油页岩 页岩油

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• 1、国内外油页岩开发利用前景及对策
• 2、油页岩油是什么？

国内外油页岩开发利用前景及对策

优质回答张家强王德杰

（中国地质调查局发展研究中心，北京，100037）

一、油页岩特征

油页岩（oil shale）是一种富含有机质、具有微细层理、可以燃烧的细粒沉积岩。油页岩中有机质的绝大部分是不溶于普通有机溶剂的成油物质，俗称“油母”。因此，油页岩又称“油母页岩”。

油页岩是一种能源矿产，属于低热值固态化石燃料。一般地，国际上常以每吨能产出0.25桶（即0.034吨）页岩油的油页岩称为“油页岩矿”，或者将产油率高于4%的油页岩称为矿。过去，我国将含油率在5%的油页岩定为富矿，并计算储量；含油率在5%以下的油页岩定为贫矿，不计算储量；也有将油页岩产油率低于6%者定为贫矿，高于10%者定为富矿。

（一）油页岩地质特征

油页岩外观呈浅灰至深褐色，多呈褐色；具微细层理；相对密度为1.4～2.7吨/立方米。

油页岩主要成分是有机质、矿物质和水分。油页岩中油母含量约10%～50%。油母是由复杂的高分子有机化合物组成，富含脂肪烃结构，而较少芳烃结构。有机化合物主要由碳、氢及少量的氧、氮、硫元素组成；其氢碳原子比（H:C）为1.25～1.75，要高于煤炭的有机物质H:C比。油母含量高，氢碳原子比大，则油页岩产油率高。油页岩中矿物质有石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等，但主要是粘土矿物。油页岩中矿物质常与有机质均匀细密地混合，而且矿物质含量通常高于有机质。当油页岩含有大量粘土矿物时，往往形成明显的片理。水分含量与矿物质颗粒间的微孔结构有关，油页岩中含有4%～25%不等的水分。

用于商业开采的油页岩其有机质：矿物质之比约为0.75:5～1.5:5，低于煤炭中的有机质：矿物质比值。煤炭中该比值常大于4.75:5。

（二）油页岩成因类型

根据沉积环境，油页岩可分成陆相、湖相和海相3种基本成因类型。陆相油页岩中的有机质是由富含脂质的有机物组成，主要有树脂、孢子、蜡质表皮和那些常见于成煤湿地或沼泽的陆源植物根茎的软组织，它们埋藏后经过煤化作用，形成油页岩中的有机质，因此，这种油页岩也是一种含有较高矿物质的腐泥煤。湖相油页岩中的有机质母质主要是指生活于淡水、咸水和盐湖的低等浮游生物藻类，藻类埋藏后经腐化和煤化作用后形成油页岩中的有机质。海相油页岩中的有机质母质主要是海藻、未知单细胞微生物和海生鞭毛虫。油页岩的沉积环境范围很广，因此，油页岩具有多种有机质和矿物质。

二、油页岩用途

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3种主要用途。

1.干馏制取页岩油及相关产品

若将油页岩打碎并加热至500℃左右，就可以得到页岩油。我国常称页岩油为人造石油。一般来说，1吨油页岩可提炼出38～378升（相当于0.3～3.2桶）页岩油。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。

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。目前普遍采用前一种形式。其次，可以利用油页岩燃烧供暖。在2001～2002年度，爱沙尼亚利用油页岩发电和向居民、工业供暖所创造的效益分别占国家税收的76%和14%，对其国民经济具有重要意义。再次，可以利用油页岩燃烧带动发动机，用于长途运输。

3.生产建筑材料、水泥和化肥

作为副产品，油页岩干馏和燃烧后的页岩灰主要用于生产水泥、砖等建筑材料。在德国，每年有30万吨油页岩用于水泥的生产。在我国，油页岩干馏和燃烧后的半焦灰渣用来制造砌块、砖、水泥、陶粒等建材产品。

此外，油页岩还可以直接用于有机肥料的生产。如我国陕西铜川市汇源实业开发总公司就拟投资1000万元，利用印台地区现有的油页岩资源，在原有5万吨磷肥生产线的基础上进行技术改造，建设年产5万吨油页岩有机复合肥的生产线。

不同国家对油页岩的用途不同。在爱沙尼亚，油页岩主要用来发电和提炼页岩油；在巴西，油页岩主要用作运输燃料；在德国，油页岩主要用于制造水泥和建筑材料；在中国和澳大利亚，油页岩主要用于提炼页岩油和用作燃料；在俄罗斯和以色列，油页岩主要用于发电。

