⑴ 油頁岩油原位開采技術
油頁岩原位開采技術就是通過直接給地下油頁岩加溫，使其在地下進行裂解，生成油氣通過生產井采出。該工藝對於中深層油頁岩(300m以深)開發具有優勢，不需要露天和礦井開采，沒有大量的油頁岩廢料堆積，副產物非常少，水資源的用量也非常少，是目前國際上各大石油公司重點研發與攻關的技術。
目前，油頁岩原位開采技術達10餘種，按照油頁岩層加熱方式可分為電加熱、流體加熱、輻射加熱3類工藝。電加熱技術：技術成熟，容易控制，但加熱速度較慢，容易造成熱量大量損失，成本較高，產生的油氣壓力較低，難開采等。流體加熱技術：加熱速度較快，由於流體壓力的作用，產生的裂縫一般不會閉合，產出的油氣易於開采；加熱過程中流體流速過快，易形成流體短路，僅與油頁岩進行少量熱交換就流出地層。射頻加熱技術：產生的熱量穿透力強，加熱速度較快；但技術難度較大，成本較高。
在原位開采技術上，殼牌、埃克森-美孚和ECL公司走在了世界前列。其中殼牌公司ICP技術相對成熟，已經進行了現場試驗，2004年初，在35ft長、20ft寬的試驗區內進行電加熱試驗，2005年8月產出輕質油1500bbl，還有伴生氣產出。殼牌公司ICP技術已經研發到了第二代E-ICP技術，2006年編制了E-ICP 試驗計劃，並申請獲得科羅拉多州3個油頁岩開發、試驗和示範區塊，目前試驗正在進行加熱階段。
中國油頁岩原位開采研究剛剛起步，基礎理論研究和工藝技術研究缺乏，在理論技術工藝研究上，基本屬於起步階段。
在當前的油頁岩原位開采加熱技術中，以電加熱技術較為成熟。
(1)電加熱關鍵技術
油頁岩原位開采電加熱技術流程，是先將電能傳輸給加熱井中的電加熱器，轉化為熱能，產生的熱量通過傳導的方式傳遞給油頁岩礦層，達到油頁岩油氣生成的溫度。在工藝中，電加熱器的選擇或設計、加熱井的設計、加熱井的布置與操作是電加熱技術研發的關鍵。
1)電加熱器的選擇或設計。電加熱器是產生熱量的根源，如何高效、有控制地產生熱量是電加熱器所要解決的問題。目前原位開采加熱的電加熱器有3類：恆定瓦特加熱器、環形加熱器和絕緣限溫加熱器，而絕緣限溫加熱器又分為Y形加熱器、U形加熱器和LU形加熱器。
2)電加熱井的設計。電加熱井的功能是將電加熱器產生的熱量傳遞給頁岩層，它是連接電加熱器和頁岩層間的紐帶。根據加熱井的形狀分為直井加熱器和水平井加熱器。直井加熱器長度包括多個具有不同能量輸出的部分，每個部分包括限溫部分，用於限制熱量輸出。同時根據功能不同分為上覆段、中間過渡段、加熱段。可提供輸出不同能量的熱，以一種或多種加熱速率來加熱岩層。
3)電加熱井的布置。加熱井含有電荷，與周圍礦層之間具有電勢差，電加熱井的布置不同於常規採油井和蒸汽加熱井的布置。如果不能合適、有效地布置加熱井，將會造成加熱井內電量流失。生產井應位於具有較小或零電位的位置處，減小或防止在生產井中流動電流引起的不加熱。
(2)蒸汽加熱關鍵技術
蒸汽熱技術流程，是先在地面上將蒸汽加熱到一定溫度，通過注入井，注入到油頁岩礦層中，通過對流傳導的方式將熱能傳遞給油頁岩；加熱蒸汽性質與井筒隔熱、蒸汽注氣是關鍵技術。
1)加熱蒸汽的性質與選擇。蒸汽是熱量的載體，決定著向地下油頁岩礦層傳輸熱量的多少，蒸汽的熱容和比熱是判定蒸汽性質的重要依據。
2)井筒隔熱與注汽技術。高溫高壓帶來的問題是應選擇何種材質的套管和固井水泥。井筒熱損失較大，必須設計更有效的注汽隔熱管柱，降低注汽摩阻熱損失，最大限度地降低井筒熱損失。
蒸汽加熱井的關鍵技術是井筒隔熱與密封技術，井筒隔熱系統包括隔熱油管、耐高溫封隔器、補償器、伸縮管等。蒸汽通過注汽閥(分層注汽閥)進入地層。採用包括減小接頭處熱損失在內的高效隔熱管柱，採用密封可靠的抗高溫封隔器，環空排出水，或注入氮氣，或注入隔熱液。
⑵ 油頁岩開采利用工藝進展
雷光倫 李文忠 姚傳進 孫文凱
（中國石油大學石油工程學院，山東 青島 266555）
作者簡介：雷光倫，男，教授，博士生導師，主要從事油氣田開發方面的教學和科研工作。Email：leiglun＠163.com。
摘 要：常規油氣產量遠遠不能滿足國內對石油的需求，在諸多非常規油氣資源中，油頁岩以其巨大的 儲量和開發優勢越來越受到重視。生產頁岩油是油頁岩的主要用途之一。通過對油頁岩開采利用技術的研究，指出了生產頁岩油的兩條途徑，沿著這兩條途徑，介紹了油頁岩的開采工藝，地面干餾方法和原位開采技術。描述了油頁岩的露天開采和地下開采法。利用實驗模擬的方法，研究了影響頁岩油干餾產率的加熱溫度、加 熱時間和加熱速度等因素，實驗結果表明：加熱溫度為500℃左右為宜；加熱時間達到1h即可；加熱速度對 油產率影響較小。比較了撫順發生式爐、基維特爐、佩特洛瑟克斯爐、葛洛特爐和塔瑟克爐等地面干餾設備 的處理量、運轉率和油產率等指標，分析了各干餾設備的特點和適用性。闡述了殼牌ICP技術、埃克森-美 孚ElectrofracTM技術、IEP燃料電池技術、PetroProbe空氣加熱技術和Raytheon的RF/CF技術等油頁岩原位開 采技術的原理和工藝特點，指出了原位開采技術的發展趨勢是以各種技術相互滲透、綜合、集成和應用為基 礎，實現油頁岩開採的大規模化、低成本和高效益的重要發展方向為大規模、低成本、高效益。
關鍵詞：油頁岩；頁岩油；開采工藝；地面干餾；原位開采
Technological Advances In Oil Shale Proction
Lei Guangln，Li Wenzhong，Yao Chuanjin，Sun Wenkai
（School of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Qing 266555，China）
Abstract：Conventional oil and gas proction can not meet the domestic demand，among many of the unconventional resources，oil shale has gained more and more attention because of its huge reserves and advantages in development.Shale oil proction is one of the main uses of oil shale.Based on the study of oil shale mining and usage，two ways of shale oil proction were put forward，along with which，oil shale mining，retorting and in-situ mining technologies were introced in the paper.The open-pit mining and underground mining method were described.The influencing factors of shale oil recovery were studied through experimental simulation，including heating temperature，heating time and heating rate.The results shows that the best heating temperature and heating time were 500℃and 1h，while the heating rate has little influence.The treatment capacity，activity rate and shale oil recovery of oil shale retorting equipments were compared，which consist of Fushun retorts，Kiviter retorts，Petrosix retorts，Galoter and ATP retorts.The mechanism and characteristics of in-situ oil shale mining technologies were described，including ICP，ElectrofracTM，IEP fuel-cell technology，PetroProbe's air heating and Raytheon's RF/CF technology.Based on the permeation，combination and application of high technology，the development trends of oil shale in-situ mining were Large-scale，low-cost，high efficiency.
