吉林省油母页岩什么时候开采
⑴ 油页岩的开采利用
直接开采
直接开采包括露天和井下两种开采方式。露天开采适合于埋藏较浅的矿床开采,成本低,安全系数高,辽宁抚顺和广东茂名就是典型的例子。井下开采有竖井、水平坑道采矿两种方式,适合于埋藏较深的矿床。直接开采是较原始的开采方式,局限性比较大,对生态环境的破坏也十分严重,主要表现在三个方面:
一是生态及水质破坏严重。无论是露天采矿还是井下采矿,都需要把地下水位降低到含油页岩层的层位以下,开采1立方米油页岩,一般需要抽出25立方米的地下水;采矿水极大地增加了地表水、地下水中硫酸盐的含量。在巴西,油页岩采矿长期破坏着矿山及其附近的生态平衡和水位水质的稳定。
二是灰渣污染严重。通过直接开采得到的油页岩用于提炼页岩油或直接燃烧,产生大量灰渣,如果不回收利用则不仅会造成空气污染,且废弃灰渣占地面积大,其中金属元素和微量元素渗入地下水体,危害人们生产生活。
三是直接开采占地较多,一旦开垦就无法完全修复。
地下转化工艺
地下转化工艺(ICP)是壳牌公司投入巨资研发出的开采油页岩及其他非常规资源的专利技术,对开发深部油页岩尤其有利。ICP开采油页岩的基本原理是在地下对油页岩矿层进行加热和裂解,促使其转化为高品质的油或气,再通过相关通道将油、气分别提取出来;将这些高品质的油(气)采集到地面进行加工后,可生产出石脑油、煤油等成品油。该技术的突出优点是:提高了资源开发利用效率;减少了开采过程中对生态环境的破坏,即少占地、无尾渣废料、无空气污染、少地下水污染及最大限度地减少有害副产品的产生。尽管该项技术现在还未完全商业化,但关键的工艺、设备等技术问题都已解决,并在美国科罗拉多州和加拿大阿尔伯特省进行了商业示范。按照2005年5月每桶原油开发成本计算,传统的干馏技术为20美元/桶,使用ICP技术生产成本为12美元/桶,ICP技术成本低于传统的干馏技术,该技术在油价高于25 美元/桶时可以盈利。中国吉林省油页岩资源丰富,但大部分埋藏于平原耕地之下,或者埋藏较深,吉林省地质矿产勘查开发局与壳牌勘探有限公司于2004年12月8日签署合作框架协议书,根据壳牌公司在北美ICP技术的研发及对吉林省油页岩资源的勘察情况,合资公司预计于2006年开始ICP技术商业示范,2010年后将开始全面商业运行。
油页岩的开采方式经过近两个世纪的发展,已取得许多成功的经验,并在不断改进,成熟的开采技术是油页岩工业崛起的有力保障。 国内主要采用的抚顺干馏工艺,其他工艺大多处于试验阶段。技术水平整体较低,跟行业内技术研究多山公司、地方政府支持、研究周期和规模不大有关。07年国家发改委公布《产业结构调整指导目录(2007年木)》,表示在今后几年将从信贷、税收等方而大力支持油页岩、油砂等非常规能源的发展,产业技术发展有望突破。
随着技术进步和环保意识的增强,油页岩资源从单纯的能源利用发展到综合利用,极大地提高了资源利用率,降低了成本,减少了环境污染,为资源的可持续利用提供了保障。油页岩矿石采出之后,最先是作为能源而被使用的,即干馏炼油和作为燃料。油页岩干馏后的页岩油可作为燃料油出售,也可以通过加氢精制和非加氢精制的方法生产轻柴油,提高页岩油附加值,精制后的重油作燃料使用。油页岩做燃料主要是用来发电,即直接用作锅炉燃料或进行低温干馏产生气体燃料而发电,还可用于供暖和长途运输。干馏和直接燃烧产生的灰渣和废气有不同的用途,灰渣可以用来充填矿井、制取水泥或陶粒、制砖等,现在有很多成功利用页岩废渣的技术;废气可以作为燃料燃烧产生蒸汽后供生产、生活使用,也可以循环利用,为油页岩的干馏提供热源。
油页岩的使用主要集中在提炼页岩油和发电上,因此干馏工艺和燃烧锅炉的发展直接影响着使用效果,降低成本、注重环保和充分利用资源的要求促进了油页岩利用技术的革新,主要表现在干馏工艺和燃烧锅炉的改进上。
干馏技术
目前,世界上许多国家都对油页岩干馏方法进行了研究,有的已形成工业化生产规模,中国、俄罗斯、爱沙尼亚的发生式炉及德国LR炉处理量小,油收率较低,工艺不先进,但投资少,适用于小规模的页岩炼油厂;爱沙尼亚Kiviter炉和美国TOSCO-Ⅱ炉处理量较大,投资中等,适用于中等规模的油页岩炼油厂;爱沙尼亚Galoter 、巴西Petrosix及澳大利亚Alberta-Taciuk炉处理量大,油收率高,产高热值煤气,投资高,适用于大、中型油页岩炼油厂。
