有十分重要的意义,但油页岩油的勘探开发仍存在一系列的问题,包括评价、开技术、后期环境破坏等,这一系列的问题都严重制约了油页岩油的开。
方面,油页岩丰富但探明程度低。以吉林省为例,该省的油页岩丰富,总量达2800×108t以上,但查明仅占总量的四分之一,且除桦甸、汪清外,全省99%以上的油页岩还没有进行可行性研究和经济评价,严重制约了的大规模开发和利用。此外,该省油页岩的开发利用率低。目前,全省仅桦甸、汪清两地油页岩正在开发利用,且集中于中、小富矿,富弃贫浪费问题严重。
环境方面,首先对生态及水质破坏严重。数据表明,开1m3油页岩,一般需抽出25m3的地下水,矿水排放导致地表水和地下水中硫酸盐含量大量增加,长期开将破坏生态平衡和水位水质的稳定。二是灰渣污染问题突出。油页岩干馏或直接燃烧后产生大量灰渣,1t原矿干馏后约产生0.7~0.9t半焦,燃烧发电后约产生0.6~0.7t灰渣,需占用大量土地露天堆放,形成粉尘,造成水体等二次污染。三是生产环节产生粉尘、废气、废水、废物等污染环境。主要是破碎筛分工序产生粉尘,干燥单元、加热炉、干馏炉及储存运输过程中产生SO2、NO2、H2S等烟气,干馏、脱硫工艺生成废水,干馏、燃烧等过程产生半焦、页岩灰、炉渣等。四是空区沉陷隐患较大。目前,油页岩开方式为传统的井工开,形成的空区在岩移作用下将使地表产生不同程度的沉陷,对周边居民生产生活、城市建设及用地规划产生较大影响。
(四)油页岩油的发展趋势
2007年世界油页岩年会作出测算,当石油达到每桶25美元时,油页岩地下冷却干馏就可盈利;当油价达到每桶35美元时,将油页岩出加温干馏也可达到盈利点。2012年国际油价在80~110美元/bbl之间波动,虽较2011年有所回落,但油页岩油的价格不断攀升。油页岩油的市场价格从2005年的平均2600元/t上升到2012年的5500元/t。但近年来随着国际原油价格的降低,世界页岩油产量预计将会减少。
对油页岩的利用是综合性的,其经济效益也要综合考虑。以生产页岩水泥为例:1×104t的页岩油厂,可以生产25×104t的水泥,投资25×104t的水泥厂为2000万元,页岩水泥的利润为50~100元/t,纯利润达到每年1250万~2500万元。可见如果投资页岩水泥厂,投资成本当年基本就可收回。如果对油页岩废料加以合理充分利用,其利润甚至不低于从中提炼油页岩油。油页岩油和页岩水泥的综合利润,折合成国际市场的综合油价为10~15美元/bbl,即原油价格在10~15美元/bbl为此项目盈亏平衡区间。当然,提取油页岩油后的副产品还有许多其他用途,牵涉到具体开发利用时,经济效益的计算要统筹考虑。
国家在宏观政策上大力支持油页岩的开发和综合利用,中国在“十一五”发展规划中,就已明确提出将大力开展油页岩的勘探开发,增加科技投入,降低开成本,增加中国油气的保障程度。2011年国家发改委发布的国家产业结构调整指导目录中将油页岩、油砂、页岩气、天然气水合物等非常规勘探开发列为鼓励类产业。因此,应当抓住有利时机,对油页岩进行合理开发。在充分利用油页岩的同时,更要重视环境和经济的可持续发展。根据实际情况,可考虑在以下七个方面对油页岩进行综合利用:(1)引进先进的油页岩干馏工艺生产油页岩油;(2)以炼油焦和筛选后的油页岩为燃料,建设配套燃油页岩循环流化床机组的发电厂;(3)利用油页岩灰渣生产油页岩烧结砖和油页岩水泥等建筑材料;(4)利用油页岩燃烧供暖,为矿区和当地百姓解决冬季取暖问题;(5)借鉴抚顺矿业集团的经验和引进其工艺技术及设备,利用页岩油生产喷雾炭黑;(6)为农业发展生产所需的复合肥;(7)对酚、氨及吡啶等副产品予以综合利用。总之,在最大限度地实现其价值并且考虑环境因素的情况下,油页岩开发利用前景将十分光明,尤其是对于中国这种能源高度依赖国际市场的国家,油页岩市场会更加宽广。国际能源机构预言,2020年以后,非传统来源的石油供应量会有很大的增加,约占世界石油需求总量的8%,这部分增量很可能由部分油页岩油来满足。
国外油页岩研究历史与现状
油页岩开发利用约束条件主要有、经济、技术、环保和政策等。
(一)油页岩开发利用约束
约束包括储量基础、禀赋、地质条件、地理环境等各方面。
1.探明储量不足
有开价值的油页岩探明储量是页岩油产业发展的基础。从全国宏观角度来看,我国油页岩开发利用最主要的约束因素是有一定品位(如含油率≥5%)的油页岩的储量不足问题。截至2008年底,全国评价的油页岩地质量高达7391×108t,然而探明的油页岩储量只有85×108t,其中含油率大于5%的剩余可回收页岩油储量只有2.78×108t,只有石油剩余探明经济可储量的13%,如按生产周期计算至多只能形成800×104t/a的产能。这表明我国油页岩丰富,但勘查程度低,能开发利用的储量不足。
