油页岩(又称油母页岩)与煤炭、石油、天然气一样属于化石燃料,是非可再生资源、一次能源,是一种高灰分的含可燃有机质的沉积岩,它和煤的主要区别是灰分超过40%,与碳质页岩的主要区别是含油率大于3.5%。油页岩产油率低于6%者属贫矿,高于10%的属富矿。
油页岩经低温干馏可以得到页岩油,页岩油类似原油,可以制成汽油、柴油或作为燃料油。除单独成藏外,油页岩还经常与煤形成伴生矿藏,一起被开采出来。中国在煤炭开采过程中产生的油页岩达到近千万吨,仅抚顺西露天矿油母页岩每年排弃量就达800万吨,排弃占用大量耕地,严重影响了矿区周围的生态环境。
油页岩主要是由藻类等低等浮游生物经腐化作用和煤化作用而生成。一些微小动物、高等水生或陆生植物的残体,如孢子、花粉、角质等植物组织碎片,也参与油页岩的生成。油页岩含有的页岩油的生成原理与石油的生成原理是一样的,差异只是这些页岩油没有条件汇集起来,形成油田。比如油田的形成需要背斜构造,而油页岩区域没有形成油田的地质条件,相对油田的形成,油页岩的形成条件没有那么苛刻,这意味着油页岩的分布应该比石油分布广阔,相对石油分布区域,地球上会有更多的油页岩分布区域,自然会有更多的页岩油。
由于油页岩开采价值还不高,人们对开采油页岩的热情不高,这导致世界大部分油页岩分布区地质勘探程度低,很难对全球的油页岩资源量正确预测,只有部分国家对该国油页岩矿床进行了详细的勘探和评价工作。就目前的勘探情况而言,美国是油页岩资源最丰富的国家,储量约占全球储量的70%以上,查明地质资源量为33400亿吨,折合页岩油为3036亿吨。
你认为美国真的会是世界最多吗?当然,按照美国处于世界前列的国土面积,美国油页岩世界最多也是有可能的,当然可能性最大的是俄罗斯,加拿大的可能性也不小,中国也有同样的可能性。如果你认可美国油页岩占世界第一,你会认为美国油页岩储量可以占世界储量的70%吗?当然,这个可能性会更低,美国只是由于科技先进,对石油能源的替代比较重视,这导致美国比较注重油页岩的勘探工作,因此才导致美国探明的油页岩储量世界第一,且占据世界探明油页岩储量的70%以上。
全球油页岩资源十分丰富,据不完全统计其蕴藏资源量约有10万亿吨,比煤炭资源量多40%(如果折合成标准石油,应该没有煤炭多)。预计全世界页岩油资源总量约为4750亿吨,比传统石油资源量(2710亿吨)多50%以上。这个结果是容易实现的,毕竟美国探明的油页岩含有的页岩油就达到3036亿吨,就已经比全世界的探明石油储量多了。美国约占世界土地面积的7%,按照面积比例,如果其它地方也能较好的勘探油页岩的话,世界油页岩的储量有可能会是美国的十几倍。油页岩与煤炭的分布情况很类似,按照美国煤炭储量占世界23%的水平看,世界油页岩储量应该是美国的4倍,超过10万亿吨是没有问题的。页岩油储量达到一万亿吨也是有可能的,这是已探明石油储量的几倍。
2004~2006年,中国对油页岩资源进行了国内首次评价,查明地质资源量为7199亿吨,折合成页岩油为476亿吨,这已经是中国石油储量的几倍了。中国与美国煤炭储量类似,国土面积类似,如果按照美国的油页岩勘探技术或勘探水平,中国油页岩储量还会大幅度增加,增加几倍也是有可能的。
在地面打一些钻孔通到地下,用带孔的钢管插进油页岩里,然后对它发射一种频率很高的电磁波,依靠高频电产生的热,把油页岩中的有机质分解成页岩油和气体,使它沿着生产钻井跑到地面上来。这是一种成本较低,对环境影响较小的,有可能普及的页岩油开采技术。其它的开采办法类似于煤炭的开采,这是对环境影响大,成本比较高的油页岩开采措施,这其实也是油页岩开采没有流行起来的原因。
大块的油页岩经过破碎、筛选,送到一种巨大的炉子里;在隔绝空气的条件下加热,使有机质分解生成油气;油气再进入一个冷却装置,冷却后会凝结成油状的液体。页岩油加氢裂解精制后,可获得汽油、煤油、柴油、石蜡、石焦油等多种化工产品。直接把油页岩用作锅炉燃料,产生蒸汽发电,这是目前普遍采用的油页岩利用形式。另一种是把油页岩低干馏,产生气体燃料,然后输送到内燃机燃烧发电。还可以利用油页岩燃烧供暖。
油页岩干馏和燃烧后的页岩灰主要用于生产水泥、砖等建筑材料。在德国,每年有30万吨油页岩用于水泥的生产。在中国,油页岩干馏和燃烧后的半焦灰渣用来制造砌块、砖、水泥、陶粒等建材产品。油页岩还可以直接用于有机肥料的生产。不同国家对油页岩的用途不同。在爱沙尼亚,油页岩主要用来发电和提炼页岩油;在德国,油页岩主要用于制造水泥和建筑材料;在中国和澳大利亚,油页岩主要用于提炼页岩油和用作燃料;在俄罗斯和以色列,油页岩主要用于发电。
相对油页岩来说,天然石油质优价廉,因此,油页岩的命运与石油供应情况息息相关。二战期间石油需求量剧增,油价猛涨,不少国家兴起了油页岩开发热潮。20世纪70年代欧佩克的产生,带来的石油供应垄断局面,促使油价高涨,油页岩的开发与利用又重新得到了重视。油页岩利用快速增长,到1980年产量达到历史最高水平(4540万吨)。此后,随着油价大幅下降,油页岩的产量也一路下滑,到2000年,只有1600万吨。这显示油页岩是石油资源的替代资源,由于油页岩储量更大,客观上完全可以替代石油资源,只是现在石油价格还不是太高,暂时只能处于储备地位。这也显示人类是可以离开石油资源的,石油资源枯竭的后果没有我们想象的严重。如果石油价格继续大幅度上涨,页岩油将踏上历史舞台,取而代之。
那些散布能源危机的专家们,用自己刻舟求剑的大脑,给我们描绘了一幅悲观局面,他们主要通过谈论石油储量,对这些可代替石油的各种资源视而不见,给我们了错误的感觉。普通人有些错误感觉或悲观感觉也无所谓,问题是这些散布危机概念的专家们,影响了国家的决策者,促使国家的决策者做出不科学的决策,比如,某国一胎制生育控制政策的出台,就受到这些悲观学者的巨大影响。