摘要：我國油砂資源分布廣，為預(yù)測其開發(fā)利用潛力及前景，研究了國內(nèi)外油砂資源的開發(fā)利用趨勢。結(jié)果認(rèn)為：隨著技術(shù)的不斷引進、創(chuàng)新，油砂開發(fā)將會向著規(guī)模化、挖掘技術(shù)現(xiàn)代化、提取溫度低溫化、開采就地化、高效環(huán)?；较虬l(fā)展。分析了我國油砂資源開發(fā)利用的前景，結(jié)論認(rèn)為：①高油價下油砂開發(fā)會帶來高利潤；②對比了水洗法、干餾法兩種油砂分離方法的開采成本及技術(shù)優(yōu)勢，認(rèn)為“十一五”期間，我國的油砂開發(fā)技術(shù)會取得較快發(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能源保障能力，在我國能源體系中發(fā)揮舉足輕重的作用。
關(guān)鍵詞：中國；非常規(guī)油氣；油砂；資源潛力；水洗；干餾；開發(fā)利用；前景
1 國內(nèi)油砂開發(fā)利用潛力分析
1.1 我國油砂分布廣，資源潛力大
根據(jù)國土資源部新一輪油砂資源評價結(jié)果，我國油砂油地質(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、柴達木、松遼、四川等大盆地中。
在已發(fā)現(xiàn)礦帶中，綜合評價位于前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，開采價值較高。
對于可露天開采的油砂而言，其采收率較高，1×108t油砂油的探明儲量相當(dāng)于(2～4)×108t常規(guī)油探明儲量的石油采出量。其他方式開采的油砂資源最終采收率隨著技術(shù)的進步也在不斷提高。我國油砂有一定資源潛力，是今后我國常規(guī)油氣的一個重要接替領(lǐng)域。
1.2 油砂開采技術(shù)日趨成熟，開采成本逐漸降低
加拿大無論是露天開采技術(shù)(大于100m)，還是地下開采技術(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)過幾十年的研究和現(xiàn)場開采經(jīng)驗積累，如今的加拿大油砂開發(fā)技術(shù)水平世界領(lǐng)先，油砂開發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速[1]。
加拿大油砂已進入大規(guī)模的商業(yè)開發(fā)階段。目前在阿爾伯塔省一共有26個油砂項目投入生產(chǎn)，其中露天開采項目7個，以熱化學(xué)堿水洗的方法分離油砂油，采用地下開采技術(shù)的項目有19個，總生產(chǎn)規(guī)模達到每天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3.03×108bbl，占阿爾伯達總石油供給的48%，預(yù)計到了2012年可上升到77%(達到270×104bbl/d)。
隨著技術(shù)的不斷進步，加拿大油砂油開采總成本已從1999年的25美元/bbl降到10美元/bbl，使油砂的投資項目近年來迅速增大，預(yù)計2003～2012年投資加拿大油砂開采的項目達579×108加元。
國內(nèi)油砂開采分離技術(shù)研究已取得初步成果。2003開始，中國石油天然氣股份有限公司開展了油砂開采分離技術(shù)研究，2004年至今，在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣開展了油砂水洗法和干餾法現(xiàn)場試驗，并取得了良好的效果。遼寧撫順化工大學(xué)、中國石油大學(xué)(北京)等針對吉林和內(nèi)蒙油砂油分離展開了一些研究。數(shù)家機構(gòu)的研究都證明，中國油砂油的分離方法在室內(nèi)是可行的，其中一些實驗室技術(shù)已經(jīng)開始現(xiàn)場中試，并逐步轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。
2 油砂開發(fā)利用前景分析
2.1 國內(nèi)外油砂開發(fā)利用趨勢
國際油價長時間持續(xù)走高，油砂資源的開發(fā)利用經(jīng)濟可行。油砂開發(fā)利用技術(shù)進步，使油砂開采成本不斷降低，促進了油砂規(guī)模開發(fā)。競爭與合作促進油砂產(chǎn)業(yè)發(fā)展，油砂開采規(guī)模不斷擴大。2005年各石油公司開始加快油砂的并購、重組工作。BP、法國道達爾、殼牌等石油巨頭都紛紛加大對油砂項目的投資。由于越來越多的公司開始加入到油砂資源的開發(fā)利用，大量的資金蜂擁進入，跨部門、跨學(xué)科人才流動、合作，帶動了相關(guān)高新技術(shù)進入油砂的開米。
未來幾年，隨著技術(shù)的不斷引進、開發(fā)，油砂開發(fā)將會向著規(guī)模化、挖掘技術(shù)現(xiàn)代化、提取溫度低溫化、開采就地化、高效環(huán)?；较虬l(fā)展。
① 規(guī)?；阂?guī)模產(chǎn)生效益，未來幾年Syncrude等公司的開發(fā)規(guī)模將會有一個大的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模會越來越大。②挖掘技術(shù)現(xiàn)代化：其他領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展推動了油砂的工業(yè)化開發(fā)速度，目前加拿大許多大型的挖掘機及巨型運輸卡車都運用到了油砂礦的開采，開采速度得到了很大的提高，開采成本顯著降低。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。這些新工藝對降低熱耗，減少提取成本，起到了巨大的作用。④開采就地化：為了降低開本，就地開采將會成為未來的主要發(fā)展方向，開采就地化包括地面油砂開采就地建廠分離，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采。
2.2 我國油砂開發(fā)利用前景
2.2.1高油價下油砂開發(fā)會帶來高利潤