当前已知的较大规模的探明储量有辽宁抚顺油页岩矿、广东茂名油页岩矿和海南儋州油页岩矿,油页岩探明储量分别有二三十亿吨,合计占全国油页岩探明储量的89%,而且可露天开。抚顺、茂名油页岩矿含油率约6%~7%,其中含油率≥5%的油页岩占到90%以上;儋州油页岩矿含油率约5%,其中含油率≥5%的油页岩占到73%。抚顺矿务局每年开抚顺西露天矿油页岩数百万吨,数年后将转为东露天矿油页岩。抚顺、茂名页岩油生产有很好的经济和社会效益,有扩大生产的良好发展前景。
我国还有十余处探明的值得开发的油页岩矿,例如吉林省桦甸、汪清罗子沟、山东黄县(龙口)有小型页岩油厂已投入生产,利用抚顺炉干馏炼油;还有甘肃窑街也有公司正建气燃式干馏炼油方炉,大庆油田在柳树河盆地正建颗粒页岩干馏炼油装置,龙江哈尔滨煤化工公司在达连河正建油页岩流化干馏炼油装置,年产页岩油仅数万吨。这些油页岩矿由于探明储量不大,不可能有很大的发展。
2.禀赋较差
经验表明,在我国当前经济技术条件下,就页岩炼油而言,露天开的油页岩矿要求含油率≥5%,地下开的油页岩要求含油率≥8%。只有这样,页岩炼油才是经济的。德国页岩发电厂用的油页岩含油率在4%~4.5%,据此推测我国含油率3.5%~5%的油页岩可考虑用于页岩燃烧发电。发电用油页岩还要考虑其发热值的大小。
统计表明,我国油页岩禀赋较差。全国油页岩平均含油率只有6.59%,比国外大部分国家的油页岩平均含油率8%~13%要低许多;全国含油率≥5%的油页岩只占54%。在全国81个油页岩含矿区中,平均含油率≥5%的油页岩含矿区只占75%,平均含油率≥8%的油页岩含矿区只占17%。有36%的含矿区其油页岩含油率≥5%的不足70%,其中又有25%的含矿区其油页岩含油率≥5%的不足50%。
我国量排在前十位的油页岩含矿区依次有吉林松南、陕西铜川—子长、黑龙江松北、西藏伦坡拉盆地和比洛错、新疆博格达山北麓、青海鱼卡、河南吴城、广东茂名盆地和内蒙古巴格毛德,油页岩地质量之和占到全国的93.6%。但是,油页岩量占到全国64.7%的松南、铜川—子长、松北、巴格毛德等4个含矿区的油页岩平均含油率<5%,而含油率≥5%的也不足35%。平均含油率较高的矿区有伦坡拉盆地(11.28%)、博格达山北麓(10.02%)、鱼卡(9.72%)和比洛错(9.18%),其次为吴城(6.22%)和茂名盆地6.01%等。
我国查明储量规模最大的油页岩含矿区是在吉林松南(原农安、松南、登娄库、长岭等几个含矿区),查明储量高达766×108t。但据所掌握的有限分析资料,松南含矿区油页岩虽然埋深浅,但矿层薄,且平均含油率只有4.8%,含油率≥5%的油页岩仅占34%左右。松南含矿区的油页岩至今未能开发利用。
因此,对我国来说,油页岩禀赋(或品位,主要是指含油率和发热值)是十分重要的不利因素。品位过低,就失去开发利用价值。
只有品位高的油页岩,才有开发利用价值。例如,已探明的吉林桦甸和山东黄县(龙口)油页岩含油率高达10%以上,尽管埋藏深,需地下开,开成本较高,但由于品位好,仍有开价值,已经有企业着手开发。但探明储量不大,仅数亿吨。
3.地质条件不理想
对油页岩开发利用有影响作用的地质条件主要有油页岩矿层厚度、埋深、丰度、地质复杂程度。
矿层少、厚度大的油页岩有利于开。我国大中型油页岩矿具有层数多、矿层薄等特点。油页岩矿层数多于5层的含矿区占25%,多于2层的含矿区占60%。河南吴城油页岩矿层数达到32层。开发条件较好的抚顺油页岩矿有2层,茂名油页岩矿有2层,桦甸油页岩矿有13层,罗子沟油页岩矿有27层。我国油页岩矿矿层累计厚度最薄只有0.72m,最厚达到160m(新疆博格达山北麓);厚度大于10m的含矿区占55%,厚度大于20m的含矿区只占31%。我国量排在前十位的油页岩含矿区,除新疆博格达山北麓油页岩矿较厚外,其他9个含矿区油页岩矿层厚度基本在10~35m范围内,一般在15~25m范围内。
埋藏浅的油页岩矿有利于开。对地面干馏而言,油页岩开深度一般要求小于500m。其中,埋深小于100m的油页岩矿适合于露,埋深在100~500m的油页岩矿适合于井工开。我国埋深在500m以浅的油页岩占65%,埋深在500~1000m的油页岩占到35%。适合于露开的油页岩矿主要有广东茂名、电白和高州,辽宁抚顺和凌源,海南儋州,吉林罗子沟,黑龙江阿荣旗和林口,内蒙古的巴格毛德、敖汉旗和奈曼旗,陕西的铜川和彬县,新疆的博格达山北麓、妖魔山、芦草沟和水磨沟,西藏伦坡拉盆地和比洛错等20余个含矿区。
丰度较高的油页岩矿有利于集中开发利用。由于我国油页岩矿厚度普遍较薄,含油率普遍不高,导致我国油页岩丰度总体较低。丰度≥6000×104t/km2的含矿区主要有辽宁抚顺、海南儋州、新疆准噶尔盆地的博格达山北麓和妖魔山、吉林罗子沟、内蒙古奈曼旗等含矿区;丰度处于(6000~2000)×104t/km2的含矿区主要有广东茂名、电白和高州,吉林桦甸,甘肃窑街和炭山岭,陕西铜川,山东昌乐五图,河北丰宁四岔口和大阁等含矿区。
