摘要：我國(guó)油砂資源分布廣，為預(yù)測(cè)其開(kāi)發(fā)利用潛力及前景，研究了國(guó)內(nèi)外油砂資源的開(kāi)發(fā)利用趨勢(shì)。結(jié)果認(rèn)為：隨著技術(shù)的不斷引進(jìn)、創(chuàng)新，油砂開(kāi)發(fā)將會(huì)向著規(guī)模化、挖掘技術(shù)現(xiàn)代化、提取溫度低溫化、開(kāi)采就地化、高效環(huán)保化方向發(fā)展。分析了我國(guó)油砂資源開(kāi)發(fā)利用的前景，結(jié)論認(rèn)為：①高油價(jià)下油砂開(kāi)發(fā)會(huì)帶來(lái)高利潤(rùn)；②對(duì)比了水洗法、干餾法兩種油砂分離方法的開(kāi)采成本及技術(shù)優(yōu)勢(shì)，認(rèn)為“十一五”期間，我國(guó)的油砂開(kāi)發(fā)技術(shù)會(huì)取得較快發(fā)展；③隨著油砂資源基礎(chǔ)理論水平的不斷提高和配套工藝技術(shù)的不斷創(chuàng)新，油砂資源必將提升我國(guó)能源保障能力，在我國(guó)能源體系中發(fā)揮舉足輕重的作用。
關(guān)鍵詞：中國(guó)；非常規(guī)油氣；油砂；資源潛力；水洗；干餾；開(kāi)發(fā)利用；前景
1 國(guó)內(nèi)油砂開(kāi)發(fā)利用潛力分析
1.1 我國(guó)油砂分布廣，資源潛力大
根據(jù)國(guó)土資源部新一輪油砂資源評(píng)價(jià)結(jié)果，我國(guó)油砂油地質(zhì)資源量59.7×108t，可采資源量22.58×108t，主要分布在新疆、青海、內(nèi)蒙古、四川、青藏等地。已發(fā)現(xiàn)礦帶0～100m埋深油砂的地質(zhì)資源量為9.45×108t、可采資源量為6.56×108t；已發(fā)現(xiàn)礦帶100～500m埋深油砂油地質(zhì)資源量18.69×108t、可采資源量5.66×108t；預(yù)測(cè)礦帶的地質(zhì)資源量為31.55×108t、可采資源量10.37×108t，主要分布在準(zhǔn)噶爾、塔里木、羌塘、鄂爾多斯、柴達(dá)木、松遼、四川等大盆地中。
在已發(fā)現(xiàn)礦帶中，綜合評(píng)價(jià)位于前10位的油砂礦帶依次是準(zhǔn)噶爾盆地的烏爾禾、紅山嘴、黑油山、白堿灘六九區(qū)礦帶，松遼盆地的圖牧吉礦帶，四川盆地的厚壩礦帶，柴達(dá)木盆地的油砂山礦帶，鄂爾多斯盆地的廟灣-四郎廟礦帶，準(zhǔn)噶爾喀拉扎礦帶，二連吉爾嘎郎圖礦帶。這些礦帶油砂資源量大、埋藏淺、含油率高，開(kāi)采價(jià)值較高。
對(duì)于可露天開(kāi)采的油砂而言，其采收率較高，1×108t油砂油的探明儲(chǔ)量相當(dāng)于(2～4)×108t常規(guī)油探明儲(chǔ)量的石油采出量。其他方式開(kāi)采的油砂資源最終采收率隨著技術(shù)的進(jìn)步也在不斷提高。我國(guó)油砂有一定資源潛力，是今后我國(guó)常規(guī)油氣的一個(gè)重要接替領(lǐng)域。
1.2 油砂開(kāi)采技術(shù)日趨成熟，開(kāi)采成本逐漸降低
加拿大無(wú)論是露天開(kāi)采技術(shù)(大于100m)，還是地下開(kāi)采技術(shù)(小于100m)，以及油砂油改質(zhì)和合成技術(shù)已趨于成熟。經(jīng)過(guò)幾十年的研究和現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)積累，如今的加拿大油砂開(kāi)發(fā)技術(shù)水平世界領(lǐng)先，油砂開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速[1]。
加拿大油砂已進(jìn)入大規(guī)模的商業(yè)開(kāi)發(fā)階段。目前在阿爾伯塔省一共有26個(gè)油砂項(xiàng)目投入生產(chǎn)，其中露天開(kāi)采項(xiàng)目7個(gè)，以熱化學(xué)堿水洗的方法分離油砂油，采用地下開(kāi)采技術(shù)的項(xiàng)目有19個(gè)，總生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到每天83×104bbl(1bbl=0.159m3)，占加拿大石油產(chǎn)量的43%。隨著加拿大傳統(tǒng)石油資源的日益減少，油砂油在加拿大能源生產(chǎn)中所占的比例將逐年增加。