說(shuō)到非常規(guī)油氣資源,你的腦海中或許會(huì)立馬浮現(xiàn)出風(fēng)光無(wú)限的煤層氣、頁(yè)巖油氣。但還有一種低調(diào)的能源,其可采儲(chǔ)量占全球非常規(guī)油氣資源的15%以上,它就是油砂,一種“低調(diào)”的非常規(guī)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(xiàn)為剩余油藏的特點(diǎn)。
在油砂的定義與分類上,各國(guó)略有不同。在油砂資源富集的加拿大,油砂與重油被統(tǒng)稱為油砂;而在我國(guó),重油則被賦予了另一個(gè)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(chǎng)砂巖與原油的奇妙邂逅,經(jīng)歷了生成、運(yùn)移、儲(chǔ)集、破壞、保存等五個(gè)階段。
石油生成之后,在地下會(huì)通過地層中的孔隙和裂縫“運(yùn)動(dòng)”,尋找自己的歸宿,在“運(yùn)動(dòng)”過程中,石油會(huì)遇到不同的地質(zhì)條件,當(dāng)聚集在特定的地質(zhì)圈閉構(gòu)造中時(shí),就形成了常規(guī)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(zhǎng)的沉積歲月,最終凝結(jié)成了油砂。
全球油砂的分布不平衡,據(jù)統(tǒng)計(jì),擁有油砂的國(guó)家有加拿大、委內(nèi)瑞拉、俄羅斯、美國(guó)和中國(guó)等,其中加拿大居首位,甚至有數(shù)據(jù)顯示,全球油砂剩余可采儲(chǔ)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(jīng)濟(jì)效益的國(guó)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(shù)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(lái)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(jìn)行露天挖掘,一般75米以內(nèi)的油砂采用露天開采的方式更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
在歷史上,露天開采是油砂生產(chǎn)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(huán)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(dòng)性,進(jìn)而把原油驅(qū)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采技術(shù),它通過出砂形成類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(jié)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。
03
原油分離:兩噸油砂“洗”出一桶油
普通原油開采出來(lái)后,可以直接進(jìn)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(jī)”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。
由于油砂中砂土含量較高,因此每?jī)蓢嵱蜕巴ǔV荒堋跋础背鲆煌霸?,約159升,這真是一場(chǎng)艱辛的“淘金”之旅。
隨著全球油氣能源的持續(xù)開采和消費(fèi),油砂這種非常規(guī)油氣資源在全球油氣能源結(jié)構(gòu)中的地位日益凸顯。
據(jù)中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院發(fā)布的《全球邁向非常規(guī)油氣時(shí)代》報(bào)告,截至2024年底,全球非常規(guī)油氣產(chǎn)量達(dá)24.6億噸油當(dāng)量,占當(dāng)年全球油氣產(chǎn)量的29.6%。加拿大作為全球非常規(guī)油氣資源國(guó)之一,油砂貢獻(xiàn)了其95%的石油產(chǎn)量,油砂幫助加拿大成為2024年僅次于美國(guó)、沙特阿拉伯和俄羅斯的全球第四大產(chǎn)油國(guó)。
油砂,這一低調(diào)的非常規(guī)能源,正以其獨(dú)特的資源潛力和開采技術(shù),在全球能源發(fā)展中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
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