新能源概論油巖

新能源概論（油頁巖）中國地質(zhì)大學(xué)許浩2010年1油頁巖(又稱油母頁巖)是一種高灰分的固體可燃有機礦產(chǎn)，低溫干餾可獲得頁巖油，含油率>3.5%，有機質(zhì)含量較高，主要為腐泥質(zhì)、腐殖質(zhì)或混合型，其發(fā)熱量一般≥4187J/g。油頁巖的定義2油頁巖及相關(guān)產(chǎn)品，可以作為燃料用來發(fā)電、取暖和運輸，煉油和發(fā)電后剩下的廢渣生產(chǎn)建筑材料、水泥和化肥或進行化工產(chǎn)品的提煉、金屬提取。油頁巖的用途3早在1830年，頁巖油就作為照明用而發(fā)展起來，距今已有近二百年歷史。我國經(jīng)歷了五十年代繁盛時期、六十年代—九十年代發(fā)展停滯時期和九十年代后復(fù)蘇階段，現(xiàn)在迎來了油頁巖快速發(fā)展時期。全國各地都掀起了開發(fā)油頁巖的熱潮，特別是東北三省油頁巖的開發(fā)更是走在了全國的前列。油頁巖的發(fā)展歷程4油頁巖的研究現(xiàn)狀目前，油頁巖的研究已經(jīng)涉及地質(zhì)、采礦、發(fā)電燃燒、油產(chǎn)品加工等各方面。資料雖然很多，但絕大多數(shù)為關(guān)注油頁巖的開采、加工處理、煉油和發(fā)電等方面的文章，而關(guān)于油頁巖基礎(chǔ)理論知識卻很少。專著：《OilShale》TEHFUYen和GeorgeV.Chilingarian，1976年《Geochemistryandchemistryofoilshales》FrancisP.Miknis和JohnF.McKay，1983年《Oilshalesoftheworld,theirorigin,occurrence,andexploitation》PAUL.L.Russell，1990年5期刊雜志：《OilShale》愛沙尼亞科學(xué)學(xué)院學(xué)術(shù)會議：“OilShaleSymposia”，國際性的油頁巖的學(xué)術(shù)交流平臺，該會議已經(jīng)連續(xù)成功的舉辦了27屆。油頁巖的研究現(xiàn)狀6論著：《中國油頁巖概論》，陳國達，1951年，地質(zhì)評論，16卷第2期；《油頁巖科學(xué)研究論文集》，華東石油學(xué)院，1984年，1月出版；《中國頁巖油工業(yè)》，侯祥麟，1984年4月出版；這兩本書的出現(xiàn)，使我國油頁巖的研究達到了頂峰。

《油頁巖資源評價與開發(fā)利用》專輯，劉招君，2006年；該專輯涉及了油頁巖資源現(xiàn)狀、開發(fā)利用趨勢、油頁巖特征、成因及開發(fā)利用方法等各個方面。這部油頁巖專著對于今后我國開展油頁巖資源科學(xué)研究以及勘查、開發(fā)、利用方面具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。油頁巖的研究現(xiàn)狀7油頁巖的研究現(xiàn)狀8科研項目：《中國油頁巖物質(zhì)成分及工業(yè)成因分類》研究，趙隆業(yè)等，1990年；該研究涉及我國21個礦區(qū)，從煤巖學(xué)的角度研究了油頁巖的顯微組分特征，并提出了工業(yè)成因的分類方案?！缎乱惠喨珖晚搸r資源評價》，吉林大學(xué)，2006年；應(yīng)該是我國油頁巖發(fā)展歷史上一個重要的里程碑。