地质复杂程度简单的油页岩矿有利于开。我国油页岩矿地质复杂程度中等—简单。对油页岩矿地质复杂程度的认识,取决于地质勘查工作程度。
4.地理环境多样
一般来说,平原、丘陵、黄土塬环境的油页岩矿交通便利、人口密集、市场条件好,有利于开发利用;高原、山地、戈壁、沙漠环境的油页岩矿交通不便、人口稀少、市场条件差,不利于开发利用。
我国油页岩矿分布的地理环境复杂多样(图5-1)。在全国油页岩分布中,平原环境占44.0%,丘陵环境占7.5%,黄土塬环境占21.2%,高原环境占16.4%、山地环境占7.9%、戈壁环境占3.0%。平原、丘陵、黄土塬环境的油页岩占到72.7%,总体来说有利于我国油页岩的勘探开发。但是,在我国油页岩量排名前十位的含矿区中,有一半矿区分布在高原、山地、戈壁环境,如西藏伦坡拉盆地和比洛错处在高原环境,新疆博格达山北麓处于山地环境,青海鱼卡和内蒙古巴格毛德处于戈壁环境,这些地区的油页岩不利于开发利用。
图5-1 全国油页岩在不同地理环境中的分布
(二)油页岩开发利用经济约束
原油价格对油页岩的开发利用起到决定性的制约作用。如果国际原油油价太低,页岩油生产成本无法与原油竞争,则油页岩炼油产业就无法生存。例如,20世纪90年代初国际原油价格下降到10美元/桶左右,有近30a生产历史的茂名页岩炼油厂因严重亏损不得不在1992年停产。
当前国际上一般认为当原油价格高于40~50美元/桶时,油页岩炼油就可以盈利(Dammer,2007)。美国能源部于2007年9月公布的美国发展非常规能源规划的研究报告认为,在美国,当油价达到35美元/桶时,地下干馏生产页岩油已经有利;当油价达到54美元/桶时,地上干馏生产页岩油成为有利。
最近几年国际原油价格高涨,至2008年7月高达147美元/桶(张抗,2009),促进了世界和我国的页岩油产业的发展;之后,油价跌至2008年12月34美元/桶,但至2009年6月以来又有所回升,至80美元/桶左右波动。
近年我国主要有辽宁抚顺、吉林桦甸和罗子沟三处生产页岩油。抚顺用的油页岩是煤炭副产品,矿成本不计于页岩油成本中,每吨生产成本约1000元人民币(折合21美元/桶)左右;桦甸油页岩矿取井工开,页岩油每吨生产成本不到2500元人民币(折合52.5美元/桶);罗子沟油页岩矿取露天开,页岩油每吨生产成本约1800元人民币(折合38美元/桶)。2007年我国页岩油的平均价格在3000元人民币/t(折合63美元/桶),2008年则达到5000元人民币/t(折合105美元/桶),2009年10月以来页岩油售价约4500元人民币/t(折合95美元/桶)。这表明当前情况下我国页岩油生产是有利的。
但是,在金融危机的冲击下,2008年年底左右国际原油价格下降到40美元/桶以下,国内页岩油价格“跳水”,降到2000元人民币/t(折合42美元/桶),不少企业利润下滑,甚至亏损,而且页岩油销路不畅。有的企业刚建成投产页岩炼油装置,产品无销路,陷入了进退两难的尴尬局面。吉林几家民营页岩炼油厂由于页岩油库存爆满,不得不暂时停产或半停产。抚顺页岩炼油厂有油品储备罐,没有停产。这说明,低原油价格对我国页岩炼油产业有较大冲击。
以上说明,页岩油的售价对于发展页岩油产业起到了关键的作用。经济因素,尤其是原油的价格,是页岩油产业发展的决定性因素。在我国,页岩油通常作为燃料油出售,燃料油的价格和世界原油价格是密切相关的。经验表明,在我国当前的条件下,一般而言,对于可露天开的油页岩,含油率下限定在5%以上,对于地下开的油页岩,含油率下限定在8%以上,才是值得开发利用的。
国际业内专家普遍估计,世界经济恢复以后,到2010年底,国际原油价格将会重新升到80美元/桶以上(胡国松学,2009)。这对页岩油产业的发展是非常有利的。
如果油页岩矿有其他价值较高的伴生矿产,将有利于矿产综合利用和降低成本。
此外,融资困难也对油页岩产业发展形成制约。油页岩产业投资大,生产规模达到10×104t以上的油页岩炼油项目需要投资2~3亿元人民币以上,小企业没有这样的经济能力,银行也困难。油页岩综合利用项目在建设资金上得不到保证。
(三)开发利用的技术约束条件
油页岩主要用于干馏炼油,也可用于直接燃烧产汽发电,以及页岩灰制取水泥等建材。
油页岩干馏炼油分为地下干馏和地上干馏。
地下干馏是指油页岩不经开,直接设法在地下加热,使页岩分解生成页岩油气导出地面。地下干馏工艺适用于埋藏很深(位于地下500m、600m以下)、且油页岩层厚达数十米的油页岩矿藏。美国绿河油页岩矿藏有相当一部分适用于此类工艺;我国油页岩矿普遍较薄,基本没有适合地下干馏工艺的油页岩矿区。尽管个别地区如新疆博格达山油页岩含油率高,矿层厚达160m,但地层产状陡,也不适合地下干馏工艺。而且地下干馏工艺尚不成熟,在美国也正处于现场中试阶段,在我国也未起步试验。
