14年艰辛,这家民企扛起中国油页岩研发重任

2024-01-16
倾尽半生,只为油页岩

编者按:本文来自微信公众号 凤凰WEEKLY财经(ID:fhzkzk),作者:陶娅洁,创业邦经授权转载。

在石油、煤炭、天然气等传统能源越用越少的当下,有一种非常规能源正方兴未艾,那就是油页岩。

油页岩(又称油母页岩)是一种高灰分的固体可燃有机矿产,含油率大于3.5%,可用于生产油页岩油、直接燃烧发电。

据有关专家介绍,中国已评价的1000米以浅(埋深小于1000米)的油页岩资源达7199亿吨,折合成油页岩油476亿吨,位居世界第二位。

吉林省是全国油页岩资源最丰富的省份。目前全省查明的油页岩资源量为1071亿吨,约占全国油页岩总查明资源量的77%。

油页岩油是从“石头”里榨油。从“石头”里榨油,主要有两种方式:地上干馏和原位转化。地上干馏技术是在地上对采出的油页岩进行热解生产油页岩油,原位转化技术是在地下先通过对油页岩层加热热解再采出所产的油页岩油。油页岩油与页岩油有本质区别:前者是油页岩中未演化为成熟的有机质通过热解生成的粗油品,后者是已演化成熟的石油资源。

相比地上干馏,原位转化技术的优势很明显。无需采矿,地面配套设施少;节约开采成本,可开发较深层的油页岩资源;对岩层厚度要求低,有利于环境保护。

为有效开发油页岩资源,2005年,荷兰壳牌公司来到吉林,利用其油页岩原位开采技术,在松辽盆地进行油页岩勘探试采。

历经两年时间、投入2亿多人民币后,壳牌公司认为这里的油页岩用其技术难以实现商业开发,遂于2008年撤出吉林。

同年,在吉林省政府的推动下,总部位于长春市、以石油炼制销售为一体的民营股份制企业——众诚集团接过了油页岩开发这个项目,并于2012年成立了吉林省众诚油页岩投资开发有限公司(以下简称“众诚油页岩公司”)。

抱着“不干则已,干则必成”的决心,众诚油页岩公司自筹资金近2亿元,自主研发出了“地下原位裂解技术”。2014年7月,在吉林扶余的小井组试验中,在地下300米处成功点火,生产出中国第一桶利用原位转化的油页岩油。

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众诚油页岩集团扶余试验基地 第一桶油页岩油样品

众诚油页岩公司的油页岩原位转化技术,受到了政产学研界的高度认可。

与此同时,油页岩油开发及“吉林省采用原位技术开发油页岩油试验情况”也引起了国家领导的重视,先后两次作出重要批示。

2017至2021年全国“两会”期间,全国人大代表金华和来自地质能源行业的全国人大代表孙丰月几次专门提交了加快推进油页岩、油砂、页岩油等资源综合勘探开发的建议提案。

中国石油勘探领域权威、中国工程院院士康玉柱则直言:“众诚油页岩公司原位开采技术的初步成功,是我国油页岩原位开采技术首次重大突破,是一项自主创新的重大成果,开辟了油页岩原位开采的新途径。这项技术具有前瞻性、战略性和引导性。”

技术攻关突破柳暗花明,但摆在众诚油页岩公司面前的难题还有很多。比如资金短缺、缺乏国家总体统筹机制。于是在2017年完成中试前半程后,项目的深化落地遇到的各种困难也接踵而至。

从2013年至今的10年时间里,众诚决策层上下求索,不断为项目探路。

2023年11月末,国务院国资委召开中央企业负责人专题会议,提出要因地制宜加大央企在东北的布局发展力度,将中央企业优势与东北资源禀赋结合起来,支持推动东北全面振兴取得新突破。

在东北振兴战略实施20周年之际,这一政策无疑为吉林省油页岩项目的推进带来了新的契机。原位开发油页岩项目应当借政策的东风抢位发展,加强系统谋划,调配各类要素资源,加快发展战略性新型产业集群,强化科技创新,推进产业升级,为众诚油页岩项目实施,提供全面落地保障。  

《凤凰周刊》就此与众诚油页岩集团董事长谢云集进行了深入对话,以下是采访实录。

01攻坚克难,突破技术瓶颈

《凤凰周刊》:在壳牌都“撬”不动的原位开采领域,众诚集团反而取得了成功,这期间发生了什么?

