农安县柴岗油页岩什么时间开采
㈠ 吉林农安油页岩含矿区(解剖区)资源评价
农安油页岩含矿区地处松辽平原，为松辽盆地一部分，位于长春北部，南起小合隆，北至松花江，东起青山口，西至永安，总面积约1800km2。地理坐标:东经124°00'～126°00'，北纬44°00'～45°20'。含矿区内公路、铁路四通八达，交通极为便利。
一、地质背景
(一)构造特征
松辽盆地构造格架由北部倾没区、东北隆起区、东南隆起区、中央凹陷区、西部斜坡区、西南隆起区组成。整体展示为隆凹相间的形式，盆地内地层倾角缓，0°～12°，仅局部较陡，但不超过30°，盆地内不发育较大的断裂构造。农安油页岩含矿区地处东南隆起区。
(二)地层特征
松辽盆地沉积盖层由中、新生界组成，总厚度可达10000m以上。
1. 上侏罗统白城组(J3b)
该组主要在吉林省西部白城市、洮南镇、平安镇一带有零星分布，为山间盆地沉积。主要岩性为灰绿、灰白色砂岩、砂砾岩、灰黑色泥岩、粉砂岩、粉砂岩夹灰色、灰紫色凝灰岩及薄煤层，底部常见有凝灰质砾岩，角度不整合于二叠系之上。
2. 白垩系
下白垩统由火石岭组、沙河子组、营城组、登娄库组和泉头组组成。
(1)火石岭组(K1h)。
分布于盆地东南部，是盆地断陷阶段初期沉积的一套火山岩和火山碎屑岩建造。岩性主要为凝灰质角砾岩、凝灰岩、安山岩、玄武岩及凝灰质砾岩等，底部角度不整合于侏罗系之上。
(2)沙河子组(K1sh)。
广泛分布于盆地各断陷内，主要为一套水体相对较深的半深湖—湖沼沉积。岩性以灰黑色、深灰色泥岩为主，夹有灰白色砂岩、粉砂岩及少量凝灰岩。与下伏地层呈局部不整合接触。
(3)营城组(K1y)。
分布范围较为广泛，发育了一套火山—陆源碎屑含煤沉积建造，主要岩性:下部为安山质玄武岩、火山角砾岩、凝灰质砂岩及灰色砂岩、砂砾岩、灰黑色泥岩夹煤层;上部为酸性火山岩、火山碎屑岩及砂岩、粉砂岩和黑色泥岩，含可采煤层，与下伏地层呈整合或平行不整合接触。由于燕山运动三幕的影响，盆地内部分地区缺失营城组顶部地层。
(4)登娄库组(K1d)。
是断坳转化过渡时期沉积的一套地层，岩性下部以灰白色、杂色砂砾岩为主，夹灰绿色、紫红色泥岩及少量凝灰岩;上部为绿色、灰褐色泥岩与杂色砂砾岩互层。与下伏营城组地层呈角度不整合接触。西部斜坡部分地区缺失部分登娄库组地层。
(5)泉头组(K1q)。
是松辽盆地坳陷期早期阶段的沉积，盆地内以河流相为主，向盆地边缘粒度变粗，按岩性可将该组分为四段:泉一段以紫灰、灰白色砂砾岩与暗紫红色泥岩互层为主，局部夹少量凝灰岩;泉二段以紫红、褐红色泥岩为主，夹紫灰色、灰白色砂岩;泉三段以灰绿、紫灰色粉、细砂岩与紫红色泥岩互层为主;泉四段为灰绿、灰白色粉、细砂岩与紫红、棕红色泥岩互层，顶部常为灰绿色泥岩。泉头组与下伏登娄库组地层呈整合—平行不整合接触。盆地边缘常超覆于不同层位老地层之上。
松辽盆地上白垩统由青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组和明水组组成。
(6)青山口组(K2qn)。
是松辽盆地沉积范围比较大的一个时期，下部以深湖—半深湖相泥岩、页岩为主，夹油页岩;上部为黑色、深灰色泥岩夹灰色、灰绿色钙质粉砂岩和多层介形虫层。本组向边部粗碎屑增多，与下伏地层泉头组呈整合—平行不整合接触。古生物研究发现在西部斜坡带可能缺失青山口组顶部部分地层，梨树断陷的青山口组顶部也有部分被剥蚀。
(7)姚家组(K2y)。
地层以紫红色、棕红色、灰绿色泥岩与灰白色砂岩互层为主。盆地中部可见有黑色泥岩，与下伏青山口组地层呈整合—不整合接触。姚家组地层在区内分布较广，但在梨树断陷被剥蚀。
(8)嫩江组(K2n)。
是盆地内分布范围最广的地层，在北部和东北部已超出现今盆地边界。岩性下部主要为黑色、灰黑色泥岩、页岩，夹油页岩层;上部为灰绿、深灰、棕色泥岩与粉砂岩、细砂岩互层。嫩江组与下伏姚家组呈整合接触。由于嫩江组时期末燕山运动四幕的影响，在西部斜坡部分地区嫩江组上部被部分剥蚀，德惠断陷和梨树断陷被完全剥蚀。
(9)四方台组(K2s)。
属盆地萎缩期的沉积，其分布范围已大大缩小，且沉积中心也已向盆地西移，主要分布于盆地的中部和西部，以浅湖及河流相为主。其主要岩性是:下部是砖红色含细砾的砂泥岩夹棕灰色砂岩和泥质粉砂岩;中部为灰色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩与砖红色、紫红色泥岩互层;上部以红色、紫红色泥岩为主，夹少量灰白色细砂岩、泥岩、粉砂岩，与下伏嫩江组地层呈角度不整合接触。
(10)明水组(K2m)。
比四方台组分布范围更为局限，主要分布于盆地中部和西部，东部普遍缺失。岩性主要为灰绿、灰黑色泥岩与灰、灰绿色砂岩，泥质砂岩交互组成，与下伏四方台组地层呈整合—平行不整合接触。除分布局限外，在西部斜坡和乾安坳陷地区也有部分缺失。
3. 古近系
主要分布于松辽盆地西部，自下而上有依安组、大安组和泰康组三个组。依安组厚度100m，具大型交错层理的细粉砂岩，含植物化石;大安组厚度260m，上部为黄灰—灰色泥岩，粉砂质泥岩，底部为砂砾层;泰康组分布最为广泛，主要岩性为一套河流相为主的灰绿、黄绿、深灰色泥岩与砂岩、砾岩互层组成，与下伏地层呈角度不整合接触。
4. 第四系
沉积非常发育，厚度为10～200m，主要为风成堆积和河湖相沉积。岩性多为黄土状亚黏土、黑色淤泥质亚黏土、砂土、及砂砾层，与下伏古近系呈平行不整合—角度不整合接触。
(三)火成岩
区内岩浆活动主要集中在下白垩统火石岭组和营城组，上白垩统局部有玄武岩喷发堆积，对矿床无影响。
二、油页岩特征
(一)油页岩物理性质
农安油页岩一般呈灰—灰褐色，灰色条痕，贝壳状断口，泥质结构，致密块状构造，很少呈片状，用刀刮之卷曲，火烧冒烟，并带有浓烈的沥青味。
(二)油页岩工艺性质
农安油页岩含矿区的油页岩含油率中等，最高可达12.10%，一般为5%左右。通过低温干馏测试分析的工业指标看，油页岩水分变化范围为1.95%～4.83%，灰分变化范围为77.71%～94.48%，挥发分变化范围为11.74%～18.43%，发热量变化范围为2.74～10.88MJ/kg(表5－9)。通过数据的线性回归分析，我们发现油页岩的含油率与灰分、含油率与发热量存在明显的相关性(图5－11、图5－12)。
表5－9 农安油页岩含矿区油页岩特征一览表
图5－11 油页岩含油率与灰分的关系
图5－12 油页岩含油率与发热量的关系
其中:
1. 含油率与发热量的相关性
(1)农安本区油页岩勘查区。
含油率与发热量的相关系数为0.86，建立的线性回归方程式为y=－662.88+334.55x
(2)农安外围油页岩勘查区。
含油率与发热量的相关系数为0.95，建立的线性回归方程式为y=0.15+172.85x
(3)小合隆油页岩勘查区。
含油率与发热量的相关系数为0.79，建立的线性回归方程式为y=184.57+128.41x
(4)登娄库油页岩勘查区。
含油率与发热量的相关系数为0.87，建立的线性回归方程式为y=125.91+134.51x
通过含油率与发热量的相关性分析，发现含油率越高发热量越高。建立的线性回归方程式中y代表含油率，x代表发热量。
2. 含油率与灰分的相关性
(1)农安本区油页岩勘查区。
含油率与灰分的相关系数为0.86，建立的线性回归方程式为y=91.51－1.37x
(2)农安外围油页岩勘查区。
含油率与灰分的相关系数为0.89，建立的线性回归方程式为y=90.57－1.39x
(3)小合隆油页岩勘查区。
含油率与灰分的相关系数为0.94，建立的线性回归方程式为y=91.93－1.74x
(4)登娄库油页岩勘查区。
含油率与灰分的相关系数为0.62，建立的线性回归方程式为y=87.52－1.08x
通过含油率与灰分的相关性分析，发现含油率越高灰分产率越低。建立的线性回归方程式中y代表含油率，x代表灰分产率。
(三)油页岩类型及地球化学性质
1. 油页岩成因类型
