中国油砂矿资源开发利用潜力及前景

摘 要

摘要：我国油砂资源分布广，为预测其开发利用潜力及前景，研究了国内外油砂资源的开发利用趋势。结果认为：随着技术的不断引进、创新，油砂开发将会向着规模化、挖掘技术现代化、提取
摘要：我国油砂资源分布广，为预测其开发利用潜力及前景，研究了国内外油砂资源的开发利用趋势。结果认为：随着技术的不断引进、创新，油砂开发将会向着规模化、挖掘技术现代化、提取温度低温化、开采就地化、高效环保化方向发展。分析了我国油砂资源开发利用的前景，结论认为：①高油价下油砂开发会带来高利润；②对比了水洗法、干馏法两种油砂分离方法的开采成本及技术优势，认为“十一五”期间，我国的油砂开发技术会取得较快发展；③随着油砂资源基础理论水平的不断提高和配套工艺技术的不断创新，油砂资源必将提升我国能源保障能力，在我国能源体系中发挥举足轻重的作用。
关键词：中国；非常规油气；油砂；资源潜力；水洗；干馏；开发利用；前景
1 国内油砂开发利用潜力分析
1.1 我国油砂分布广，资源潜力大
    根据国土资源部新一轮油砂资源评价结果，我国油砂油地质资源量59.7×108t，可采资源量22.58×108t，主要分布在新疆、青海、内蒙古、四川、青藏等地。已发现矿带0～100m埋深油砂的地质资源量为9.45×108t、可采资源量为6.56×108t；已发现矿带100～500m埋深油砂油地质资源量18.69×108t、可采资源量5.66×108t；预测矿带的地质资源量为31.55×108t、可采资源量10.37×108t，主要分布在准噶尔、塔里木、羌塘、鄂尔多斯、柴达木、松辽、四川等大盆地中。
    在已发现矿带中，综合评价位于前10位的油砂矿带依次是准噶尔盆地的乌尔禾、红山嘴、黑油山、白碱滩六九区矿带，松辽盆地的图牧吉矿带，四川盆地的厚坝矿带，柴达木盆地的油砂山矿带，鄂尔多斯盆地的庙湾-四郎庙矿带，准噶尔喀拉扎矿带，二连吉尔嘎郎图矿带。这些矿带油砂资源量大、埋藏浅、含油率高，开采价值较高。
    对于可露天开采的油砂而言，其采收率较高，1×108t油砂油的探明储量相当于(2～4)×108t常规油探明储量的石油采出量。其他方式开采的油砂资源最终采收率随着技术的进步也在不断提高。我国油砂有一定资源潜力，是今后我国常规油气的一个重要接替领域。
1.2 油砂开采技术日趋成熟，开采成本逐渐降低
    加拿大无论是露天开采技术(大于100m)，还是地下开采技术(小于100m)，以及油砂油改质和合成技术已趋于成熟。经过几十年的研究和现场开采经验积累，如今的加拿大油砂开发技术水平世界领先，油砂开发产业发展非常迅速[1]。
    加拿大油砂已进入大规模的商业开发阶段。目前在阿尔伯塔省一共有26个油砂项目投入生产，其中露天开采项目7个，以热化学碱水洗的方法分离油砂油，采用地下开采技术的项目有19个，总生产规模达到每天83×104bbl(1bbl=0.159m3)，占加拿大石油产量的43%。随着加拿大传统石油资源的日益减少，油砂油在加拿大能源生产中所占的比例将逐年增加。2002年油砂油产量达3.03×108bbl，占阿尔伯达总石油供给的48%，预计到了2012年可上升到77%(达到270×104bbl/d)。
    随着技术的不断进步，加拿大油砂油开采总成本已从1999年的25美元/bbl降到10美元/bbl，使油砂的投资项目近年来迅速增大，预计2003～2012年投资加拿大油砂开采的项目达579×108加元。
    国内油砂开采分离技术研究已取得初步成果。2003开始，中国石油天然气股份有限公司开展了油砂开采分离技术研究，2004年至今，在准噶尔盆地西北缘开展了油砂水洗法和干馏法现场试验，并取得了良好的效果。辽宁抚顺化工大学、中国石油大学(北京)等针对吉林和内蒙油砂油分离展开了一些研究。数家机构的研究都证明，中国油砂油的分离方法在室内是可行的，其中一些实验室技术已经开始现场中试，并逐步转化为生产力。
2 油砂开发利用前景分析
2.1 国内外油砂开发利用趋势