油页岩悬浮燃烧与气化技术
油页岩作为燃料用于发电经历了漫长的研究开发过程,从油页岩悬浮燃烧与气化到油页岩流化床燃烧再到油页岩循环流化床燃烧,技术不断进步,效益不断提高,污染不断减少。
前苏联采用悬浮燃烧方式直接利用油页岩燃烧发电,20世纪50至70年代先后在爱沙尼亚和波罗的海建立3座电厂,总装机容量为2415MW,所配锅炉出力为65~320吨/小时。但出现了很多问题:锅炉实际出力减小,炉膛结焦,受热面高温腐蚀,尾部受热面堵灰;SO2和NOX 排放量大,严重污染环境;制粉系统耗电量大,锅炉维修费用高,运行不经济;机组可靠性差,经常被迫停机,且停炉检修时很长等。
油页岩流化床燃烧技术
前苏联首次开发燃油页岩流化床锅炉,于20世纪80年代对爱沙尼亚、波罗的海电站锅炉进行了改造,广东茂名、辽宁抚顺也先后应用了油页岩流化床锅炉,其突出优点是减少了炉膛结焦的可能性,对流受热面上也没有严重积灰,烟气中NO及NO2含量小,燃烧过程中可以吸收大量硫,锅炉实际输出功率增大,飞灰不会粘污锅炉过热器和省煤器管束,锅炉热效率达70%以上。实践证明油页岩流化床燃烧发电在技术上是可行的,但效率较低、经济效益较差。
油页岩循环流化床燃烧技术
循环流化床燃烧技术(CFBC)有效地提高了油页岩的利用率和锅炉的热效率,减少了污染气体的排放。它是油页岩发电最有利的燃烧方式,具有良好的煤种适应性、低温燃烧、燃用宽筛分颗粒,SO2、NO及NO2的排放量非常低,锅炉的效率在80%以上,这些突出的优点给油页岩能源利用和油页岩燃烧发电技术注入了新的活力,带来了新的机遇。中国、以色列等国在油页岩循环流化床燃烧发电的能源利用研究方面取得了成功经验,1989年以色列建成首台半商业化油页岩循环流化床燃烧示范电站,采用芬兰Ahlstrom公司的50吨/小时循环流化床锅炉。20世纪90年代以色列采用230吨/时循环流化床锅炉建造一座燃用油页岩商业化电厂,1996年吉林省桦甸油页岩示范热电厂采用3台东北电力学院研究制65吨/小时低倍率循环床油页岩电站锅炉,实现长期稳定运行。
油页岩的应用技术得到长足发展,给许多国家的经济发展做出了很大贡献。但不同国家油页岩主要用途差别较大,爱沙尼亚主要用来发电和提炼页岩油,近40年其电力生产的99%主要依赖于油页岩,巴西主要用作运输燃料,德国主要用于制造水泥和建筑材料,中国和澳大利亚主要用于提炼页岩油和用作燃料,俄罗斯和以色列主要用于发电。
⑵ 油页岩矿地质勘查程度及开发利用
(一)油页岩矿地质勘查程度
五图煤矿自2004年下半年起,在充分搜集地质资料与矿井实际开采情况的基础上,进行矿区深部煤层及油页岩勘探。委托山东正元地质资源勘查有限公司进行地质钻孔勘查,在勘查区范围内开展煤炭深部勘探工作,了解和摸清五图煤田D煤组及油页岩组情况。2005年9月,五图煤矿申领了《矿产资源勘查许可证》,证号为3700000511020,勘查面积为4.65km2,有效期为3年,依法取得五图煤田探矿权。2006年3月,五图煤矿与山东正元地质勘查有限公司签订《地质勘查委托合同》。同年4月,山东正元公司在充分研究前人勘查成果及开采资料的基础上,编制了《山东省五图煤田五图煤矿深部详查设计》。2006年4月,开始野外钻探施工,共完成钻探工程量2257.59m/4个孔,煤心样43件,夹矸样16件,瓦斯样2件,油页岩样67件,炭质页岩样1件。钻探施工共进行地球物理测井2257.59m/4个孔。利用原121队提交的《五图煤田地质勘探最终(详查)地质报告》中勘查钻孔16个,钻孔总计工程量8377.27m。2006年9月,山东正元公司根据勘探编制了《山东省五图煤田五图煤矿深部详查报告》。该报告于2006年12月28日由山东省矿产资源评审中心组织专家进行了评审。并由山东省国土资源厅进行了资源储量评审备案。由于陆相沉积地层的对比有问题,对油页岩及下煤组的对比未明确解决,仅以普查程度批准了油页岩组储量。含油率多在7%~8%之间,最高达16.25%,全水分在1.6%~8.5%之间;灰分较高,发热量在6.70~8.37MJ/kg之间,固定碳多在15%以下,氢在2%以下,氧化铝在15%以下,磷的含量在0.2%左右,硫的含量为1%~3%。通过钻探几个孔(2号、3号、4号)的情况来看,油页岩层数在2m以上的达十几层之多,最大厚度达23m。