地上干馏是指油页岩经露天或井下开,再经破碎筛分至所需的粒度,在所选用的合适的干馏炉内,加热至500℃左右干馏炼油。
当前,我国的抚顺块状页岩干馏炉是成熟的炉型,但处理量小,每台炉每天加工100t油页岩,油收率也低,只有实验室铝甑油收率的65%,而且开出来经破碎筛分后留下来的小颗粒页岩大约占到15%~20%,这部分不能用于抚顺炉内加工而舍弃,因此不是理想的炉型。我国还有一种气燃式块状页岩方炉,每台炉每天加工可达300t油页岩,油收率较抚顺炉要高,但产出的页岩半焦的热量没有充分利用,也是缺点。再者,这两种炉型环保较差,三废较多,需要认真处理。
国外的干馏炉型,如巴西Petrosix块状页岩干馏炉,每台炉每天加工6000t油页岩,较抚顺炉的处理规模大60倍,油收率可达实验室铝甑油收率的90%,也是成熟的炉型,但其缺点是产出的半焦污染较大,需加以填埋、植被处理。
爱沙尼亚Galoter颗粒页岩干馏炉,用热页岩灰做固体热载体,在回转炉中加热页岩干馏炼油,每台炉每天加工3000t油页岩,较抚顺炉的处理规模大30倍,油收率可达实验室铝甑油收率的85%,而且可将自矿藏开出来的经破碎筛分的全部的颗粒油页岩用于炉子的干馏,且三废处理较易,污水量少,可直接送至电站锅炉烧掉,可以认为此种炉型是环境友好的炉型,是比较理想的,其缺点是工艺复杂,设备较多,操作较难。从工艺技术来看,选用Galoter炉有利于扩大生产规模,有利于提高生产效益,但是如选用Galoter装置,需要和生产或设计单位进行商务谈判,花费大量外汇才能加以引进。
当前抚顺矿务局引进了Taciuk颗粒页岩干馏炉(ATP)。Taciuk干馏炉系加拿大开发、澳大利亚放大、德国制造。由澳大利亚SPP/CPM在澳大利亚建设一台日加工6000t油页岩的示范型干馏炉,经几年的试运,开工率达60%,后SPP公司将该装置售予美国一能源公司,该公司认为Taciuk工艺不太成熟而停产。抚顺矿务局引进的Taciuk炉,规模也是6000t油页岩每天,可以将抚顺炉不能加工的颗粒页岩进行处理,该装置将于2010年年底以前试运。估计需要花费一定的时间才能达到正常运转。
除了引进先进的干馏工艺技术以外,中国当前还自主开发新的较先进的干馏炉型。中石油支持大庆油田用大连理工大学开发的颗粒页岩干馏新工艺,拟建设一套日加工2000t油页岩的工业试验装置,年产5×104t页岩油。还有中煤集团支持黑龙江龙化公司在上海博申公司开发的粉末页岩流化干馏工艺的基础上、开展中试研究(50t油页岩/d),拟建设一套日加工2000t油页岩的工业试验装置,年产5×104t页岩油。这两项都是中国当前自主开发的干馏炼油项目,自中试放大到工业试验规模,是属于风险投资,但是值得鼓励的。
以上说明,我国现有油页岩干馏工艺成熟,但不适合发展大规模页岩油产业;我国自主开发出的较先进干馏工艺处于中试阶段,需要相当长时间才能进入成熟技术。国外先进的油页岩地下干馏工艺尚不成熟,也不适合我国油页岩矿;国外先进的油页岩地上干馏工艺比较成熟,适合发展大规模页岩油产业,但工艺复杂,技术引进需要花费大量外汇、资本投资回收期长,中小规模的企业承受不了。也就是说,目前的油页岩干馏工艺技术水平不支持页岩油产业大规模发展,未来几年油页岩干馏工艺技术水平有待提高,才能支持页岩油产业大规模发展。
(四)环境保护约束条件
油页岩的开方式分地下开和露天开两种。无论是地下矿还是露天矿,都需要把地下水位降低到含油页岩层的层位以下,这样做会危害到矿山附近的耕地和森林。根据粗略估算,为了得到1m3油页岩,一般需要抽出25m3的地下水。抽出的地下水在沉淀固体颗粒后才能排到河里。国外系统监测显示,矿水在很大程度上增加了地面、地下水和湖泊中硫酸盐的含量。在巴西,地下水水位和质量就长期被油页岩矿所扰乱。
用油页岩发电,除了用燃烧较充分的沸腾炉外(德国、以色列掌握这种技术),还有一些用研磨后燃烧的传统方式。研磨燃烧具有利用率低、高污染和高健康危害等不利特点,排除的气体中还有细的、可吸入的扬尘。这些扬尘中含有有毒物质,它们不仅危及电厂附近的环境,而且也影响到远离电厂的地区。另外,页岩油生产过程中放出的热、废水和半焦物质也可能引起环境问题。
环境保护是环保部门约束油页岩产业的主要条件。凡是页岩油生产的新建项目,其可研报告在各级发改委审批前,首先要通过环保部门的评审,对页岩油生产中废水、废料和废气所含的污染物及其处理和排放,都有严格的规定。