通过孢粉鉴定分类、透射光—荧光干酪根显微组分鉴定分析、化学元素分析以及热解参数分析，农安油页岩为腐泥型和腐殖腐泥型。其中腐泥组中主要为腐泥无定形，荧光较弱。油页岩壳质组含量很少，偶见壳质碎屑体及孢粉体;惰性组含量也很少，主要为微量的丝质体。通过H/C原子比以及O/C原子比分析，H/C原子比介于0.65～1.75，O/C原子比介于0.01～0.12。因此，农安油页岩含矿区的油页岩属于原始氢含量高和氧含量低的Ⅰ－Ⅱ型干酪根类型。
2. 油页岩成熟度
油页岩成熟度的确定主要借助了黏土矿物的标志及其油页岩中油页岩热解参数和镜质组反射率。通过X衍射分析鉴定，农安含矿区油页岩黏土矿物中主要为伊利石和蒙脱石，其次为伊蒙混层和高岭石。农安含矿区油页岩的镜质体反射率一般为0.5左右，根据有机质演化模式和油气生成阶段，我国油页岩中的有机质大部分为成岩阶段，相当于黄第藩等(1991)的未成熟阶段。通过热解分析，农安油页岩含矿区油页岩一般Tmax(℃)<435。因此，油页岩处于成岩作用的未成熟阶段。
3. 油页岩有机化学元素特征
通过有机质元素分析，农安油页岩含矿区C、H、N等元素与油页岩的含油率存在一定的相关性(图5－13、图5－14、图5－15)。
图5－13 油页岩含油率与C的关系
图5－14 油页岩含油率与H的关系
图5－15 油页岩含油率与N的关系
通过数据的线性回归分析，发现油页岩的含油率与C、H、N元素存在一定的正相关性，而含油率与S元素的相关性不太明显(图5－16)。
图5－16 油页岩含油率与S的关系
三、油页岩成矿及分布规律
(一)油页岩赋存特征
1. 油页岩赋存层位
油页岩发育于白垩系的青山口组、嫩江组地层中。青山口组自下而上分为三段，只有青山口一段含油页岩层，为灰黑色泥岩、页岩夹油页岩。嫩江组自下而上分为五段，只有一段、二段的底部发育油页岩(表5－10)。
表5－10 农安油页岩含矿区青山口组、嫩江组地层特征表
2. 油页岩赋存特征
区内油页岩呈层状产出，含矿区内的油页岩埋深(勘查区内7～258m)往盆地中央加大，最大达到2000m左右。青山口组油页岩全区发育，仅在青山口背斜和登娄库背斜勘查到，其他区由于埋藏深，勘查深度浅，所以未勘查到。嫩江组油页岩地层则在青山口背斜和登娄库背斜被剥蚀，两区无嫩江组油页岩。青山口组一段及嫩江组一、二段油页岩均赋存于每段底部，青山口组一段油页岩层与嫩江组一段油页岩层间距为300～600m，一般400m。嫩江组一段油页岩层与嫩江组二段油页岩层间距为40～70m，一般50m，且较稳定。油页岩层产状与地层产状一致，倾角平缓，一般不大于10°(表5－11;图5－17、图5－18)。
表5－11 农安油页岩含矿区各层油页岩矿体赋存特征一览表
图5－17 农安—长岭—登娄库油页岩含矿区(K2qn1－B)油页岩厚度等值线图
图5－18 农安—长岭—登娄库油页岩含矿区(K2n2－B)油页岩厚度等值线图
(二)油页岩形成环境
1. 构造背景
松辽盆地是一个大型坳陷盆地，也是我国重要的含油气盆地。含矿区位于松辽盆地东南隆起区内，北部为王府凹陷，南部为钓鱼台隆起，东部为青山口背斜区，西部为登娄库背斜区。
松辽大陆裂谷盆地的层序地层主要受湖平面(基准面)变化的控制，而湖平面(基准面)变化是构造、气候、沉积物供给的函数，其中构造作用对低频层序(主要指一、二级层序)影响较大。根据层序识别标志，将松辽大陆裂谷盆地这一巨层序进一步划分为3个超层序组、7个超层序和19个层序及一系列体系域。
发育在青山口一段和嫩江组二段时期的油页岩主要位于裂谷后热沉降超层序组，该超层序组遍布整个松辽盆地，下界面(T4)和上界面(T30)均为角度不整合面，其中包括断坳转化超层序、下部坳陷超层序和上部坳陷超层序。青山口一段和嫩江组二段油页岩分别发育于坳陷超层序的下部和上部，相当于层序XI和XV。
2. 沉积环境
(1)湖平面变化。
在地震资料解释、单井和联井基准面分析基础上，通过多种方法综合运用，编制了松辽盆地的基准面升降曲线。青山口组一段和嫩江组二段发育的厚层黑色油页岩与松辽盆地基准面变化曲线中的两次最大湖侵对应，显示出油页岩为盆地两次最大湖泛期的产物。
①泉头组—青山口组。泉头—青山口组发育在松辽盆地的全盛阶段即坳陷期。由于剥蚀区经过长期的剥蚀，地形趋于低缓，气候由于早期的干旱炎热逐渐转变为温暖潮湿，盆地在泉头—青山口组发育大规模湖侵，形成大面积的深湖沉积。K1qn1沉积时期湖区面积达到了31×105km2，盆地内主要发育半深湖—深湖沉积体系，并且直接超覆在K1q4的滨浅湖及冲积体系之上，湖泛面位于K1qn1底部，发育油页岩及相应的黑色泥岩。
②姚家组—嫩江组。姚家组—嫩江组是继泉头—青山口组后松辽盆地内又一发育完善的沉积旋回，经历大约7Ma演化，盆地为整体坳陷。姚家组早期K2y1，盆地坳陷沉降较缓慢，边部在K2y1还略有抬升，气候干热。到K2y2+3开始向温湿转化，植被稀疏，剥蚀区以物理风化为主，湖区面积仅为9.8×103km2到K2y3后期也不过1.85×104km2。到嫩江组时期K2n1+2，盆地沉降速率较大，快速的沉降导致松辽盆地发生又一次大规模的湖侵事件。嫩江组晚期盆地沉降速度减慢，湖区不断被充填，湖水面积收缩，结束沉积。沉积体系早期以冲积环境为主，然后突然过渡到半深湖/深湖环境，再渐渐的经滨/浅湖过渡到冲积环境。
(2)海平面变化。
根据大量研究资料表明，在青山口组和嫩江组层位中发现了半咸水、咸水生物群(如半咸水沟鞭藻、鲨鱼牙齿和瓣鳃类等)。古盐度(Sr/Ba>0.5、B/Ga>5)等地化指标也表明松辽盆地存在海相沉积夹层，有与外海沟通的历史。因此，油页岩的形成的最大可能是由于海水的侵入，导致盐度密度分层而形成缺氧环境。
松辽盆地基准面变化曲线与Haq的全球海平面变化曲线对比在二级曲线的形态上吻合程度很高。进一步表明松辽盆地青山口组一段和嫩江组二段时期发育的两次湖侵事件与全球海平面上升有关，导致湖海沟通。
(3)缺氧事件。
根据国内外研究资料表明，黑色油页岩的形成条件往往与盆地底层缺氧有关。而油页岩的缺氧环境与水体分层有关。水体分层的核心问题是湖水因密度而分层，密度差可以通过温度差和盐度差来实现。一般而言，温度差形成的分层湖不稳定，随气候变化而变化。盐度差形成的分层湖则比较稳定。Bradlty(1963)和Bradlty与Eugster(1969)最早根据分层湖模式解释绿河组油页岩及伴生岩相的形成。按照该模式，湖的下部为盐水。上部适合于湖泊生物如蓝绿藻的生长，而下部由于高盐度和强还原条件，不适合所有生物的生活。在一般情况下，湖底正在腐烂的有机质软泥由上层水体的游泳—浮游生物所提供。春季或夏季浮游植物的过量繁殖导致碳酸盐沉淀，形成季节碳酸盐纹层。春季的洪水注入则导致季节性黏土纹层的形成。后来，Desborough(1978)又提出生物化学分层湖模式来解释绿河组油页岩的形成。从松辽盆地油页岩分布特征上看，青山口组一段和嫩江组二段油页岩的形成与分层湖有关。而这一分层是否与海侵时间相关是值得进一步探讨的问题。
3. 古生态环境
嫩江组沉积以暗色泥岩、油页岩为主的生油岩系，嫩一段时期有碳酸盐岩沉积，反映温暖潮湿气候。末期水体变浅，以粉砂及砂岩为主，在层系上发育有冰晶痕构造，反映末期气温有所下降。
青山口组沉积时期气温较泉头组明显下降，以被子植物与喜湿热温暖的蕨类为主(少量喜热的被子植物)，反映温暖潮湿的环境。
嫩江组沉积时期，相对于青山口组、姚家组、泉头组沉积时期的温度有所下降。盆地面积扩大，地形高差变小，植物逐渐适应了新的环境而繁盛起来，被子植物花粉全面而广泛地分布，形形色色的植物达到了最繁盛时期。
(三)油页岩分布特征
1. 油页岩垂向分布特征
含矿区油页岩主要赋存于青山口组一段、嫩江组一段和二段。青山口组一段含有五个可采油页岩层，自下而上矿层编号分别为K2qn1－A、K2n2－B、K2n2－C、K2qn1－D、K2qn1－E，该段油页岩层厚度为0.75～5.44m，含油率为3.51%～9.31%。嫩江组一段含有三个可采油页岩层，自下而上矿层编号分别为K2n1－A、K2n1－B、K2n1－C，该段油页岩层厚度为1.97～4.60m，含油率为3.51%～4.85%。嫩江组二段含有三个可采油页岩层，自下而上矿层编号分别为K2n2－A、K2n2－B、K2n2－C，该段油页岩层厚度为0.75～7.25m，含油率为3.51%～12.10%(表5－12)。