谢云集:2008年发生了全国性的“油荒”,国际油价涨到了每桶140美元以上。国内的很多加油站,特别是民营加油站都“挂枪”停摆,高速公路服务区排队等候加油的车辆经常长达几公里。

当年我们这个企业有50多座加油站,销路不成问题,但缺乏上游供应资源。我们有自己的炼油厂,但国家给的原油指标远远满足不了需求。

可以说,我国对石油的进口依存度越来越高,剩余资源日益减少,必须找到新的可替代的资源,并尽快拿出解决方法,不能束手待毙。

基于上述内外部情况,我们将目光投向了油页岩开发。我们立刻动身走访了吉林省相关领导和有关部门,他们详细介绍了壳牌离开之后油页岩的开发情况。曾经和壳牌合作的吉林光正矿业公司董事长明确表示,吉林省油页岩资源很好,潜力很大。

为了保证项目质量,我先后调研了国内多家油页岩开发单位。当时国内最大的是抚顺矿务局,他们做的是露天开采油页岩。吉林省内,我们考察了桦甸和罗子沟油页岩地上矿区。总体来看,当时这几个油页岩矿的开采具备一定的经济效益。

国外有地下原位裂解技术的国家,我也基本都走访到了。

我首先出访的是以色列。地下裂解技术的发明人麦克苏就在以色利。麦克苏对我们的想法表示支持,还给予了很多思路和建议,这也坚定了我们的决心。此后,我又走访了爱沙尼亚、巴西、美国、澳大利亚、约旦和俄罗斯,更深入了解了油页岩的开发状况。

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2013年,吉林众诚油页岩集团董事长谢云集(右一)拜访以色列油页岩原位开发技术专家麦克苏先生(中)

总的来说,承接原位开采油页岩项目,主要是从国家能源安全大局出发。而且靠油发展起来的众诚集团,也需要有更大的作为。再加上有国家部委和省里重视、国内院士专家的支持,相信只要务实肯干,定能完成任务。最终,我们将目标定在“油页岩开发利用”上,接手了这一项目。

《凤凰周刊》:众诚原位转化技术的原理是什么?和传统的开采方式相比有哪些创新之处?生产出的油页岩油品质如何?

谢云集:众诚在2014年产出了第一桶油页岩油,很多专家和学者都提出了这个问题。

众诚自主研发的地下原位裂解技术,是根据油页岩层情况,在地面打钻一口注气燃烧井和数口导出生产井至油页岩层,形成以注气燃烧井为中心、四周为导出生产井的蜂窝形布局。通过对油页岩层压裂,使各井实现贯通,建立油气通道。

传统的地上干馏是像挖煤一样,由井工将地下400米至800米左右的油页岩块挖出来,粉碎,再放入干馏炉里提炼。

地下原位裂解不一样。我们是在地下300米至1000米处,用自主研发的燃烧器给油页岩层加温至350-550度。通过在注气燃烧井中建立燃烧室,将油页岩层加温加热实现裂解,将产出的油页岩油提取至地面。

这样比较起来,地下裂解出油的成本比地上干馏要大大降低,而且更有利于环保。

并且油页岩裂解后半焦中所剩的沥青质、固定碳和氧化剂发生氧化反应,产生的热能可成为后续裂解之热源,实现油页岩连续裂解。

项目初试期间,于2014年7月17日一次点火成功,10天后成功产油。产出的油页岩油经过简单过滤后,直接加注进农用拖拉机中就可以顺利启动、平稳运行。经中国石油大学化验分析显示:该油初馏点为98℃,终馏点为527℃,轻油馏分比例87%(其中汽油馏分占16%,柴油馏分约占71%),重油馏分约为13%,是一种品质好、比重较轻的油页岩油。

《凤凰周刊》:众诚的地下原位转化技术,从研发到构想出来总共历经了多长时间?