通過對全國84個油頁巖含礦區(qū)進行全新資源評價，基本摸清了我國油頁巖資源的家底。油頁巖的研究現(xiàn)狀9全國油頁巖資源豐富，分布范圍廣，分布在20個省和自治區(qū)、47個盆地，共有80個含礦區(qū)。全國油頁巖資源為7199.37億t，頁巖油資源為476.44億t；頁巖油可回收資源為119.79億t。我國油頁巖資源的分布特征10時代代表性礦床盆地類型沉積環(huán)境油頁巖特征厚度/m含油率/%查明儲量/（108t）油頁巖頁巖油新生代新近紀廣東茂名斷陷內(nèi)陸湖10.00～49.06.00～13.6655.153.63古近紀吉林樺甸斷陷內(nèi)陸湖1.00～4.508.00~12.003.380.29遼寧撫順坳陷內(nèi)陸湖70.00～119.06.00～10.0043.942.65山東龍口斷陷內(nèi)陸河湖2.00～15.009.00～22.002.780.41中生代晚白堊世吉林農(nóng)安坳陷內(nèi)陸湖1.00～10.003.50～7.00168.949.51早白堊世吉林汪清斷陷內(nèi)陸河湖0.30～3.003.50～7.441.950.14中侏羅世甘肅炭山嶺坳陷內(nèi)陸湖0.70～34.55.00～17.002.560.191青海小峽坳陷內(nèi)陸湖1.15～6.305.22～10.520.170.02晚三疊世陜西彬縣坳陷內(nèi)陸湖0.54～15.004.15～8.471.570.14晚古生代早二疊世新疆妖魔山前陸盆地近海相2.00～25.004.65～18.912.170.15我國國油油頁頁巖巖資資源源的的分分布布特特征征11能源源形形勢勢分分析析油頁頁巖巖的的定定義義和和用用途途油頁頁巖巖的的研研究究歷歷程程我國國油油頁頁巖巖資資源源的的分分布布特特征征油頁頁巖巖的的物物質(zhì)質(zhì)組組成成及及性性質(zhì)質(zhì)油頁頁巖巖的的成成因因提綱綱12油頁頁巖巖的的物物質(zhì)質(zhì)組組成成有機組分腐泥基質(zhì)藻類等低等植物遺體經(jīng)凝膠化作用藻類遺體有機殘骸13油頁頁巖巖的的物物質(zhì)質(zhì)組組成成有機機顯顯微微組組分分顯微組分組顯微組分腐泥組腐泥基質(zhì)體礦物瀝青基質(zhì)瀝青體藻類組藻類體藻屑體動物組動物碎屑體動物皮層體殼質(zhì)組孢子體角質(zhì)體碎屑殼質(zhì)體鏡質(zhì)組結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體碎屑鏡質(zhì)體半鏡質(zhì)體惰性組絲質(zhì)體碎屑絲質(zhì)體半絲質(zhì)體菌核體粗粒體微粒體14無機機組組分分粘土土、、粉粉砂砂、、碳碳酸酸鹽鹽巖巖油頁頁巖巖的的物物質(zhì)質(zhì)組組成成愛沙尼亞南非塔斯馬尼亞蘇格蘭石英950.156.316.6長石6.85.1611.3粘土礦物13.929.523.845.9碳酸鹽礦物56.11.72.9其它*14.213.613.923.3世界界各各地地油油頁頁巖巖礦礦物物成成分分特特征征*包包括括石石膏膏、、黃黃鐵鐵礦礦、、碳碳酸酸鎂鎂以以及及Fe、、Ca、、Ti、、Mg的的氧氧化化物物15油頁頁巖巖的的化化學(xué)學(xué)組組成成C、、H、、O、、N、、S油頁頁巖巖的的C/H原原子子比比為為1：：1.25到到1：：1.52，，比比煙煙煤煤中中的的C/H原原子子比比1：：0.08小小的的多多。。