国内外油页岩资源现状及综合开发潜力分析

油页岩作为一种重要的替代能源资源引起了国内外的关注,其主要分布于美国、澳大利亚、巴西、俄罗斯、加拿大、中国、爱沙尼亚等国家。油页岩从寒武纪到第三纪都有分布,沉积环境主要为海相、陆相和湖相。根据目前全球33个国家和地区油页岩资源现状,若将它折算成页岩油约4 000 亿t。我国油页岩资源丰富,分布于22个省区、47个盆地、80个含矿区。油页岩主要集中分布在吉林、广东、辽宁、山东、新疆和海南等省区。沉积时代以新生代的第三纪为主,主要为湖相沉积。不断提高技术,坚持综合开发利用,走炼油-化工-发电-多金属-建材一条龙联合生产的途径,油页岩资源将具有巨大的综合开发潜力。     

松辽盆地北部中浅层油页岩分布特征及资源潜力

利用有机碳含量、镜质体反射率等手段,对松辽盆地北部上白垩统青山口组一段、嫩江组一段、嫩江组二段三个层位油页岩的分布、地球化学特征及富集条件进行研究表明:目标层主要以深湖相、半深湖相的黑色泥岩和页岩为主,厚10~30m不等;有机质丰度较高,TOC值介于1.873%~10.625%之间,平均6.47%,干酪跟类型以Ⅰ型、ⅡA型为主,成熟度Ro普遍为0.41~0.78,处于低成熟阶段;三个层位油页岩有机质来源以湖生生物及海侵带来的藻类等母源物质为主,沉积时期主体处于海侵深水、强缺氧环境,有机质保存条件较好。     

松辽盆地北部中浅层油页岩分布特征及资源潜力

利用有机碳含量、镜质体反射率等手段,对松辽盆地北部上白垩统青山口组一段、嫩江组一段、嫩江组二段三个层位油页岩的分布、地球化学特征及富集条件进行研究表明:目标层主要以深湖相、半深湖相的黑色泥岩和页岩为主,厚10³0m不等;有机质丰度较高,TOC值介于1.873%30m不等;有机质丰度较高,TOC值介于1.873%¹0.625%之间,平均6.47%,干酪跟类型以Ⅰ型、ⅡA型为主,成熟度Ro普遍为0.4110.625%之间,平均6.47%,干酪跟类型以Ⅰ型、ⅡA型为主,成熟度Ro普遍为0.41⁰.78,处于低成熟阶段;三个层位油页岩有机质来源以湖生生物及海侵带来的藻类等母源物质为主,沉积时期主体处于海侵深水、强缺氧环境,有机质保存条件较好。     

松辽盆地北部油页岩资源潜力评价

为评价松辽盆地北部油页岩资源潜力,开展了14口地质井的钻探、2 100多口老井的复查和多项油页岩的样品分析测试工作。根据油页岩分析测试资料,结合录井、测井、地震、沉积等研究成果,总结了油页岩主要特征,并用体积丰度法初步估算了埋深小于1 km的油页岩和页岩油潜在资源量。结果表明:松辽盆地北部油页岩主要发育在青山口组一段和嫩江组一、二段沉积时期的湖相沉积中,是盆地两次最大湖泛期的产物;嫩江组和青山口组油页岩平均岩石密度分别为2.20和2.18 t/m³,平均含油率分别为5.55%和5.39%;油页岩有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ₁型,处于未成熟低成熟阶段,有机质丰度极高,是最好的生油岩。松辽盆地北部油页岩分布广泛、层位稳定、资源潜力巨大,初步估算埋深小于1 km的油页岩潜在资源量为6 008.40×10⁸ t,页岩油潜在资源量为297.50×10⁸ t。油页岩可以成为未来大庆油田常规油气的重要补充或接替资源。     

