頁岩油

頁岩油是指以頁岩為主的頁岩層系中所含的石油資源。其中包括泥頁岩孔隙和裂縫中的石油，也包括泥頁岩層系中的緻密碳酸岩或碎屑岩鄰層和夾層中的石油資源。

通常有效的開發方式為水平井和分段壓裂技術。在固體礦產領域頁岩油是一種人造石油，是由頁岩乾餾時有機質受熱分解生成的一種褐色、有特殊刺激氣味的粘稠狀液體產物。

從頁岩油製取輕質油品，是目前人造石油製取合格液體燃料的方法中成本最低的一種。

2017年10月27日，世界衛生組織國際癌症研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，頁岩油在一類致癌物清單中。

基本介紹

• 中文名：頁岩油
• 外文名：Shale  oils
• 定義：頁岩層系中所含的石油資源
• 開發方式：水平井和分段壓裂技術
• 領域：人造石油
• 分解：褐色、有特殊刺激氣味粘稠狀液體
• 產生時間：寒武系至第三系
• 儲量：約11萬億～13萬億噸
• 主要分布：美國、剛果、巴西、中國等

來源

透過裂解化學變化，可將油頁岩中的油母質轉換為合成原油。加熱油頁岩至特定溫度能將分離蒸氣，即藉由蒸餾產生類似石油的頁岩油——一種非傳統用油——以及易燃的油頁岩氣（“頁岩氣”亦可指頁岩內含的天然氣體）。類似天然石油，富含烷烴和芳烴，但含有較多的烯烴組分，並且還含有含氧、氮、硫等的非烴類組分。頁岩油的性質，因各地油頁岩組成和熱加工條件的差異而有所不同。中國撫順、茂名、美國格林河（一譯綠河）所產的頁岩油的氫碳原子比較高，適宜於加工製取輕質油品；但由於其含氮量較高，加工煉製時必須加以脫除，否則會影響油品質量。愛沙尼亞所產的頁岩油中酚類等含氧化合物很多，適宜於加工製取化學品。撫順、茂名頁岩油經過適當的加工精製，可以製得合格的汽油、煤油、柴油、燃料油等油品，還可獲得石蠟、酚類、吡啶類、環烷酸和石油焦等化工副產品。頁岩油加工的方法與天然石油的煉製過程基本相同，包括精餾、熱裂化、石油焦化、加氫精製等過程。

分布

據美國《油氣》公布的統計數字，全世界頁岩油儲量約11萬億～13萬億噸，遠遠超過石油儲量。全球頁岩油產於寒武系至第三系，主要分布於美國、剛果、巴西、義大利、摩洛哥、約旦、澳大利亞、中國和加拿大等9個國家。

中國頁岩油資源儲量也很豐富，根據2004-2006年新一輪中國油氣資源評價結果，中國頁岩氣資源7199.4億噸，頁岩氣可采資源2432.4億噸；頁岩油資源476.4億噸，頁岩油可采資源159.7億噸，頁岩油可回收資源119.8億噸，遍布20個省和自治區、47個盆地和80個含礦區，主要分布在松遼、鄂爾多斯、準噶爾、柴達木、倫坡拉、羌塘、茂名、大楊樹、撫順等9個盆地。其中，松遼、鄂爾多斯、準噶爾等3個盆地油頁岩資源占全國的74.24%，可回收頁岩油占全國的64.25%。吉林、遼寧和廣東三個省份的儲量最大。

美國能源信息局估計，全世界頁岩油總儲量為3450億桶，其中俄羅斯750億桶，美國580億桶，中國320億桶。美國專家認為，俄羅斯頁岩油儲量幾乎都蘊含於西西伯利亞巴熱諾沃岩系的頁岩油沉積層，在1.24萬億桶總儲量中，即使不考慮經濟效益也只有6%可以開採。近年來，俄盧克石油公司、俄羅斯石油公司同美國埃克森美孚石油合作、俄羅斯天然氣石油公司同殼牌公司合作，計畫開始對頁岩油進行試驗性開採。和俄羅斯情況不同的是，由於壓裂和定向鑽井技術的廣泛套用，美國頁岩油開採已達石油開採總量的30%。在對伊朗進行制裁的情況下，由於頁岩油儲量的存在，使國際市場原油價格能一直保持在每桶120美元以下。

組成和性質

組成

組成頁岩油的化合物主要有以下幾類：烴類、含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物。

油頁岩熱解後得到的頁岩油富含烷烴和芳烴，但烯烴含量較天然石油中的高很多，並含氮、硫、氧等非烴類有機化合物。

頁岩油與天然石油不同之處就是頁岩油中不飽和烴的含量極高；另一不同之處是頁岩油中非烴化合物含量高。在天然石油中不含烯烴，含氮化合物含量也不高，含氧化合物則更少。

性質

頁岩油常溫下為褐色膏狀物，帶有刺激性氣味。頁岩油中的輕餾分較少，汽油餾分一般僅為2.5%～2.7%；360℃以下餾分約占40%～50%；含蠟重油餾分約占25 %～30%；渣油約占20%～30%。頁岩油中含有大量石蠟，凝固點較高，含瀝青質較低，含氮量高，屬於含氮較高石蠟基油。