N和和S含含量量較較高高，，尤尤其其是是含含硫硫量量高高（（0.4%-3.0%）），，對對油油頁頁巖巖的的利利用用不不利利。。油頁頁巖巖的的物物質(zhì)質(zhì)組組成成序號地層氫碳原子比值（H/C）范圍平均值1古近系1.13～3.492.062下白堊統(tǒng)1.44～1.581.513中侏羅統(tǒng)0.87～1.561.264石炭—二疊系0.99～1.171.0516油頁巖巖的性性質(zhì)油頁巖巖的顏顏色與與其中中有機機質(zhì)和和無機機物的的顏色色有關(guān)關(guān)。吉林樺樺甸褐褐色塊塊狀油油頁巖巖美國綠綠河油油頁巖巖準噶爾爾盆地地灰褐褐色——深灰灰色油油頁巖巖17油頁巖巖的密密度主要取取決于于其中中無機機礦物物質(zhì)的的含量量和密密度。。油母母的密密度一一般為為1g/cm3，礦物物質(zhì)的的密度度為2.2g/cm3，一般般情況況下，，油頁頁巖的的密度越越大，，含油油率越越低。。油頁巖巖的硬硬度與與強度度與所含含礦物物質(zhì)的的性質(zhì)質(zhì)有關(guān)關(guān)，與與形成成年代代也有有關(guān)。。時代較較老的的油頁頁巖硬硬度較較大。強度度和硬硬度小小的油油頁巖巖在干干餾爐爐中易易破碎碎成小小塊，，影響響正常常通風(fēng)風(fēng)和操操作。。油頁巖巖的性性質(zhì)18油頁巖巖的性性質(zhì)油頁巖巖的灰灰熔點點也稱熔融性性，是油油頁巖巖受熱熱時由由固態(tài)態(tài)向液液態(tài)逐逐漸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化的的特性性，與與油頁頁巖的的成分分及加加工過過程有有關(guān)。。在工業(yè)業(yè)上多多用軟化溫溫度作為熔熔融性性指標(biāo)標(biāo)，稱稱為灰熔點點。低灰熔熔點的的油頁頁巖在在熱加加工時時在爐爐內(nèi)易易結(jié)渣渣，影影響生生產(chǎn)的的進行行。我我國油油頁巖巖灰分分中氧化鈣鈣較少，，故灰灰熔點點一般般較高高，軟軟化溫溫度多多在1200oC～1450oC以上上，在在低溫溫干餾餾爐內(nèi)內(nèi)不會會形成成熔塊塊而影影響生生產(chǎn)。。19含油率率和熱熱值是油頁頁巖最最主要要的化化學(xué)工工藝性性質(zhì)，，它們們與油油頁巖巖的水水分、、灰分分、揮揮發(fā)分分有關(guān)關(guān)。含油率率是采用用標(biāo)準準的鋁鋁甑干干餾分分析方方法。。油頁頁巖的的熱值與有機機質(zhì)的的含量量和組組成有有關(guān)，，與其其中的的無機機礦物物質(zhì)的的性質(zhì)質(zhì)也有有關(guān)。。礦區(qū)名稱撫順西露天礦茂名金塘礦窯街農(nóng)安東勝樺甸固陽含油率/%7.688.287.164.666.6110.04-6熱值/MJ·kg-15.77.37.03.64.26.64.2-5.0油頁巖巖的性性質(zhì)20能源形形勢分分析油頁巖巖的定定義和和用途途油頁巖巖的研研究歷歷程我國油油頁巖巖資源源的分分布特特征油頁巖巖的物物質(zhì)組組成及及性質(zhì)質(zhì)油頁巖巖的形形成提綱21根據(jù)沉沉積環(huán)環(huán)境，，油頁頁巖可可以分分成陸相、、過渡渡相和和海相相等三種種基本本成因因類型型。