对于已存在的页岩油厂和油页岩电站,对环保的要求则较宽松。抚顺矿业集团有两座页岩油厂,其环保几年来虽有改进,厂区绿化较好,但抚顺式炉加料斗未设中间缶,每隔一定时间进料时,炉内油气会外泄,污染大气;此外,生产中发生的污水加入炉底水盆,经页岩灰吸收自水盆排出,从而避免了污水直接排入水系,工厂称为污水的“零排放”,实际上这是污水污染的转移,使得排放至舍场的页岩灰含有了更多的污染物。抚顺矿业集团现正取措施,在露天矿坑口的页岩油厂增设污水处理装置,参照一般炼油厂的污水隔油、浮选和生化处理三道工序处理污水,将净化后的污水加入水盆,以便出水盆的页岩灰不致被污染。吉林汪清页岩炼油厂的三废污染非常严重,臭气熏天,是环保较差的典型。
近年来,我国节能减排任务相当艰巨,对节能减排的要求越来越严格。2009年以来,国家还积极研究制订应对全球气候变化战略措施,把控制温室气体排放和适应气候变化目标作为制订中长期发展战略和规划的重要依据,纳入国民经济和社会发展规划中。这对油页岩产业发展是重大挑战。
此外,平原地区油页岩多分布有基本农田或耕地。例如,吉林扶余、前郭、农安、长春岭等地的油页岩分布区,多是国家生态粮食基地,老百姓吃水主要依靠地下水,油页岩开发可能破坏地下水和粮食基地生态环境。因此,吉林省国土厅建议把这些地区的油页岩作为战略储备起来。海南省把建设生态环境、发展旅游业作为本省的发展战略,儋州油页岩矿的开发将受到重大挑战。
以上表明,环保对油页岩产业的发展越来越严格了。油页岩开发利用的环境保护问题将对未来油页岩产业的发展起很大制约作用。
(五)政策约束条件
对油页岩开发利用来说,尽管重大影响因素主要是石油价格,但适宜的政策对其发展亦十分重要。油页岩产业发展主要涉及财税优惠政策、环境保护政策和政策。
有合理的财税优惠政策护持,可以保障页岩油产业可持续发展,在低油价下保证页岩油生产可以赢利或减少损失。我国曾有针对油页岩作为煤矿副产综合利用的财税优惠政策。国家发改委、财政部、国家税务总局于2004年在关于印发《综合利用目录》(2003年修订)的通知中,将煤的伴生油页岩及所生产的页岩油列为综合利用的产品给予税收优惠的政策。历年来优惠政策包括增值税即征即退,及对企业所得税实行税收优惠。这对煤矿充分利用其副产———油页岩、促进我国页岩油产业的发展起了很好的促进作用。但在《综合利用企业所得税优惠目录》(2008年版)中,却未明确列入煤系伴生矿油页岩及其所生产的页岩油产品。经抚顺矿业集团询问,国家发改委有关人士说遗漏了。抚顺矿业集团希望考虑如2004年那样将页岩油列入综合利用产品给予税收优惠的政策。
但是,我国没有针对独立油页岩矿、油页岩主矿开发利用的财税优惠政策。尽管国家发改委于2007年提出的产业结构调整指导目录中,将油页岩列为第一类鼓励类的项目(“六、石油、天然气”中的“2.油页岩等新能源勘探及开发”),这应该会对我国油页岩产业的发展起到鼓励和促进作用,但效果不如力度大的财税优惠政策。
我国没有针对油页岩产业的专门环保政策。制定油页岩开发利用环境保护的规范和合适政策,既可以促进油页岩产业可持续发展,也可以避免油页岩开发利用造成环境破坏。
我国现行政策对油页岩没有特殊规定,对油页岩的管理重视不够。一些地区和单位存在地方保护主义,影响了油页岩的开发利用。例如,有雄厚经济、技术实力的能源公司,可能无法得到好的油页岩矿;有油页岩的地方或单位,可能不具备油页岩开发的经济和技术实力,或不准备进行开发利用。因此,需要研究管理政策对油页岩开发利用的约束。
综上表明,未来有关优惠政策、环保政策、管理政策等方面的合理制定将促进我国油页岩产业健康发展。
一、国外油页岩勘查
世界上大多数油页岩区地质勘探程度不够,研究程度很低,也没有统一估算量的标准,不同国家对油页岩量估算所用的工业指标不同,因此不同学者估算的量难以对比,故也很难对全球油页岩量进行正确估算。目前只有美国、澳洲、瑞典、爱沙尼亚、约旦、法国、德国、巴西和俄罗斯等国的部分油页岩矿床做了详细勘探和评价工作,其他许多矿床的潜力有待进一步探明。
油页岩在世界许多地区都有分布,但分布并不均匀,主要分布于美国、俄罗斯、加拿大、中国、扎伊尔、巴西、爱沙尼亚、澳大利亚等国家(表2-4),其中,美国、俄罗斯和巴西三个国家的油页岩量就占了整个世界页岩油的86%。据美国能源部能源信息署最新统计,根据目前全球33个国家油页岩统计,若将它折算成页岩油,可以达到4110亿t,超过了常规石油量(2710亿t)。但从世界石油的评价现状来看,这只是一个很保守的数据,探明的油页岩储量还只占整个量的一小部分。
(一)美国
2002~2003年美国对油页岩的评价进行了专项基金研究,其油页岩量占世界的69%,量约33400亿t,折算成页岩油3035.66亿t。美国的油页岩主要形成于古近纪和新近纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。美国主要有两个油页岩矿床:位于科罗拉多州、怀俄明州、犹他州的始新世绿河矿床和美国东部的泥盆纪密西西比纪黑色页岩矿。此外,美国东部分布有宾夕法尼亚纪煤矿床伴生的油页岩矿床,内华达州、蒙大纳州、阿拉斯加州、堪萨斯州等地方也陆续发现了一些油页岩矿床。但目前人们研究的重点仍是绿河油页岩矿床和晚泥盆纪—早密西西比纪的黑色页岩。