山东煤炭地质局(泰安)和大连理工大学煤化工研究设计所分别对其进行了抽样化验。山东煤田地质局化验结果:油页岩含油率在4.29%~16.25%之间,平均8.6%,最大含油率达到16.25%,水分9.82%~2.02%,灰分67.72%~34.45%,挥发分36.97%~19.98%,发热量10.23~4.92MJ/kg,固定碳10.61%~1.24%;元素化验指标不全,仅对碳、氢、氮、氧进行了化验。大连理工大学煤化工研究设计所化验结果:油页岩含油率在11.76%~4.93%之间,水分6.42%~0.94%,灰分76.13%~50.36%,挥发分39.04%~19.98%,发热量12.28~5.04MJ/kg,固定碳13.79%~1.33%;元素化验指标平均硅55.49%、钙2.98%、铝12.5%、镁1.57%,是制造水泥的良好材料。由石油化工大学、大连理工大学等国内专家指导,吉林桦甸北台子油页岩开发有限公司研发中心对山东昌乐五图煤矿褐煤含油率品位化验结果为10.92%。
由此看来五图煤田油页岩的赋存层数之多,厚度之大,为国内所少见,综合利用煤与油页岩,前景十分广阔,开发利用价值巨大。
(二)开发利用
昌乐五图煤田油页岩开发利用其综合优势明显,主要有原料、产品价格、市场和区域四个方面的优势。
1.原料优势
五图煤田的资源储量较为丰富,具有一大、四高、三低的特点。一大即储量大;四高即含油率高、热值高、挥发分高、附加值高;三低即含硫量低、含氮量低、污染低。另外,五图煤矿的页岩油,因其与目前开采的燃煤为伴生,完全可以利用现有采煤生产系统开采,开采成本较低。
2.产品价格优势
在油页岩的产品价格方面,由于国际原油市场价格居高不下,而国内燃油市场又需求旺盛,长期处于供不应求状态,因此作为燃料油的页岩油价格也会持续走高,并且经化验,五图煤矿的油页岩品质较好,项目风险空间较大,风险性低。
3.市场优势
众所周知,近十年来,随着国民经济的高速增长,作为主要能源的石油消费量大幅增加,而同期国内原油的增长速度却较慢,随着需求的增加,这种供需矛盾将长期存在,因此作为石油补充能源的页岩油市场前景将十分广阔。
4.区域优势
五图煤矿处于胶东半岛经济活跃区,环境优美、空气清新,交通发达,民风淳朴,具有良好的投资环境,市场潜力巨大。随着技术的不断创新,油页岩的综合利用将更加广泛,可以提高油页岩开采的附加值和利润空间。
⑶ 油页岩和页岩气区别。这两者代表的股票有什么区别
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,它和煤的内主要区别是灰分超容过40%,与油页岩,碳质页岩的主要区别是含油率大于3.5%。
油页岩经低温干馏可以得到页岩油,页岩油类似原油,可以制成汽油、柴油或作为燃料油。除单独成藏外,油页岩还经常与煤形成伴生矿藏,一起被开采出来
1、辽宁成大(600739):辽宁成大桦甸油页岩正式点火出油,桦甸市的油页岩含油率高达10%-20%,是目前中国已探明的油页岩资源中含油率最高的优质、高品位油页岩
页岩气,是从页岩层中开采出来的天然气,是一种重要的非常规天然气资源。
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⑷ 吉林省扶余县长春岭镇油页岩什么时候开发
不可能
⑸ 吉林省扶余县长春岭镇油页岩具体开发哪个村屯
好
⑹ 发展油页岩开采和炼制技术
我国油页岩具有较早的开发历史及较成熟的开采和炼制技术。在高油价的条版件下,为了加快油页岩开发利用权,建议建立抚顺、桦甸两个油页岩开发示范区和茂名、山东黄县(龙口)两个油页岩重点开发区,尽快总结出适合我国油页岩特点的开采和炼制技术,为我国油页岩综合开发利用积累经验,为油页岩尽快成为常规石油的补充奠定基础。
⑺ 我国开采油页岩的公司都有哪些啊
抚顺矿业集团旗下东露天矿开采油页岩,页岩炼油厂炼制页岩生产页岩油,并逐步建立油页岩化工厂进行油页岩深加工。及矿石炼油深加工与一体。你可以上网查一查矿业集团网站
⑻ 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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⑼ 吉林油母页岩油价格
有5000元/t多了吧