陸相油油頁巖巖中的有有機質(zhì)質(zhì)是由由富含含脂質(zhì)質(zhì)的有有機物物組成成，主主要有有藻類類、樹樹脂、、孢子子、蠟蠟質(zhì)表表皮和和那些些常見見于成成煤濕濕地或或沼澤澤的陸陸源植植物根根莖的的軟組組織，，它們們埋藏藏后經(jīng)經(jīng)過煤煤化作作用，，形成成油頁頁巖中中的有有機質(zhì)質(zhì)；因因此，，這種種油頁頁巖也也是一一種含含有較較高礦礦物質(zhì)質(zhì)的腐腐泥煤煤。過渡相相常為為瀉湖湖、海海灣和和近海海湖泊泊環(huán)境境，油頁頁巖中中的有有機質(zhì)質(zhì)母質(zhì)質(zhì)可由由淡水水、咸咸水和和鹽湖湖的低低等浮浮游生生物聚聚集而而成。。海相油油頁巖巖中的有有機質(zhì)質(zhì)母質(zhì)質(zhì)主要要是海海藻、、未知知單細細胞微微生物物和海海生鞭鞭毛蟲蟲。油頁巖巖的形形成22有機質(zhì)質(zhì)的輸輸入油頁巖巖的形形成有機機質(zhì)質(zhì)的的保保存存無機機礦礦物物的的稀稀釋釋古構(gòu)構(gòu)造造特特征征物質(zhì)質(zhì)基基礎(chǔ)礎(chǔ)成礦礦條條件件沉積積環(huán)環(huán)境境古氣氣候候23一部部分分來來自自于于湖湖泊泊底底棲棲生生物物、、浮浮游游生生物物、、底底棲棲藻藻類類以以及及微微生生物物的的自自身身生生產(chǎn)產(chǎn)，，另另一一部部分分來來自自從從陸陸地地上上搬搬運運的的陸陸源源生生物物的的碎碎屑屑。。有機機質(zhì)質(zhì)的的輸輸入入油頁頁巖巖的的形形成成以陸相為例24穩(wěn)定定水水體體分分層層有機機質(zhì)質(zhì)快快速速堆堆積積閉塞塞滯滯留留環(huán)環(huán)境境有機機質(zhì)質(zhì)的的保保存存油頁頁巖巖的的形形成成水體體分分層層缺缺氧氧弱氧氧化化環(huán)環(huán)境境一種種是是有有機機物物的的快快速速堆堆積積使使先先期期沉沉積積的的有有機機質(zhì)質(zhì)迅迅速速被被埋埋藏藏而而來來不不及及被被氧氧化化的的沉沉積積環(huán)環(huán)境境；；另一一種種是是有有機機質(zhì)質(zhì)極極大大豐豐富富，，形形成成的的弱弱氧氧化化湖湖沼沼環(huán)環(huán)境境。。堆積積的的方方式式：：以陸相為例25油頁頁巖巖的的形形成成有機機質(zhì)質(zhì)的的保保存存以陸相為例26油頁頁巖巖的的形形成成無機機礦礦物物的的稀稀釋釋作作用用油頁頁巖巖與與煤煤、、碳碳質(zhì)質(zhì)頁頁巖巖互互層層經(jīng)常常發(fā)發(fā)育育在在湖湖沼沼環(huán)環(huán)境境，，這這就就取取決決于于有機機質(zhì)質(zhì)與與無無機機礦礦物物輸入入的的平平衡衡：：（1））當(dāng)當(dāng)湖湖沼沼形形成成的的腐腐泥泥中中輸輸入入的的無無機機質(zhì)質(zhì)不不多多，，往往往往形形成成含含灰灰分分很很少少的的腐腐泥泥煤煤，，或或稱稱為為藻藻煤煤；；（2））如如果果腐腐泥泥煤煤中中的的有有大大量量的的無無機機物物質(zhì)質(zhì)輸輸入入，，且且占占了了腐腐泥泥煤煤重重量量的的三三分分之之一一以以上上，，則則此此種種腐腐泥泥煤煤就就稱稱為為油油頁頁巖巖（（侯侯祥祥麟麟，，1984））；；（3））如如果果腐腐泥泥煤煤中中無無機機物物質(zhì)質(zhì)輸輸入入繼繼續(xù)續(xù)增增大大，，則則形形成成碳碳質(zhì)質(zhì)頁頁巖巖。。