2002年油砂油產(chǎn)量達(dá)3.03×108bbl，占阿爾伯達(dá)總石油供給的48%，預(yù)計(jì)到了2012年可上升到77%(達(dá)到270×104bbl/d)。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，加拿大油砂油開(kāi)采總成本已從1999年的25美元/bbl降到10美元/bbl，使油砂的投資項(xiàng)目近年來(lái)迅速增大，預(yù)計(jì)2003～2012年投資加拿大油砂開(kāi)采的項(xiàng)目達(dá)579×108加元。
國(guó)內(nèi)油砂開(kāi)采分離技術(shù)研究已取得初步成果。2003開(kāi)始，中國(guó)石油天然氣股份有限公司開(kāi)展了油砂開(kāi)采分離技術(shù)研究，2004年至今，在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣開(kāi)展了油砂水洗法和干餾法現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并取得了良好的效果。遼寧撫順化工大學(xué)、中國(guó)石油大學(xué)(北京)等針對(duì)吉林和內(nèi)蒙油砂油分離展開(kāi)了一些研究。數(shù)家機(jī)構(gòu)的研究都證明，中國(guó)油砂油的分離方法在室內(nèi)是可行的，其中一些實(shí)驗(yàn)室技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)中試，并逐步轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。
2 油砂開(kāi)發(fā)利用前景分析
2.1 國(guó)內(nèi)外油砂開(kāi)發(fā)利用趨勢(shì)
國(guó)際油價(jià)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)走高，油砂資源的開(kāi)發(fā)利用經(jīng)濟(jì)可行。油砂開(kāi)發(fā)利用技術(shù)進(jìn)步，使油砂開(kāi)采成本不斷降低，促進(jìn)了油砂規(guī)模開(kāi)發(fā)。競(jìng)爭(zhēng)與合作促進(jìn)油砂產(chǎn)業(yè)發(fā)展，油砂開(kāi)采規(guī)模不斷擴(kuò)大。2005年各石油公司開(kāi)始加快油砂的并購(gòu)、重組工作。BP、法國(guó)道達(dá)爾、殼牌等石油巨頭都紛紛加大對(duì)油砂項(xiàng)目的投資。由于越來(lái)越多的公司開(kāi)始加入到油砂資源的開(kāi)發(fā)利用，大量的資金蜂擁進(jìn)入，跨部門(mén)、跨學(xué)科人才流動(dòng)、合作，帶動(dòng)了相關(guān)高新技術(shù)進(jìn)入油砂的開(kāi)米。
未來(lái)幾年，隨著技術(shù)的不斷引進(jìn)、開(kāi)發(fā)，油砂開(kāi)發(fā)將會(huì)向著規(guī)?；?、挖掘技術(shù)現(xiàn)代化、提取溫度低溫化、開(kāi)采就地化、高效環(huán)?；较虬l(fā)展。
① 規(guī)模化：規(guī)模產(chǎn)生效益，未來(lái)幾年Syncrude等公司的開(kāi)發(fā)規(guī)模將會(huì)有一個(gè)大的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模會(huì)越來(lái)越大。②挖掘技術(shù)現(xiàn)代化：其他領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展推動(dòng)了油砂的工業(yè)化開(kāi)發(fā)速度，目前加拿大許多大型的挖掘機(jī)及巨型運(yùn)輸卡車(chē)都運(yùn)用到了油砂礦的開(kāi)采，開(kāi)采速度得到了很大的提高，開(kāi)采成本顯著降低。③提取溫度低溫化：新的低耗能提取工藝可以使提取溫度由現(xiàn)在的80℃降低到35℃，這可以使熱量每桶降低1/3。這些新工藝對(duì)降低熱耗，減少提取成本，起到了巨大的作用。④開(kāi)采就地化：為了降低開(kāi)本，就地開(kāi)采將會(huì)成為未來(lái)的主要發(fā)展方向，開(kāi)采就地化包括地面油砂開(kāi)采就地建廠分離，直接生產(chǎn)輕質(zhì)油；還包括埋藏較深的地下油砂油的地下開(kāi)采。
