内蒙古巴格毛德地区油页岩工业评价及开发前景

摘 要

摘要：内蒙古自治区巴格毛德地区页岩油地质资源量为2.3×108 t，页岩油可采资源量为1.2×108t。对该区油页岩进行了勘查和分析，发现该区油页岩面积大，但含油率仅为3.9%～5
摘要：内蒙古自治区巴格毛德地区页岩油地质资源量为2.3×108 t，页岩油可采资源量为1.2×108t。对该区油页岩进行了勘查和分析，发现该区油页岩面积大，但含油率仅为3.9%～5.3%，总体属低品位油页岩，不适于利用传统22艺抚顺炉进行干馏炼油，可以采用综合利用技术对该区油页岩资源进行开发；经对100件样品的分析，结果表明其热值分布范围为1807～6918kJ/kg，平均值为3606.5kJ/kg，多数样品热值较低，不宜直接采用循环流化床技术直接燃烧；该区油页岩属中灰分油页岩，可在建筑方面得到广泛应用。
关键词：内蒙古自治区；巴格毛德；油页岩；资源量；含油量；工业评价；开发前景
    内蒙古巴格毛德油页岩位于银额盆地北部的楚鲁隆起中的一个小凹陷(图1)。油页岩矿区出露山头中心坐标位于东经106°00′～106°01′，北纬40°51′一带。海拔多在1000～1100m[1]。
 
    巴格毛德油页岩矿埋藏较浅，油页岩分布范围东西长29km，南北宽15～20km，面积520km2，厚度35m，油页岩资源量十分巨大，系统勘查和开发该区油页岩资源引起了许多研究人员的兴趣。从2004年开始，中国石油天然气集团公司科研人员就对该区油页岩进行了详细的勘查和分析。
1 油页岩物理特征
该区油页岩颜色主要为灰黑色、黑色、棕褐色、棕绿色，水平层理及纹层发育。井下岩性较致密，坚韧而不易破碎，地表常风化为页状、片状。条痕为褐色、棕色，指甲刻划光滑有油脂光泽，具油腻感。油页岩具贝壳状或参差状断口，用小刀削之能起卷。用打火机不易点燃，但放入小型取暖炉中1～5min后可点燃，取出炉外能继续燃烧5～30s，火焰呈红色，长度2～5cm，冒白烟并有浓烈的沥青味。油页岩含丰富的叶肢介、藻类化石及碳化植物碎屑，见方解石及黄铁矿斑点及团块。
2 油页岩工业评价
    油页岩的品位是评定某个矿区油页岩开发利用最重要的依据之一。评价油页岩品位的分析项目最重要的是铝甑分析，即含油率分析，这是评定油页岩干馏炼油的最重要指标；其次是热值，是评价油页岩燃烧产汽发电的重要指标；油页岩灰分、挥发分分析是进行油页岩加工利用、选择干馏、燃烧炉型和工艺考虑的重要指标[2～5]。
2.1 油页岩含油率
共分析含油率样品459件，对356个含油率大于1.5%的样品统计，含油率平均值为3.9%；对179个含油率大于3.5%的样品统计，平均含油率为5.3%。可以认为本区油页岩含油率为3.9%～5.3%，为中-低含油率油页岩。从本区含油率的概率分布图(图2)可以看出，峰值主要出现在4%～5%，说明该区绝大多数油页岩含油率偏低，只有少数的高含油率层位或样品出现。
 
2.2 油页岩灰分
    油页岩完全燃烧后，其有机质转化为CO2、H2O、SO2、NOx等气态化合物，其矿物质释放后结合水、CO2等物质，转化为固态的无机氧化物，即灰分。由于油页岩含有矿物质较有机质多得多，因此，灰分生成量也很多，一般达到油页岩含量的60%～80%。在工业上，油页岩加工生成的灰分有可能成为制约油页岩工业发展的一个因素。这是因为大量生成的灰分如果堆积废弃不用，会对环境造成污染。但灰分同时是一种良好的建筑材料，可以用作生产水泥、砌块等。因此合理利用油页岩灰分，既可以解决环境保护问题，又可以提高经济效益。
共分析油页岩灰分样品88个，灰分含量分布范围为63.1%～83.9%.，平均值为74.8%，主要集中在74%～84%之间，属于中灰分油页岩(图3)。
 