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。     

鄂尔多斯盆地油页岩的主要地质特征及资源潜力

前人及笔者最近研究结果表明:鄂尔多斯盆地除赋存有大量的石油、天然气、煤、煤层气、地下水及铀矿而外,还赋存着巨量的油页岩资源.油页岩分别赋存于早二叠世山西组、中-晚三叠世延长组、晚三叠世瓦窑堡组及中侏罗世早期延安组、中侏罗世晚期安定组地层中;在空间上,油页岩多呈层状展布于盆地内部而隐伏于地下.中、晚三叠世延长组和中侏罗世早期延安组是主要含油页岩层位.早二叠世油页岩形成于海陆交互的滨海环境,中-晚三叠世延长组中的油页岩形成于陆相深湖或半深湖环境,晚三叠世瓦窑堡组油页岩、中侏罗世早期延安组油页岩形成于陆相湖泊三角洲湖沼环境,与煤层共生,而中侏罗世晚期安定组油页岩仅局限于陆相半深湖环境.通过对陕西铜川北部和宁夏固原炭山典型油页岩矿的剖析,查明鄂尔多斯油页岩矿层厚度一般为4～36 m,含油率一般为1.5%～13.7%(下限略低于3.5%这一油页岩矿的最低工业品位,本次低于部分暂不参加资源量的计算);发热量一般为1.66～20.98 MJ/kg,视比重1.55～2.46.埋藏2000 m以上的页岩油资源量(334)达2000×108 t以上,其中探明储量(121)1×108t,显示了巨大的资源前景.盆地东南部及西部的油页岩埋藏浅,部分地段探明程度高,交通条件好,如果及时开发利用,不仅可以获得初步经济效益,同时也可为鄂尔多斯油页岩的开发利用获取开拓性的宝贵经验.     

辽宁油页岩资源及潜力分析

油页岩是重要的有机矿产之一,辽宁省油页岩资源主要赋存于阜新县野马套海的下白垩统九佛堂组和抚顺煤田的古近系古城子组中,具有重要的利用价值.九佛堂组含油页岩4层,其中第Ⅲ油页岩层分布稳定,含油率较高.古近系古城子组为一套巨厚层油页岩,含油率高,储量大.     

油页岩大规模原位开采数值模拟研究及开采参数讨论

为了研究原位裂解过程中不同规模井组温度场和生烃量的差异,分别对六边形井组数量为7个、19个、37个和61个四种情况油页岩原位开采生产模型进行了建模,以吉林省扶余县油页岩开采试验区为试点区,在使用ANSYS软件的Mesh模块对模型进行加密网格化的基础上,使用Fluent进行了流体场和温度场模拟;通过求解化学反应动力学方程组进行了油页岩生烃过程模拟,并进行了不同井间距、注气速率和双裂缝间距情况下的模拟。模拟结果表明,大规模油页岩原位开采过程中油页岩生烃主要分为三个阶段,即快速生烃阶段(注热前500d)、缓慢生烃阶段(注热500～1 500d)和平稳阶段(注热1 500～3 000d)。增加井组数量可以提高热烟气对中心加热区域的热利用效率。但增加井组数量对单井组生烃量和能源回报率的增幅逐步减小,当井组数量从37个增加到61个时,加热为3 000d时的单井组生烃量增率小于3.1%,能源回报率增率小于8.7%,因此进行油页岩原位开采时选取37个或37以上的井组数量为获得高能源回报率的最佳方案。在61个井组条件下,不同开采参数模型达到最大能源回报率的开采参数为井间距30m、注气速率12m/s和裂缝...     

甘肃省油页岩勘查现状及资源潜力

甘肃省油页岩成矿条件良好,资源丰富,已发现矿产地11处,探明储量39 171.7万t,保有储量30 433万t。油页岩主要分布在陇东地区、民和盆地、西秦岭地区和北山地区,主要赋存于侏罗纪煤系地层、三叠系及白垩系地层中。从现有资料来看,甘肃省油页岩资源潜力大,层位稳定,油页岩质量符合工业指标要求,但地质勘查工作程度低,通过进一步的勘查有望扩大资源量和提高勘查程度,有望在近期内取得油页岩勘查的突破。     