2.2 我國(guó)油砂開(kāi)發(fā)利用前景
2.2.1高油價(jià)下油砂開(kāi)發(fā)會(huì)帶來(lái)高利潤(rùn)
隨著國(guó)際石油價(jià)格的上漲，油砂開(kāi)采成本的不斷降低，油砂開(kāi)發(fā)利用出現(xiàn)了難得的機(jī)遇。
油砂開(kāi)發(fā)早期，供應(yīng)成本超過(guò)35美元/bbl。在較低的油價(jià)下，如此高的成本，開(kāi)發(fā)油砂很難有利潤(rùn)。在新技術(shù)的巨大推動(dòng)下，其成本逐年下降。到1999年，油砂開(kāi)采完全成本已穩(wěn)步降低到12.64美元/桶，特別是最新技術(shù)的應(yīng)用，成本已降到1O美元/bbl以下。
目前，水洗方法分離油砂油，如果生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到5×104t/a以上，其全部分離成本估計(jì)在800～1000元/t，相當(dāng)于14～18美元/bbl，與常規(guī)油的生產(chǎn)成本差不多，水洗產(chǎn)生的油砂油質(zhì)量比常規(guī)油差，其市場(chǎng)價(jià)略低于常規(guī)油的價(jià)格。生產(chǎn)出的油砂油主要用于制作柴油，也可直接作為重油或生產(chǎn)高質(zhì)量的瀝青。
干餾法可將油砂油加熱裂解直接產(chǎn)生輕質(zhì)柴油、汽油，過(guò)程簡(jiǎn)單。干餾油的生產(chǎn)成本估計(jì)在1000～1200元/t，相當(dāng)于18～22美元/bbl。且干餾油品質(zhì)要遠(yuǎn)好于常規(guī)油。干餾油經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單非加氫處理可以生產(chǎn)高附加值的柴油，生產(chǎn)柴油的全部成本估計(jì)為2000元/t。干餾法最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要外部能源加熱，自己產(chǎn)生的天然氣及加熱后的殘?zhí)伎梢詫?shí)現(xiàn)整個(gè)干餾過(guò)程需要的熱量，實(shí)驗(yàn)過(guò)程只需要少量水[2]。
油砂分離效率與常規(guī)石油的采收率也不一樣，地下常規(guī)油氣的采收率一般在10%～30%，我國(guó)采用三次采油新技術(shù)的大慶油田，其最大采收率也不超過(guò)40%。油砂露天開(kāi)采時(shí)，油砂水洗方法的油砂油的收率可以超過(guò)85%，有的收率可以達(dá)到95%。干餾法油的收率可以超過(guò)70%。露天開(kāi)采油砂油的收率遠(yuǎn)高于常規(guī)油的收率，水洗方法的噸油開(kāi)發(fā)成本基本跟常規(guī)油的開(kāi)采成本一樣，干餾方法的噸油開(kāi)采成本略高于常規(guī)油，但也有其優(yōu)勢(shì)，其產(chǎn)品附加值高[3]。
2.2.2油砂開(kāi)發(fā)技術(shù)會(huì)取得較快發(fā)展
“十一五”期間，我國(guó)油砂的開(kāi)發(fā)技術(shù)將會(huì)有一個(gè)快速的發(fā)展，淺層油砂的開(kāi)發(fā)將會(huì)迎來(lái)一個(gè)大的發(fā)展時(shí)期。
親水的油砂如內(nèi)蒙圖牧吉油砂礦適用熱化學(xué)水洗的方法開(kāi)采。采用現(xiàn)代化的挖掘設(shè)備，建廠規(guī)?；a(chǎn)效率可大幅度提高。優(yōu)化生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)從油砂分離，到油砂油煉化深加工，直接生產(chǎn)出高附加值的柴油，還可降低生產(chǎn)成本[4]。
親油的油砂如新疆地面、青海地面油砂等可采用干餾的方法。自動(dòng)化、程控化生產(chǎn)技術(shù)，熱效率提高，生產(chǎn)成本也會(huì)大幅度降低。