隨著國際石油價格的上漲，油砂開采成本的不斷降低，油砂開發(fā)利用出現(xiàn)了難得的機遇。
油砂開發(fā)早期，供應(yīng)成本超過35美元/bbl。在較低的油價下，如此高的成本，開發(fā)油砂很難有利潤。在新技術(shù)的巨大推動下，其成本逐年下降。到1999年，油砂開采完全成本已穩(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)模達到5×104t/a以上，其全部分離成本估計在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，其市場價略低于常規(guī)油的價格。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，過程簡單。干餾油的生產(chǎn)成本估計在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)過簡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為2000元/t。干餾法最大的優(yōu)點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)伎梢詫崿F(xiàn)整個干餾過程需要的熱量，實驗過程只需要少量水[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40%。油砂露天開采時，油砂水洗方法的油砂油的收率可以超過85%，有的收率可以達到95%。干餾法油的收率可以超過70%。露天開采油砂油的收率遠(yuǎn)高于常規(guī)油的收率，水洗方法的噸油開發(fā)成本基本跟常規(guī)油的開采成本一樣，干餾方法的噸油開采成本略高于常規(guī)油，但也有其優(yōu)勢，其產(chǎn)品附加值高[3]。
2.2.2油砂開發(fā)技術(shù)會取得較快發(fā)展
“十一五”期間，我國油砂的開發(fā)技術(shù)將會有一個快速的發(fā)展，淺層油砂的開發(fā)將會迎來一個大的發(fā)展時期。
親水的油砂如內(nèi)蒙圖牧吉油砂礦適用熱化學(xué)水洗的方法開采。采用現(xiàn)代化的挖掘設(shè)備，建廠規(guī)?；?，生產(chǎn)效率可大幅度提高。優(yōu)化生產(chǎn)工藝，實現(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。自動化、程控化生產(chǎn)技術(shù)，熱效率提高，生產(chǎn)成本也會大幅度降低。
埋藏深度介于100～300m的油砂，也將列入開發(fā)的日程，其開采方法和開采技術(shù)主要為：①蒸汽吞吐法：在油砂儲層中鉆一口井，將高溫蒸汽注入油砂儲層，經(jīng)過一段時間熱量在油砂層內(nèi)擴散，油砂油在高溫作用下黏度變低，然后再通過該井將可流動的油砂油排采到地面。②蒸汽輔助重力泄油法(SAGD)：在油砂儲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油砂油資源是對常規(guī)石油的一個重要補充
我國油砂油可采資源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，綜合評價位于前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、采價值較高，為油砂開采提供了資源保證。準(zhǔn)噶爾、塔里木、柴達木、松遼和四川盆地等5個盆地為進一步勘探的目標(biāo)區(qū)，這5個盆地將是油砂下一步勘探的重點地區(qū)，是新的油砂礦帶發(fā)現(xiàn)的有利地區(qū)。
根據(jù)我國油砂資源狀況、油砂勘探開發(fā)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對能源的需要。據(jù)國土資源部有關(guān)專家預(yù)測，到2015年，產(chǎn)能可達到50×104t，到2020年，產(chǎn)能可達到每年100×104t油；到2030年，將達到年產(chǎn)500×104t產(chǎn)能。隨著技術(shù)的進步，開采成本會逐步降低，產(chǎn)能也會穩(wěn)步上升。
3 結(jié)束語
中國油砂勘探開發(fā)起步較晚，尚處于普查與初步研究階段。但最近幾年，隨著油價的不斷升高，越來越多的石油公司、科研院所、民間機構(gòu)等開始關(guān)注油砂的開采，國土資源部、中國石油、中國石化、成都理工大學(xué)和吉林大學(xué)等開始對中國油砂資源的勘探和開發(fā)技術(shù)進行專門的研究工作。目前完成了全國的油砂資源評價，對重點油砂分布區(qū)塊進行鉆探并取得儲量的大發(fā)現(xiàn)，開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，并進行了油砂分離現(xiàn)場試驗，取得良好效果。中國石油現(xiàn)場試驗的成功標(biāo)志著向油砂的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展邁出了關(guān)鍵的一步。
油砂礦的開發(fā)利用，是對我國液體燃料能源的重要補充，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能源保障能力，在我國能源體系中發(fā)揮舉足輕重的作用。
參考文獻
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[2] 劉文章.第四屆國際重油及油砂會議論文選譯[M].北京：石油工業(yè)出版社，1989.
[3] 張一舸，曹祖賓，楊帆，等.世界油砂分離技術(shù)進展[J].天然氣工業(yè)，2008，28(12)：110-113.
[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 中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院)
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