美国绿河油页岩矿是世界上最大的油页岩矿,沉积时代为早始新世—中始新世。主要沉积在皮申斯、尤英塔、绿河、瓦沙基4个盆地内,前两个盆地分别位于科罗拉多州和犹他州,后两个则位于怀俄明州。绿河油页岩矿为湖相沉积,其分布面积大约有65000km2,但最厚和最富的油页岩集中在南部盆地的中央,页岩最深可达1200m。油页岩层一般较厚,含油量平均约11.44%,局部高达38.12%。除绿河油页岩矿外,分布在美国东部的晚泥盆纪—早密西西比纪之间的黑色油页岩的储量也相当丰富,仅次于绿河油页岩矿。美国东部的油页岩为内陆海沉积环境,内陆海覆盖了密西西比河以东的美国的中部和东部的大部分地区。泥盆纪—密西西比纪油页岩分布范围为650000km2,从纽约州至得克萨斯州,它们的埋深可达到3000m以上,含油量为9.53%。页岩油地质储量估计高达1500亿t,其中5%的油页岩可以通过露天矿开(Doncan和Swanson,1968)。
表2-4 世界主要国家油页岩换算成页岩油的储量表
(二)澳大利亚
澳大利亚油页岩沉积跨越时代很广,从寒武纪—第三纪都有分布。根据澳大利亚国家能源咨询委员会的资料(Smith等,1959;Lishmund,11;Cane,16),澳大利亚油页岩总储量为580亿t,折算为页岩油45.31亿t。推断的次经济价值的页岩油地质储量为4500亿t。澳大利亚油页岩主要分布在东部,东部三分之一的领土(昆士兰州、新南威尔士、南澳大利亚、维多利亚以及塔斯马尼亚州)油页岩都较发育,其中昆士兰州油页岩最有经济开发价值。昆士兰州第三纪油页岩主要包括湖相朗德勒(Rundle)、tuart和康多尔(Condor)油页岩,以及JuliaCreek海相油页岩。JuliaCreek海相油页岩分布很广,而且埋藏很浅,但是品位较低,平均只有 3. 53% (Ozimic andSaxby,1983)。昆士兰东部主要产出二叠纪油页岩,分布在罗克汉普顿附近的朗德勒(Bundle),在沿海地区有油页岩 4 亿 t,其中 2 /3 的含油量都大于 3. 81% 。
(三)巴西
巴西页岩油量约 117. 34 亿 t。油页岩主要形成于二叠纪和早古近纪。早古近纪油页岩位于圣保罗东北沿帕拉伊巴河的特列门贝—陶巴特盆地。帕拉伊巴河流域主要有两个油页岩矿区,面积约 86km2,页岩油总量约 3 亿 t。油页岩为湖相成因,含页岩油3 亿 t,其中50%位于25m 厚的覆盖层下面,可用露天方法开。二叠纪伊拉蒂组油页岩品级高,是巴西经济效益最好的油页岩矿。
(四)加拿大
加拿大油页岩主要形成于奥陶纪—白垩纪,油页岩类型分为湖相和海相。现已发现 19 个沉积矿床 (Macauley,1981; Dies and Nassichuk,1988)。其中,最有开价值的是位于 Fundy 盆地的 Moncton 次级盆地,介于 St. Johns 和 Moncton 之间的新不伦瑞克南部的石炭纪 Albert 组的湖相层状油页岩,厚度介于 15 ~360m。下石炭统湖相油页岩主要发育于 Grinnell 半岛的德文郡岛—加拿大北极圈群岛的一个岛屿,油页岩厚度最厚可达 100m。目前,加拿大油页岩的探明储量还比较少。发育在加拿大西北部上白垩统的油页岩,主要为安德森平原及 Mackenzie 三角洲沉积。现已部分开,具有一定的经济价值。
此外,法国、德国、英国、意大利、俄罗斯的油页岩也较丰富,约旦、土耳其等国家也有一定的油页岩储量。
因此,从世界石油来看,很多国家的油页岩并未做过详细的普查,探明的油页岩储量还只占整个量的一小部分。随着全球能源消耗的快速增长,开展全球油页岩量的评估已迫在眉睫。油页岩巨大的储量将对全球的能源战略起到重要的作用。从所统计的油页岩量分布看,低含油率的油页岩占了绝大多数。目前,油页岩的综合开发技术普遍较低,根本不能对低含油率的油页岩进行开发,如果不断研制开发先进的科学技术手段及设备,将极大得提高油页岩的综合开发能力,对全球能源走可持续发展道路具有举足轻重的地位。
二、国外油页岩开发利用
(一)油页岩开发利用技术
油页岩用途广泛,油页岩开发利用涉及的关键技术比较多,主要体现在油页岩的开技术、油页岩燃烧发电工艺、页岩油提取技术、油页岩生产过程中的废物利用技术以及油页岩综合开发利用等技术。
1. 油页岩开技术
