页岩气发展及其综合利用

页岩气发展及其综合利用

页岩气是一种非常规天然气，页岩气是以吸附和游离方式赋存于页岩和泥岩地层及其夹层中的天然气。近年来，兴起于美国的页岩气浪潮，不仅对美国天然气市场产生了巨大影响，同时也波及到全球能源化工行业。页岩气开采技术的突破带来了页岩气产量的猛增，不仅导致美国天然气价格极具竞争力，而且页岩气开采的湿气组分所包含的乙烷、丙烷、丁烷等也为下游化工行业提供丰富而廉价的原料。美国页岩气产业的发展对全球能源化工行业趋势的影响将重塑世界石化行业格局，对中国煤化工产生的影响也不容小觑。

一、页岩气的发展

（一）美国页岩气的发展

页岩气做为一种非常规天然气较常规天然气开采难度大经过30多年页岩气开发，逐

步形成了成熟可靠的开采技术。页岩气的大规模开发受益于本世纪初水力压裂、水平井、微震监测等创新技术的成功应用。近年来美国页岩气产业蓬勃发展，1999年美国页岩气年产量达到112亿m³，过去二十多年里美国页岩气产量超过20倍增长，2012年美国页岩气产量达到2653亿m³，占美国天然气总产量34%，预计到2035年，页岩气产量比将提高

至49%。目前美国有8000家油气公司从事页岩气开发，85%的页岩气由中小公司生产，新储量还在不断发现中。美国页岩气未来将成为美国天然气主要来源，页岩气产量的逐渐上升将成为弥补美国天然气缺口最主要的贡献因素，大幅降低天然气进口依赖度。

（二）中国页岩气发展概况

页岩气开发与利用在中国的起步较晚，但近年已越来越受重视。与常规天然气资源相比，中国的非常规天然气资源十分丰富，并且随着开采技术的进步，中国非常规天然气资源有着巨大的发展潜力。

目前，中国非常规天然气资源开发利用正处于快速发展阶段。以页岩气为主的非常规天然气的开采在今后二十年将保持每年超过10%的增长。据“十二五”规划，至2015年，全国页岩气产量将占非常规天然气产量的75%。因此对于中国的石油企业来说，转变认识、研发低成本配套技术以推进页岩气的开发利用将是一项重大战略选择。此外，在开发国内非常规天然气的同时，中国的石油企业必须争取通过各种途径获取国外非常规天然气资源和技术，以保证资源的充足性。

二、页岩气产业链

（一）页岩气的开发

页岩气的开发可以划分为四个环节：探勘、钻井、采气、运输。据EIA最新统计数据显示，世界页岩气资源丰富。全球页岩气可采资源量为187万亿m³，其中北美地区拥有55万亿m³，亚洲拥有51万亿m³，非洲拥有30万亿m³，欧洲拥有18万亿m³，全球其

它地区拥有35万亿m³。技术可采资源量排名前11位国家是中国、美国、阿根廷、南非、墨西哥、澳大利亚、加拿大、利比亚、阿尔及利亚、巴西和波兰。这11个国家技术可采页岩气资源总量占全球的81.5％。美国可采储量超过24万亿m³，中国可采储量为36万亿

m³，储量相当可观。后续的关键在于钻采技术的突破。我们预计勘探及开采产业链上的公司，特别是相关设备提供商将率先受益，如页岩气水力压裂和水平钻井中使用的特种设备；而钻采技术领先的油服类公司也将在钻井阶段受益。

经过多年的发展美国页岩气的开发已经进入到大规模商业化开采阶段，拥有先进的钻采技术，并配备有完善的管网运输系统，形成了完整的产业链。相比之下中国页岩气领域由三大油企主导，中小企业介入很少。在页岩气资源评价和水平井、压裂增产开发技术等方面，尚未形成核心技术体系，部分关键核心专利技术掌握在美国企业手中，中国只能依靠引进来获取页岩气领域的领先技术。另外中国的天然气运输管网规模小，运载能力受限，网络接入并未开放，造成了页岩气的传送瓶颈。总体来说中国的页岩气产业链仍处于发展阶段，还不够成熟稳定。

（二）页岩气综合利用

页岩气的组成与常规天然气相仿，主要成分是甲烷，并含有少量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、氮气。页岩气不仅能够替代常规天然气在能源领域的应用，而且在化工行业的应用较常规天然气更为广泛。页岩气中分离出大量凝析液NGL，凝析液NGL的主

要成分为乙烷、丙烷，分别经裂解和脱氢后，即可分别获得乙烯、丙烯。甲烷、乙烷、丙烷是页岩气化工的三种最基础的原料，由此构成了页岩气化工产业链。

1.页岩气发电

随着页岩气产业井喷式发展，天然气价格大幅跳水，天然气发电的经济环保效益越来越明显。基于国内外页岩气开发和天然气发电产业的现实情况，并结合我国能源紧缺和环保压力极大的现状进行分析，可看出，我国页岩气地理分布与电力负荷中心分布的吻合度

较高，在我国经济较为发达的电力负荷中心利用页岩气就地发电，可切实减轻不断增大的节能减排压力。

2.提取裂解原料

页岩气中含有的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷均属于优质裂解原料，乙烷裂解生产乙烯的收率高达80.5%，远高于亚洲传统的石脑油制35%的乙烯收率。美国近几年的页岩气开发有大量的湿气资源，使乙烷和丙烷的供应量大幅增加，乙烷裂解制乙烯已成为极具竞争力的工艺路线。

目前，国外石化公司提出了多种从天然气中回收C2+凝液（NGL）组分的工艺，如AdvancedExtrac-tionTechnologies的AETNGLrecovery、Technip的

CRYOMAXMRE，ABBLummus的NGL－Pro、Black＆VeatchPritchard的

PRICOLNG、Cono-coPhillips的optimizedcascadeLNGprocess。以上工艺的主要产品是液化天然气，副产品是C2+凝液乙烷回收率均可达到90%以上。

3.页岩气制合成油

页岩气组成与天然气相似，将来也可用页岩气代替天然气来制备合成油。天然气制合成油（GTL）是天然气高效利用的途径之一，近几年来一直是业内广泛关注的热点。天然气生产的合成油属于清洁燃料，其优点在于不含硫、氮、镍杂质和芳烃等非理想组分，符合现代燃料的严格要求和日益苛刻的环境法规，从而为生产清洁能源开辟了一条新的途径。目前，GTL技术已从试验阶段发展到了工业应用阶段，并以较大的技术、经济优势，受到了越来越多石油公司的关注。

GTL工艺主要由合成气生产、F－T合成、合成油加工、反应水处理4部分组成。不

同GTL生产工艺，其主要产品略有差别。GTL产品中，液化气可用作燃料；GTL石脑油

是非常优质的乙烯装置原料，但不宜用作汽油调和组分，也不宜用作催化重整原料。GTL 柴油含硫量接近零，十六烷值为70～80，相对密度为0.78，闪点为81℃，浊点为－12℃，远优于常规炼油厂生产的清洁柴油，也远优于欧盟对超清洁柴油的规格要求。GTL润滑油基础油不含硫，不含芳烃，倾点低，挥发性低，黏度指数高，氧化安定性好，生物降解率高，其质量远优于目前炼油厂生产的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类基础油。石蜡的外观不透明，白色，基本无味，具有高线性度和窄碳数分布，用于色料或香料中颇为理想。

4.页岩气制氢