三、全球油页岩分布及开发利用现状

（一）全球油页岩分布

不完全统计表明，全球油页岩蕴藏资源量巨大，估计有10万亿吨，比煤资源量7万亿吨还多40%。表1统计了世界各国主要油页岩矿床所蕴藏的页岩油资源量。从中可以看出，全球油页岩产于寒武系至第三系，主要分布于美国、扎伊尔、巴西、意大利、摩洛哥、约旦、澳大利亚、中国和加拿大等9个国家。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。其他很多矿床的资源潜力有待进一步探明。如果考虑到有些国家的数据没有收集全，有些矿床的资源量没有做充分的调查和评价，那么全世界油页岩蕴藏的页岩油资源总量大体有2.6万亿桶或3662亿吨。也有估计为4110亿吨或4225亿吨。无论如何，全球油页岩含油量约比传统石油资源量2710亿吨（IEA，2002年《世界能源展望》）多50%。

表1世界油页岩中的页岩油资源（Matthews 1983）

续表

注：表中中国的数据是探明储量，探明和预测储量有205800百万桶。

需要指出的是，全球油页岩可采资源量中页岩油总量可能要比估计小得多。有人估计只有282亿吨。这是因为，实际可以获得的资源量要受一些因素影响。例如，一些矿床埋藏太深以至于不能经济开采；地面上的土地利用也在很大程度上限制了有些油页岩矿床的开发，尤其是那些工业化程度高的城市。

（二）全球油页岩开发利用现状

油页岩的开发利用可以追溯到17世纪。到19世纪时，油页岩的年产规模达百万吨，已经可以从油页岩中生产一些诸如煤油、灯油、石蜡、燃料油、润滑油、油脂、石脑油、照明气和化学肥料、硫酸氨等产品。到20世纪早期，由于汽车、卡车的出现，油页岩作为运输燃料被大量开采。直到1966年，由于原油的大量开采利用，油页岩作为主要矿物能源才退出历史舞台。但是，现在油页岩的利用更加广泛，爱沙尼亚、巴西、中国、以色列、澳大利亚、德国等国对油页岩的利用已经扩展到发电、取暖、提炼页岩油、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方面。

油页岩产量高的国家主要有爱沙尼亚、俄罗斯、巴西、中国和德国。有数据表明，世界油页岩的产量经历了两个高峰期（见图1）。第二个高峰期是在1980年，产量达到4540万吨的历史高峰。此后产量基本上一路下滑，到2000年，产量只有1600万吨。

目前，全球油页岩主要用于发电和供暖。据统计，2000年全球开采的油页岩中有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%用于生产水泥以及其他用途。

爱沙尼亚是世界油页岩开发利用程度最高的国家。2002年，爱沙尼亚油页岩的产量达1230万吨，约占世界产量的75%。2000年，全球页岩油年产量约50万吨，爱沙尼亚就生产了23.8万吨，约占世界产量的47%。爱沙尼亚有4个装机容量为2967MW的油页岩发电厂，它们也是世界上装机容量最大的油页岩发电厂。

图11888～2000年爱沙尼亚、俄罗斯、巴西、中国和德国的油页岩产量（百万吨）

利用油页岩生产页岩油的国家还有巴西、中国和澳大利亚。巴西1999年生产了19.5万吨页岩油；中国2001年生产了8万吨页岩油；澳大利亚2001年生产了2.8万吨页岩油，2002年上升到6万吨。

利用油页岩发电的国家还有中国、以色列和德国。中国的油页岩发电厂装机总容量为24百万瓦；以色列的油页岩发电厂规模为12.5MW；德国的油页岩发电厂规模为9.9MW。

随着开发利用技术的进步和环保意识的增强，全球趋向于充分利用油页岩资源。目前，油页岩的利用已经更趋复合化、多元化。例如，在德国一个名叫DRZ的工厂中，油页岩既用来发电作为工厂的动力，又用作炼渣砖的燃料和原材料，生产水泥、土壤或岩石的稳固剂、填充剂和密封材料。多余的电能还可以卖给公众电网。

