內(nèi)蒙古巴格毛德地區(qū)油頁巖工業(yè)評價及開發(fā)前景

摘 要

摘要：內(nèi)蒙古自治區(qū)巴格毛德地區(qū)頁巖油地質(zhì)資源量為2.3×108 t，頁巖油可采資源量為1.2×108t。對該區(qū)油頁巖進行了勘查和分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)油頁巖面積大，但含油率僅為3.9%～5
摘要：內(nèi)蒙古自治區(qū)巴格毛德地區(qū)頁巖油地質(zhì)資源量為2.3×108 t，頁巖油可采資源量為1.2×108t。對該區(qū)油頁巖進行了勘查和分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)油頁巖面積大，但含油率僅為3.9%～5.3%，總體屬低品位油頁巖，不適于利用傳統(tǒng)22藝撫順爐進行干餾煉油，可以采用綜合利用技術(shù)對該區(qū)油頁巖資源進行開發(fā)；經(jīng)對100件樣品的分析，結(jié)果表明其熱值分布范圍為1807～6918kJ/kg，平均值為3606.5kJ/kg，多數(shù)樣品熱值較低，不宜直接采用循環(huán)流化床技術(shù)直接燃燒；該區(qū)油頁巖屬中灰分油頁巖，可在建筑方面得到廣泛應用。
關(guān)鍵詞：內(nèi)蒙古自治區(qū)；巴格毛德；油頁巖；資源量；含油量；工業(yè)評價；開發(fā)前景
    內(nèi)蒙古巴格毛德油頁巖位于銀額盆地北部的楚魯隆起中的一個小凹陷(圖1)。油頁巖礦區(qū)出露山頭中心坐標位于東經(jīng)106°00′～106°01′，北緯40°51′一帶。海拔多在1000～1100m[1]。
 
    巴格毛德油頁巖礦埋藏較淺，油頁巖分布范圍東西長29km，南北寬15～20km，面積520km2，厚度35m，油頁巖資源量十分巨大，系統(tǒng)勘查和開發(fā)該區(qū)油頁巖資源引起了許多研究人員的興趣。從2004年開始，中國石油天然氣集團公司科研人員就對該區(qū)油頁巖進行了詳細的勘查和分析。
1 油頁巖物理特征
該區(qū)油頁巖顏色主要為灰黑色、黑色、棕褐色、棕綠色，水平層理及紋層發(fā)育。井下巖性較致密，堅韌而不易破碎，地表常風化為頁狀、片狀。條痕為褐色、棕色，指甲刻劃光滑有油脂光澤，具油膩感。油頁巖具貝殼狀或參差狀斷口，用小刀削之能起卷。用打火機不易點燃，但放入小型取暖爐中1～5min后可點燃，取出爐外能繼續(xù)燃燒5～30s，火焰呈紅色，長度2～5cm，冒白煙并有濃烈的瀝青味。油頁巖含豐富的葉肢介、藻類化石及碳化植物碎屑，見方解石及黃鐵礦斑點及團塊。
2 油頁巖工業(yè)評價
    油頁巖的品位是評定某個礦區(qū)油頁巖開發(fā)利用最重要的依據(jù)之一。評價油頁巖品位的分析項目最重要的是鋁甑分析，即含油率分析，這是評定油頁巖干餾煉油的最重要指標；其次是熱值，是評價油頁巖燃燒產(chǎn)汽發(fā)電的重要指標；油頁巖灰分、揮發(fā)分分析是進行油頁巖加工利用、選擇干餾、燃燒爐型和工藝考慮的重要指標[2～5]。
2.1 油頁巖含油率
共分析含油率樣品459件，對356個含油率大于1.5%的樣品統(tǒng)計，含油率平均值為3.9%；對179個含油率大于3.5%的樣品統(tǒng)計，平均含油率為5.3%?？梢哉J為本區(qū)油頁巖含油率為3.9%～5.3%，為中-低含油率油頁巖。從本區(qū)含油率的概率分布圖(圖2)可以看出，峰值主要出現(xiàn)在4%～5%，說明該區(qū)絕大多數(shù)油頁巖含油率偏低，只有少數(shù)的高含油率層位或樣品出現(xiàn)。
 
2.2 油頁巖灰分
    油頁巖完全燃燒后，其有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、SO2、NOx等氣態(tài)化合物，其礦物質(zhì)釋放后結(jié)合水、CO2等物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為固態(tài)的無機氧化物，即灰分。由于油頁巖含有礦物質(zhì)較有機質(zhì)多得多，因此，灰分生成量也很多，一般達到油頁巖含量的60%～80%。在工業(yè)上，油頁巖加工生成的灰分有可能成為制約油頁巖工業(yè)發(fā)展的一個因素。這是因為大量生成的灰分如果堆積廢棄不用，會對環(huán)境造成污染。但灰分同時是一種良好的建筑材料，可以用作生產(chǎn)水泥、砌塊等。因此合理利用油頁巖灰分，既可以解決環(huán)境保護問題，又可以提高經(jīng)濟效益。
共分析油頁巖灰分樣品88個，灰分含量分布范圍為63.1%～83.9%.，平均值為74.8%，主要集中在74%～84%之間，屬于中灰分油頁巖(圖3)。
 