表5－12 农安含矿区油页岩垂向分布特征
2. 油页岩平面分布特征
含矿区油页岩在平面上主要分布于五个勘查区内，即农安本区、农安外围、小合隆、永安和青山口。不同勘查区内油页岩的分布特征有所差别，其油页岩平面分布特征可以归纳为以下几个方面:
(1)农安本区和农安外围勘查区。
油页岩均主要分布在嫩江组一段和二段，其中嫩江组一段含二个可采油页岩层(K2qn1－A、K2n1－B)，嫩江组二段含二个可采油页岩层(K2n2－B、K2n2－C)。
(2)小合隆勘查区和永安勘查区。
油页岩均主要分布于嫩江组二段，含一个可采油页岩层(K2n2－B)。
(3)青山口勘查区。
油页岩主要分布于青山口组，含二个可采油页岩层(K2qn1－A、K2n2－B)。
含矿区油页岩在平面上总的分布规律是越往盆地沉降中心方向油页岩含油率越高，厚度越大。从青山口组油页岩厚度等值线图上看，富矿中心(两个)位于松原东西两侧，最大厚度40m，相距60km。从嫩江组二段油页岩厚度等值线图上看，富矿中心位于松原西侧60km处，最大厚度12m。
四、油页岩资源评价
(一)勘查工作程度分析
1. 地质勘探工作
1959年3月，由吉林省地质局吉中大队农安地质队提交了《农安油页岩矿床储量计算报告》，这件报告包括以下几个报告:
(1)农安矿区油页岩详查报告(审查后降为详细普查);
(2)农安外围普查报告;
(3)小合隆普查报告;
(4)吉林省农安县青山口油页岩矿地质普查与勘探报告，1960年3月15日;
(5)吉林省农安县八里营子油页岩矿地质踏勘报告，1960年3月15日;
(6)吉林省农安县永安油页岩矿详查地质勘探报告，1960年3月15日。
2. 勘查程度与精度
在资源评价中，对上述地质报告进行了分析。
(1)勘查程度与网度。
农安油页岩矿床储量计算报告(卷一)说明书内容摘要中指出，油页岩层属稳定持续的第一类型。
网度为1000×1000m求特级2000×2000m求甲级
4000×4000m求乙级8000×16000m求丙级
用此网度计算了农安、农安外围、小合隆三个区的油页岩资源储量。1962年，吉林省矿产储量委员会对《吉林省农安县油页岩报告》的复审核实决议书提出:本矿床虽然规模巨大，但质量不佳，含油率、发热量均低，目前工业部门尚不能开发利用;又鉴于勘查网度过宽，选择不当，对油页岩质量研究程度不够，矿区专门水文地质工程不足等主要原因，因此对该报告的处理作如下决定:其中第四条写道批准截至1962年10月6日核实后的储量降为C1+C级。
(2)勘查精度。
通过统计各勘查区面积、施工钻孔、勘查线及网度，提交各级储量的统计结果表明，农安区面积250km2，32个钻孔;小合隆区面积112.5km2，13个钻孔;其余各勘查区面积1151.5km2，23个钻孔。
报告提交是在1959年3月，正是大跃进期间施工。1961年4月9日，省储委在《吉林省农安县油页岩矿床储量报告》审查决议书中写道“在勘探实际工作中，根据矿床的稳定性掌握了矿床规律，创造性应用规范，放稀勘探网度即加快勘查速度又节约大量资金，其勘查网度为B级2000×2000m(包括部分1000×1000m)，C1级4000×4000m”，这是当时真实的写照。
油页岩质量也因为钻孔密度低，达不到相应的储量级别要求。因此，勘查精度不够。按DZ/T0215－2002，煤泥炭地质勘查规范规定。此区所有勘查为预查—普查程度，获得的资源量为推断级别(333)。暂不能做为开发依据，待进一步勘查获得经济的基础储量。
表5－13 农安油页岩含矿区油页岩、页岩油资源储量表
(二)资源评价
本次评价结果农安油页岩含矿区查明资源储量为1555748万t，油页岩查明技术可采资源储量为606742万t;页岩油查明资源储量为75499万t，页岩油查明技术可采资源储量为29445万t，页岩油查明可回收资源储量为22084万t(表5－13)。
㈡ 人民币的背景中有茂名油页岩的开采图吗
据调查，全世界油页岩的储量要比煤、石油或天然气多得多。我国是世界上油页岩储量最丰富的国家之一。以吉林的农安与桦甸、广东的茂名和辽宁的抚顺为最多，广东茂名地区已探明的油页岩储量就有70多亿吨。
油页岩主要是由藻类等低等浮游生物经腐化作用和煤化作用而生成。一些微小动物、高等水生或陆生植物的残体，如孢子、花粉、角质等植物组织碎片，也参与油页岩的生成。
所以一般油页岩应该是埋藏在地下的，如果你说某一版的五元，我只能说第三套的五元背面有点可能，但网络的诠释是5元券正面为炼钢工人图，象征工业以钢为纲，背面为国徽露天煤矿，象征发展能源工业；主色深棕色。所以应该不会是茂名油页岩的开采，如果非要说有的话，那也只能是这一个版了
1959年设立茂名市
而只有第三套人民币各卷别发行时间在茂名建市后
1962年4月20日：发行了1960版1角纸币；
1964年4月15日：发行了1960版2元及1962版2角纸币；
1966年1月10日：发行了1965版10元及1962版1角纸币；
1967年12月15日：发行了换色1962版1角纸币；
1969年10月20日：发行了1960版1元及5元纸币；
1974年1月5日：发行了1972版5角纸币；
1980年4月5日：发行了1角、2角、5角和1元硬币。
㈢ 油页岩原位开采关键技术研究
薛华庆 王红岩 郑德温 方朝合 闫 刚
（中国石油勘探开发研究廊坊分院新能源研究所，河北廊坊 065007）
摘 要：我国油页岩资源量为11602×108t，其中埋藏深度在500～1500m的油页岩资源量为6813×108t，原位开采技术是开发该部分资源的有效手段。我国油页岩原位开采技术处于起步阶段，已经完成了不同温度 下油页岩微观孔隙和渗透变化规律研究，电加热和蒸汽加热原位开采室内模拟实验和数值模拟研究等。研究 表明，电加热和蒸汽加热开采方式都具有可行性。设计了电加热器、注蒸汽井、生产井，为油页岩原位开采 现场试验提供技术支撑。
关键词：油页岩；原位开采；电加热；蒸汽加热
The Key Technique of Oil Shale In-situ Conversion Process
Xue Huaqing，Wang Hongyan，Zhen Dewen，Fang Chaohe，Yan Gang
（New Energy Department，Petrochina Research Institute of Petroleum Exploration ＆ Development-Langng，Langfang 065007，Hebei，China）
Abstract：The oil shale resources，bury in 500-1000m，are about 0.7 trillion tones in China，which count for 59％ of total resources and only are developed by in-situ conversion process.The in-situ conversion process are still in infancy in China.The regularity of oil shale micropores and permeability were studied in different temperature，the simulated experiment and numerical simulation were also respectively investigated in electrical heating and steam heating method of in-situ conversion process.As a result，both methods are available.The electrical heating well，injection steam well and procer well were designed，which provide the technique support for field test.