四、我国油页岩分布及开发利用现状

（一）我国油页岩分布

我国油页岩资源较丰富，石炭系—第三系都有产出，但主要产于第三系。我国油页岩资源未进行全面调查，还没有能反映资源全貌的较为准确的数据，各种数据差别悬殊。从表2的数据看，地质部1980年公布的截至1979年底含油率大于5%的表内油页岩储量311.7亿吨是可信的，抚顺石油研究所的预测油页岩储量4520亿吨的依据较充分，两项合计为4831.7亿吨，居世界第4位。

表2中国油页岩资源预测总表

我国油页岩矿的含油率一般大于5%，多在6%左右。若按含油率6%折算，我国页岩油的远景地质储量达289.9亿吨。已探明的储量折算成页岩油，至少有18.7亿吨。若按抚顺石油一厂、二厂的经验数据，每33～35吨油页岩生产1吨页岩油折算，探明的油页岩储量311.7亿吨，可生产9.17亿吨油；预测储量4520亿吨，可生产132.9亿吨油，两项合计为142亿吨。我国油页岩的分布比较广泛，但分布不均匀，主要分布于内蒙古、山东、山西、吉林、黑龙江、陕西、辽宁、广东、新疆等9省。由于勘探程度较低，目前仅在14个省（区）计算了探明储量，其中吉林、辽宁和广东的储量较多，合计约占全国探明储量的90%。有21个省（区）做了储量预测，内蒙古、山东、山西、吉林和黑龙江等省的预测储量大（见表3）。

表3我国部分省油页岩资源量单位：亿吨

1.吉林省

吉林省油页岩资源量丰富，相当于100亿吨石油，分布于二叠系—第三系。其中第三系、白垩系油页岩远景资源量就达209.05亿吨。

吉林省油页岩总地质储量有499亿吨。已列入储量表的有7处矿床，总保有储量174.5亿吨，占全国油页岩储量的55%，居第一位。油页岩产地比较集中，主要分布在农安、桦甸、罗子沟3个地区。

农安油页岩资源十分丰富。从农安至登娄库7000余平方公里范围的普查获知，5个矿床的保有储量就有168.9亿吨，占全省储量的97%，占全国探明储量的一半，具有较大的资源优势。桦甸市油页岩保有储量30.6亿吨。汪清县罗子沟油页岩储量范围为60平方公里，远景储量4.5亿吨；已经探明储量面积为19平方公里，储量1.5亿吨，平均含油品位大于或等于8%。

2.广东省

广东省的油页岩资源也相当丰富，总地质储量约132亿吨。探明储量75.7亿吨，位居全国第二。油页岩主要集中在茂名，探明储量51亿吨。

3.辽宁省

辽宁省油页岩分布较广，主要分布于抚顺、锦州、阜新、葫芦岛、秦皇岛等市，总地质储量有109亿吨。探明储量有37亿吨。锦州凌源市五家子矿区按含油率4%或4%～25%计算，油页岩储量为1098万吨。

4.山西省

山西省有工业价值的油页岩，主要形成于石炭纪和二叠纪，分布于蒲县东河至洪洞三交河、保德县腰庄一带的古生代煤系地层中。山西省油页岩推测储量有430亿吨，探明储量有1.47亿吨。蒲县东河矿区D级油页岩储量为270.1万吨，含油率6%～8%；底部伴有0.4～0.6米固体石油的腐泥煤，含油率为18%～24%。洪洞县三交河矿区油页岩和含油煤的储量共有8462万吨，含油率在6%左右。此外，大同、浑源等地，也探明有腐煤泥的储藏。

5.陕西省

陕西省油页岩分布较广，铜川市宜君县、咸阳市永寿县、延河流域都有分布。其中以铜川居多，位居全省首位。

（二）我国油页岩开发利用现状

我国油页岩综合开发利用时间比较早，主要有吉林省、辽宁省和广东省。早在20世纪50年代初，我国就在广东茂名建造了油页岩制油厂，我国石油主要以人造页岩油为主。由于石油短缺，当时还出现了“是发展人造油还是发展石油”的争论，后来“发展石油”，发现了大庆油田，“人造油”才渐渐退出主要地位。

广东省茂名市石油公司油页岩矿业公司经历了半个世纪后，目前已经具备750立方米/年的采掘能力，有着丰富的干馏技术，并在油页岩综合利用方面取得可喜成果。例如，利用页岩灰渣制砖和生产水泥；从排弃沙土中回收生产优质高岭土，形成了年产高岭土精粉3万吨能力；利用页岩灰渣做陶粒、陶织、塑胶制品掺和料、填充料。1996年，广东省进行了油页岩开发利用科技攻关，对油页岩发电燃烧技术进行了应用研究，对茂名地区的油页岩开发利用做了总体规划。2001年，广东省开始重视茂名地区油页岩开发与环境保护，由环保局资助了项目《油页岩废渣场退化生态系统的生态恢复研究》。