Key words：Oil shale；Shale Oil；mining and usage；open-pit mining in-situ mining
引言
早在1830年，人類就已經開始了對油頁岩的開發和利用。1890年以後，由於石油工業的迅速發 展，油頁岩工業迅速萎縮。我國對油頁岩的利用始於1928年。20世紀50～60年代，頁岩油曾是我國 合成液體燃料的三大支柱之一。1960年以後，大慶油田、勝利油田的發現和開采使我國的油頁岩工業 的進入停滯階段。
進入21世紀後，國際油價不斷攀升，2008年7月國際油價曾達到149美元/桶的歷史最高位。另一 方面，國內石油供應不足的矛盾也越來越突出，已成為我國經濟發展的 「瓶頸」，按國內油氣資源和生 產能力，未來供需缺口將會越來越大，石油進口量將不斷增多，對外依存度提高帶來的風險也將日益加 重。在保證液體燃料供應的諸多辦法中，頁岩油是一種較現實的石油替代能源。據國土資源部統計，我 國油頁岩預測資源7200億噸，折算為頁岩油的預測資源476億噸［1］。因此，大規模的油頁岩勘探開發 對於緩解國內油氣供需壓力具有重要的意義。
目前，油頁岩的開采工藝主要包括：露天開采、地下開采、原位開采等方法。其中頁岩油的製取主 要有兩條途徑：(1)把油頁岩礦開採到地上，然後進行地面干餾；(2)採用地下加熱技術使油頁岩在地下 干餾，然後采出頁岩油［1，2］。本文沿著這兩條途徑，介紹了油頁岩開采工藝的現狀，並指出了今後的發 展趨勢。
1 油頁岩開采工藝
1.1 露天開采工藝
露天開采是指先將覆蓋在礦體上面的土石剝離，自上而下把礦體分為若干梯段，直接在露天進行采 礦的方法。露天開采必須考慮的首要條件是油頁岩的埋深，一般不超過500m。另外還必須考慮剝采比，即覆蓋於頁岩層上就剝離的岩土量與可以采出的頁岩量之比，是露天開采經濟性的重要因素，如果油頁 岩層較薄，而覆蓋於其上的岩土又較厚，即剝離比很大，即使油頁岩埋深較淺，油頁岩開采費用也會 很高。
露天礦開採的主要工序有：岩層穿孔、爆破、岩土和油頁岩的采裝、岩土和油頁岩的運輸。對堅硬 岩石、中硬油頁岩用鑽機鑽孔進行爆破，以利於挖掘。如沒有堅硬的地層，可能不需要對其穿孔和爆 破。岩土和油頁岩的采裝可以用單斗挖掘機、輪斗挖掘機、吊斗挖掘機等采剝設備。當前露天開採油頁 岩，對於覆蓋層薄、油頁岩層厚、剝采比不大的礦區，在中國不同情況下，每噸油頁岩約需開采費用 40～80元。
圖1 長壁開采法示意圖
1.2 地下開采工藝
油頁岩的地下開采是指通過井巷進入地下工作面進行採掘，並將油頁岩輸送至地面。地下工作面是開採油頁岩的工作場 地，在工作面內進行油頁岩的採掘、裝運，以及支護、采空 區處理等工序。主要包括壁式開采法和房柱式開采法[1］。
1.2.1 壁式開采法
壁式開采法分短壁工作面和長壁工作面開采。短壁工作 面長度一般在50m以下，多在小礦井採用。長壁工作面較 長，一般為100m以上。圖為長壁式開采法的示意圖。工作面 的上方和下方沿走向分別布置回風平巷和運輸平巷，構成回 采工作面和采區之間的通風、運輸和行人通道。
1.2.2 房柱開采法
房柱開采法是指從采區區段平巷每隔一定距離掘出礦房，進行油頁岩礦開采，並留下油頁岩岩柱，以支撐頂板。礦柱為圓形、矩形或條帶形，排列規則。通常礦房寬6～12m，礦柱寬3～6m。頂板穩固 性稍差，礦石價值低或開采結束後采空區作地下建築物用時，採用條帶形連續礦柱。礦柱一般不再回 采，占總礦量的15％～40％。由於房柱式開采法不夠安全，應用越來越少。
2 油頁岩干餾工藝
2.1 油頁岩干餾影響因素
目前，頁岩油的生產主要通過油頁岩干餾實現。油頁岩干餾是在隔絕空氣的條件下，加熱至溫度為 450～550℃左右，使其熱解，生成頁岩油、頁岩半焦和熱解氣的方法。影響頁岩油產率的因素主要有加 熱溫度、加熱時間、加熱速度等。本文使用葛金氏干餾試驗裝置，以撫順典型油頁岩為例，對干餾的影 響因素進行實驗研究。
2.1.1 加熱溫度的影響
粒度為1～2mm的撫順油頁岩，以5℃/min的加熱速度加熱到不同的溫度，並恆溫加熱5h，然後測 定在該恆溫溫度下的頁岩油產率。試驗結果如圖2所示：
從圖2中可以看出：隨著恆溫加熱溫度的升高，分解所得的頁岩油產率不斷增加。但當溫度升高到 500℃以後，再進一步提高溫度時，頁岩油產率的增加就不顯著了。這表明顯當溫度達到500℃並恆溫 5h後，熱解反應基本完成，生產頁岩油所要求的溫度並不高，約在500℃。溫度過高會導致礦物質所含 的結晶水分解，從而消耗大量能量。故以獲得頁岩油為目的時，撫順油頁岩干餾的最終加熱溫度以 500℃為宜。
2.1.2 加熱時間的影響
粒度為1～2mm的撫順油頁岩，以2℃/min的加熱速度升溫，在不同的溫度下，加熱時間對頁岩油 產率的關系如圖3所示：
圖2 加熱溫度對頁岩油產率的影響
圖3 加熱時間對頁岩油產率的影響