油页岩开方法有矿法和地下干馏法二类。目前世界上用的多为矿法,地下干馏技术还处于试验阶段,尚存在具体技术难题。矿法又分为露天开和矿井开两种方法,世界上适合露天开的油页岩比例很小。开出来的油页岩在地面干馏釜中干馏,油收率很高,但在矿、运输、矿石粉碎、废页岩处理、恢复植被、控制污染和水等的方面投资大,经营费用高。实际上,许多油页岩都是通过地下开回收的。但各种地下开法的油回收率低于地面干馏法。运用较成功的是由西方油页岩有限公司 Ralph M. Parsons 公司共同研制的垂向型就地干馏,并由西方公司在科罗拉多州实现了工业和商业规模的生产。目前,荷兰壳牌公司正在研究油页岩地下裂解技术,使油页岩直接在地下液化、气化。这不但提高了油页岩开发利用效率,而且减少了开过程中对环境和生态的破坏。但壳牌公司提供的 ICP 技术也有自身的条件,必须满足油页岩有效厚度与含油率两者乘积满足 274,含油率最低应≥3. 04%。依据目前我国油页岩的分布特征,很难有满足 ICP 技术开发的地区。并且,此技术也有自身的一些弊端。例如,在美国,针对在美国科罗拉多州西部高原上建立的 ICP 实验基地进行了可行性分析,报告证实了科罗拉多州丰富的油页岩储量,但表示 “初期商业运作有可能要等到 10 多年以后”,并且 “有很大的技术、经济以及环保方面的不确定性”。美国丹佛荒野协会的史蒂夫·史密斯认为,壳牌石油公司开行为是一种 “错误的愿望、夸张的需要和无法实现的承诺”。有数据表明,每生产一桶石油,需要消耗三桶水。史密斯表示,新技术有可能消耗大量的地下水,从而影响数十万居民的生活用水。壳牌石油公司前项目经理罗伯特·卢克斯认为,水将是限制油页岩开发的重要因素。20 世纪 80 年代他所负责的项目以失败告终,已退休 28 年的他目前是一名顾问,并撰写了一本关于油页岩的书。虽然他对于油页岩开的前景表示乐观,但他认为目前该行业面临的形势紧迫,可靠的科学信息也不够充分,而且现有的技术不够经济,如果不适当放缓开发的步伐,势必重蹈当年的覆辙。
2. 油页岩循环流化床技术
油页岩的第二大使用潜力是燃烧发热发电。世界上工业应用的有三种燃烧工艺,粉末页岩悬浮燃烧 (爱沙尼亚)、颗粒页岩流化燃烧 (德国)及颗粒页岩循环流化燃烧 (以色列及中国)。循环流化床技术是近年来研制的一种新型洁净煤燃烧技术。它显示了其燃料适应性广、负荷调节灵活等明显优点,特别是在燃用低质煤种和煤质多变的场合,和相同容量的链条炉、煤粉炉相比,不仅热效率可有相当大的提高,在燃料制备方面,不需要煤粉炉所要求的庞大而复杂的制粉系统。这种特点比较适合于油页岩的燃烧。德国鲁奇公司和芬兰奥斯龙公司是研究开发循环流化床燃烧技术较早的公司。进入 90 年代,循环流化床燃烧技术得到更大的发展,至今已经形成了鲁奇炉型 (最大容量锅炉为 700t/h 级亚临界压力循环流化床锅炉,1996 年投入商业运行)、奥斯龙炉型、福斯特—惠勒炉型 (最大容量锅炉为 783t/h 级亚临界压力循环流化床锅炉,19 年投入商业运行)、巴特利炉型 (最大容量为日本三井 300t/h 多固体循环流化床锅炉)、德国巴高克炉型 (最大容量为 350t/h 高压电站锅炉)和美国巴威的内循环炉型 (最大容量为 210t/h 高压循环流化床锅炉)等几个各具特色的主要炉型。与此同时,传统燃烧技术的锅炉设计制造公司纷纷投入大量的资金及人力进行循环流化床燃烧技术的研究开发,其中的代表包括法国通用电气阿尔斯通 Stein 公司用 Lurgi CFB 技术、美国ABB - CE 公司用 LuriCFB 技术、德国 LLB 公司用的 Luri 和 Circofluid CFB 技术、美国 Foster wheeler 公司用的 F - W 和 Pyroflow CFB 技术。
3. 油页岩干馏技术
油页岩的最大使用潜力是干馏制取页岩油。油页岩干馏技术比较先进的国家有爱沙尼亚、巴西、澳大利亚、中国和俄罗斯等国。迄今世界上较成熟且经长期生产的有:爱沙尼亚的 Kivioli 块页岩干馏炉和 Galoter 颗粒页岩干馏炉; 巴西的 Petrosix 块页岩干馏炉; 中国抚顺式块页岩干馏炉; 澳大利亚的 Taciuk 颗粒页岩干馏炉。
爱沙尼亚的 Galoter 颗粒页岩干馏炉处理量大,油收率高,产高热值气,可处理颗粒页岩,适合有条件的大中型油页岩炼油厂; 巴西的 Petrosix 块页岩干馏炉处理量很大,油收率高,产高热值气,处理块页岩,投资高,适合大中型油页岩炼油厂; 澳大利亚的 Taciuk 颗粒页岩干馏炉处理量很大,油收率高,产高热值气,处理颗粒页岩,油页岩经加氢改质,质量好,投资高,适合于大中型油页岩炼油厂。中国抚顺式块页岩干馏炉处理量较小,目前,桦甸用的是巴西的干馏炉型。
(二)油页岩综合利用
油页岩由于其自身的特点,开发利用已经渗透到提炼页岩油、发电、取暖、制造水泥、生产化学药品、合成建筑材料以及研制土壤增肥剂等各个领域。目前,全球油页岩主要用于发电和供暖。据统计,2000 年全球开的油页岩中有 69% 用于发电和供暖,25%用于提炼高收益的页岩油及相关产品,6% 用于生产水泥、化工以及其他用途(图 2 -1)。
