柳树河油页岩的热解特征及动力学

利用岩石-热解评价仪研究了200～600 ℃不同升温速率（10、15、20、25、30 ℃/min）下柳树河盆地油页岩热解生烃特征,利用Friedman法和Sestak反应机制,求出了油页岩的反应活化能和反应函数,建立了热解动力学模型,可用于计算热解生烃率和达到某一转化率所需要的时间。研究发现,油页岩的反应活化能并不是一个定值,随着反应温度的增加逐渐增大。这是因为油页岩热解是一个极其复杂的多步反应过程,在不同的温度区间内具有不同的反应机理。     

几种典型的油页岩干馏技术

介绍了当今世界典型的油页岩干馏技术。对油页岩气体热载体法干馏技术简要介绍了Petrosix技术,Kiviter技术,美国联合油SGR技术,日本Joseco技术和中国抚顺炉技术。重点介绍了固体热载体干馏技术中的Galoter技术,Tosco-Ⅱ技术,LR技术,ATP技术和DG技术。总结出在传统加工路线的基础上开发新工艺是今后的发展方向。在干馏技术选择阶段就应重点考虑有利于环境保护的技术。     

中国油页岩资源现状

2004～2006年我国首次开展了全国性油页岩资源评价工作。为了更好地揭示我国油页岩的分布规律及特征,按不同地区、不同层系、不同含油率、不同埋深和不同地理环境进行了归类汇总。评价结果表明,我国油页岩资源丰富,分布范围广,分布在20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7 199.37 亿t,页岩油资源为476.44 亿t,页岩油可回收资源为119.79 亿t。全国油页岩主要集中分布在东部区和中部区,东部区油页岩资源为3 442.48 亿t,中部区油页岩资源为1 609.64 亿t,青藏区油页岩资源为1 203.20 亿t,西部区油页岩资源为749.94 亿t,南方区油页岩资源为194.61 亿t,分别占全国油页岩资源的48％、22％、17％、10％和3％。全国油页岩主要集中分布在中、新生界,其中,中生界油页岩资源为5 597.92 亿t,新生界油页岩资源为1 052.31 亿t,分别占全国油页岩资源的77.76％和14.62％,油页岩形成时代从西北至东南方向逐渐变新。我国油页岩含油率中等偏好,其中含油率＞5％～10％的油页岩资源为2 664.35 亿t,含油率＞10％的油页岩资源为1 266.94 亿t,分别占全国油页岩资源的37％和18％。我国油页岩埋藏深度较浅,埋深在0～500 m之间的油页岩资源为4 663.51 亿t,埋深在500～1 000 m之间的油页岩资源为2 535.86 亿t,分别占全国油页岩资源的64.78％和35.22％。我国油页岩主要分布在平原和黄土塬地区,分布在平原地区的油页岩资源为3 256.53 亿t,分布于黄土塬地区的油页岩资源为1 562.86 亿t,分别占全国油页岩资源的45％和21％。油页岩资源巨大的盆地有:松辽盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地,占全国油页岩资源的76.79％。     

抚顺油页岩开发利用条件分析

对抚顺油页岩样品的容重测定、工业分析、低温干馏、元素分析、发热量测定、灰分成分分析及灰熔点测定,可知油页岩容重为1.4～2.7 t/m³、含油率为1.17%～20.70%、发热量为0.45～11.18 MJ/kg。油页岩的颜色多为浅褐-深褐色,条痕为褐色,颜色越深含油率越高。低温干馏时,温度控制在510℃,焦油率最高。油页岩有机质主要由C、H、O、N元素组成,无机物主要由Si、Al、Fe、Ca、Mg等元素组成,其伴生元素主要为Ti、Zr、Ge和Ga;油页岩灰分主要由SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO和SO₃组成,其中SiO₂的含量最高,Al₂O₃、Fe₂O₃次之。     