從圖3中可以看出，當加熱溫度在375℃以前，頁岩油放出量始終隨著加熱時間的延長而增加。但 在450℃溫度下，加熱時間超過1h後，頁岩油就不再釋放出了。這表明有機質熱解反應已經完畢。因 此，加熱溫度愈高，油頁岩有機質分解速度愈快，達到最大頁岩油產率所需的時間愈短。如果熱解溫度 在500℃以上時，則在很短時間內有機質熱分解反應就能完全，而加熱時間對頁岩油產率沒有明顯影 響。所以最終加熱溫度是影響熱分解反應的主要因素。
圖4 加熱速度對頁岩油產率的影響
2.1.3 加熱速度的影響
粒度為1～2mm的撫順油頁岩，以不同的加熱速度加熱至500℃，並保持1h，不同加熱速度和頁岩油產率的關系曲線如圖4所示。
從圖4中可以看出，當加熱速度從2℃/min提高到20℃/min 時，其頁岩油產率有微幅的提高，但幅度非常小。因此，在設計 干餾設備時，可以採用強化干餾的方法，提高加熱速度，使油頁 岩很快地達到指定的最終溫度。這可以大大縮短干餾時間，提高 效率。
2.2 地面干餾設備
油頁岩的地面干餾主要是通過干餾爐實現。干餾爐的技術指 標主要有油產率、年開工率、適應性等。目前世界上比較成熟的爐型主要有：撫順發生式爐、基維特 爐、佩特洛瑟克斯爐、葛洛特爐、塔瑟克爐［3～6］。干餾設備參數對比見表1。
表1 油頁岩干餾設備比較
中國撫順式發生爐處理量小，相對於實驗室鋁甑的油收率較低，處理塊頁岩，工藝不太先進，但是 為成熟的爐型，能處理貧礦，操作彈性好，有長期操作經驗，而且投資少，建設快，適用於小型工廠。撫順式爐雖然單爐處理量小，但可以將20台爐合為一部，則一部爐每日油頁岩處理量也可以達2000～ 4000噸。
愛沙尼亞基維特爐處理量大，處理塊頁岩，相對於鋁甑的油收率不太高，是成熟的爐型，投資中 等，適用於中型廠。
巴西佩特洛瑟克斯爐處理量大，處理塊頁岩，相對於鋁甑的油收率高，產高熱值氣，是成熟的爐 型，投資高，適用於大中型廠。
愛沙尼亞葛洛特爐處理量大，可以處理顆粒頁岩，相對於鋁甑的油收率高，產高熱值氣，但結構較 復雜，維修費用高，是基本成熟的爐型，據報道年運行7200h，可用於大中型廠。
澳大利亞塔瑟克爐處理量很大，可以處理顆粒頁岩，油收率高，產高熱值氣。頁岩油經過加氫，質 量好，投資高，但尚不太成熟，2004年停運前運轉率僅為50％，大中型廠可考慮得用這種技術。
3 原位開采技術
原位開采技術是指採用地下加熱干餾的方式，使油頁岩在地下干餾，然後把產生的頁岩油氣導出到 地面的技術。按照油頁岩層受熱方式的不同，可將油頁岩原位開采技術分為傳導加熱、對流加熱、輻射 加熱3類技術。目前比較先進的原位開采技術如表2所示［7～9］。
表2 原位開采技術表
3.1 殼牌ICP技術
殼牌ICP（In-Situ Conversion Process）技術是唯一經過現場實驗的原位開采技術。它的主要原理是： 通過電加熱器將熱量傳遞給地下油頁岩礦層進行加熱和裂解，促使油頁岩中的乾酪根轉化為高品質的油 氣，再通過生產井將油、氣采出到地面（圖5）。工藝流程主要包括：首先，建立冷凍牆，防止地層水 流入開采區、防止油氣產品散失。其次，將電加熱器裝入加熱井內對油頁岩層加熱。最後，采出干餾油 氣，並監測水文、地質、溫度、壓力和水質等參數。
圖5 ICP技術示意圖
ICP技術特點：(1)ICP技術加熱熱均勻，加熱溫 度低，可開發深層、低含油率油頁岩；(2)建立的冷 凍牆，可以保護地下水資源；(3)加熱工藝復雜，故 障多，採收率低，成本高。
殼牌公司從1997年開始在科羅拉多州馬霍甘尼 進行了多項實驗。2004～2005年一個試驗區的結果表 明，升溫速率2℃/d，2004年5月開始出油，2004年 12月出油達到最多，然後減小，至2005年6月出油 終止。共計產油250t，為鋁甑的68％。
3.2 埃克森-美孚ElectroFracTM技術
埃克森-美孚ElectrofracTM技術先利用平行水平井對頁岩層進行水力壓裂，向油頁岩礦層的裂縫中 填充導電介質，形成加熱單元。導電介質通過傳導把熱量傳遞給頁岩層，使頁岩層內的乾酪根熱解，產 生的油氣通過採油井採到地面上來（圖6）。
圖6 ElectrofracTM技術示意圖
ElectroFracTM技術特點：(1)採用了壓裂技術增加了頁 岩層的滲透性，可開采緻密性油頁岩資源；(2)生產副產品 碳酸鈉，提高了經濟效益；(3)採用平面熱源的線性導熱方 式，有效地提高了熱效率；(4)沒有保護地下水，容易造成 水污染。
3.3 IEP燃料電池技術
利用高溫燃料電池堆的反應熱直接加熱油頁岩層，使其 中的有機質熱解產生烴氣，然後導入到採油井，被抽到地 面上來。除了部分氣體作為燃料被通入燃料電池堆外，其 余大部分烴氣經冷凝後獲得石油和天然氣。另外，在啟動 工藝裝置預熱油頁岩時期，需要向燃料電池中通入天然氣作為啟動燃料。工藝正常運轉後，能量 自給自足。