Key words：oil shale，in-situ conversion process，electrical heating，steam heating
引言
油页岩（又称油母页岩）是一种高灰分的含可燃有机质的沉积岩，其有机物主要为干酪根。在隔 绝空气或氧气的情况下，被加热至400～500℃，油页岩中的干酪根可热解，产生页岩油、干馏气、固 体含碳残渣及少量的热解水。目前油页岩开发的主要有两种方式：原位开采和地面干馏。原位开采是指 埋藏于地下的油页岩不经开采，直接在地下设法加热干馏，地下页岩分解，生产页岩油气被导至地面。地面干馏则是指油页岩经露天开采或井下开采，送至地面，经破碎筛分至所需粒度或块度，进入干馏炉 内加热干馏，生成页岩油气及页岩半焦或页岩灰渣。与地面干馏相比，原位开采具有节省露天开采费用 和降低地面植被破坏程度，占地面积少等优点［1］。
中国油页岩资源储量非常丰富。2004～2006年新一轮全国油气资源评估结果显示［2，3］，全国油页 岩资源为7199.4×108t，折算成页岩油资源476.4×108t，其中埋深500～1000m的油页岩资源量占全国 的36％。该部分资源无法用成熟的地面干馏工艺进行开发，只有通过原位开采工艺才能得到有效的开 发和利用。目前，国际上油页岩原位开采技术研究大部分都处于实验研究阶段，只有壳牌公司开展了现 场试验［4］。我国油页岩原位开采还处于起步阶段。在国家重大专项“大型油气田及煤层气开发”项目 18“页岩油有效开采关键技术” 的支撑下，研发了多台（套）油页岩原位开采模拟实验装备，开展了 油页岩微观孔隙变化、物理模拟实验和开采数值模拟研究等，沉淀了一批科研成果，为我国油页岩原位 开采技术研究奠定了基础。
1 国内外原位开采技术
国内外油页岩原位开采技术种类较多，根据传热方式不同可分为三种类型：直接传导加热、对流加 热和辐射加热［5］，详见表1。
表1 国内外油页岩原位开采技术
开展油页岩原位开采直接传导加热研究的单位主要有4家，加热载体包括电加热棒、导电介质、 燃料电池等。壳牌公司的ICP技术（In-situ Conversion Process）是直接将电加热棒插入井内，对地下 油页岩矿层进行加热，目前正在进行第二代电热棒（三元复合电加热棒）的现场试验研究［4，6］。埃 克森美孚公司的ElectrofracTM技术是指对地下页岩层进行水力压裂造缝，将导电介质（如煅烧后的 石油焦炭）注入裂缝中，通电后导电介质成为加热体，该公司正在考虑进行现场试验［7］。美国独立 能源公司（Independent Energy Partners）的GFC技术（Geothermic Fuel Cell）是利用地热能持续为燃 料电池反应堆提供能量，反应堆放热来加热页岩层，油页岩热解生产的液态烃类和气体从生产井排 出，部分气体和其它剩余的烃类物质返回燃料电池反应堆［7］。EGL能源公司（EGL Resources）是将 高温空气注入到封闭循环管道中，通过被加热的管道对地下页岩层加热，因此也归属于直接传导 加热［8］。
开展油页岩原位开采对流加热研究的单位主要有4家，加热载体主要为高温水蒸气、二氧化碳、空 气、烃类气体等。太原理工大学的水蒸气加热技术是通过常规油气开采中的水力压裂对页岩层造缝后，将高温水蒸气注入页岩层中加热，同时高温流体将热解产生的页岩油和烃类气体携带至生产井［9］。雪 弗龙公司的CRUSH技术［7，10］也是利用压裂技术对页岩层进行改造，提高裂缝发育程度，其中压裂液为 二氧化碳，然后将压缩后的高温空气注入加热井中对页岩层加热。美国地球科学探索公司（Earth Search Sciences）方法是将空气在地表的锅炉中预热后注入井下，对油页岩中干酪根进行气化［7］。美国 西山能源公司（Mountain West Energy）的IGE技术（In-Situ Gas Extraction）是将高温天然气注入目标 页岩层中，通过对流方式来加热页岩层［7］。
开展油页岩原位开采辐射加热研究的单位主要有3家，加热载体主要为无线射频和微波等。20世 纪70年代后，美国伊利诺理工大学利用无线电波加热油页岩，随后劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）对该技术进行改进，通过将射频传送至直井中直接对地下页岩 层进行加热［11，12］。雷神公司（Raython）与海德公园公司（Hyde Park）联合研发了RF/CF（Radio Frequency/Critical Fluids）技术，目前已经被斯伦贝谢公司收购［7］。该技术利用射频加热页岩层，通过 注入二氧化碳来实现超临界流体提高页岩油的采收率的效果。怀俄明凤凰公司（Phoenix Wyoming）是 将微波传送至地下，对页岩层加热，研究发现微波加热的速度是电加热棒的50倍以上，但对微波源的 要求很高［7］。
2 中深层油页岩勘探现状
我国埋深0～1500m的油页岩资源为11602×108t，折算成页岩油626×108t，其中，埋藏深度在 500～1000m油页岩资源量为3489×108t，页岩油资源量为185×108t，1000～1500m资源量为3324× 108t，页岩油资源量为155×108t。比2005年全国新一轮油气资源评价结果显示的油页岩资源量7200× 108t多了4402×108t，主要增加了埋深1000～1500m资源量。
我国油页岩资源分布与常规油气资源相似，主要分布于北方，均表现为北富南贫。东部地区油页岩 资源主要集中于松辽盆地，占全国总资源的47％；中部地区油页岩资源集中于鄂尔多斯盆地，占全国 总资源的37％；西部地区油页岩资源主要集中于准噶尔盆地，占全国总资源的9％；南方地区主要集中 分布于茂名盆地，占全国总资源的2％；西藏地区主要集中分布于伦坡拉盆地，占全国总资源的5％。我国埋深500～1500m油页岩资源十分丰富，占总资源量的59％，该部分资源只能通过原位开采技术才 能得到有效的开发和利用。
3 油页岩原位开采开发技术现状
3.1 油页岩原位开采物理模拟实验研究
3.1.1 热破裂规律研究
油页岩在热解过程中形成大量的孔隙、裂隙，不仅提高了油页岩的渗透性，而且也为页岩油排采提 供了渗流的通道，使得原位开采技术开发中深层油页岩资源成为可能。
一般认为，当加热到105℃左右时，油页岩的主要变化时干燥脱水，待油页岩水分脱出后，温度 逐渐升高，在180℃左右，放出油页岩中包藏的少量气体。在这两个阶段油页岩内部的裂隙多发育于 层理面及矿物颗粒的周围，形成的破裂面基本上都与层理面互相平行，且数量不多，宽度较小。随 着温度进一步升高至300℃以上时，油页岩内的有机质开始发生热解生产页岩油蒸气和热解气体。油页岩内部的裂隙数量、长度和宽度有了剧烈增加，裂隙面仍具有与层理面平行，同时也形成了 一些垂直于层理方向的微小裂隙。小裂隙与大裂隙相互连通，根本上提高了油页岩的渗透 性［13～15］（图1）。
3.1.2 热解后渗透规律实验研究
干馏前后的油页岩样品进行不同体积应力和孔隙压力条件下的渗透系数的变化规律研究发 现［15，16］：当体积应力不变时，渗透系数随孔隙压力的增大而增大。主要原因是孔隙压力的增高，页岩 内部的孔隙数量增加、裂隙更加发育，使得单位时间内通过的流体流量增大，即渗透系数增大。当孔隙 压力不变时，渗透系数随体积应力的增大而减小。主要原因为体积应力的增大，岩体发生收缩变形，页 岩内部的孔隙数量减少、有些发生裂隙会闭合，使油页岩的微观结构发生了变化，导致流体的渗流通道 减少，即渗透系数减小（图2，图3）。因此，在进行地下原位开采油页岩时，对油页岩地层渗透特性 的评价，必须考虑流体压力和地应力的影响。
图1 不同温度下油页岩裂缝发育情况
图2 渗透系数随孔隙压力的变化曲线
图3 渗透系数随体积应力的变化曲线
3.1.3 油页岩电加热原位开采模拟实验研究
电热原位开采与常规地面干馏工艺原理类似，都是通过直接传导方式将油页岩加热至热解温度。其 不同之处在于，原位开采工艺热解过程有地下水介质参与，反应系统存在一定压力，压力大小与页岩层 的埋藏深度有关。
马跃、李术元等［17］将油页岩与蒸馏水置于密闭的压力容器中，模拟油页岩原位开采热解反应。研 究表明，随着反应温度的增加，页岩油和气体的产率随温度的升高不断增加，中间产物沥青的产率随温 度的升高先升高后减小。由于水介质的存在，降低了化学键断裂所需要的能量，促进了热解生烃过程，使油页岩的热解温度比无水条件时降低了约120℃。
3.1.4 油页岩蒸汽加热原位开采模拟实验研究
利用过热水蒸气对油页岩进行加热，干馏后的油页岩残渣中含油率约为0.30％，页岩油的回收率 达到铝甄干馏的90％以上［15］。因此高温水蒸气加热油页岩具有一定的可行性，而且能达到较高的采收 率。研究发现油页岩热解产生的气体主要以CH4、C2H4、H2、CO、CO2气体为主。对常温至300℃、 300～500℃、500～580℃三个温度段的干馏气组成成分进行分析，发现随着温度的升高CH4和C2H4含 量具有相同的变化趋势，基本上呈现单调下降的趋势；CO2的含量呈逐渐下降，H2的含量一直上升的 趋势，CO的含量呈现先降低后增加的趋势。不同温度和压裂条件下，烃类气体、残炭、一氧化碳、二 氧化碳、水蒸气等之间发生了不同程度的化学反应，反应机理十分复杂。因此，针对实验过程中CH4、 C2H4、H2、CO、CO2的变化趋势的主要原因还有待进一步的研究。