一种现实的石油替代能源——油页岩

石油短缺,已成为我国经济发展的“瓶颈”,石油进口不断增多,对外依存度提高带来的风险日益加重。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。我国有丰富的油页岩资源,是发展油页岩工业的有利条件。油页岩生产页岩油在世界上有悠久的历史,从20世纪以来,很多国家对开发油页岩的研究工作从未停止过,因此生产页岩油并加工成各种产品有一定的技术基础。要爱护、保护好宝贵的油页岩资源,组织力量开发自己的适合国情的技术先进、环境友好的干馏工艺,用好油页岩资源,为国家经济建设做出贡献。     

沁水盆地新近纪张村组油页岩评价及古环境分析

为了深入分析油页岩发育特征对古环境的指示作用,为油页岩资源评价提供理论指导,选取沁水盆地中部新近系张村组油页岩为研究对象,采用岩石热解、有机碳测定、X射线荧光光谱仪（XRF）测试等方法分析油页岩有机地球学和元素地球化学特征,探讨沉积期的古气候和古地理环境。结果表明,张村组油页岩含油率较低,为4.15%;干酪根类型为标准腐泥型（I₁）,埋藏较浅,生烃潜力较高;样品的微量元素富集指数和地球化学参数特征显示,张村组油页岩有机质为混合来源,湖泊自身生产力提供主要物质基础;沉积期气候温暖湿润,盆地内水体由盐湖逐渐淡化,油页岩形成于水体分层不强的厌氧、深湖环境。油页岩的地球化学特征与沉积期的古气候、古地理环境具有较好耦合性。     

油页岩开采模式

随着世界石油市场高油价时代来临,原来高成本的油页岩生产变得经济,油页岩已成为非常重要的替代能源。由于受诸多因素限制,常规油页岩开采方法成本较高。基于我国油页岩埋藏条件及其物理力学性质,分析国内外非常规油页岩开采以及相关的试验,提出了2种开采模式——油页岩原位开采与钻孔水力开采。     

海相油页岩的生烃动力学特征——以燕山地区下马岭组油页岩为例

油页岩是未来重要的补充与替代能源。通过开放体系程序升温热模拟实验,对燕山地区下马岭组海相油页岩进行了研究。结果表明:其热裂解反应主要发生在440～480℃,表观生烃活化能集中分布于170～290 kJ/mol,主峰约为240 kJ/mol,明显高于陆相油页岩(抚顺油页岩和茂名油页岩),而与下古生界海相烃源岩(甘肃平凉奥陶系灰岩及爱沙尼亚奥陶系Kukersite油页岩)活化能分布范围及主峰位置相似。以ICP技术规范为例,在相同热历史条件下,通过数值模拟认识到下马岭组海相油页岩主生烃温度为275～325℃,高于湖相油页岩(265～305℃),而与下古生界海相烃源岩相似,表明其可能具有与古生界海相有机质相似的生烃机理。     

高压-工频电加热裂解油页岩技术室内试验及 氧的驱动效应分析

高压-工频电加热原位裂解油页岩是吉林大学与俄罗斯托木斯克理工大学合作研究的具有占地面积小、污染小、工艺简单等优点的油页岩开采技术。先对油页岩使用高压电击穿,再使用电加热的二步法,可以达到快速裂解油页岩的效果。为了确定裂解油页岩的工艺参数,以及更好地掌握高压-工频电加热裂解油页岩技术,本文对油页岩在有、无氧气条件下的裂解过程进行了热分析试验。试验表明,在有氧与无氧加热条件下,都可完成油页岩的裂解,且裂解过程是相同的,都属于二段式裂解过程。氧在油页岩加热裂解时具有驱动作用,可以降低油页岩的裂解温度、节省能量、提高裂解速度。     

世界油页岩资源利用和发展趋势

世界油页岩资源丰富, 其探明储量换算成页岩油,远大于世界原油的探明储量。美国油页岩储量居世界首位, 其次则为俄罗斯、扎伊尔、巴西、加拿大、约旦、澳大利亚和中国。油页岩干馏制取页岩油始于19世纪上半叶的法国、英国、德国、西班牙等西欧国家。而后页岩油生产由于廉价原油的开采而衰落, 又由于世界石油危机而兴起; 100多年来、油页岩工业几经波折; 如今中国、爱沙尼亚和巴西拥有页岩油的工业生产。此外、爱沙尼亚、德国、中国和以色列则拥有油页岩燃烧产蒸汽发电的工业装置。当前、由于世界原油价格上涨,页岩油的生产在不少国家已有利可图, 中国、爱沙尼亚等国家正扩建、新建页岩油工厂; 蒙古、约旦等国正考虑筹建页岩油厂, 美国也计划对其丰富的油页岩资源进行加工利用。     