吉林省油页岩开发利用始于1958年，在国家支持下，由延边州石油公司筹建了汪清县罗子沟炼油厂，总投资约300万元，生产页岩油40吨，由于当时设备落后及其他原因，于1960年停产。1993年，辽宁省葫芦岛龙腾投资咨询有限公司计划投资8亿元人民币，在罗子沟建设油页岩综合开发利用工程。该项工程分三期建设完成，时间跨度为2004～2007年，工程完成后可形成年产300万吨矿石、20万吨页岩油、5000公斤稀贵金属的生产规模，并建成一个5000千瓦/时余热发电厂、油页岩综合开发利用研究所、水泥厂、砖厂和稀贵金属提炼厂等相关工程。

1993～1996年，在国家、省和地方政府的共同努力下，吉林省桦甸市建立了油页岩示范电厂。1999年实现了年发电量9500万千瓦/时，供热面积达到53万平方米。目前又在筹建二期工程，总体目标是：生产能力达到年耗油页岩36万吨，年发电量18000千瓦/时，年供电14400千瓦/时，年供热310万吉焦，年产建材30万立方米。到2005年，总装机达到4.3万千瓦，年发电2.75亿千瓦/时，年供热310万吉焦，总供热面积达到150万平方米，灰渣砖达到30万立方米（据吉林政府网）。

此外，桦甸热电厂也在积极招商引资，筹划项目总经费达42169万美元的工程。工程预计建设年产250万吨油页岩的矿区；利用采出的油页岩建设年产20万吨原油的炼油厂；利用炼油残渣建设10万千瓦的半焦发电厂；利用电厂半焦灰渣建设砌块、水泥、陶粒等建材产品项目。

辽宁省油页岩综合开发利用也较早。目前，抚顺是我国以油页岩为原料的大型石油加工基地之一。2003年，辽宁省科技基金资助了《油页岩高效合理利用研究》项目，目的是针对油页岩制油新方法、页岩油性质与深加工、油页岩与废旧高分子材料共炼等进行研究。

五、全球油页岩开发利用前景

（一）目前油页岩开发利用的局限性

全球油页岩资源丰富，用途广，开发利用时间也较早，但并不被大多数国家所重视。这主要有两个方面的原因。

1.生产页岩油和油页岩发电成本高

油页岩的最大使用潜力是提炼页岩油。在传统石油供给不足时，页岩油可望成为石油的替代品；或者是在那些缺少石油资源或石油资源量不足的国家，为了降低对外依存度，可以用页岩油替代石油，满足本国建设的需要。然而，就目前技术看，油页岩提炼页岩油的成本要比生产或购买石油和其他燃料产品要高。爱沙尼亚2000年的经验显示，只有当原油的进口价高于25美元/桶、重油的进口价高于95美元/吨时，生产页岩油才有经济意义，页岩油才有可能替代传统的石油，满足世界对化石能源的需求。

油页岩的第二大使用潜力是发电。爱沙尼亚2000年的经验显示，只有当煤的进口价高于40美元/吨、天然气的进口价高于3.5美元/兆英国热单位（MBTU）时，用油页岩发电才是经济的。

2.对环境的污染较大

油页岩的开采方式分地下开采和露天开采两种。无论是地下采矿还是露天采矿，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1立方米油页岩，一般需要抽出25立方米的地下水。抽出的地下水在沉淀水中的固体颗粒后才能排到河里。系统监测显示，采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采矿所扰乱。

用油页岩发电，除了采用燃烧较充分的沸腾炉外（德国、以色列掌握这种技术），还有一些采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、废水和半焦炭物质也可能引起环境问题。

总而言之，在目前技术条件下，对油页岩的利用存在很大的阻力。在未来若干年内，页岩油还不能代替原油、煤炭在化石燃料市场上的地位。

（二）全球油页岩开发利用前景

虽然目前油页岩的开发利用还有局限性，但是，倘若今后技术能跟上环境的要求，能满足经济条件，那么油页岩开发利用前景将是十分光明。澳大利亚、爱沙尼亚对油页岩开发利用前景十分看好，都制定出了宏伟计划。德国、以色列对充分利用油页岩资源和保护环境非常重视，开展了大量有关油页岩综合利用的研究，并掌握了先进技术。