图 2 -1 2000 年世界油页岩利用百分率 (据 Dr. K. Brendow,2003)
世界油页岩工业约始于 1830 年,页岩油作为照明用而发展起来。目前,世界上油页岩工业主要分布在爱沙尼亚、巴西、美国、德国、澳大利亚、俄罗斯和以色列等国。爱沙尼亚的油页岩主要用于发电和提炼页岩油,2002 年油页岩开量达到3 000 多万 t,用油页岩生产出来的电力除了可以满足本国的需要,还可以向邻国出口; 巴西从 1935年就开始生产页岩油用于运输燃料,并在油页岩中可提取硫和放射性铀; 美国主要是利用露天开和蒸馏方法提取页岩油,2000年美国和爱沙尼亚签署了两国在油页岩开发利用技术及工艺方面进行了合作的协议;德国的油页岩主要用于水泥和建筑材料,每年利用50万t油页岩作为燃料,其灰分用于生产水泥;澳大利亚除了发电和提取页岩油外,还提取镍化学添加剂;俄罗斯、匈牙利、乌克兰、奥地利、保加利亚和南斯拉夫等国将大量油页岩加工成肥料,或加工成土壤稳定剂,用于酸性土壤的中性化。另外,以色列、约旦、泰国和加拿大等也非常重视油页岩的开发和利用。但是,还有一些国家,如加拿大、瑞士、约旦、摩洛哥、南非等国在油价市场的竞争下被迫停止了油页岩工业生产。
三、实例分析———爱沙尼亚
(一)油页岩现状
爱沙尼亚油页岩主要为库克油页岩,从爱沙尼亚北部向东至俄罗斯圣彼得堡,油页岩分布面积约50000km2,页岩油探明储量24.94亿t。爱沙尼亚有21个油页岩矿,主要分布在库克油页岩矿区,一个是爱沙尼亚矿区,另一个是较新的Tapa油页岩矿区。
(二)油页岩开发历史
爱沙尼亚是目前世界上利用油页岩比较多的国家之一。爱沙尼亚81%的油页岩都用来发电供应全国92%的电力,16%用于石油化工,剩余的部分用于水泥制造以及其他一些产品的加工利用(图2-2)。
爱沙尼亚油页岩工业开始于1916年,在J?rve和Pervade两个城镇进行露天开。每年共开56万t油页岩。后来因独立战争的爆发而被迫停产。
1918~1945年,爱沙尼亚油页岩工业持续稳定发展。1918年独立战争后,油页岩开量为1.7万t,并且建设了第一个国有油页岩工厂。同时,私有油页岩工厂也不断出现,有本国人投资的,也有德国、英国、瑞典、丹麦等国外私人投资。随着人们对油页岩的兴趣不断增加,到1933年20项油页岩开发优惠政策出台,鼓励油页岩勘探开发。总勘探开发面积达1250km2。
到1940年,爱沙尼亚共计开油页岩1100万t,平均年产量达170万t。刚开始油页岩开是顺着露天油页岩地层开,后来油页岩的露天开上覆地层厚度为8m,继而开始油页岩地下开。
第二次世界大战后,爱沙尼亚在1945~1946年对14个小型露天矿开展了详细的研究,并在一些矿田中实施钻井开。1947~1965年,逐步在东部开发了50个油页岩矿。1950年,油页岩产量为350万t,到1955年,油页岩产量达到700万t。油页岩主要用于Tallinn、Kohtla-J?rve和Ahtme的发电厂,Kohtla-J?rve和Kivi?li的化工厂,以及Kunda水泥厂。1946年和1960年先后两次进行了油页岩储量评价,分别为10亿t和33亿t(图2-2)。
图2-2 爱沙尼亚油页岩产产量变化图(据V.Kattai,U.Lokk,1998)
1965年,爱沙尼亚建立了新的发电所(波罗的海热发电所),年输出电1400MW,而后又建立了爱沙尼亚热发电所,年输出电2000MW,因此对油页岩的需求巨增。为了满足对油页岩的不断需求,Viru(1965年);Estonia,三个露天矿(13年),Sirgala(1963年),Narva(10年),Oktoobri(现今改名为Aidu)(14年)等油页岩矿先后建立。油页岩产量从1960年的920万t上升到10年的1750万t。16~1987年,爱沙尼亚开始在西部和西北部进行油页岩开。1981年,由于列宁格勒地区建立了Sosnov?iBor核电站,相应的对油页岩发电的需求减少。1985年开量为2570万t,1990年开量为2120万t,1995年开量为1210万t,其中一半以上都为露天开(图2-2)。
近年来,由于社会对电的需求量有所增大,决定启动“重建油页岩地区”,加大对油页岩的利用。在2006年,爱沙尼亚发电厂和炼油厂将分别需要994万t和644万t的油页岩;其他方面的用途可能持平,稳定在74万t左右。因此,爱沙尼亚的油页岩产量将从1230万t增加到1700万t。到2020年,规划新建一座400万t规模的油页岩工厂。倘若爱沙尼亚发电能用沸腾炉技术,这些项目将能够实施。届时,油页岩产量将达到 2 100 万 t 以上。