3.2 油页岩原位开采数值研究
3.2.1 油页岩原位开采电加热数值研究［18，19］
基于油页岩原位开采电加热技术的原理上，建立了油页岩热传导方程包括续性方程，动量方程，能 量方程，结合适当的初始条件和边界条件，得到油页岩原位开采电加热数学模型。采用三维有限元法，对该模型进行研究，其中加热井距为15m，运作周期为6年。通过研究油页岩矿层温度场随时间的变化 规律，加热时间为5年时矿层温度大部分超过440℃，即几乎所有的油页岩完全发生热解。
图4 油页岩原位开采高温蒸汽加热示意图
3.2.2 油页岩原位开采蒸汽加热数值研究［15，20］
油页岩是几乎不渗透的岩层，蒸汽很难注入，因此需要 引进常规油气的压裂技术对页岩层进行改造，制造裂缝，作 为注汽的良好通道，提高传热效率。然后向地下油页岩矿层 注入高温水蒸气，使矿层温度升高至油页岩热解温度。最 后，将油页岩热解形成油气，通过低温蒸汽或水携带至生产 井进行排采（图4）。
油页岩原位开采高温蒸气加热是一个复杂的物理化学反 应过程，涉及热量的传递、固体变形、油页岩热解、油气的 产出和渗流等。赵阳升、康志勤等［12，16］考虑到诸多影响因 素的背景下，建立了油页岩原位开采高温蒸汽加热的固、 流、热、化学耦合数学模型。通过对正九点井网的加热方式 的数值模拟研究，加热井距50m，加热周期为2.5年。通过 研究油页岩矿层温度随时间分布变化规律发现，加热时间为 2.5年时，地下油页岩地层的温度大部分都达到了500℃，完成热解。
仅从数值模拟研究发现，高温水蒸气加热比电加热的效率更高，加热温度达到油页岩热解所需的时 间更短。
3.3 油页岩原位开采现场试验研究
3.3.1 油页岩原位开采电加热器与生产井设计
针对油页岩电加热原位开采技术专门设计了静态防爆电加热器，如图5。
图5 静态防爆电加热器
静态防爆电加热器的发热元件采用金属矿物绝缘加热电缆，它不同于一般管式电加热元件，其形状 属于线形，加热电缆发热芯体和金属护套之间温差很小，导热性能好。
油页岩原位开采的排采工艺与稠油开采相似，生产井结构包括隔热油管、泵、补偿器、封隔器、筛 管等（图6），将页岩油排采至地面后进行油、气、水分离。隔热油管用于防止温度下降后页岩油的流 动性降低，筛管与封隔器起到防砂的作用。该生产井同时适用于电加热和蒸汽加热原位开采技术。
3.3.2 蒸汽加热井设计
蒸汽加热井与注蒸汽开采稠油的结构相似，主要由隔热油管、补偿器、封隔器、分层注汽阀、死堵 等部分组成（图7）。蒸汽加热井的最关键技术是井筒隔热与密封技术，其中井筒隔热总系统包括隔热 油管、耐高温的封隔器、补偿器等。蒸汽通过注汽阀（分层注汽阀）进入地层，通过封隔器实现不同 层选注，有效的提高的热量利用效率。
图6 生产井
图7 蒸汽加热井
4 结束语
我国500～1500m的油页岩资源丰富，只能通过原位开采技术才能加以有效的开发和利用。该部分 资源的开发和利用对促进我国页岩油产业的发展具有重要意义，页岩油作为石油的补充能源，也大大提 高了我国石油的供给能力。通过模拟实验研究和数值模拟研究表明，油页岩电加热与蒸汽加热原位开采 技术都具有一定的可行性。电加热工艺相对简单，加热速度较慢，能耗大等特点，蒸汽加热工艺加热速 率快，高温蒸汽对设备的要求较高等。“十二五” 期间，我国应继续加大对油页岩原位开采技术研究的 投入力度，加快原位开采现场试验装备的研发，推动现场试验研究，为工业化生产提供有效的技术 支撑。
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㈣ 油页岩开采利用工艺进展
雷光伦 李文忠 姚传进 孙文凯
（中国石油大学石油工程学院，山东 青岛 266555）
作者简介：雷光伦，男，教授，博士生导师，主要从事油气田开发方面的教学和科研工作。Email：leiglun＠163.com。
摘 要：常规油气产量远远不能满足国内对石油的需求，在诸多非常规油气资源中，油页岩以其巨大的 储量和开发优势越来越受到重视。生产页岩油是油页岩的主要用途之一。通过对油页岩开采利用技术的研究，指出了生产页岩油的两条途径，沿着这两条途径，介绍了油页岩的开采工艺，地面干馏方法和原位开采技术。描述了油页岩的露天开采和地下开采法。利用实验模拟的方法，研究了影响页岩油干馏产率的加热温度、加 热时间和加热速度等因素，实验结果表明：加热温度为500℃左右为宜；加热时间达到1h即可；加热速度对 油产率影响较小。比较了抚顺发生式炉、基维特炉、佩特洛瑟克斯炉、葛洛特炉和塔瑟克炉等地面干馏设备 的处理量、运转率和油产率等指标，分析了各干馏设备的特点和适用性。阐述了壳牌ICP技术、埃克森-美 孚ElectrofracTM技术、IEP燃料电池技术、PetroProbe空气加热技术和Raytheon的RF/CF技术等油页岩原位开 采技术的原理和工艺特点，指出了原位开采技术的发展趋势是以各种技术相互渗透、综合、集成和应用为基 础，实现油页岩开采的大规模化、低成本和高效益的重要发展方向为大规模、低成本、高效益。
关键词：油页岩；页岩油；开采工艺；地面干馏；原位开采
Technological Advances In Oil Shale Proction
Lei Guangln，Li Wenzhong，Yao Chuanjin，Sun Wenkai
（School of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Qing 266555，China）
Abstract：Conventional oil and gas proction can not meet the domestic demand，among many of the unconventional resources，oil shale has gained more and more attention because of its huge reserves and advantages in development.Shale oil proction is one of the main uses of oil shale.Based on the study of oil shale mining and usage，two ways of shale oil proction were put forward，along with which，oil shale mining，retorting and in-situ mining technologies were introced in the paper.The open-pit mining and underground mining method were described.The influencing factors of shale oil recovery were studied through experimental simulation，including heating temperature，heating time and heating rate.The results shows that the best heating temperature and heating time were 500℃and 1h，while the heating rate has little influence.The treatment capacity，activity rate and shale oil recovery of oil shale retorting equipments were compared，which consist of Fushun retorts，Kiviter retorts，Petrosix retorts，Galoter and ATP retorts.The mechanism and characteristics of in-situ oil shale mining technologies were described，including ICP，ElectrofracTM，IEP fuel-cell technology，PetroProbe's air heating and Raytheon's RF/CF technology.Based on the permeation，combination and application of high technology，the development trends of oil shale in-situ mining were Large-scale，low-cost，high efficiency.