在2002年11月爱沙尼亚首都塔林召开的《全球油页岩的利用与展望》会议上，来自13个国家的230位专家讨论认为，自1980年油页岩的产量开始减少以后，油页岩的开发利用前景在目前看来一片大好。当传统油资源变得紧缺时，当污染小和效率更高的技术得到广泛应用后，短期（2006年）、中期（2020年）及2020年以后，油页岩的产量会逐渐增大。

1.2006年

在爱沙尼亚，由于社会对电的需求量有所增大，政府决定启动“重建油页岩地区计划”。在2006年，爱沙尼亚发电厂和炼油厂将分别需要994万吨和644万吨的油页岩，其他方面的用途可能持平，稳定在74万吨左右。因此，爱沙尼亚的油页岩产量将从1230万吨增加到1700万吨。在澳大利亚，2002年页岩油的产量快速上升至6万吨，耗油页岩79万吨；预计在2006年，这两个数字将分别为55.6万吨和700万吨。受两国产量增长影响，世界油页岩的产量将由2000年的1600万吨增加到2006年的2300万吨。

2.2020年

各国政府出台的政策和相关条例是影响油页岩竞争力的关键因素。在爱沙尼亚，规划新建一座400万吨规模的油页岩工厂。倘若爱沙尼亚发电能采用沸腾炉技术，这些项目将能够实施。届时，油页岩产量将达到2100万吨。在澳大利亚，先进的ATP流程（Alberta Taciuk Processor）将成功商业化，可以使页岩油的产量由2006年的55.6万吨增加到2010～2013年的717万吨/年，届时需要年开采约1.14亿吨油页岩。因此，估计到2020年，世界油页岩的消费量会有1.3亿吨。

3.2020年以后

国际能源机构在“2002年世界能源展望”中预言，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页岩油来满足。

六、建议

我国石油供需缺口逐年加大，石油供不应求的矛盾将长期存在。幸运的是，我国还有丰富的油页岩资源。建议我国及早做好准备，迎接世界油页岩大开发的到来。通过油页岩大开发，接替部分常规油气，缓解我国能源压力。根据我国具体情况，提出以下建议。

1.开展全国新一轮油页岩资源调查和评价

自1962年抚顺石油研究所完成《中国油母页岩资源调查报告》以来，我国已多年没有对全国油页岩资源进行调查评价。现有的评价资料都比较陈旧，而且零星，计算标准也不统一。至今，我国油页岩资源家底不清，这将严重制约我国油页岩资源的开发和宏观管理。2003年启动的第三轮全国油气资源评价中，包括了油页岩评价。但是，这次评价并不投入调查工作，评价结果很难有说服力。因此，建议结合全国油气普查工作，开展我国新一轮油页岩资源调查和评价。

2.为东北危机矿山资源接替服务

油页岩矿多与煤矿共生。我国东北地区的多数煤矿及其附近存在丰富的油页岩资源。由于几十年甚至上百年的开采，东北地区的一些重要煤矿，如辽宁抚顺煤矿和阜新煤矿已经成为危机矿山和矿城；黑龙江的鹤岗、双鸭山、鸡西、七台河都存在“四矿”问题，其中鹤岗煤矿已经成为可供性危机矿山。建议加强东北危机矿山和准危机矿山及其外围油页岩资源勘查，促进油页岩资源开发利用，为东北危机矿山资源接替和转型服务。

3.在能源短缺的边缘地区开展油页岩资源勘查

在能源短缺的边缘地区，例如西藏地区，在开展油气勘查的同时，应兼顾油页岩资源勘查和开发。西藏地区多年来能源严重缺乏，已经成为阻碍社会发展的重要因素之一。西藏地区常规油气资源取得战略突破尚需10年甚至20年，在此期间能源短缺矛盾仍将存在。西藏地区有丰富的油页岩资源，在双湖东南比洛错一带、老双湖（热觉查卡）北边一带有10米厚的油页岩，丁青盆地、伦坡拉盆地有第三系油页岩。加强西藏地区油页岩资源勘查和开发，利用油页岩发电和生产页岩油，对缓解西藏能源压力和促进西藏经济、社会发展具有重要意义。