IEP燃料電池技術特點：(1)傳導加熱溫度分布均勻。採用固體間熱傳導傳遞熱量，大大提高了熱 量分布均勻性和利用效率；(2)利用流體壓裂製造 裂縫，提高油頁岩層孔隙度和滲透率；(3)能量自 給自足。該工藝不僅能量自給自足，還可向外部 提供電能。每生產1桶油，發電174kW · h； (4)操作成本低。操作成本大約為30美元/桶。若 將副產品電能和天然氣計算在內，成本可降為14 美元/桶；(5)環保。由於該工藝不是通過燃燒反 應來發電，而是通過電反應來發電，幾乎不產生 NOx、SO2等有害物質（圖7）。
圖7 IEP燃料電池技術示意圖
3.4 PetroProbe公司的空氣加熱技術
該工藝流程先將壓縮空氣與干餾氣通入燃燒器進行燃燒，加熱到一定溫度，消耗掉部分氧氣，然後 通入到油頁岩地層中加熱油頁岩使其中的有機質生成烴氣，最後把生成的烴氣帶到地面上來。采出的烴 氣冷凝後得到輕質油品（圖8）。
PetroProbe公司的空氣加熱技術特點：(1)通入的高溫壓縮空氣在地層中可壓裂油頁岩，增加油頁岩 的孔隙度，使生成的烴氣很容易地從油頁岩地層中導出來；(2)該工藝有4種產品：氫氣、甲烷、輕油、 水。產生的部分輕質烴氣通入燃燒器進行燃燒，加熱即將通入地層的空氣，能量自給自足。產生的CO2 等氣體又被打回油頁岩礦層中，污染小，可開發深層（深可達900m）的油頁岩礦；(3)開采後的油頁岩 仍能保持94％～99％的原始結構完整性，避免了地面塌方。
3.5 Raytheon公司的RF/CF技術
Raytheon公司的RF/CF（Radio-Frequency/Critical Fluids）技術是將一項利用射頻加熱和超臨界流 體做載體的專利轉化技術（圖9）。其工藝流程為：先將射頻發射裝置置於地下油頁岩層中，進行加熱，然後把向頁岩層中通入超臨界CO2把熱解生成的烴氣載到採油井，被抽到地面上冷凝，回收。冷凝後 的CO2又打回地層中循環利用。
圖8 空氣加熱技術示意圖
圖9 RF/CF技術示意圖
RF/CF技術特點：(1)採油率高。每消耗一個單位的能量有4～5個單位的能量被生產出來，相對 於ICP技術的3.5個單位，更具有經濟效益；(2)傳熱快，加熱周期短，只有幾個月；(3)用於油頁岩 開采時，生產的石油含硫低，還可通過調節裝置來生產不同的產品；(4)可用於開採油頁岩、油砂、 重油等資源，環保，無殘留物質滲透地下水層；(5)選擇性加熱，可使指定加熱目標區域快速達到目 標溫度。
4 結論
（1）目前頁岩油的製取途徑主要有開采-地面干餾工藝和原位開采技術。前者技術比較成熟，後者 還處於實驗驗證階段。
（2）實驗研究表明：油頁岩干餾溫度約為500℃為宜，干餾時間為1h即可，加熱速度對頁岩油產 率影響不大，工業生產中可以採用強化干餾的方法，提高加熱速度，使油頁岩快速達到指定的最終溫 度，提高效率。
（3）目前地面干餾設備都存在著一些問題比如處理量小，運轉率低，油產率低等問題需要進行進一 步優化。
（4）以大規模化、低成本、高效益為目標，各種技術相互滲透、綜合、集成和應用是當今原位開采 技術發展的主要方向。
參考文獻
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⑶ 如何開采頁岩油
水力壓裂法(Fracking)
在加州，沒有幾種技術比水力壓裂法(hydraulic fracturing,也稱fracking)受到的審查更多了。這種技術是將水（經常混合有化學物質）注入 井，使岩石層斷裂，把被圈閉的油和天然氣釋放出來。水力壓裂法在北達科他州和及其它大油田廣泛使用，但是在加州並不太常用。根據美國西部州石油協會(the Western States Petroleum Association)的數據，2012年加州50,000個產油井中，只有560個使用了水力壓裂法進行生產。
加利福尼亞大學戴維斯分校
(the University of California, Davis)負責能源和可持續發展的執行董事埃米?邁爾斯?賈菲(Amy Myers Jaffe)說，在蒙特雷實施水力壓裂法難度更大，因為岩層構造太復雜。行業官員說，這就使人很難找到可以用水力壓裂的大量頁岩。
「技術上的挑戰性實在太大，導致在加州使用水力壓裂法成本更高，」賈菲說。 盡管水力壓裂法在加州的使用有限，它還是引起了環保主義者和其他批評人士的聲討，因為它可能會造成諸如降低水質這樣的危害。周五的時候，加州州長傑瑞?布朗簽署了一項法案，要求對水力壓裂法公開更多的信息（生產商一直都在自願的基礎上向州里報告這些信息）。該法案2014年年初開始生效。
在蒙特雷使用水力壓裂法的事一直「有點像拓荒時代的西部，因為沒有人在看或者在關注，」塞拉俱樂部(Sierra Club,美國環保組織—譯者注)在薩克拉門托(Sacramento)的游
說機構負責人凱瑟琳?菲利普斯(Kathryn Phillips)說。
行業官員說現有的規章已經足夠了，批評者主要是想限制或終止石油產量的增長。「他們認為這項技術很危險，」總部設在薩克拉門托的西部州石油協會的發言人塔珀?