2.3 油頁巖揮發(fā)分
    揮發(fā)分是油頁巖品質(zhì)好壞的一個重要指標，是指樣品在一定溫度條件下，隔絕空氣加熱一段時間，其有機質(zhì)分解放出的氣態(tài)有機質(zhì)即為揮發(fā)分。本次研究共對88件油頁巖樣品進行了揮發(fā)分分析，研究結(jié)果表明，巴格毛德油頁巖樣品揮發(fā)分的分布范圍為12%～23.1%，平均值為17.4%，主要集中在15%～19%之間(圖4)。
 
2.4 油頁巖熱值
    油頁巖熱值是指每單位質(zhì)量的油頁巖完全燃燒時產(chǎn)生的熱量。熱值參數(shù)是評價油頁巖燃燒發(fā)電的重要的依據(jù)。根據(jù)第一次(2006年)全國油頁巖資源評價，我國油頁巖的熱值各地區(qū)差別很大，同一地區(qū)不同層位的油頁巖熱值也不相同。
    本次研究共分析油頁巖熱值樣品100件，結(jié)果顯示，熱值分布范圍為1807～6918kJ/kg，平均值為3606.5kJ/kg，主要集中在2930～3768kJ/kg之間(圖5)，該區(qū)油頁巖熱值較低。
 
3 巴格毛德油頁巖開發(fā)前景
    1) 目前初步認為巴格毛德油頁巖面積大，資源儲量大，該區(qū)0～50m埋深范圍頁巖油地質(zhì)資源量為0.41×108t；埋深50～100m范圍的頁巖油地質(zhì)資源量為0.38×108t，埋深100m以下的地質(zhì)資源為1.49×108t。本區(qū)頁巖油的可采資源總量為12198×104t。其中，埋深0～50m的頁巖油可采資源量為2734×104t；埋深50～100m的頁巖油可采資源量為2470×104t；埋深100～300m的頁巖油可采資源量為6993×104t。但該區(qū)油頁巖含油率低，總體屬低品位油頁巖礦，處于邊界品位及工業(yè)品位附近，油率大于5%的油頁巖厚度小，分布不穩(wěn)定，且主要分布在埋深超過100m的下傾部位，不適于利用中國傳統(tǒng)工藝撫順于餾爐進行提煉頁巖油。
    2) 經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)除少部分樣品熱值較高外，多數(shù)樣品熱值較低，不宜直接采用循環(huán)流化床技術(shù)直接燃燒，但可以和煤炭按一定比例混合后用于循環(huán)流化床燃燒。
    3) 巴格毛德油頁巖屬于中灰分油頁巖。水泥工業(yè)使用頁巖灰，不僅可以降低水泥生產(chǎn)成本，而且可以提高它的硬度，也用來制造輕型墻體磚等。頁巖灰作為瀝青混凝土的摻和劑，會給混合料帶來很好的機械和耐久特性，也可以在玻璃和玻璃陶瓷的產(chǎn)品上得到應用[6]，研究認為巴格毛德頁巖灰分可在建筑方面得到廣泛應用。
    總體來說，該區(qū)油頁巖資源量非常大，雖然油頁巖含油率低不易進行干餾煉油，但是該油頁巖卻可以采用綜合利用技術(shù)進行開發(fā)，隨著我國能源緊張局勢的加劇和國際能源價格的不斷上揚，尋找出一條最佳的適合開發(fā)該區(qū)油頁巖資源的綜合利用技術(shù)，不僅會為該區(qū)地方經(jīng)濟的快速發(fā)展起到巨大的推動作用，而且也會對緩解中國能源的緊張局勢起到重要作用。
參考文獻
[1] 內(nèi)蒙古巴彥淖爾盟地質(zhì)隊.巴格莫都油頁巖地質(zhì)普查報告[R].巴彥淖爾市：[出版者不詳]，1960.
[2] 肇永輝.我國油頁巖的主要性質(zhì)及利用[J].沈陽化工，2000，29(1)：37-39.
[3] 趙隆業(yè)，陳基娘，王天順.我國油頁巖成分和品級劃分[J].現(xiàn)代地質(zhì)，1991，5(4)：423-429.
[4] 錢家麟，尹亮，李術(shù)元，等.油頁巖——石油的補充能源[M].北京：中國石化出版社，2008：49-67.
[5] 劉建昌，陳金霞，于之英.油頁巖的工業(yè)評價分析[J].內(nèi)蒙古石油化工，2007(10)：32-33.
[6] 游君君，葉松青.油頁巖的綜合開發(fā)與利用[J].世界地質(zhì)，2004，23(3)：261-265.
 
(本文作者：馬鵬飛1 方朝合2 王紅巖2 鄭德溫2 拜文華2 王義鳳2 1.中國石油天然氣股份有限公司；2.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院)