Key words：Oil shale；Shale Oil；mining and usage；open-pit mining in-situ mining
引言
早在1830年，人类就已经开始了对油页岩的开发和利用。1890年以后，由于石油工业的迅速发 展，油页岩工业迅速萎缩。我国对油页岩的利用始于1928年。20世纪50～60年代，页岩油曾是我国 合成液体燃料的三大支柱之一。1960年以后，大庆油田、胜利油田的发现和开采使我国的油页岩工业 的进入停滞阶段。
进入21世纪后，国际油价不断攀升，2008年7月国际油价曾达到149美元/桶的历史最高位。另一 方面，国内石油供应不足的矛盾也越来越突出，已成为我国经济发展的 “瓶颈”，按国内油气资源和生 产能力，未来供需缺口将会越来越大，石油进口量将不断增多，对外依存度提高带来的风险也将日益加 重。在保证液体燃料供应的诸多办法中，页岩油是一种较现实的石油替代能源。据国土资源部统计，我 国油页岩预测资源7200亿吨，折算为页岩油的预测资源476亿吨［1］。因此，大规模的油页岩勘探开发 对于缓解国内油气供需压力具有重要的意义。
目前，油页岩的开采工艺主要包括：露天开采、地下开采、原位开采等方法。其中页岩油的制取主 要有两条途径：(1)把油页岩矿开采到地上，然后进行地面干馏；(2)采用地下加热技术使油页岩在地下 干馏，然后采出页岩油［1，2］。本文沿着这两条途径，介绍了油页岩开采工艺的现状，并指出了今后的发 展趋势。
1 油页岩开采工艺
1.1 露天开采工艺
露天开采是指先将覆盖在矿体上面的土石剥离，自上而下把矿体分为若干梯段，直接在露天进行采 矿的方法。露天开采必须考虑的首要条件是油页岩的埋深，一般不超过500m。另外还必须考虑剥采比，即覆盖于页岩层上就剥离的岩土量与可以采出的页岩量之比，是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，即使油页岩埋深较浅，油页岩开采费用也会 很高。
露天矿开采的主要工序有：岩层穿孔、爆破、岩土和油页岩的采装、岩土和油页岩的运输。对坚硬 岩石、中硬油页岩用钻机钻孔进行爆破，以利于挖掘。如没有坚硬的地层，可能不需要对其穿孔和爆 破。岩土和油页岩的采装可以用单斗挖掘机、轮斗挖掘机、吊斗挖掘机等采剥设备。当前露天开采油页 岩，对于覆盖层薄、油页岩层厚、剥采比不大的矿区，在中国不同情况下，每吨油页岩约需开采费用 40～80元。
图1 长壁开采法示意图
1.2 地下开采工艺
油页岩的地下开采是指通过井巷进入地下工作面进行采掘，并将油页岩输送至地面。地下工作面是开采油页岩的工作场 地，在工作面内进行油页岩的采掘、装运，以及支护、采空 区处理等工序。主要包括壁式开采法和房柱式开采法[1］。
1.2.1 壁式开采法
壁式开采法分短壁工作面和长壁工作面开采。短壁工作 面长度一般在50m以下，多在小矿井采用。长壁工作面较 长，一般为100m以上。图为长壁式开采法的示意图。工作面 的上方和下方沿走向分别布置回风平巷和运输平巷，构成回 采工作面和采区之间的通风、运输和行人通道。
1.2.2 房柱开采法
房柱开采法是指从采区区段平巷每隔一定距离掘出矿房，进行油页岩矿开采，并留下油页岩岩柱，以支撑顶板。矿柱为圆形、矩形或条带形，排列规则。通常矿房宽6～12m，矿柱宽3～6m。顶板稳固 性稍差，矿石价值低或开采结束后采空区作地下建筑物用时，采用条带形连续矿柱。矿柱一般不再回 采，占总矿量的15％～40％。由于房柱式开采法不够安全，应用越来越少。
2 油页岩干馏工艺
2.1 油页岩干馏影响因素
目前，页岩油的生产主要通过油页岩干馏实现。油页岩干馏是在隔绝空气的条件下，加热至温度为 450～550℃左右，使其热解，生成页岩油、页岩半焦和热解气的方法。影响页岩油产率的因素主要有加 热温度、加热时间、加热速度等。本文使用葛金氏干馏试验装置，以抚顺典型油页岩为例，对干馏的影 响因素进行实验研究。
2.1.1 加热温度的影响
粒度为1～2mm的抚顺油页岩，以5℃/min的加热速度加热到不同的温度，并恒温加热5h，然后测 定在该恒温温度下的页岩油产率。试验结果如图2所示：
从图2中可以看出：随着恒温加热温度的升高，分解所得的页岩油产率不断增加。但当温度升高到 500℃以后，再进一步提高温度时，页岩油产率的增加就不显著了。这表明显当温度达到500℃并恒温 5h后，热解反应基本完成，生产页岩油所要求的温度并不高，约在500℃。温度过高会导致矿物质所含 的结晶水分解，从而消耗大量能量。故以获得页岩油为目的时，抚顺油页岩干馏的最终加热温度以 500℃为宜。
2.1.2 加热时间的影响
粒度为1～2mm的抚顺油页岩，以2℃/min的加热速度升温，在不同的温度下，加热时间对页岩油 产率的关系如图3所示：
图2 加热温度对页岩油产率的影响
图3 加热时间对页岩油产率的影响
从图3中可以看出，当加热温度在375℃以前，页岩油放出量始终随着加热时间的延长而增加。但 在450℃温度下，加热时间超过1h后，页岩油就不再释放出了。这表明有机质热解反应已经完毕。因 此，加热温度愈高，油页岩有机质分解速度愈快，达到最大页岩油产率所需的时间愈短。如果热解温度 在500℃以上时，则在很短时间内有机质热分解反应就能完全，而加热时间对页岩油产率没有明显影 响。所以最终加热温度是影响热分解反应的主要因素。
图4 加热速度对页岩油产率的影响
2.1.3 加热速度的影响
粒度为1～2mm的抚顺油页岩，以不同的加热速度加热至500℃，并保持1h，不同加热速度和页岩油产率的关系曲线如图4所示。
从图4中可以看出，当加热速度从2℃/min提高到20℃/min 时，其页岩油产率有微幅的提高，但幅度非常小。因此，在设计 干馏设备时，可以采用强化干馏的方法，提高加热速度，使油页 岩很快地达到指定的最终温度。这可以大大缩短干馏时间，提高 效率。
2.2 地面干馏设备
油页岩的地面干馏主要是通过干馏炉实现。干馏炉的技术指 标主要有油产率、年开工率、适应性等。目前世界上比较成熟的炉型主要有：抚顺发生式炉、基维特 炉、佩特洛瑟克斯炉、葛洛特炉、塔瑟克炉［3～6］。干馏设备参数对比见表1。
表1 油页岩干馏设备比较
中国抚顺式发生炉处理量小，相对于实验室铝甑的油收率较低，处理块页岩，工艺不太先进，但是 为成熟的炉型，能处理贫矿，操作弹性好，有长期操作经验，而且投资少，建设快，适用于小型工厂。抚顺式炉虽然单炉处理量小，但可以将20台炉合为一部，则一部炉每日油页岩处理量也可以达2000～ 4000吨。
爱沙尼亚基维特炉处理量大，处理块页岩，相对于铝甑的油收率不太高，是成熟的炉型，投资中 等，适用于中型厂。
巴西佩特洛瑟克斯炉处理量大，处理块页岩，相对于铝甑的油收率高，产高热值气，是成熟的炉 型，投资高，适用于大中型厂。
爱沙尼亚葛洛特炉处理量大，可以处理颗粒页岩，相对于铝甑的油收率高，产高热值气，但结构较 复杂，维修费用高，是基本成熟的炉型，据报道年运行7200h，可用于大中型厂。
澳大利亚塔瑟克炉处理量很大，可以处理颗粒页岩，油收率高，产高热值气。页岩油经过加氢，质 量好，投资高，但尚不太成熟，2004年停运前运转率仅为50％，大中型厂可考虑得用这种技术。
3 原位开采技术
原位开采技术是指采用地下加热干馏的方式，使油页岩在地下干馏，然后把产生的页岩油气导出到 地面的技术。按照油页岩层受热方式的不同，可将油页岩原位开采技术分为传导加热、对流加热、辐射 加热3类技术。目前比较先进的原位开采技术如表2所示［7～9］。
表2 原位开采技术表
3.1 壳牌ICP技术
壳牌ICP（In-Situ Conversion Process）技术是唯一经过现场实验的原位开采技术。它的主要原理是： 通过电加热器将热量传递给地下油页岩矿层进行加热和裂解，促使油页岩中的干酪根转化为高品质的油 气，再通过生产井将油、气采出到地面（图5）。工艺流程主要包括：首先，建立冷冻墙，防止地层水 流入开采区、防止油气产品散失。其次，将电加热器装入加热井内对油页岩层加热。最后，采出干馏油 气，并监测水文、地质、温度、压力和水质等参数。
图5 ICP技术示意图
ICP技术特点：(1)ICP技术加热热均匀，加热温 度低，可开发深层、低含油率油页岩；(2)建立的冷 冻墙，可以保护地下水资源；(3)加热工艺复杂，故 障多，采收率低，成本高。
壳牌公司从1997年开始在科罗拉多州马霍甘尼 进行了多项实验。2004～2005年一个试验区的结果表 明，升温速率2℃/d，2004年5月开始出油，2004年 12月出油达到最多，然后减小，至2005年6月出油 终止。共计产油250t，为铝甑的68％。