延安周边地区页岩地球化学特征及页岩油潜力评价

延安周边地区长7泥页岩地层中获得工业油流,使得针对该地区的勘探工作开始审视页岩油目标。基于此,开展了系统化的烃源岩品质评价工作以及页岩油气潜力分析工作,以期为深入的页岩油勘探提供参考。研究表明,研究区页岩有机质丰度整体较高,平均总有机碳含量4.05%;有机质类型主体为Ⅰ型、Ⅱ₁型及Ⅱ₂型;整体进入了生油窗,处于成熟生油的热演化阶段。页岩的物质来源为陆地与湖泊的混合来源,其整体上沉积于弱还原弱氧化环境。三类有机质中,有机质含量越高,则其生烃能力也越强;Ⅰ型有机质的生烃能力最大、Ⅱ₁型有机质次之,Ⅱ₂型有机质相对最小。Ⅰ型有机质、Ⅱ₁型有机质及Ⅱ₂型有机质,页岩油含量即总游离烃量分别为10.30 mg/g、8.99 mg/g、8.14 mg/g。页岩油相态以游离态为主,吸附态相对较少。可动用性方面,页岩油的可动用资源集中于Ⅰ型有机质,Ⅱ₁型有机质可动用较差,Ⅱ₂型有机质可动用性极差。在综合勘探潜力方面,最适于进行页岩油勘探的对象是Ⅰ型有机质,其次为Ⅱ₁型有机质。Ⅱ₂型有机质基本无页岩油勘探潜力。     

中国油页岩富集与地质事件研究

油页岩是一种有机质富集的细粒沉积岩,高古湖泊生产力和稳定的还原环境是油页岩成矿的关键。越来越多的学者研究发现,在含油页岩沉积组合序列中,经常出现火山、热液、大洋缺氧、气候突变、海侵、重力流等地质事件。通过对全国50个盆地、95个含矿区油页岩成因和分布规律的总结和归纳,揭示出火山、热液、大洋缺氧、气候突变、海侵、重力流等事件不同程度地改变古湖泊水体条件,引发湖泊表层高生产力,促进藻类勃发和微生物繁盛,并形成稳定的湖泊分层环境,成为油页岩富集的有利因素。但若过量的火山灰、频繁火山爆发释放大量气体、高温高压的间歇性热液流体以及频繁的重力流作用将不利于油页岩富集。针对这些地质事件研究,目前还只停留在对单个事件的分析,未来需要从地球系统科学整体出发,促进沉积学、地球化学、微生物学等多学科交叉,揭示非常规油气资源沉积富集与重大地质环境突变的生态循环过程,进一步深入加强多种地质事件耦合作用对油页岩成矿影响,丰富非常规油气沉积学理论。     

国际油页岩开发技术与研究进展记第33届国际油页岩会议

笔者参加了美国科罗拉多矿业学院于2013年10月14-16日组织召开的第33届国际油页岩会议(33rd Oil Shale Symposium).为了让国内学者了解国际油页岩开发技术与研究的进展情况,笔者选取了会上重要报告,从油页岩资源的地质调查、油页岩化学分析技术、地面干馏技术、地下原位转化技术、国际油页岩项目动态和油页岩资源开发风险评估等方面介绍了国际油页岩研究的新进展.国际上对油页岩资源的开发与利用正向着快速、经济、原位和环保的方向发展,会议上提出的油页岩光谱分析、沸腾油原位转化工艺及其先导试验区的建设、油页岩新项目的设计与发展等相关技术与理念都非常值得我国油页岩行业学习与借鉴.