埋藏深度介于100～300m的油砂，也將列入開(kāi)發(fā)的日程，其開(kāi)采方法和開(kāi)采技術(shù)主要為：①蒸汽吞吐法：在油砂儲(chǔ)層中鉆一口井，將高溫蒸汽注入油砂儲(chǔ)層，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間熱量在油砂層內(nèi)擴(kuò)散，油砂油在高溫作用下黏度變低，然后再通過(guò)該井將可流動(dòng)的油砂油排采到地面。②蒸汽輔助重力泄油法(SAGD)：在油砂儲(chǔ)層中鉆兩口平行的水平井，兩口井在同一豎直平面內(nèi)。注蒸汽井位于排采井的上部，注蒸汽后，油砂油溫度升高，黏度變低，在重力作用下進(jìn)入下部排采井，然后由排采井采出地面。該技術(shù)可采出25%～75%的油砂油。
2.2.3油砂油資源是對(duì)常規(guī)石油的一個(gè)重要補(bǔ)充
我國(guó)油砂油可采資源22.58×108t，已發(fā)現(xiàn)礦帶可采資源量為12.2×108t，在已發(fā)現(xiàn)礦帶中，綜合評(píng)價(jià)位于前10位的油砂礦帶100m以淺的油砂油可采資源量為3.4×108t，埋藏淺、含油率高、采價(jià)值較高，為油砂開(kāi)采提供了資源保證。準(zhǔn)噶爾、塔里木、柴達(dá)木、松遼和四川盆地等5個(gè)盆地為進(jìn)一步勘探的目標(biāo)區(qū)，這5個(gè)盆地將是油砂下一步勘探的重點(diǎn)地區(qū)，是新的油砂礦帶發(fā)現(xiàn)的有利地區(qū)。
根據(jù)我國(guó)油砂資源狀況、油砂勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)能源的需要。據(jù)國(guó)土資源部有關(guān)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，到2015年，產(chǎn)能可達(dá)到50×104t，到2020年，產(chǎn)能可達(dá)到每年100×104t油；到2030年，將達(dá)到年產(chǎn)500×104t產(chǎn)能。隨著技術(shù)的進(jìn)步，開(kāi)采成本會(huì)逐步降低，產(chǎn)能也會(huì)穩(wěn)步上升。
3 結(jié)束語(yǔ)
中國(guó)油砂勘探開(kāi)發(fā)起步較晚，尚處于普查與初步研究階段。但最近幾年，隨著油價(jià)的不斷升高，越來(lái)越多的石油公司、科研院所、民間機(jī)構(gòu)等開(kāi)始關(guān)注油砂的開(kāi)采，國(guó)土資源部、中國(guó)石油、中國(guó)石化、成都理工大學(xué)和吉林大學(xué)等開(kāi)始對(duì)中國(guó)油砂資源的勘探和開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的研究工作。目前完成了全國(guó)的油砂資源評(píng)價(jià)，對(duì)重點(diǎn)油砂分布區(qū)塊進(jìn)行鉆探并取得儲(chǔ)量的大發(fā)現(xiàn)，開(kāi)展了油砂水洗工藝和干餾工藝技術(shù)研究，研發(fā)了油砂分離技術(shù)設(shè)備，并進(jìn)行了油砂分離現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得良好效果。中國(guó)石油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的成功標(biāo)志著向油砂的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展邁出了關(guān)鍵的一步。
油砂礦的開(kāi)發(fā)利用，是對(duì)我國(guó)液體燃料能源的重要補(bǔ)充，隨著油砂資源基礎(chǔ)理論水平的不斷提高和配套工藝技術(shù)的不斷創(chuàng)新，油砂資源必將提升我國(guó)能源保障能力，在我國(guó)能源體系中發(fā)揮舉足輕重的作用。
參考文獻(xiàn)
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[4] HALL A C，COLLINS S H，MELROSE J C. Stability of aqueous wetting films in Athabasca tar sands[J].SPE Journal，1983。23(2)：249-258.
(本文作者：劉人和 王紅巖 王廣俊 拜文華 趙群 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院)
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