4.国家支持和护持油页岩开发利用技术研究

油页岩开发利用能否走向大规模生产，关键取决于降低成本技术和环保技术。目前，我国油页岩开发利用技术研究多是由公司、地方政府支持，研究周期和规模不大。建议国家加大油页岩综合利用技术研究的支持和扶持力度，使技术不断更新。例如，研发新的燃烧炉，让油页岩的燃烧更充分、更环保；研发更先进的页岩油提炼系统，让油页岩得到更全面、更充分的利用；研究如何做到在得到优质主产品的同时，得到附加值更大的副产品。支持和鼓励我国科学家积极参与国际合作与交流，尽快掌握先进的油页岩开发利用技术。

5.做好油页岩开发后环境修复工作

严格执行国家有关矿山开采污染及环境修复费收取制度，力争在矿山开采过程中和关闭时，破坏的生态环境能够及时修复。建立相应的监督管理体系，做到在促生产的同时，保护好环境。

6.制定油页岩勘探、开发国家标准及规范

我国各省油页岩资源勘查缺乏规范，资源评价的标准和计算方法不统一；油页岩开发的经济指标、环保指标和管理有待规范。建议参考国外经验，组织制定出油页岩勘探、开发国家标准及规范。

作者简介

[1]张家强，中国地质调查局发展研究中心，研究员。

[2]王德杰，中国地质调查局发展研究中心，实习研究员。

油页岩油是什么？

优质回答一、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资源，它与石油、天然气、煤一样都是不可再生的化石能源，油页岩资源储量仅次于煤炭，其热解可得到油页岩油和煤气，因资源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，1997；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，即对开采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℃。

二、油页岩资源、利用及发展趋势

全球油页岩资源比较丰富，世界油页岩油的已知可采储量折算成原油的总量要超过世界石油的总可采储量。油页岩已有200多年的开发历史，从1839年法国Autun油页岩矿床开采开始，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，世界性大规模开采廉价石油，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）油页岩资源分布

全球油页岩资源十分丰富，据不完全统计其蕴藏资源量约有10×1012t，比煤炭资源量多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资源综合统计结果（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资源储量1500×108t、总资源量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。

中国的油页岩资源也较丰富，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，可采储量40×108t，平均产油率6.0%。据国土资源部新一轮油气资源评价（2005）结果，我国油页岩资源主要分布在22个省和自治区、47个盆地，共有80个含矿区。全国油页岩资源为7199.37×108t，油页岩油资源为476.44×108t，油页岩油可回收资源为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/油页岩油资源评价结果（据刘招君，2009）单位：104t

我国油页岩资源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资源的48%、22%、17%、10%和3%。其中含油率为5%～10%的油页岩油资源量为182×108t，含油率大于10%的页岩油资源量为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，我国油页岩资源埋藏较深，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%含油率的油页岩资源。

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资源量最大，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）油页岩资源的开发利用

1．油页岩的开采方式

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。油页岩的开采分为露天开采和地下开采，与煤的开采非常类似。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，则可以采用露天开采方法，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采。露天开采除了考虑油页岩的地下埋深外，还须考虑剥采比，即覆盖于油页岩层上应剥离的岩土量与油页岩采出量之比，这是油页岩露天开采经济性的重要因素。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，也会使得开采费用很高，从而增加油页岩的利用成本。当油页岩层埋深大于500m时，通常采用地下开采方法，地下开采的方法主要有壁式开采和房柱式开采。

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2-52011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。目前普遍采用前一种形式。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2-62011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

虽然油页岩资源丰富，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，包括资源评价、开采技术、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采。

资源方面，油页岩资源丰富但资源探明程度低。以吉林省为例，该省的油页岩资源丰富，总资源量达2800×108t，但查明资源仅占总资源量的四分之一，且除桦甸、汪清外，全省99%的油页岩资源还没有进行可行性研究和经济评价，严重制约了资源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、汪清两地油页岩资源正在开发利用，且集中于中、小富矿，采富弃贫资源浪费问题严重。

环境方面，首先对生态及水质破坏严重。数据表明，开采1m3油页岩，一般需抽出25m3的地下水，采矿水排放导致地表水和地下水中硫酸盐含量大量增加，长期开采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。四是采空区沉陷隐患较大。目前，油页岩开采方式为传统的井工开采，形成的采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，将油页岩采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资源的开发和综合利用，中国政府在“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，降低开采成本，增加中国油气资源的保障程度。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资源勘探开发列为鼓励类产业。因此，应当抓住有利时机，对油页岩资源进行合理开发。在充分利用油页岩资源的同时，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资源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。

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