谢云集:研发始于2009年1月份。

技术发明人赵金岷借鉴壳牌原位技术和以色列TS法两项技术,带领团队自主研发,历经地下原位电加热和燃烧裂解两个阶段。

2013年8月,众诚油页岩地下电加热原位转化项目在吉林省松原市境内的扶余——长春岭野外试验现场展开。

经过三个多月的日夜奋战,在完成了所有试验工程情况下,我们采用地下电加热方法对油页岩进行加温。经过17天试验,没有取得成效,还把加热的电缆设备烧坏了。电加热试验失败了。

在这种情况下,以赵金岷为首的技术创新团队,转入实施地下裂解技术阶段。

当时东北扶余气温已经达到零下三十多度,研发团队昼夜奋战,很多人感冒发烧仍然坚守岗位。此阶段,历经8个多月,上千次试验,获取了一大批关键试验参数,在此基础上,成功研发出了耐高温、耐腐蚀的油页岩原位技术的关键设备——燃烧器和点火器。2014年7月27日,产出了我国第一桶原位转化的油页岩油。

2015年起,项目进入中试。完善升级了燃烧器和燃气控制系统等装备,关键装备更加成熟。进一步优化了技术方案,解决了初试暴露出的技术问题,获得了“平行推进式”井组布置的最佳参数。实现了试验井高压在线钻井,向产业化开发迈出了坚实的一步。同时,被列入国家科技部“变革性技术关键科学问题”的重点研发计划项目之中。

我们还获得了油页岩原位开发领域19项国家专利和1项美国专利。研发开采了中国具有里程碑意义的第一桶原位油页岩油。

但是这个过程,不是一帆风顺的,不仅研发过程很艰难,立项手续也经历了不少波折。

我们先后跑了国土资源、发改委、财政、质量技术监督、乡企、建筑设计、化工设计、能源等有关厅局、部门和单位。

举例来说,油页岩作为国家资源,开采需要探矿权,这个得国土资源部门批准。但由于是创新的项目,国土资源部门表示价款问题,具体需要财政来定。到了财政,业务部门讲,你这又难到我们了。别的都有标准,就你这油页岩我们这里没有标准。过去搞地上(干馏),那是一个参考价。地下的谁也没做过,不知道该怎么定价。

财政部门建议我们去质量技术监督部门。到了质量技术监督,有关人员说别的都有标准,就是地下裂解的资源没有标准,又建议我们去找上级主管部门。于是我们又找到了乡企部门。他们又说,得先立项,我们又找到发改部门,发改说要立项,得有可研,还有安评、环评、能评、水土保持、复垦,同时还需要做规划。规划要找建筑设计,结果建筑设计部门说,他们只能做土建,化工的事情做不了。最后是找到油页岩推进领导小组的办公室,组织召开协调会之后才终于立上项。

实事求是地说,各部门对油页岩项目都很支持。但是地下裂解是新事物,谁都没有标准,也不知道该怎么做。仅办手续就用了一年多时间。这些我都很理解,很正常。

《凤凰周刊》:学界对于众诚油页岩公司的技术如何评价?