赫爾(Tupper Hull)說，「我們當然不相信科學或經驗會表明確實這樣。」 蒸汽注入法(Steam Injection)
企業正在使用的幫助被圈閉油升到表面的主要蒸汽注入手段有兩種：蒸汽驅技術(steam drive)和周期注蒸汽技術(cyclic steaming)。
使用蒸汽驅的時候，大量的水被加熱，產生的蒸汽被分別注入到
孔下，使大面積的石油礦床受熱升溫。西雅圖的地質學家顧問斯科特?L?蒙哥馬利(Scott L. Montgomery)說，熱量會降低石油的黏稠度，使其流向 探好的產油井。 蒙哥馬利說，蒸汽驅技術的一個缺點是整個工序需要大量的水。 而在另一方面，周期注蒸汽技術的用水量要少得多，因為蒸汽只注入到一個井下。通
過這種技術（也稱為「蒸汽吞吐」
法），蒸汽被存留在地下好幾天時間以浸泡頁岩，從而將石油釋放出來，隨後石油就可以從同一口井中抽吸出來。 但是這種技術同樣也遭致了批評。
在 巴巴拉縣(Santa Barbara County)，
瑪利亞能源有限責任公司(Santa Maria Energy
LLC)計劃建造總共136口使用周期注蒸汽技術的油井，其中包括26
口已經試點 探的油井。但是該縣的計劃委員會在今年早些時候拒絕了其成員批准此項計劃的建議，要求對環保人士所擔憂的溫室氣體排放問題進行更多的研究。 瑪利亞公司的官員拒絕對此予以置評。但是在該公司的網站上，他們說溫室氣體排放可以減少，其中的辦法之一就是建設運輸石油的管線，而不是用卡車來運送。 巴巴拉縣計劃委員會擬在10月再次著手處理此事。 二氧化碳注入法(Carbon-Dioxide Injection)
這種回收方法需要將液態二氧化碳注入岩石，這樣可以把被圈閉的油排擠出來，讓其更順暢地流入油井。這是一種較新的技術，近年來在德克薩斯州和新墨西哥州得到了廣泛的應用。 不過在蒙特雷進行的試驗——包括雪佛龍公司(Chevron Corp.)與美國能源部在2000年前後開展的聯合研究
——結果是喜憂參半，蒙哥馬利說。他說主要的問題是二氧化碳並沒有如人所願地那樣大量增加產量。 可能的原因是岩石的構造太復雜，很難找對注入二氧化碳的地方，他說：「找到最佳位置非常困難。」 雪佛龍公司（總部位於加利福尼亞州 拉蒙(San Ramon, Calif.)）的官員證實曾做過該項研究，但是拒絕對研究細節予以置評。
不過在5月的一次股東會議上，公司首席執行長
(Chief Executive Officer)約翰?沃森(John Watson)說蒙特雷的開發前景尚在討論之中。「我認為在蒙特雷頁岩問題上還沒有定論，」沃森當時對記者說，「我認為我們還沒有完成——這個行業還沒有完成——足以得出結論的評估工作。」
⑷ 地下石油如何抽取
石油開采分為兩種，一種是陸地開采，而另一種則是海洋開采。
我們先來說比較簡單的陸地開采，由於石油資源都是儲存在1000米以下的岩層當中，所以說抽取石油就需要先探明石油的儲存位置，再探明之後就可以從地上打入管道，而管道在下探的過程當中也會有另外的一些管道進行一些水泥的儲存，就是為了防止山體的塌陷。
因此在海上抽取石油的過程是更為復雜的，現在最常用的方式就是修建一些人造的或者是海上的鑽井平台。在開採的過程當中，還非常的要關注這片海域的一些環境問題，畢竟是有污染也是非常不容易解決的一個。
⑸ 頁岩氣主要是什麼成分如何開采等
頁岩氣的主要成分：甲烷
頁岩氣的主要開采技術：水力壓裂技術。水力壓裂技術原理是通過大量摻入化學物質的水灌入頁岩層進行液壓碎裂以釋放天然氣，該種技術不僅浪費大量的水資源，還可能導致氣井附近出現地下水污染，面臨著較大的環保風險。
頁岩氣是指賦存於以富有機質頁岩為主的儲集岩系中的非常規天然氣，是連續生成的生物化學成因氣、熱成因氣或二者的混合，可以游離態存在於天然裂縫和孔隙中，以吸附態存在於乾酪根、黏土顆粒表面，還有極少量以溶解狀態儲存於乾酪根和瀝青質中，游離氣比例一般在20%～85%。
(5)頁岩石油怎麼開采擴展閱讀：
頁岩氣分布
頁岩氣分布北美克拉通盆地、前陸盆地侏羅系、泥盆系，密西西比系富集多種成因、多種成熟度頁岩氣資源。中國許多盆地發育有多套煤系及暗色泥、頁岩地層，互層分布大套的緻密砂岩存在根緣氣、頁岩氣發育有利條件，不同規模的天然氣發現，尚未在大面積區域內實現天然氣勘探的進一步突破。
資料顯示，中國南方海相頁岩地層可能是頁岩氣的主要富集地區。除此之外，松遼、鄂爾多斯、吐哈、准噶爾等陸相沉積盆地的頁岩地層也有頁岩氣富集的基礎和條件。重慶綦江、萬盛、南川、武隆、彭水、酉陽、秀山和巫溪等區縣是頁岩氣資源最有利的成礦區帶，因此被確定為首批實地勘查工作目標區。
⑹ 油頁岩原位開采關鍵技術研究
薛華慶 王紅岩 鄭德溫 方朝合 閆 剛
（中國石油勘探開發研究廊坊分院新能源研究所，河北廊坊 065007）
摘 要：我國油頁岩資源量為11602×108t，其中埋藏深度在500～1500m的油頁岩資源量為6813×108t，原位開采技術是開發該部分資源的有效手段。我國油頁岩原位開采技術處於起步階段，已經完成了不同溫度 下油頁岩微觀孔隙和滲透變化規律研究，電加熱和蒸汽加熱原位開采室內模擬實驗和數值模擬研究等。研究 表明，電加熱和蒸汽加熱開采方式都具有可行性。設計了電加熱器、注蒸汽井、生產井，為油頁岩原位開采 現場試驗提供技術支撐。
關鍵詞：油頁岩；原位開采；電加熱；蒸汽加熱
The Key Technique of Oil Shale In-situ Conversion Process
Xue Huaqing，Wang Hongyan，Zhen Dewen，Fang Chaohe，Yan Gang
（New Energy Department，Petrochina Research Institute of Petroleum Exploration ＆ Development-Langng，Langfang 065007，Hebei，China）
Abstract：The oil shale resources，bury in 500-1000m，are about 0.7 trillion tones in China，which count for 59％ of total resources and only are developed by in-situ conversion process.The in-situ conversion process are still in infancy in China.The regularity of oil shale micropores and permeability were studied in different temperature，the simulated experiment and numerical simulation were also respectively investigated in electrical heating and steam heating method of in-situ conversion process.As a result，both methods are available.The electrical heating well，injection steam well and procer well were designed，which provide the technique support for field test.