3.2 埃克森-美孚ElectroFracTM技术
埃克森-美孚ElectrofracTM技术先利用平行水平井对页岩层进行水力压裂，向油页岩矿层的裂缝中 填充导电介质，形成加热单元。导电介质通过传导把热量传递给页岩层，使页岩层内的干酪根热解，产 生的油气通过采油井采到地面上来（图6）。
图6 ElectrofracTM技术示意图
ElectroFracTM技术特点：(1)采用了压裂技术增加了页 岩层的渗透性，可开采致密性油页岩资源；(2)生产副产品 碳酸钠，提高了经济效益；(3)采用平面热源的线性导热方 式，有效地提高了热效率；(4)没有保护地下水，容易造成 水污染。
3.3 IEP燃料电池技术
利用高温燃料电池堆的反应热直接加热油页岩层，使其 中的有机质热解产生烃气，然后导入到采油井，被抽到地 面上来。除了部分气体作为燃料被通入燃料电池堆外，其 余大部分烃气经冷凝后获得石油和天然气。另外，在启动 工艺装置预热油页岩时期，需要向燃料电池中通入天然气作为启动燃料。工艺正常运转后，能量 自给自足。
IEP燃料电池技术特点：(1)传导加热温度分布均匀。采用固体间热传导传递热量，大大提高了热 量分布均匀性和利用效率；(2)利用流体压裂制造 裂缝，提高油页岩层孔隙度和渗透率；(3)能量自 给自足。该工艺不仅能量自给自足，还可向外部 提供电能。每生产1桶油，发电174kW · h； (4)操作成本低。操作成本大约为30美元/桶。若 将副产品电能和天然气计算在内，成本可降为14 美元/桶；(5)环保。由于该工艺不是通过燃烧反 应来发电，而是通过电反应来发电，几乎不产生 NOx、SO2等有害物质（图7）。
图7 IEP燃料电池技术示意图
3.4 PetroProbe公司的空气加热技术
该工艺流程先将压缩空气与干馏气通入燃烧器进行燃烧，加热到一定温度，消耗掉部分氧气，然后 通入到油页岩地层中加热油页岩使其中的有机质生成烃气，最后把生成的烃气带到地面上来。采出的烃 气冷凝后得到轻质油品（图8）。
PetroProbe公司的空气加热技术特点：(1)通入的高温压缩空气在地层中可压裂油页岩，增加油页岩 的孔隙度，使生成的烃气很容易地从油页岩地层中导出来；(2)该工艺有4种产品：氢气、甲烷、轻油、 水。产生的部分轻质烃气通入燃烧器进行燃烧，加热即将通入地层的空气，能量自给自足。产生的CO2 等气体又被打回油页岩矿层中，污染小，可开发深层（深可达900m）的油页岩矿；(3)开采后的油页岩 仍能保持94％～99％的原始结构完整性，避免了地面塌方。
3.5 Raytheon公司的RF/CF技术
Raytheon公司的RF/CF（Radio-Frequency/Critical Fluids）技术是将一项利用射频加热和超临界流 体做载体的专利转化技术（图9）。其工艺流程为：先将射频发射装置置于地下油页岩层中，进行加热，然后把向页岩层中通入超临界CO2把热解生成的烃气载到采油井，被抽到地面上冷凝，回收。冷凝后 的CO2又打回地层中循环利用。
图8 空气加热技术示意图
图9 RF/CF技术示意图
RF/CF技术特点：(1)采油率高。每消耗一个单位的能量有4～5个单位的能量被生产出来，相对 于ICP技术的3.5个单位，更具有经济效益；(2)传热快，加热周期短，只有几个月；(3)用于油页岩 开采时，生产的石油含硫低，还可通过调节装置来生产不同的产品；(4)可用于开采油页岩、油砂、 重油等资源，环保，无残留物质渗透地下水层；(5)选择性加热，可使指定加热目标区域快速达到目 标温度。
4 结论
（1）目前页岩油的制取途径主要有开采-地面干馏工艺和原位开采技术。前者技术比较成熟，后者 还处于实验验证阶段。
（2）实验研究表明：油页岩干馏温度约为500℃为宜，干馏时间为1h即可，加热速度对页岩油产 率影响不大，工业生产中可以采用强化干馏的方法，提高加热速度，使油页岩快速达到指定的最终温 度，提高效率。
（3）目前地面干馏设备都存在着一些问题比如处理量小，运转率低，油产率低等问题需要进行进一 步优化。
（4）以大规模化、低成本、高效益为目标，各种技术相互渗透、综合、集成和应用是当今原位开采 技术发展的主要方向。
参考文献
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㈤ 能否简单说明一下油页岩、页岩油和页岩气之间有什么区别
油页岩，就是含有较多有机质正在形成油气的页岩 这种油页岩在很深的版地下经过高权温高压和很长的时间内部有机质形成石油和天然气，如果形成的石油还在页岩里就叫页岩油，天然气还在页岩里就叫页岩气。 美国好像环境法规不让开采油页岩，现在大量开采页岩气，页岩油的开采正在发展。
㈥ 国外油页岩辐射加热原位开采技术
一、内容概述
LLNL的射频技术利用垂直组合电极缓慢加热大规模深层的油页岩层。后来由Lawrence Livermore国家实验室（LLNL）进行开发。LLNL 提出利用无线射频的方式加热油页岩，克服了传导加热需要大量的热扩散时间的缺点。具有穿透力强、容易控制等优点。
RF/CF技术流程为：先将射频发射装置地下油页岩层中，进行加热，然后向油页岩层中通入超临界CO2把热解生成的烃气驱替到采油井，抽到地面上冷凝并回收。冷凝后的CO2又打回地层中循环利用。
二、应用范围及应用实例
美国伊利诺理工大学提出的LLNL射频技术和美国Raytheon 公司的RF/CF技术采油率高，每消耗一个单位的能量有4～5 个单位的能量被生产出来，相对于ICP技术的3.5个单位，更具有经济效益；传热快，加热周期短，只有几个月；用于油页岩开采时，生产的石油含硫低，还可通过调节装置来生产不同的产品；可用于开采油页岩、油砂、重油等资源，环保，无残留物质渗透地下水层；选择性加热，可使指定加热目标区域快速达到目标温度。
三、资料来源
刘德勋，王红岩，郑德温等.2009.世界油页岩原位开采技术进展.天然气工业，29（5）：128～132
㈦ 国内油页岩研究历史与现状
一、国内油页岩勘查
(一)油页岩资料成果陈旧
我国油页岩的勘探研究工作在 20 世纪五六十年代为一高潮期，取得一些基础资料和成果。由于之后我国油气田的大量发现，油页岩中提炼油气成本相对高，勘探研究进入低谷，因此，目前资料和数据陈旧，基本来自 20 世纪五六十年代的成果。
(二)勘查规范和资源储量体系不同
以前，我国油页岩资源评价结果的提交部门很多，有地质、煤炭、石油、冶金、化工、建材等部门。每个部门采用的勘查规范和资源储量体系不同，共计勘查规范有 7种，资源储量体系 4 种，这在资料使用上造成困难。
(三)评价边界指标不一
不同时期、不同部门对油页岩资源评价采用的边界指标不一，仅含油率边界指标就有 3. 0%、3. 5%、4. 0%和 5. 0%等。其他指标如油页岩的有效厚度、面积等参数也存在很大的差别。因此，国家现掌握的资源储量数据存在一定的不可对比性。
(四)资源预测部门多，结果相差悬殊
我国分别在 20 世纪 50 年代末期和 60 年代初期、90 年代进行过油页岩预测工作，且大部分预测工作未做实际工作: 原煤炭工业部在 1959 年 (中国分省煤田预测图)预测油页岩资源量为 20 485 亿 t; 抚顺石油研究所在 1962 年 (中国油页岩资源调查报告)估算远景储量大于 4 000 亿 t; 据王慎余等 1990 年 (矿产资源战略分析—单矿种分析系列课题成果)预测油页岩资源量 13 698 亿 t。通过统计对比，几次的数据差别很大。
(五)勘探程度低，主要处于详查和普查阶段
我国油页岩勘探程度较低，大部分矿区都没有达到勘探阶段。油页岩查明资源储量主要分布在吉林省农安、吉林省登娄库、吉林省长岭、辽宁省抚顺、广东省高州、海南省儋州、广东省电白、广东省茂名、辽宁省朝阳等含矿区。
二、国内油页岩开发利用现状
(一)20 世纪 50 年代繁盛时期
中国开发利用油页岩已有 70 多年的历史，20 世纪 50 年代，我国对油页岩资源投入了较多的普查、勘探力量，在历史中对我国油气资源发挥了重要的作用，曾占我国整个石油产量的一半。抚顺油页岩矿曾经为当时世界上最大的页岩油生产基地之一。
辽宁省抚顺油页岩矿是目前国内最大的油页岩生产基地，于 1928 年开始兴建页岩制油厂 (现抚顺石油一厂)，年生产页岩油 7. 5 万 t。1941 年开始建设东制油厂 (今抚顺石油二厂)，1948 年抚顺解放后，以油母页岩为原料的石油工厂陆续恢复生产。到1952 年，石油一厂年生产页岩油 22. 61 万 t。1955 年石油二厂年产量达到 17. 1 万 t。到1959 年，抚顺石油一、二厂年产页岩油达到 72 万 t，成为我国第一个人造石油生产基地，也是世界上最大的页岩油工业基地之一。
