中国非常规新能源概论-.ppt

新能源概论 油页岩2 中国地质大学许浩2010年 油页岩的资源评价油页岩的开发利用页岩油 提纲 油页岩资源 是指在地壳内由地质作用形成具有经济意义的固体自然富集物 根据产出形式 数量和质量可以预期最终开采 是技术上可行 经济上合理的 其位置 数量 品位 质量 地质特征是根据特定的地质依据和地质知识确定和估算的 按照地质可靠程度 可分为油页岩查明资源和油页岩潜在资源 相关概念 油页岩查明资源 是指经勘查工作已发现的油页岩资源 油页岩潜在资源 是指根据地质依据等预测而未经查证的那部分油页岩资源 油页岩剩余查明资源 是指油页岩查明资源中扣除注销量 包括采出量和损失量 剩余的部分 相关概念 油页岩探明资源 是指矿区的勘探范围依照勘探的精度详细查明了矿床的地质特征 矿体的形态 产状 规模 矿石质量 品位及开采技术条件 矿体的连续性已经确定 矿产资源数量估算所依据的数据详尽 可信度高 相关概念 油页岩技术可采资源 是指油页岩资源中 在现有和未来可预见的技术条件下可以采出的油页岩资源总量 包括已经采出的 等于油页岩资源乘以油页岩技术可采系数 其中 油页岩技术可采系数是指油页岩资源中 在现有和未来可预见的技术条件下可以采出部分所占的百分比 相关概念 页岩油资源 等于油页岩资源乘以相应的含油率 相当于常规油气的地质资源量 页岩油可回收资源 是指页岩油技术可采资源中 在现有和未来可预见的技术条件下可以干馏出的页岩油的总量 即页岩油可回收资源 页岩油资源 技术可采系数 可回收系数 它相当于常规油气的可采资源量 其中 页岩油可回收系数是指页岩油技术可采资源中 在现有和未来可预见的技术条件下可以干馏出部分所占的百分比 相关概念 从世界来看 很多国家的油页岩资源并未做过详细的普查 探明的油页岩资源储量还只占整个资源量的一小部分 随着全球能源消耗的快速增长 开展全球油页岩资源量的评估已迫在眉睫 油页岩的资源评价 油页岩的资源评价 2004年由国土资源部 财政部 国家发改委所启动的首次全国范围的油页岩资源评价将不同规范标准 不同资源储量类型统一到新标准 2002年版 固体矿产地质勘查规范总则 和 固体矿产资源 储量分类 GB T17766 1999 标准 进行了资源储量套改 并按新规范标准 进行了核实估算 其中 油页岩的最低品位取3 5 最低可采厚度取0 7m 资源量计算方法主要采用体积法 部分勘探程度低的地区采用了类比法 但由于目前我国对油页岩成矿地质条件的研究还不够成熟 类比法在首次油页岩资源评价中的应用还不广泛 有待进一步完善 油页岩的资源评价 勘查区级评价单元的边界划分 油页岩的资源评价 油页岩勘查区主要包括勘探区 矿区 详查区 普查区和预测区 矿区是指已开发的油页岩勘查区 勘查区 矿区 是指油页岩产地内按勘查区边界或矿区边界进行划分的最基本的油页岩赋存单元 勘查区 矿区 的面积可能相差很大 从几平方公里到几百平方公里 在所收集的油页岩数据资料基础上 依据勘查区的地形地质图 地层综合柱状图和油页岩底板等高线图等 油页岩勘查区内油页岩最低可采边界线的划分主要使用内插法 中点法和推断法 遵循以下四个原则 1 当勘查区最外边的工程 钻孔 钻遇油页岩矿层 且满足工业指标要求 含油率 3 5 则板状矿体外推工程间距 钻孔间距 的1 4 1 2的距离所划定的全部范围作为勘查区内油页岩的边界范围 油页岩的资源评价 2 当勘查区最外边的工程 钻孔 钻遇油页岩矿层 且满足工业指标要求 含油率 3 5 而相邻的另一个工程 钻孔 虽钻遇相应层位的油页岩矿层 但没有达到工业指标要求 则两孔之间的最低可采边界点可由内插法确定 最低可采边界点连线所确定的范围即为勘查区内油页岩的边界范围 油页岩的资源评价 3 当勘查区最外边的工程 钻孔 钻遇油页岩矿层 但与它相邻的工程 钻孔 未钻遇相应层位的油页岩矿层 则两个工程的中间点所划定的全部范围作为勘查区内油页岩的边界范围 中间点油页岩厚度和含油率均取零 