Key words：oil shale，in-situ conversion process，electrical heating，steam heating
引言
油頁岩（又稱油母頁岩）是一種高灰分的含可燃有機質的沉積岩，其有機物主要為乾酪根。在隔 絕空氣或氧氣的情況下，被加熱至400～500℃，油頁岩中的乾酪根可熱解，產生頁岩油、干餾氣、固 體含碳殘渣及少量的熱解水。目前油頁岩開發的主要有兩種方式：原位開采和地面干餾。原位開采是指 埋藏於地下的油頁岩不經開采，直接在地下設法加熱干餾，地下頁岩分解，生產頁岩油氣被導至地面。地面干餾則是指油頁岩經露天開采或井下開采，送至地面，經破碎篩分至所需粒度或塊度，進入干餾爐 內加熱干餾，生成頁岩油氣及頁岩半焦或頁岩灰渣。與地面干餾相比，原位開采具有節省露天開采費用 和降低地面植被破壞程度，佔地面積少等優點［1］。
中國油頁岩資源儲量非常豐富。2004～2006年新一輪全國油氣資源評估結果顯示［2，3］，全國油頁 岩資源為7199.4×108t，折算成頁岩油資源476.4×108t，其中埋深500～1000m的油頁岩資源量佔全國 的36％。該部分資源無法用成熟的地面干餾工藝進行開發，只有通過原位開采工藝才能得到有效的開 發和利用。目前，國際上油頁岩原位開采技術研究大部分都處於實驗研究階段，只有殼牌公司開展了現 場試驗［4］。我國油頁岩原位開采還處於起步階段。在國家重大專項「大型油氣田及煤層氣開發」項目 18「頁岩油有效開采關鍵技術」 的支撐下，研發了多台（套）油頁岩原位開采模擬實驗裝備，開展了 油頁岩微觀孔隙變化、物理模擬實驗和開采數值模擬研究等，沉澱了一批科研成果，為我國油頁岩原位 開采技術研究奠定了基礎。
1 國內外原位開采技術
國內外油頁岩原位開采技術種類較多，根據傳熱方式不同可分為三種類型：直接傳導加熱、對流加 熱和輻射加熱［5］，詳見表1。
表1 國內外油頁岩原位開采技術
開展油頁岩原位開采直接傳導加熱研究的單位主要有4家，加熱載體包括電加熱棒、導電介質、 燃料電池等。殼牌公司的ICP技術（In-situ Conversion Process）是直接將電加熱棒插入井內，對地下 油頁岩礦層進行加熱，目前正在進行第二代電熱棒（三元復合電加熱棒）的現場試驗研究［4，6］。埃 克森美孚公司的ElectrofracTM技術是指對地下頁岩層進行水力壓裂造縫，將導電介質（如煅燒後的 石油焦炭）注入裂縫中，通電後導電介質成為加熱體，該公司正在考慮進行現場試驗［7］。美國獨立 能源公司（Independent Energy Partners）的GFC技術（Geothermic Fuel Cell）是利用地熱能持續為燃 料電池反應堆提供能量，反應堆放熱來加熱頁岩層，油頁岩熱解生產的液態烴類和氣體從生產井排 出，部分氣體和其它剩餘的烴類物質返回燃料電池反應堆［7］。EGL能源公司（EGL Resources）是將 高溫空氣注入到封閉循環管道中，通過被加熱的管道對地下頁岩層加熱，因此也歸屬於直接傳導 加熱［8］。
開展油頁岩原位開采對流加熱研究的單位主要有4家，加熱載體主要為高溫水蒸氣、二氧化碳、空 氣、烴類氣體等。太原理工大學的水蒸氣加熱技術是通過常規油氣開采中的水力壓裂對頁岩層造縫後，將高溫水蒸氣注入頁岩層中加熱，同時高溫流體將熱解產生的頁岩油和烴類氣體攜帶至生產井［9］。雪 弗龍公司的CRUSH技術［7，10］也是利用壓裂技術對頁岩層進行改造，提高裂縫發育程度，其中壓裂液為 二氧化碳，然後將壓縮後的高溫空氣注入加熱井中對頁岩層加熱。美國地球科學探索公司（Earth Search Sciences）方法是將空氣在地表的鍋爐中預熱後注入井下，對油頁岩中乾酪根進行氣化［7］。美國 西山能源公司（Mountain West Energy）的IGE技術（In-Situ Gas Extraction）是將高溫天然氣注入目標 頁岩層中，通過對流方式來加熱頁岩層［7］。
開展油頁岩原位開采輻射加熱研究的單位主要有3家，加熱載體主要為無線射頻和微波等。20世 紀70年代後，美國伊利諾理工大學利用無線電波加熱油頁岩，隨後勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory）對該技術進行改進，通過將射頻傳送至直井中直接對地下頁岩 層進行加熱［11，12］。雷神公司（Raython）與海德公園公司（Hyde Park）聯合研發了RF/CF（Radio Frequency/Critical Fluids）技術，目前已經被斯倫貝謝公司收購［7］。該技術利用射頻加熱頁岩層，通過 注入二氧化碳來實現超臨界流體提高頁岩油的採收率的效果。懷俄明鳳凰公司（Phoenix Wyoming）是 將微波傳送至地下，對頁岩層加熱，研究發現微波加熱的速度是電加熱棒的50倍以上，但對微波源的 要求很高［7］。
2 中深層油頁岩勘探現狀
我國埋深0～1500m的油頁岩資源為11602×108t，折算成頁岩油626×108t，其中，埋藏深度在 500～1000m油頁岩資源量為3489×108t，頁岩油資源量為185×108t，1000～1500m資源量為3324× 108t，頁岩油資源量為155×108t。比2005年全國新一輪油氣資源評價結果顯示的油頁岩資源量7200× 108t多了4402×108t，主要增加了埋深1000～1500m資源量。
我國油頁岩資源分布與常規油氣資源相似，主要分布於北方，均表現為北富南貧。東部地區油頁岩 資源主要集中於松遼盆地，佔全國總資源的47％；中部地區油頁岩資源集中於鄂爾多斯盆地，佔全國 總資源的37％；西部地區油頁岩資源主要集中於准噶爾盆地，佔全國總資源的9％；南方地區主要集中 分布於茂名盆地，佔全國總資源的2％；西藏地區主要集中分布於倫坡拉盆地，佔全國總資源的5％。我國埋深500～1500m油頁岩資源十分豐富，占總資源量的59％，該部分資源只能通過原位開采技術才 能得到有效的開發和利用。