谢云集:学界评价还是很高的。

这其中对油页岩研究较深入的中国油气专家泰斗康玉柱院士,是李四光先生的学生,在国际上都很有影响力。

他对众诚油页岩公司的技术评价很高,认为具有前瞻性和里程碑意义,是一个创举。他认为这是个方向,鼓励我坚定信心做下去。

第二个是中国科学院金之钧院士。在他的推动下成立了国家油页岩研发中心,设立了9个分中心,众诚作为唯一一家民营企业,被确定为工程示范分中心。

在全国油页岩研发中心成立大会上,他一再讲,一个民营企业花那么长时间自己投资,出了第一桶油,是很不简单的事。

同时他也说,在过去,能源行业不要说民营企业,就是国有企业也不是想进就能进的。但是为什么我们一致同意把众诚列进来,就是因为他们成功产出了第一桶油页岩油。

正是学界对我们技术高度认可,省科技厅批准我们成立了院士工作站,有多名学界权威的院士入站开展工作。

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吉林省科学技术厅批准成立院士工作站

当然,也有人说众诚的地下原位裂解是个野路子。不管什么路子,出来油了,就是好路子。但更多的是对我们的肯定,我很感谢他们。

《凤凰周刊》:2023年11月24日,国务院国资委召开了中央企业负责人专题会议,提出要因地制宜将央企的优势和东北的资源禀赋结合在一起。这对众诚来说意味着什么?

谢云集:这是很好的契机。习近平总书记到黑龙江视察之后,国务院国资委召开会议并形成文件,都特别重视这个事。

按照过去的制度,国有企业要和我们合作,有很多要求我们都难以达到。有些地方企业想和我们合作,又困在缺乏资金上。

国务院国资委会议明确,要强化对粮食、产业、能源、生态、国防“五大安全”的支持保障,要创新中央企业与东北合作模式,加快落地一批契合度高、牵引性强的重大项目,在东北振兴中更好发挥龙头作用。

吉林省最大的优势之一就是油页岩资源。

02进入中试,举步维艰

《凤凰周刊》:当前,众诚油页岩原位转化技术研发到了哪一步?进展情况如何?

谢云集:自2011年开始自筹资金进行研发,已投入2.4亿元左右。现在已进入中试阶段,前半程实验已经完成,地下点火、燃烧控制等关键技术更加优化,对后半程中期试验工作也有了清晰思路。大约还要1.57亿元左右就能完成中试。

由于资金完全自筹,后续再投资,我们也难。一是遇到了三年疫情,二是投资太大,不能把流动资金全部占用了,那样企业就无法生存。现在已经是第十四个年头,太漫长了。但我认为这件事情一定能成功,只是时间问题。

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众诚油页岩集团扶余试验基地

《凤凰周刊》:很多民企的发展都存在“缺资金、缺底气、缺信心”的问题。在研发油页岩技术的过程中,众诚集团是否也面临着类似挑战?

谢云集:可以说疫情之后,企业的经营难度都加大了,民营企业更是如此。银行的贷款政策,对于民营企业还是比较严的。

资金问题是限制原位裂解技术开发进程的瓶颈。我已经把自己的养老钱几乎都投进去了。我对这个项目有感情,舍不得丢掉它,不能让它半途而止。

《凤凰周刊》:作为整个吉林省油页岩研发的重要参与力量,为推动产业发展得更好,众诚油页岩公司面临的具体困境是什么,希望得到哪些支持?

谢云集:首先受民企身份等条件影响,难以和央企、国企等大型公司成立混合所有制公司,民营企业很难得到国家研发专项经费支持。我极其希望与有实力的大型企业成立新型混合所有制公司,共同推进油页岩原位技术开发。

其次是先导试验示范区缺少符合条件的主体,致使先导区至今未能获得批准。希望先成立一个创新的经济实体,有创新的经济实体才能干点事,见人见物见精神。有实体,才能向国家报先导示范区。建议由国家整体统筹,推进中石油、中石化等这样的有实力的大型央企参与吉林省油页岩原位技术开发,这样就好了。

最后是研发资金严重短缺。由于民营企业体制限制、金融支持不到位、三年疫情等原因,自筹研发资金已经很难了。希望在专项资金扶持、风险投资基金、股权基金、融资等方面相关机构给予支持。  

《凤凰周刊》:放眼全球,与开发石油、天然气相比,开发油页岩的性价比高不高?