吉林省桦甸油页岩矿开始于日伪时期，曾有日本人多次到桦甸调查油页岩矿藏情况，做过少量地质工作。解放后开始小土炉子炼油。产量以 “担”计。新中国成立后属省工业厅管辖，建有 6m 高内外并热式干馏炉。后由石油工业部东北石油管理局接管，改名为东北石油九厂。进行扩建，建 10m 高内外并热式干馏炉，于 1953 年投产，年产页岩油 5 万 t。为进一步对石油九厂进行改扩建，根据资源情况计划年产页岩油 20万 t，并加工为成品油，供应吉林省的需要。为此，国家建设委员会为此成立了桦甸工业区建设总甲方，正在开始建设之际，发现了大庆油田，为集中力量加快大庆油田的开发，桦甸暂缓建设。50 年代后期地方用自己的力量开拓了北台子矿区及油页岩干馏厂，并开展建设水泥厂等综合利用工作，后来因亏损停产。
吉林省罗子沟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 40t，由于当时设备落后及其他原因，于 1960 年停产。
广东茂名油页岩开发历史也很悠久，新中国成立之前，当地群众已挖掘浅部页岩供家庭生活用燃料，新中国成立后，政府组织了多个勘探队伍，展开了大规模勘探工作，很快就提交了金塘区和羊角区的地质精查报告及低山区尚村层油页岩和茂名油页岩精查报告，并经国家储量委员会批准，中央决定在茂名修建大型页岩油厂，并被列入苏联援建的 156 个重点工程之一。当时设计一号矿年产油页岩 2 400 万 t，生产页岩油 100 万 t，二期开发低山矿区，年产油页岩 1 700 万 t，生产页岩油 70 万 t。金塘矿于1958 年 7 月开工建设，1962 年 1 月投产，至 1992 年 “暂时停产”，前后 30 年，共开采油页岩 1. 6 亿 t，生产页岩油300 万 t，同时生产铵水55 万 t，褐煤14 万 t，油页岩最大年产量为 600 余万 t，为社会作出了贡献。
(二)20 世纪 60 年代至 90 年代停滞时期
进入 20 世纪 60 年代，随着我国大庆油田的发现和开发，油页岩的作用开始下降，油页岩工业逐渐萎缩，投入的勘探力量逐步减少，目前探明的储量已不能满足油页岩工业的需要，勘探工作基本处于停滞状态。
从20世纪60年代起，大庆油田的发现，原油生产快速发展，页岩油的产量明显降低。抚顺石油工业逐步从生产页岩油转向加工大庆天然原油。1957年开工，1960年投产以开采油母页岩为主的东露天矿于1965年停产。抚顺油页岩发育的层位位于煤层之上，因此开采煤必须先开采油页岩。先开采出来的油页岩必须进行处理，堆积在地面将会对周围环境及地下水产生污染。因此，60年代后，油页岩工业一直没有停止，原因是国家给予扶持政策，每年亏损的处理加工油页岩。
其他如桦甸、罗子沟、茂名等油页岩矿或停产或时断时续的进行油页岩开发，但主要转向以油页岩综合开发利用为主。
(二)20世纪90年代后复苏至快速发展时期
随着全球对能源的不断需求，石油资源的不断减少，油价飞涨，这给油页岩工业的发展迎来了新的春天。目前，全国各地都竞相开展油页岩工业。并且，油页岩开发利用的途径也多种多样。不仅作为液体能源，而且在化工、建材、农业、环保方面也具有巨大的潜力。
20世纪五六十年代发展起来的老油页岩矿，如抚顺、茂名、桦甸等油页岩矿区，又重新迸发出新的活力。
2004年，抚顺油页岩矿在西露天矿坑南新建一座坑口页岩炼油厂。目前，抚顺矿区现有六部120台抚顺式干馏炉，在建一部20台干馏炉将于今年下半年投产，年处理油母页岩700万t，页岩油产量达到21万t。目前，该矿以大力发展油母页岩综合利用产业，发展循环经济，提高页岩油生产技术水平为未来发展战略的核心内容之一，规划扩大现有页岩炼油的生产规模，引进目前世界上最先进的干馏工艺，即加拿大ATP小颗粒炼油技术，采用德国克虏伯公司制造的炼油设备，规划建设7部ATP干馏装置，一期工程建设一部，年产页岩油10万t，二期再建四部，ATP生产能力达到50万t，页岩油产量达到71万t，预计在2014年完成。在此之后规划对现有炼油厂进行技术改造，再建二部ATP干馏装置。
2005年11月23日，广东粤电油页岩矿电联营有限责任公司在茂名宣告成立，标志着广东省油页岩资源开发综合利用史上一个里程碑的诞生。该公司采取矿电联营方式，统一投资、统一建设、统一经营的燃油页岩发电厂，电厂规划容量120万千瓦。电厂首一期总投资约37亿元(人民币)，建设2台20万千瓦燃油页岩循环流化床机组，同步在金塘露天矿配套建设年产600万t油页岩矿区。
吉林省是我国油页岩资源最丰富的省份，油页岩的发展引起了国内外的注意。最初，吉林省政府和国家计划投资27亿元进行桦甸油页岩的综合开发利用，预计最高年处理油页岩1400万t。后来于2005年，中国电力投资集团与吉林省政府签署了吉林桦甸油页岩综合开发项目合作框架协议。同时，国外的壳牌公司也看准机会，积极投资吉林省油页岩的开发。2004年12月8日，中国国务院总理温家宝、荷兰首相鲍肯内德出席了在荷兰海牙议会大厦举行的壳牌勘探有限公司与吉林省地质矿产勘查开发局签署一份合作框架协议书的签字仪式。2005年1月，荷兰壳牌公司与吉林省签署了油页岩合作开发协议，拟采用地下裂解技术通过打井和注入添加剂直接采油。2006年5月16日，吉林壳牌油页岩开发有限公司第一口井在农安县柴岗镇开钻(据《地质勘查导报》，2006年5月18日刊)，吉林省其他地区也不同程度的掀起油页岩开发热潮。先后有辽宁省葫芦岛龙腾公司、桦甸热电厂、吉林桦甸北台子油页岩开发有限公司等投资开发油页岩资源。
辽宁省葫芦岛龙腾公司投资8亿元人民币，在罗子沟建设油页岩综合开发利用工程。该工程分三期建设:一期工程投资3亿元人民币，2004年11月形成年产100万t矿石和5万t页岩油的生产规模，年可实现产值1亿元、利税1500万元;二期工程投资4亿元人民币，2004年年底开工，2006年6月投产，形成年产300万t矿石、20万t页岩油的生产规模，并建成一所5000kW·h余热发电厂，年产值可达4亿元、利税1.5亿元;三期工程投资1亿元人民币，2007年年底前完成油页岩综合开发利用研究所、水泥厂、砖厂、稀贵金属提炼厂等工程，届时可形成年采矿300万t、产页岩油20万t、稀贵金属5000kg的生产规模，实现产值4.5亿元、利税1.5亿元，并可拉动相关产业实现年产值5000万元，间接税金近1000万元。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t油页岩的矿区，利用采出的油页岩建设年产20万t原油的炼油厂，利用炼油残渣建设10万kW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。2003年6月5日，吉林桦甸北台子油页岩开发有限公司成立，成为吉林省油页岩综合开发项目的示范平台，是桦甸市重点招商引资项目，该项目总投资7100万元，年产油页岩21万t，页岩油5万t，税后利润可达1000万元以上。
此外，在其他地区，一些新兴的油页岩工业也像雨后春笋般的发展起来。山东省、黑龙江省等地都竞相发展油页岩工业。
2006年，山东胜龙矿集团计划投资的20亿元左右的“油页岩综合利用项目”年内将开工建设，预计2007年底建成投产。“油页岩综合利用项目”早在2003年就被正式纳入国家重点技术改造“三高一优”项目，建油母页岩炼油厂，引进国外先进的技术和设备，年处理能力150万t，提炼原油18万t;建一座40万kW配套发电厂，粉煤灰做建筑材料或塌陷地回填。根据目前的情况分析，预测炼油年销售收入3.24亿元，利润5911万元;年发电量22亿kW·h，销售收入7.04亿元，利润20560万元。
2002年3月，黑龙江省哈尔滨燃气化工总公司煤矿伴生废弃物综合利用项目由哈尔滨市发展计划委员会以哈计能源2002131号文件批准立项，本项目拟采用爱沙尼亚技术工艺，加工处理依兰煤矿的煤炭伴生物油页岩。爱沙尼亚维鲁化工集团现年处理矸石140万t的工业化装置正在运行，油品总产量22.5万t。共有49套矸石干馏装置，单台装置最大处理能力已达1000t/d。本项目投产后，年处理57万t油页岩，年产各类油品4.4万t。
㈧ 吉林省农安县臻柴岗乡大房身村10组所在的屯子叫啥名
看起来就是一个很偏僻的地方，这种地方很少人知道。