3 油頁岩原位開采開發技術現狀
3.1 油頁岩原位開采物理模擬實驗研究
3.1.1 熱破裂規律研究
油頁岩在熱解過程中形成大量的孔隙、裂隙，不僅提高了油頁岩的滲透性，而且也為頁岩油排采提 供了滲流的通道，使得原位開采技術開發中深層油頁岩資源成為可能。
一般認為，當加熱到105℃左右時，油頁岩的主要變化時乾燥脫水，待油頁岩水分脫出後，溫度 逐漸升高，在180℃左右，放出油頁岩中包藏的少量氣體。在這兩個階段油頁岩內部的裂隙多發育於 層理面及礦物顆粒的周圍，形成的破裂面基本上都與層理面互相平行，且數量不多，寬度較小。隨 著溫度進一步升高至300℃以上時，油頁岩內的有機質開始發生熱解生產頁岩油蒸氣和熱解氣體。油頁岩內部的裂隙數量、長度和寬度有了劇烈增加，裂隙面仍具有與層理面平行，同時也形成了 一些垂直於層理方向的微小裂隙。小裂隙與大裂隙相互連通，根本上提高了油頁岩的滲透 性［13～15］（圖1）。
3.1.2 熱解後滲透規律實驗研究
干餾前後的油頁岩樣品進行不同體積應力和孔隙壓力條件下的滲透系數的變化規律研究發 現［15，16］：當體積應力不變時，滲透系數隨孔隙壓力的增大而增大。主要原因是孔隙壓力的增高，頁岩 內部的孔隙數量增加、裂隙更加發育，使得單位時間內通過的流體流量增大，即滲透系數增大。當孔隙 壓力不變時，滲透系數隨體積應力的增大而減小。主要原因為體積應力的增大，岩體發生收縮變形，頁 岩內部的孔隙數量減少、有些發生裂隙會閉合，使油頁岩的微觀結構發生了變化，導致流體的滲流通道 減少，即滲透系數減小（圖2，圖3）。因此，在進行地下原位開採油頁岩時，對油頁岩地層滲透特性 的評價，必須考慮流體壓力和地應力的影響。
圖1 不同溫度下油頁岩裂縫發育情況
圖2 滲透系數隨孔隙壓力的變化曲線
圖3 滲透系數隨體積應力的變化曲線
3.1.3 油頁岩電加熱原位開采模擬實驗研究
電熱原位開采與常規地面干餾工藝原理類似，都是通過直接傳導方式將油頁岩加熱至熱解溫度。其 不同之處在於，原位開采工藝熱解過程有地下水介質參與，反應系統存在一定壓力，壓力大小與頁岩層 的埋藏深度有關。
馬躍、李術元等［17］將油頁岩與蒸餾水置於密閉的壓力容器中，模擬油頁岩原位開采熱解反應。研 究表明，隨著反應溫度的增加，頁岩油和氣體的產率隨溫度的升高不斷增加，中間產物瀝青的產率隨溫 度的升高先升高後減小。由於水介質的存在，降低了化學鍵斷裂所需要的能量，促進了熱解生烴過程，使油頁岩的熱解溫度比無水條件時降低了約120℃。
3.1.4 油頁岩蒸汽加熱原位開采模擬實驗研究
利用過熱水蒸氣對油頁岩進行加熱，干餾後的油頁岩殘渣中含油率約為0.30％，頁岩油的回收率 達到鋁甄干餾的90％以上［15］。因此高溫水蒸氣加熱油頁岩具有一定的可行性，而且能達到較高的採收 率。研究發現油頁岩熱解產生的氣體主要以CH4、C2H4、H2、CO、CO2氣體為主。對常溫至300℃、 300～500℃、500～580℃三個溫度段的干餾氣組成成分進行分析，發現隨著溫度的升高CH4和C2H4含 量具有相同的變化趨勢，基本上呈現單調下降的趨勢；CO2的含量呈逐漸下降，H2的含量一直上升的 趨勢，CO的含量呈現先降低後增加的趨勢。不同溫度和壓裂條件下，烴類氣體、殘炭、一氧化碳、二 氧化碳、水蒸氣等之間發生了不同程度的化學反應，反應機理十分復雜。因此，針對實驗過程中CH4、 C2H4、H2、CO、CO2的變化趨勢的主要原因還有待進一步的研究。
3.2 油頁岩原位開采數值研究
3.2.1 油頁岩原位開采電加熱數值研究［18，19］
基於油頁岩原位開采電加熱技術的原理上，建立了油頁岩熱傳導方程包括續性方程，動量方程，能 量方程，結合適當的初始條件和邊界條件，得到油頁岩原位開采電加熱數學模型。採用三維有限元法，對該模型進行研究，其中加熱井距為15m，運作周期為6年。通過研究油頁岩礦層溫度場隨時間的變化 規律，加熱時間為5年時礦層溫度大部分超過440℃，即幾乎所有的油頁岩完全發生熱解。
圖4 油頁岩原位開采高溫蒸汽加熱示意圖
3.2.2 油頁岩原位開采蒸汽加熱數值研究［15，20］
油頁岩是幾乎不滲透的岩層，蒸汽很難注入，因此需要 引進常規油氣的壓裂技術對頁岩層進行改造，製造裂縫，作 為注汽的良好通道，提高傳熱效率。然後向地下油頁岩礦層 注入高溫水蒸氣，使礦層溫度升高至油頁岩熱解溫度。最 後，將油頁岩熱解形成油氣，通過低溫蒸汽或水攜帶至生產 井進行排采（圖4）。
油頁岩原位開采高溫蒸氣加熱是一個復雜的物理化學反 應過程，涉及熱量的傳遞、固體變形、油頁岩熱解、油氣的 產出和滲流等。趙陽升、康志勤等［12，16］考慮到諸多影響因 素的背景下，建立了油頁岩原位開采高溫蒸汽加熱的固、 流、熱、化學耦合數學模型。通過對正九點井網的加熱方式 的數值模擬研究，加熱井距50m，加熱周期為2.5年。通過 研究油頁岩礦層溫度隨時間分布變化規律發現，加熱時間為 2.5年時，地下油頁岩地層的溫度大部分都達到了500℃，完成熱解。
僅從數值模擬研究發現，高溫水蒸氣加熱比電加熱的效率更高，加熱溫度達到油頁岩熱解所需的時 間更短。
3.3 油頁岩原位開采現場試驗研究
3.3.1 油頁岩原位開采電加熱器與生產井設計
針對油頁岩電加熱原位開采技術專門設計了靜態防爆電加熱器，如圖5。
圖5 靜態防爆電加熱器
靜態防爆電加熱器的發熱元件採用金屬礦物絕緣加熱電纜，它不同於一般管式電加熱元件，其形狀 屬於線形，加熱電纜發熱芯體和金屬護套之間溫差很小，導熱性能好。
油頁岩原位開採的排采工藝與稠油開采相似，生產井結構包括隔熱油管、泵、補償器、封隔器、篩 管等（圖6），將頁岩油排采至地面後進行油、氣、水分離。隔熱油管用於防止溫度下降後頁岩油的流 動性降低，篩管與封隔器起到防砂的作用。該生產井同時適用於電加熱和蒸汽加熱原位開采技術。