用内插方法求出油页岩的最低可采厚度和含油率 其中倾角为0 25 的矿体 最低可采厚度取0 6m 倾角为25 45 的矿体 最低可采厚度取0 7m 倾角为 45 的矿体 最低可采厚度取0 8m 油页岩的资源评价 4 当勘查区外没有工程控制点或有极少量工程控制点时 可使用推断法确定勘查区内油页岩的边界 根据油页岩厚度预测等值线图 油页岩形成环境分布预测图 含油页岩岩系分布图 含油率预测等值线图等资料 综合分析油页岩分布规律 整合各个参数预测油页岩最低可采边界线 最低可采边界线所圈定的范围即为勘查区的范围 油页岩的资源评价 不同类型的含油页岩盆地具有不同的成矿地质特征 相同类型的含油页岩盆地 其成矿地质特征也不完全相同 因此 开展油页岩成矿地质评价研究是油页岩资源评价的关键环节之一 不但可以摸清研究区油页岩的成矿地质特征 总结控制油页岩成矿的主要因素 而且可以提高油页岩的分布预测水平 为油页岩地质类比评价方法及参数的选择提供依据 油页岩的资源评价 油页岩成矿地质评价 油页岩的资源评价 油页岩成矿地质评价 油页岩的资源评价 对油页岩资源量估算方法的选择主要是依据评价区内油页岩的勘探程度 针对高勘探程度地区主要采用体积法 中勘探程度地区采用体积法或地质类比法 低勘探程度地区采用地质类比法 资源量估算方法 油页岩的资源评价 资源量估算方法 一 体积法按 固体矿产地质勘查规范 GB T13908 2002 要求 参照 煤 泥炭地质勘查规范 DZ T0215 2002 查明油页岩资源主要采用体积法 几何图形法 进行估算 体积法是固体矿产资源储量的估算方法 指运用各种地质手段综合分析确定出油页岩矿体的边界 计算出油页岩矿体的面积和矿体厚度 求出油页岩矿在地下的原始体积 以求其储量的一种方法 一般 层状油页岩矿体的体积是用油页岩矿体的斜面积乘以矿体的真厚度求得 这种方法适用于中高勘探程度的地区 油页岩的资源评价 资源量估算方法 其估算公式为 油页岩资源Q油页岩1 S H D油页岩技术可采资源Q油页岩2 Q油页岩1 k页岩油资源Q页岩油1 Q油页岩1 页岩油可回收资源Q页岩油3 Q页岩油1 k c S 油页岩面积 km2 H 油页岩厚度 m D 油页岩体重 t m3 k 油页岩技术可采系数 油页岩含油率 c 页岩油可回收系数 Q油页岩1 油页岩资源 104t Q油页岩2 油页岩技术可采资源 104t Q页岩油1 页岩油资源 104t Q页岩油3 页岩油可回收资源 104t 油页岩的资源评价 资源量估算方法 地质类比法也称为资源丰度类比法 其基本假设条件是 假设某一评价区和某一高勘探程度区 类比油页岩解剖区 有类似的油页岩成矿地质条件 那么它们将会有大致相同的油页岩 页岩油资源丰度 面积丰度 体积丰度 1 面积丰度类比估算方法 Q2和Q1分别是评价区和类比油页岩解剖区的资源量104t S2和S1是对应区的面积 km2 q1为油页岩解剖区的单位资源量 也称面积资源丰度 104t km2 为相似系数 评价区与油页岩解剖区的相似程度 油页岩的资源评价 资源量估算方法 由Weeks 1950 提出 Semenovich 1977 提出了一个相似系数的概念 用以描述影响油页岩解剖区和待评价区资源丰度的地质环境因素 2 体积丰度类比估算方法 式中 Q2为评价区的资源量 104t Q1为油页岩解剖区的资源量 104t V1为评价区的沉积岩体积 km3 V2为油页岩解剖区的沉积岩体积 km3 q1为油页岩解剖区的单位资源量 也称体积资源丰度 104t km3 为相似系数 评价区与油页岩解剖区的相似程度 油页岩的资源评价 资源量估算方法 二 地质类比法地质类比法采用的是由已知信息推测未知信息的经典的地质思想 具有应用广泛而类比因素复杂多变的特点 既有多种成矿地质条件的综合类比 也有单一地质要素的类比 类比解剖区的选择依赖于类比条件 类比解剖区选择的正确与否直接影响评价结果 因此 选择合适的类比条件和相应的解剖区并确定相应的类比法 