谢云集:在这件事情上,每个国家的情况都不同。一看资源禀赋,二看资源品位。

美国油页岩的含油率高达10%-20%。相比之下,吉林省查明的含油率平均在5.53%以上。

但比较而言,开发油页岩成本是低的。举例来说,国内石油井深大约在2000米以上,最深已达9400多米,平均在5000米左右。随着井深增加,钻井难度加大,对钻井所需的装备及设备要求更高,开采费用也会大幅增加。而油页岩埋深一般在1000米以内,平均在500米左右。油页岩原位开采虽有难度,但与井深相关的费用比原油开采要低得多。

而且采用油页岩原位裂解技术开采达到一定深度后,可开采的不仅有油页岩油,还有油砂、页岩油、页岩气等资源。同步综合开采,成本大幅下降,效益明显提升。

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2010年,吉林众诚油页岩集团董事长谢云集在爱沙尼亚考察油页岩项目(左一)

《凤凰周刊》:从国家能源安全角度看,您认为何时才是开发油页岩的最佳时机?

谢云集:我认为现在就是最佳时机。这次俄乌战争,大家更担心能源紧张问题。而且这一定是个问题。

我们现在既然探明了储量,已经进行中试,再投点资,把项目完成,推进关键科技成果转化,实现原位开发产业化,这样对国家经济建设、能源、生态、国防等安全保障都有利。石油能源建设对我们国家意义重大。习近平总书记指示:“中国作为制造业大国,要发展实体经济,能源的饭碗必须端在自己手里。”

03“我想在有生之年把这个项目做成”

《凤凰周刊》:油页岩原位转化技术的社会经济前景如何?

谢云集:能源是工业的粮食,国民经济的命脉。油页岩的开发利用,不仅可以成为吉林省大的支柱型产业,在全国都可以形成一个大产业,拉动50多个上下游产业协同发展。以年产1000万吨油页岩油计算,可实现产值近1500亿元,利润200亿元,税金150亿元,能实现6万余人就业。这是吉林省委政策研究室调研报告上的数据,是真实可信的。

《凤凰周刊》:油页岩开发对于国家能源安全和能源保障的战略意义,主要体现在哪些方面?

谢云集:我国石油对外依存度较高,近两年已经超过了70%,再加上我国能源结构具有多煤、缺油、少气的特点,油页岩可以成为我国可靠的能源储备和补充,避免石油进口在关键时刻被“卡脖子”。

现在有一种说法,将来新能源是主流,原油会慢慢退出舞台。这种说法缺少依据,有点武断。在我的观念里,大到工业生产,小到人们的生活,离不开原油,离不开化工。

《凤凰周刊》:对于原位转化技术的研发,众诚下一步有什么打算,预期实现哪些目标?

谢云集:目前,吉林省“国家油页岩原位转化先导试验示范区”项目立项,只差项目承担主体。吉林省政府和众诚油页岩都迫切希望引进有资金、有实力的大型企业,建立联合开发机制。

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众诚油页岩集团扶余试验基地

组建以油页岩原位技术开发、油页岩油生产以及后续炼化、化工为一体的新能源公司,作为投资和建设的主体,向国家申请设立国家油页岩原位转化先导试验示范区。

希望落实国家总体统筹机制,若是能有部委或者省里牵头,成立油页岩推进领导小组,进度就会大大加快了。

《凤凰周刊》:对于整个油页岩产业的发展,众诚有什么样的愿景和期待?

谢云集:对整个产业,我们有过规划。要实现整个油页岩产业发展,大致要分三期进行。

首先建立一个核心区,实现年产油页岩油10万吨。其次建设一个扩展区,实现年产油页岩油100万吨。再一个是辐射区,实现年产油页岩油1000万吨。考虑到全国很多地方都有油页岩资源,如果形成共识,得到各地政府支持,可以辐射整个东北甚至全国。

对于油页岩研发,我已经做了14年,思之念之都在油页岩,看的想的研究最多的也是油页岩。

我有55年党龄了,还想为国家做点有意义的事。不管怎么说,我想在有生之年把油页岩这个项目做成。

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