說(shuō)到非常規油氣資源,你的腦海中或許會(huì )立馬浮現出風(fēng)光無(wú)限的煤層氣、頁(yè)巖油氣。但還有一種低調的能源,其可采儲量占全球非常規油氣資源的15%以上,它就是油砂,一個(gè)低調的非常規能源。
油砂,也被稱(chēng)為“焦油砂”,或“瀝青砂”,主要由瀝青、沙、富礦粘土和水的奇妙組合,其中瀝青含量約為6%-12%,沙和粘土等礦物占80%-90%,余下為3%-5%的水。油砂既具有固體礦床的成礦特征,又在成因上表現為剩余油藏的特點(diǎn)。
在油砂的定義與分類(lèi)上,各國略有不同。在油砂資源富集的加拿大,油砂與重油被統稱(chēng)為油砂;而在我國,重油則被賦予了另一個(gè)名字——稠油。
油砂形成:砂巖和原油的不解之緣
油砂的形成,如同一場(chǎng)砂巖與原油的奇妙邂逅,需要經(jīng)歷了生成、運移、儲集、破壞、保存等五個(gè)階段。
石油生成之后,在地下會(huì )通過(guò)地層中的孔隙和裂縫“運動(dòng)”,尋找自己的歸宿,在“運動(dòng)”過(guò)程中,石油會(huì )遇到不同的地質(zhì)條件,當聚集在特定的地質(zhì)圈閉構造中時(shí),就形成了常規油氣。
然而,有些石油在旅途中失去了輕質(zhì)的伙伴,剩下的重質(zhì)組分,如瀝青,在近地表地層與砂巖不期而遇,共同經(jīng)歷了漫長(cháng)的沉積歲月,最終凝結成了油砂。
全球油砂的分布不平衡,據統計,擁有油砂的國家有加拿大、委內瑞拉、俄羅斯、美國和中國等,其中加拿大居首位,甚至有數據顯示,全球油砂剩余可采儲量的99.7%都分布于加拿大,它也是唯一在油砂開(kāi)采上取得顯著(zhù)經(jīng)濟效益的國家。
油砂開(kāi)采:可以“挖”的原油
采油的過(guò)程,人們一般戲稱(chēng)為“挖石油”。但大多數的石油需要通過(guò)鉆井深入地層才能觸及,而油砂則因其埋藏較淺,成為了可以真正“挖”出來(lái)的原油。
油砂的開(kāi)采方式,主要包括露天開(kāi)采和井下開(kāi)采兩種方式。露天開(kāi)采就像挖煤一樣進(jìn)行露天挖掘,一般75米以?xún)鹊挠蜕安捎寐短扉_(kāi)采的方式更經(jīng)濟實(shí)用。在歷史上,露天開(kāi)采是從油砂生產(chǎn)原油的主要來(lái)源,然而,隨著(zhù)大部分淺層油砂被開(kāi)采殆盡,井下開(kāi)采逐漸成為了主流。
井下開(kāi)采主要分為熱采和冷采兩種。熱采又主要分為循環(huán)蒸汽吞吐和蒸汽輔助重力泄油(SAGD)兩種方式,主要原理都是通過(guò)高溫的蒸汽降低原油的粘度和流動(dòng)性,進(jìn)而把原油驅趕出來(lái)。
冷采則主要分為攜砂冷采和微生物冷采兩種方式。攜砂冷采是起源于加拿大的開(kāi)采技術(shù),它通過(guò)出砂形成類(lèi)似蚯蚓形狀的多條通道, 進(jìn)而提高地層孔隙度和滲透率, 改善油砂的流動(dòng)性。
微生物冷采則屬于生物技術(shù)與化學(xué)作用相結合的一種采油方法,它利用微生物的代謝活動(dòng)及其產(chǎn)生的生物化學(xué)物質(zhì)來(lái)改善油藏條件,提高原油的采收率。
原油分離:兩噸油砂“洗”出一桶油
普通的原油開(kāi)采出來(lái)后,可以直接進(jìn)入油氣分離和集輸煉化階段。但油砂中的原油卻與砂巖緊密相連,如同鑲嵌在寶石中的珍珠,需要精心分離才能取出。
油砂的分離方法常用的有熱水分離法和溶劑提取法。熱水分離法如同家里用熱水清洗餐具上的油污,將油砂放入特制的“洗碗機”中,利用熱水的熱量降低原油的粘度和流動(dòng)性,將原油從砂石中“洗”出來(lái),屬于物理分離法。溶劑提取法,則是使用輕質(zhì)溶劑溶解油砂中的原油,提高提取效率,屬于化學(xué)分離法。
但由于油砂中普通砂土占據較大分量,因此兩噸油砂往往只能“洗”出一桶原油,約159升,這真是一場(chǎng)艱辛的“淘金”之旅。
后記:
隨著(zhù)全球油氣能源的持續開(kāi)采和消費,油砂這種非常規油氣資源在全球油氣能源結構中的地位日益凸顯。據統計,2024年全球油氣總產(chǎn)量中,非常規油氣的產(chǎn)量占比已經(jīng)達到了29.6%。而加拿大憑借以油砂為主的開(kāi)采,年度總產(chǎn)量排名躍居全球第四,僅次于美國、俄羅斯和沙特阿拉伯。
油砂,這個(gè)低調的能源,正以其獨特的魅力,在全球能源發(fā)展中發(fā)揮著(zhù)重要作用。