是类比评价最重要的一环 如果类比解剖区资源为地质资源 则评价结果为地质资源 如果类比解剖区资源为可采资源 则评价结果为可采资源 油页岩的资源评价 油页岩质量和资源量评价参数及标准 关键参数 含油率 灰分 Ag 发热量 QgDW 全硫含量 SgQ 油页岩的资源评价 油页岩质量和资源量评价参数及标准 1 含油率 油页岩含油率是指油页岩中页岩油所占的质量分数 是界定油页岩矿产资源概念的指标 也是油页岩品位评价的关键参数 是为了评价油页岩的炼油适合性以及在低温干馏工业中鉴定油页岩性质 并预测各种产品产率 依据含油率的大小 油页岩资源可以被分为低 中 高3个品级 3 5 5 5 10 10 油页岩的资源评价 油页岩质量和资源量评价参数及标准 2 灰分 Ag 灰分是指1g油页岩分析样品在800 10 条件下完全燃烧后剩余的残渣重量 它既是区别高含碳油页岩与煤资源的关键指标 又是衡量油页岩质量的参数 该参数越低 油页岩的含油率增高 油页岩的质量越好 当高含碳油页岩的灰分产率 40 时 则归为煤炭资源系列的含油煤 油页岩按灰分高低可划分为3级 a 低灰分油页岩 灰分产率 65 b 高灰分油页岩 灰分产率66 83 c 高灰分含油页岩 灰分产率83 88 油页岩的资源评价 油页岩质量和资源量评价参数及标准 3 发热量 QgDW 发热量是指单位重量的油页岩完全燃烧后所放出的全部热量 是评价油页岩作为工业燃料价值的重要参数 由于油页岩在高压的弹筒热量计中燃烧时 其内的硫和氮都将生成酸而放出热量 因此 油页岩在弹筒热量计中燃烧时测定的热量值 要比实际在炉中燃烧时的发热量稍高些 所以 评价油页岩的工业燃料价值 要剔除酸的生成热 从弹筒发热量中剔除酸的生成热后称之为低位发热量 QDW 这是油页岩燃烧时真正可提供的热量 因此 通常采用干燥基的低位发热量 QDW 来衡量其工业燃料价值 该参数越大 其工业燃烧价值越高 一般油页岩的低位发热量高于4 18MJ kg 油页岩的资源评价 油页岩质量和资源量评价参数及标准 4 全硫含量 SgQ 全硫含量是指油页岩中这种硫分的总和 它是评价油页岩利用时潜在环境污染程度的重要指标 按照硫分的赋存状态可将油页岩中的硫分分为有机硫和无机硫两种 它们在油页岩低温干馏或燃烧时将生成SO2等环境污染物 所以 进行油页岩潜在环境污染程度评价时必须使用干燥基的全硫含量 参照煤的含硫量分级 根据全硫含量可将油页岩分为5级 特低硫油页岩SgQ 1 0 低硫油页岩1 0 SgQ 1 5 中硫油页岩1 5 SgQ 2 5 富硫油页岩2 5 SgQ 4 0 高硫油页岩SgQ 4 0 全硫含量越高 油页岩利用时的潜在环境污染程度越大 油页岩的资源评价 油页岩质量和资源量评价参数及标准 为与国际资源类型划分接轨 按国家新的 固体矿产地质勘查规范 GB T13908 2002 和 固体矿产资源 储量分类 GB T17766 1999 要求 首次全国油页岩资源评价先后对油页岩勘查阶段和资源储量进行套改 将油页岩资源类型分为查明资源 潜在资源 技术可采资源和可回收资源 进一步确定地质勘查程度和资源储量类别 划分出111b 121b 122b 2M11 2M21 2M22 2S11 2S21 2S22 331 332 333等资源类型 首次全国油页岩资源评价还将预测出的新资源归入334 型 油页岩的资源评价 油页岩可采资源量估算 采用体积法对油页岩资源量进行估算时 其技术可采资源直接用体积法计算所得的油页岩资源乘以技术可采系数即可 若采用地质类比法对油页岩资源量进行估算时 类比结果取决于所类比的对象 如果所类比的对象是油页岩技术可采资源 则类比的结果也将是油页岩的技术可采资源 油页岩的资源评价 1 开采方式油页岩开采方式分露天开采和地下开采 开采方式不同油页岩技术可采系数不同 通常露天开采比地下开采技术可采系数高 确定开采方式的主要参数是剥采比 露天矿井开采每吨油页岩所需剥离的废石量 埋深 