說到非常規油氣資源,你的腦海中或許會立馬浮現出風光無限的煤層氣、頁巖油氣。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,一種“低調”的非常規能源。
油砂,也被稱為“焦油砂”,或“瀝青砂”,主要由瀝青、沙、富礦粘土和水組合而成,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。
在油砂的定義與分類上,各國略有不同。在油砂資源富集的加拿大,油砂與重油被統稱為油砂;而在我國,重油則被賦予了另一個名字——稠油。
01
油砂形成:砂巖和原油的不解之緣
油砂的形成,如同一場砂巖與原油的奇妙邂逅,經歷了生成、運移、儲集、破壞、保存等五個階段。
石油生成之后,在地下會通過地層中的孔隙和裂縫“運動”,尋找自己的歸宿,在“運動”過程中,石油會遇到不同的地質條件,當聚集在特定的地質圈閉構造中時,就形成了常規油氣。
然而,有些石油在旅途中失去了輕質的伙伴,剩下的重質組分,如瀝青,在近地表地層與砂巖不期而遇,共同經歷了漫長的沉積歲月,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采上取得顯著經濟效益的國家。
02
油砂開采:可以“挖”的原油
采油的過程,人們一般戲稱為“挖石油”。但大多數的石油需要通過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”出來的原油。
油砂的開采方式,主要包括露天開采和井下開采兩種方式。露天開采就像挖煤一樣進行露天挖掘,一般75米以內的油砂采用露天開采的方式更經濟實用。
在歷史上,露天開采是油砂生產原油的主要方式,然而,隨著大部分淺層油砂被開采殆盡,井下開采逐漸成為主流。
井下開采主要分為熱采和冷采兩種。熱采主要分為循環蒸汽吞吐和蒸汽輔助重力泄油(SAGD)兩種方式,其原理都是通過高溫的蒸汽降低原油的粘度和流動性,進而把原油驅趕出來。
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采技術,它通過出砂形成類似蚯蚓形狀的多條通道, 進而提高地層孔隙度和滲透率, 改善油砂的流動性。
微生物冷采則屬于生物技術與化學作用相結合的一種采油方法,它利用微生物的代謝活動及其產生的生物化學物質來改善油藏條件,提高原油的采收率。
03
原油分離:兩噸油砂“洗”出一桶油
普通原油開采出來后,可以直接進入油氣分離和集輸煉化階段。然而,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性,將原油從砂石中“洗”出來,屬于物理分離法。
溶劑提取法,則是使用輕質溶劑溶解油砂中的原油,提高提取效率,屬于化學分離法。
由于油砂中砂土含量較高,因此每兩噸油砂通常只能“洗”出一桶原油,約159升,這真是一場艱辛的“淘金”之旅。
隨著全球油氣能源的持續開采和消費,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。
據中國石油勘探開發研究院發布的《全球邁向非常規油氣時代》報告,截至2024年底,全球非常規油氣產量達24.6億噸油當量,占當年全球油氣產量的29.6%。加拿大作為全球非常規油氣資源國之一,油砂貢獻了其95%的石油產量,油砂幫助加拿大成為2024年僅次于美國、沙特阿拉伯和俄羅斯的全球第四大產油國。
油砂,這一低調的非常規能源,正以其獨特的資源潛力和開采技術,在全球能源發展中發揮著越來越重要的作用。
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