2.3 油页岩挥发分
    挥发分是油页岩品质好坏的一个重要指标，是指样品在一定温度条件下，隔绝空气加热一段时间，其有机质分解放出的气态有机质即为挥发分。本次研究共对88件油页岩样品进行了挥发分分析，研究结果表明，巴格毛德油页岩样品挥发分的分布范围为12%～23.1%，平均值为17.4%，主要集中在15%～19%之间(图4)。
 
2.4 油页岩热值
    油页岩热值是指每单位质量的油页岩完全燃烧时产生的热量。热值参数是评价油页岩燃烧发电的重要的依据。根据第一次(2006年)全国油页岩资源评价，我国油页岩的热值各地区差别很大，同一地区不同层位的油页岩热值也不相同。
    本次研究共分析油页岩热值样品100件，结果显示，热值分布范围为1807～6918kJ/kg，平均值为3606.5kJ/kg，主要集中在2930～3768kJ/kg之间(图5)，该区油页岩热值较低。
 
3 巴格毛德油页岩开发前景
    1) 目前初步认为巴格毛德油页岩面积大，资源储量大，该区0～50m埋深范围页岩油地质资源量为0.41×108t；埋深50～100m范围的页岩油地质资源量为0.38×108t，埋深100m以下的地质资源为1.49×108t。本区页岩油的可采资源总量为12198×104t。其中，埋深0～50m的页岩油可采资源量为2734×104t；埋深50～100m的页岩油可采资源量为2470×104t；埋深100～300m的页岩油可采资源量为6993×104t。但该区油页岩含油率低，总体属低品位油页岩矿，处于边界品位及工业品位附近，油率大于5%的油页岩厚度小，分布不稳定，且主要分布在埋深超过100m的下倾部位，不适于利用中国传统工艺抚顺于馏炉进行提炼页岩油。
    2) 经过研究发现除少部分样品热值较高外，多数样品热值较低，不宜直接采用循环流化床技术直接燃烧，但可以和煤炭按一定比例混合后用于循环流化床燃烧。
    3) 巴格毛德油页岩属于中灰分油页岩。水泥工业使用页岩灰，不仅可以降低水泥生产成本，而且可以提高它的硬度，也用来制造轻型墙体砖等。页岩灰作为沥青混凝土的掺和剂，会给混合料带来很好的机械和耐久特性，也可以在玻璃和玻璃陶瓷的产品上得到应用[6]，研究认为巴格毛德页岩灰分可在建筑方面得到广泛应用。
    总体来说，该区油页岩资源量非常大，虽然油页岩含油率低不易进行干馏炼油，但是该油页岩却可以采用综合利用技术进行开发，随着我国能源紧张局势的加剧和国际能源价格的不断上扬，寻找出一条最佳的适合开发该区油页岩资源的综合利用技术，不仅会为该区地方经济的快速发展起到巨大的推动作用，而且也会对缓解中国能源的紧张局势起到重要作用。
参考文献
[1] 内蒙古巴彦淖尔盟地质队.巴格莫都油页岩地质普查报告[R].巴彦淖尔市：[出版者不详]，1960.
[2] 肇永辉.我国油页岩的主要性质及利用[J].沈阳化工，2000，29(1)：37-39.
[3] 赵隆业，陈基娘，王天顺.我国油页岩成分和品级划分[J].现代地质，1991，5(4)：423-429.
[4] 钱家麟，尹亮，李术元，等.油页岩——石油的补充能源[M].北京：中国石化出版社，2008：49-67.
[5] 刘建昌，陈金霞，于之英.油页岩的工业评价分析[J].内蒙古石油化工，2007(10)：32-33.
[6] 游君君，叶松青.油页岩的综合开发与利用[J].世界地质，2004，23(3)：261-265.
 
(本文作者：马鹏飞1 方朝合2 王红岩2 郑德温2 拜文华2 王义凤2 1.中国石油天然气股份有限公司；2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院)