厚度和倾角等是计算剥采比的主要因素 油页岩技术可采系数的影响因素 油页岩的资源评价 2 厚度油页岩厚度分薄层 0 7 1 3m 中厚层 1 3 3 5m 和厚层 大于3 5m 地下开采的特定采高 一般2米 决定薄层油页岩回采率高 厚层油页岩回采率低 油页岩技术可采系数的影响因素 油页岩的资源评价 油页岩技术可采系数的影响因素 3 倾角分缓倾斜 小于25 倾斜 25 45 和急倾斜 大于45 一般缓倾斜易采 回采率高 急倾斜难采 回采率低 油页岩的资源评价 油页岩技术可采系数的影响因素 4 地质类型包括地质构造复杂程度 简单 中等和复杂 油页岩稳定程度 稳定 较稳定和不稳定 和开采技术条件 水文地质 工程地质和环境地质 地质类型分简单 中等和复杂三种 通常地质类型为简单的 油页岩回采率高 地质类型为复杂的 油页岩回采率低 油页岩的资源评价 不同类型计算单元油页岩技术可采系数取值标准 油页岩的资源评价 油页岩资源因经济意义 经济的 边际经济的 次边际经济的和内蕴经济的 和地质可靠程度 探明 控制 推断和预测 不同 计算技术可采资源时 要选取不同的可信度系数 1 0 5 查明资源中基础储量的可信度系数为1 查明资源中的探明的资源的可信度系数为0 8 查明资源中的控制资源量的可信度系数为0 7 查明资源中的推断资源量 333 的可信度系数为0 6 潜在资源量 334 的可信度系数为0 5 油页岩的资源评价油页岩的开发利用页岩油 提纲 油页岩的开发利用 1 油页岩炼油 各国油页岩干馏技术简介 1 能处理低品位 含油率为5 6 油页岩 充分利用固定碳 并做到热量自给有余 2 页岩块度适应范围较广 10 75mm 3 设备结构简单 维修方便 操作简单 能长期运转 4 页岩利用率仅有80 装置采油率低 70 5 单炉处理能力低 日处理页岩100t 干馏煤气热值低 6 页岩废渣及尾矿大部分被排弃 不仅增加运输负担 也占用了大片土地 并造成环境污染 油页岩的开发利用 1 油页岩炼油 各国油页岩干馏技术简介 1 单炉处理能力大 日处理2200t 日产量高 110t左右 2 所用装置的页岩利用率及采油率高 均可达90 以上 热量能够自给自足 3 冷凝回收系统中增加了静电捕油器 冷凝回收效果好 副产品种类多 4 干馏炉设备庞大 维修及操作困难 5 粒度小于6 4mm的页岩未被充分利用 巴西 油页岩的开发利用 1 油页岩炼油 各国油页岩干馏技术简介 1 装置采油率高 接近100 页岩利用率高 为100 2 固体热载体与油页岩充分混合 传热效果好 工艺过程热利用率高 3 设备复杂 维修困难 用瓷球做热载体投资高 维修费高 4 转筒干馏炉机械密封处易发生轻微泄漏 5 成品油中油泥大 增加分离程序 美国 油页岩的开发利用 1 油页岩炼油 各国油页岩干馏技术简介 1 干馏装置页岩利用率高 为100 采油率高 为90 以上 2 干馏煤气热值高 3 装置热能利用率高 能耗较低 4 设备结构较简单 投资较低 5 因粒度小 小于6mm 带入回收系统的粉尘较多 页岩油中油泥量较大 德国 油页岩的开发利用 1 油页岩炼油 各国油页岩干馏技术简介 油页岩的开发利用 1 油页岩炼油 各国油页岩干馏技术简介 油页岩的开发利用 壳牌公司的页岩油开采技术 ICP 技术原理 1 油页岩炼油 油页岩的开发利用 壳牌公司的页岩油开采技术 ICP 开采工艺 1 油页岩炼油 与地面干馏技术相比 这种方法不仅占地少 每一试验场地小于256m2 而且具有对环境的破坏也非常小 几乎没有空气污染 成本低等优点 油页岩的开发利用 1 油页岩炼油 油页岩的开发利用 2 页岩建材制品 抚顺矿区已建成一座年产6000万块 折标砖 的页岩烧结多孔砖厂 主要原料为油页岩炼油后的废渣及露天所产的绿页岩 煤矸石 制砖原料配比是油页岩废渣 煤矸石 绿页岩 60 20 20 体积比 页岩灰还可作为生产水泥的原料 油页岩的开发利用 3 油页岩发电 国外前苏联最早 爱沙尼亚