3.3.2 蒸汽加熱井設計
蒸汽加熱井與注蒸汽開采稠油的結構相似，主要由隔熱油管、補償器、封隔器、分層注汽閥、死堵 等部分組成（圖7）。蒸汽加熱井的最關鍵技術是井筒隔熱與密封技術，其中井筒隔熱總系統包括隔熱 油管、耐高溫的封隔器、補償器等。蒸汽通過注汽閥（分層注汽閥）進入地層，通過封隔器實現不同 層選注，有效的提高的熱量利用效率。
圖6 生產井
圖7 蒸汽加熱井
4 結束語
我國500～1500m的油頁岩資源豐富，只能通過原位開采技術才能加以有效的開發和利用。該部分 資源的開發和利用對促進我國頁岩油產業的發展具有重要意義，頁岩油作為石油的補充能源，也大大提 高了我國石油的供給能力。通過模擬實驗研究和數值模擬研究表明，油頁岩電加熱與蒸汽加熱原位開采 技術都具有一定的可行性。電加熱工藝相對簡單，加熱速度較慢，能耗大等特點，蒸汽加熱工藝加熱速 率快，高溫蒸汽對設備的要求較高等。「十二五」 期間，我國應繼續加大對油頁岩原位開采技術研究的 投入力度，加快原位開采現場試驗裝備的研發，推動現場試驗研究，為工業化生產提供有效的技術 支撐。
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⑺ 石油是從哪裡提取出來的
石油是從油頁岩中提取出來的。油頁岩又稱油母頁岩，是由沉積在淺海和湖沼中的腐泥轉換而來的。它的原始物質除古代水生植物、孢子和花粉之外，還有若干動物質。在地殼不斷下降和在深水缺氧的條件下，經嫌氣細菌的作用，使腐泥中的有機物質發生還原與分解反應，形成含有豐富碳氫化合物的瀝青砂和油頁岩。全世界油頁岩和瀝青砂含油的總儲量高達14160億噸。已探明的礦藏含油4400億噸，相當於7084億噸標准煤。
對油砂礦的開采，淺層的可採取原地露天開採的方法，深層礦脈必須附設地下開采設備。加拿大的埃克森資源公司在冷湖礦建造一種能向地下427米深處的厚瀝青砂礦床注入熱蒸汽的裝置，通過定向井眼，確保蒸汽在礦床中最大限度地均勻分配，以加熱瀝青砂並迫使油流至地面，這種方法稱為「半原地」回收法。油母頁岩是一種不透水的含油岩石。用上述的方法開采是行不通的。對這種油礦的開采大體步驟是：把油頁岩礦石粉碎成極細的粉末，經過加熱處理，或者化學處理，便可從油頁岩中獲得原油。但這種方法採油率低，從5000萬噸礦石中僅能提取500噸石油。因此，研究和探索新的採油手段和提取石油的方法，是科學家們的努力目標。
⑻ 頁岩油是國內最難開採的油之一，什麼是頁岩油
我們都知道，世界上幾乎每一個國家都離不開石油，尤其是中東的一些石油國家，他們甚至靠開採石油維持國家經濟。石油作為現代社會必不可少的資源，它可以提煉成汽油、柴油、煤油等油種，而這些油都是現代機械設備不可或缺的，可以這么說，如果我們人類沒有石油，也就不可能發展到現在這樣的地步。我們中國也是石油需求較多的國家，但是由於我們國家石油儲備不多，所以大多依靠進口，並且我們國家還發現儲量不少的頁岩油，很多人可能會問，什麼是頁岩油？有什麼用？看完長見識了。
最後就是頁岩油裡面含有一些有毒物質，而開採石油又必須用到淡水，如果對水資源回收利用不到位，就很有可能造成水資源的污染，到時候後果是非常嚴重的。也就是說開采頁岩油不僅僅只是簡單的技術和人力那麼簡單，還需要考慮水資源以及防止污染等問題。我們只能期待將來中國技術發達了能大批量開采這種石油。
⑼ 什麼是頁岩石油
頁岩石油一般簡稱頁岩油。
就是賦存在頁岩中的石油資源。與常規石油不同，頁岩是高緻密、低滲透的一種岩石，在其納米級的縫隙中蘊藏的石油，一般需要通過鑽探水平井、水力壓裂等手段才能開采出來的石油。成本很高。
做個比喻：常規是有就像是油庫，一個鑽孔下去，就能把石油采出來。頁岩油就像海綿中（當然這個海綿吸水性很差）有點油，打個孔下去，油不會自己出來的，要想很多辦法。
⑽ 油頁岩原位開采技術
油頁岩原位開采技術就是通過直接給地下油頁岩加溫的方式，使其在地下進行裂解，生成油氣，通過生產井采出。該工藝對於中深層油頁岩（300m以深）開發具有優勢；另外，由於該工藝不需要露天和礦井開采，沒有大量的油頁岩廢料堆積，副產物非常少，水資源的用量也非常少。該工藝是目前國際上各大石油公司重點研發與攻關的技術。
目前在原位開采技術研究方面，美國殼牌公司ICP冷凍牆技術、埃克森-美孚公司Electrofrac TM水平井導電介質加熱技術、鑽石能源公司EGL閉路循環技術處於世界領先水平；其中殼牌ICP冷凍牆技術相對成熟，是殼牌公司投入巨資研發出來的開採油頁岩及其他非常規資源的專利技術，對開發深部油頁岩尤其有用。ICP技術開採油頁岩的基本原理是：在地下對油頁岩礦層進行加熱和裂解，促使其轉化為高品質的油或氣，再通過相關通道將油、氣分別提取出來；將這些高品質的油（氣）採集到地面進行加工後，可生產出石腦油、煤油等成品油。其優點是提高了資源開發利用效率，減少了開采過程中對生態環境的破壞，即少佔地、無尾渣廢料、無空氣污染、少地下水污染及最大限度地減少了有害副產品的產生。盡管該項技術現在還未完全商業化，但關鍵的工藝、設備等技術問題都已解決，並在美國科羅拉多州和加拿大艾伯塔省進行了商業示範。
中國油頁岩原位開采研究剛剛起步，基礎理論研究和工藝技術研究缺乏，在理論技術工藝研究上，基本屬於起步階段。
在原位開采技術中，以加熱技術最為關鍵。按照加熱方式，原位開采加熱技術可分為3種，即電加熱技術、蒸汽加熱技術和輻射加熱技術，以電加熱技術較為成熟。
（1）電加熱技術：技術成熟，容易控制，但加熱速度較慢，容易造成熱量大量損失，成本較高，產生的油氣壓力較低，難開采等。
（2）蒸汽加熱技術：加熱速度較快，並且由於流體壓力的作用，產生的裂縫一般不會閉合，產出的油氣易於開采；加熱過程中流體流速過快，易形成流體短路，僅與油頁岩進行少量熱交換就流出地層。
（3）輻射加熱技術：產生的熱量穿透力強，加熱速度較快；但技術難度較大，成本較高。