松辽盆地农安地区上白垩统油页岩含油率影响因素

农安油页岩含矿区地处松辽盆地东南隆起区,主要发育于上白垩统青山口组一段、嫩江组一、二段。油页岩有机质的干酪根类型为Ⅰ-Ⅱ₁型,质量较好,处于成岩的未成熟阶段。油页岩含油率与有机碳和氢元素含量间存在明显的线性正相关关系,当有机碳质量分数＞6％或氢质量分数＞1％时构成油页岩。此外,有机质干酪根的显微组分可以反映有机质的类型,与含油率之间也存在一定的相关性。青山口-嫩江组沉积时期,该区温暖湿润的古气候条件、大规模的海侵和缺氧事件影响了油页岩中有机质的丰度和类型,从而影响了油页岩的含油率。     

松辽盆地东南隆起超大型油页岩矿床特征及成因

研究区内已发现的超大型油页岩矿床位于吉黑地槽褶皱系松辽中断陷的一个三级构造单元--松辽盆地东南隆起内。研究区主要发育白垩纪地层,属于陆源碎屑岩沉积。经钻井岩心观察和采用“费舍尔”方法对含油率测试分析表明,油页岩层主要赋存在早白垩世青山口组和晚白垩世嫩江组。含油页岩层系整体为一套厚层的暗色泥页岩和油页岩组合。井间油页岩层对比和油页岩平面展布特征显示,该区油页岩呈层状、规模大、分布范围广、矿层稳定、连续性好。研究证实矿石含油率与有机质组分及总有机碳关系密切,矿石灰分大,属低品质油页岩矿石。通过对油页岩特征及成矿环境分析,认为矿床成因属于腐泥型页岩-油页岩。     

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。     

柴达木盆地北缘侏罗系页岩气资源潜力分析

柴达木盆地北缘侏罗系是中国西北地区重要的含煤岩系,同时也是重要的烃源岩层段。在柴北缘侏罗系有多个厚层泥页岩分布区,整体来看西北部泥页岩厚度大于东南部,其中鄂博梁—冷湖地区在中侏罗世长期处于沉积中心,沉积环境主要为浅湖和半深湖,水体稳定,碎屑物质供给充足,沉积了一套厚—巨厚层泥页岩,有效泥页岩厚度在600~1200m。根据干酪根元素组成等测试结果,研究区侏罗系泥页岩中的有机质类型为Ⅱ—Ⅲ2型,以生气为主生油为辅。泥页岩有机碳平均含量为2.02%,其中冷湖地区泥页岩有机质含量最高,可达8.26%。中、下侏罗统烃源岩除鱼卡、大煤沟成熟度较小外,其它地区均进入生气高峰期,个别地区已达过成熟阶段。柴北缘侏罗系泥页岩厚度大、有机质含量较高,成熟度适中,初步认为具备形成页岩气藏的良好地质条件。     

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.     

滇黔桂盆地泥盆系页岩气成藏条件及资源潜力分析

通过野外露头观察、剖面测量和样品测试,分析了滇黔桂盆地泥盆系页岩气成藏条件。研究结果表明：滇黔桂盆地中、下泥盆统发育两套台盆相暗色泥页岩沉积,泥页岩单层厚度为10~55 m,累计厚度普遍在100~450 m之间;泥页岩TOC一般为1.0%~2.5%,有机质类型为Ⅰ型-Ⅱ₁型,处于高-过成熟热演化阶段;储层物性接近于四川盆地威201井寒武系九老洞组页岩,发育多种储集空间类型,脆性矿物含量平均值为46%,具备储集条件;黔南坳陷西南部和桂中坳陷中西部地区地层相对平缓,断裂密度和剥蚀厚度小,且断裂性质以逆冲、压扭为主,页岩气保存条件相对较好。综合考虑暗色泥页岩厚度、埋藏深度、有机碳含量、热演化程度和保存条件等因素,预测滇黔桂盆地泥盆系页岩气有利层段为塘丁组和罗富组,有利区主要分布于天峨-南丹-河池一带以及桂中坳陷中部的鹿寨-来宾-合山-大化地区。利用地质资源丰度类比法计算出该区页岩气地质资源量为0.66×10¹²~1.09×10¹² m³。