世界各地所產的頁岩油由於組成和性質不同，在密度、含蠟量、凝固點、瀝青質、元素組成方面有很大差別，但各地頁岩油的碳氫重量比均在7～8左右，是最接近天然石油，最適於代替天然石油的液體燃料組成。

基本特徵

與源儲分離的常規石油和近源聚集的緻密油不同，頁岩油在聚集機理、儲集空間、流體特徵、分布特徵等方面具有明顯的特徵，與頁岩氣有更多相似之處。

主要有以下六個特徵，源儲一體，滯留聚集；較高成熟度富有機質頁岩，含油性較好；發育納米級孔、裂縫系統，利於頁岩油聚集；儲層脆性指數較高，宜於壓裂改造；地層壓力高、油質輕，易於流動和開採；大面積連續分布，資源潛力大。

加工

影響頁岩油柴油顏色及安定性的主要因素是其中含有大量的不飽和烴及氮、硫、氧等雜原子化合物，要解決頁岩油柴油質量合格問題，關鍵在於如何脫除頁岩油中的氮、硫、氧等雜原子化合物。

天然石油的加工技術一般都適用於頁岩油的加工。目前（截止2011年）頁岩油的加工方法主要分為加氫處理和非加氫處理二種。加氫處理頁岩油可得到液體燃料，包括柴油、石腦油和汽油，生產的柴油穩定性好，產品收率高，沒有“三廢”排放，但一次性投資大，所需設備費用及操作費用也很高，適合於大型煉油廠；而非加氫處理過程設備投資小，工藝操作簡單，費用較低，適合中小型煉油廠，非加氫處理一般包括酸鹼精製、溶劑精製、吸附精製和加入穩定劑等。

利用

頁岩油中豐富的烷烴和烯烴可生產相關的高附加值化學品。C6～10餾分被利用來生產增塑劑；C10～13餾分中通過生物降解線形十二烷基苯所得的產品作為清潔劑原材料；C14～18餾分作為脂肪醇和烷基硫化鹽產品的原材料；重質烷烴餾分通過裂化以生產各種低分子質量的烯烴，也可以獲得瀝青和碳纖維。

燃燒的油頁岩

頁岩油硫化物主要為硫化氫、硫醇類、噻吩類及硫茚等有機硫及二硫化物。硫的資源廣而廉價，工業上、農業上、醫藥上、染織上和合成材料上的硫和硫化物的用途是非常多的。硫的用途主要是制酸（主要是硫酸）。

頁岩油中的含氮化合物可分為3類：鹼性的、弱鹼性的和中性的。鹼性含氮化合物主要是叔胺類的吡啶系、喹啉系和異喹啉系化合物，弱鹼性含氮化合物主要屬於吡啶系化合物，中性含氮化合物則主要是腈類R-CN。

而頁岩油中存在的含氮化合物主要為吡啶系氮化物。吡啶鹼是多用途的化工原料，它能溶解一般溶劑所難溶解的有機物，尤其是輕質吡啶，廣泛用於製藥工業。重質吡啶除了氧化製取菸鹼酸外，又是有色金屬礦的浮選劑，尤其對硫化物礦具有優良的富集性能。

吡啶鹼及硫酸吡啶絡合物對稀酸侵蝕鋼鐵有一定的抑制作用，可用做鋼鐵腐蝕抑制劑。

頁岩油中的含氧化合物有：酸性含氧化合物和酚類，以及中性含氧化合物。而頁岩油中含氧化合物的利用主要以酚類化合物為主。酚類化合物是塑膠、染料、合成纖維、電氣絕緣、防腐蝕和藥品等的主要化學原料。其中重質酚類可以作為銅、鉛、鋅磁鐵等礦物的浮選劑，也是製造木材粘合劑、農藥殺蟲劑等原料。

相關新聞

2012年10月3日，日本石油和天然氣開採企業石油資源開發公司宣布從地下1800米深處的頁岩層中提取出頁岩油。這是日本首次從本國地層中成功提取頁岩油。據該公司預測，鮎川油氣田及其附近油氣田的頁岩油儲量約有500萬桶，而整個秋田縣的儲量可在1億桶，相當於日本每年石油消耗量的10%。日本業內人士希望，國產頁岩油有助於能源的多樣化以及減輕日本對海外能源的依賴。

澳大利亞林肯能源公司2013年1月24日宣布在澳大利亞內陸發現了一個巨大的頁岩油礦，預估價值高達21萬億美元（約合人民幣131萬億元），訊息公布後，該公司市值飆升23.6%。澳大利亞南澳洲（頁岩油礦所在地）礦業部長湯姆則認為，如果林肯能源公司的石油被挖掘出來，澳大利亞將從石油進口國轉變為淨出口國。報導稱，林肯能源公司將通過英國巴克萊銀行，尋找一個擁有頁岩油礦專家的合資夥伴，共同開發這個世界級油礦。

近日，國家能源頁岩油研發中心（以下簡稱“研發中心”）在北京舉行工作啟動暨第一屆學術委員會會議，中國科學院院士、中國石化副總地質師金之鈞任研發中心主任，國家能源局副局長張玉清、中國石化董事長傅成玉、中國石油大學（華東）校長山紅紅及相關領域專家50餘人參會。