以陸相為例27油頁頁巖巖的的形形成成無機機礦礦物物的的稀稀釋釋作作用用以陸相為例28油頁頁巖巖的的形形成成評價價油油頁頁巖巖中中有機機質(zhì)質(zhì)多多少少的重重要要指指標(biāo)標(biāo)是是有有機機碳碳含含量量，，評評價價無機機礦礦物物多多少少的指指標(biāo)標(biāo)是是灰灰分分的的含含量量。。29油頁頁巖巖的的成成礦礦條條件件古氣氣候候條條件件溫暖暖濕濕潤潤條條件件和和穩(wěn)穩(wěn)定定的的森森林林植植被被有有利利于于化化學(xué)學(xué)風(fēng)風(fēng)化化作作用用程程度度的的加加強強。。因因此此，，一方方面面降低低了了碎碎屑屑物物質(zhì)質(zhì)來來源源，，提提高高了了沉沉積積物物中中有有機機質(zhì)質(zhì)的的相相對對碎碎屑屑物物的的含含量量；；另一一方方面面，豐豐富富的的降降雨雨量量帶帶來來充充足足的的溶溶解解的的營營養(yǎng)養(yǎng)物物質(zhì)質(zhì)，，使使湖湖泊泊初初始始生生產(chǎn)產(chǎn)力力大大幅幅度度提提高高。。1、、氣氣候候?qū)床闯醭跏际忌a(chǎn)產(chǎn)力力的的控控制制以陸相為例30油頁頁巖巖的的成成礦礦條條件件古氣氣候候條條件件2、、氣氣候候?qū)τ陀晚擁搸r巖有有機機質(zhì)質(zhì)類類型型的的控控制制古氣氣候候影響響古古植植被被（（古古生生態(tài)態(tài)））的的類類型型，，在在一一定定程程度度上上影影響響著陸陸源源碎碎屑屑物物源源的的類類型型和和供供給給速速度度。溫暖暖濕濕潤潤的的氣氣候候條條件件能能增增加加陸陸地地植植被被覆覆蓋蓋的的密密度度，，如如果果存存在在大大量量的的降降雨雨，，那那么么就就能能使使大大量量的的陸陸源源有有機機碎碎屑屑得得以以搬搬運運。。如如果果湖湖泊泊存存在在高高密密度度的的層層間間或或底底層層水水流流，，這這些些有有機機碎碎屑屑將將搬搬運運得得更更遠遠，，可可以以到到達達湖湖泊泊的的中中心心沉沉積積。。以陸相為例31油頁頁巖巖的的成成礦礦條條件件古氣氣候候條條件件3、、氣氣候候?qū)τ杏袡C機質(zhì)質(zhì)保保存存的的控控制制在溫溫暖暖潮潮濕濕的的氣氣候候條條件件下下，，有利利于于生生物物的的繁繁盛盛，并并且且降降水水量量充充足足，，容容易易形形成成深深湖湖。。在在上上述述氣氣候候條條件件下下，，深深湖湖具具有有長長年年分分層層的的特特點點，，保保證證了了水水體體底底部部的的安安靜靜、、缺缺氧氧，，有有利利于于有有機機質(zhì)質(zhì)的的保保存存。。以陸相為例324、、氣氣候候?qū)τ陀晚擁搸r巖層層數(shù)數(shù)、、厚厚度度的的控控制制油頁頁巖巖的的成成礦礦條條件件古氣氣候候條條件件湖平平面面的的變變化化是是構(gòu)構(gòu)造造、、沉沉積積物物充充填填、、氣氣候候等等條條件件綜綜合合作作用用的的結(jié)結(jié)果果，，但但在在盆盆地地發(fā)發(fā)展展的的某某一一時時期期，，這這些些條條件件所所起起作作用用的的份份量量是是不不同同的的。。以陸相為例33油頁頁巖巖形形成成的的古古氣氣候候條條件件判判斷斷油頁頁巖巖的的成成礦礦條條件件古氣氣候候條條件件1、、礦礦物物組組合合及及含含量量：：高高嶺嶺石石、、蒙蒙脫脫石石2、、巖巖石石組組合合特特