    国际油价长时间持续走高，油砂资源的开发利用经济可行。油砂开发利用技术进步，使油砂开采成本不断降低，促进了油砂规模开发。竞争与合作促进油砂产业发展，油砂开采规模不断扩大。2005年各石油公司开始加快油砂的并购、重组工作。BP、法国道达尔、壳牌等石油巨头都纷纷加大对油砂项目的投资。由于越来越多的公司开始加入到油砂资源的开发利用，大量的资金蜂拥进入，跨部门、跨学科人才流动、合作，带动了相关高新技术进入油砂的开米。
    未来几年，随着技术的不断引进、开发，油砂开发将会向着规模化、挖掘技术现代化、提取温度低温化、开采就地化、高效环保化方向发展。
    ① 规模化：规模产生效益，未来几年Syncrude等公司的开发规模将会有一个大的发展，生产规模会越来越大。②挖掘技术现代化：其他领域的技术发展推动了油砂的工业化开发速度，目前加拿大许多大型的挖掘机及巨型运输卡车都运用到了油砂矿的开采，开采速度得到了很大的提高，开采成本显著降低。③提取温度低温化：新的低耗能提取工艺可以使提取温度由现在的80℃降低到35℃，这可以使热量每桶降低1/3。这些新工艺对降低热耗，减少提取成本，起到了巨大的作用。④开采就地化：为了降低开本，就地开采将会成为未来的主要发展方向，开采就地化包括地面油砂开采就地建厂分离，直接生产轻质油；还包括埋藏较深的地下油砂油的地下开采。
2.2 我国油砂开发利用前景
2.2.1高油价下油砂开发会带来高利润
    随着国际石油价格的上涨，油砂开采成本的不断降低，油砂开发利用出现了难得的机遇。
    油砂开发早期，供应成本超过35美元/bbl。在较低的油价下，如此高的成本，开发油砂很难有利润。在新技术的巨大推动下，其成本逐年下降。到1999年，油砂开采完全成本已稳步降低到12.64美元/桶，特别是最新技术的应用，成本已降到1O美元/bbl以下。
    目前，水洗方法分离油砂油，如果生产规模达到5×104t/a以上，其全部分离成本估计在800～1000元/t，相当于14～18美元/bbl，与常规油的生产成本差不多，水洗产生的油砂油质量比常规油差，其市场价略低于常规油的价格。生产出的油砂油主要用于制作柴油，也可直接作为重油或生产高质量的沥青。
    干馏法可将油砂油加热裂解直接产生轻质柴油、汽油，过程简单。干馏油的生产成本估计在1000～1200元/t，相当于18～22美元/bbl。且干馏油品质要远好于常规油。干馏油经过简单非加氢处理可以生产高附加值的柴油，生产柴油的全部成本估计为2000元/t。干馏法最大的优点是不需要外部能源加热，自己产生的天然气及加热后的残碳可以实现整个干馏过程需要的热量，实验过程只需要少量水[2]。
    油砂分离效率与常规石油的采收率也不一样，地下常规油气的采收率一般在10%～30%，我国采用三次采油新技术的大庆油田，其最大采收率也不超过40%。油砂露天开采时，油砂水洗方法的油砂油的收率可以超过85%，有的收率可以达到95%。干馏法油的收率可以超过70%。露天开采油砂油的收率远高于常规油的收率，水洗方法的吨油开发成本基本跟常规油的开采成本一样，干馏方法的吨油开采成本略高于常规油，但也有其优势，其产品附加值高[3]。
2.2.2油砂开发技术会取得较快发展
     “十一五”期间，我国油砂的开发技术将会有一个快速的发展，浅层油砂的开发将会迎来一个大的发展时期。
    亲水的油砂如内蒙图牧吉油砂矿适用热化学水洗的方法开采。采用现代化的挖掘设备，建厂规模化，生产效率可大幅度提高。优化生产工艺，实现从油砂分离，到油砂油炼化深加工，直接生产出高附加值的柴油，还可降低生产成本[4]。
    亲油的油砂如新疆地面、青海地面油砂等可采用干馏的方法。自动化、程控化生产技术，热效率提高，生产成本也会大幅度降低。
    埋藏深度介于100～300m的油砂，也将列入开发的日程，其开采方法和开采技术主要为：①蒸汽吞吐法：在油砂储层中钻一口井，将高温蒸汽注入油砂储层，经过一段时间热量在油砂层内扩散，油砂油在高温作用下黏度变低，然后再通过该井将可流动的油砂油排采到地面。②蒸汽辅助重力泄油法(SAGD)：在油砂储层中钻两口平行的水平井，两口井在同一竖直平面内。注蒸汽井位于排采井的上部，注蒸汽后，油砂油温度升高，黏度变低，在重力作用下进入下部排采井，然后由排采井采出地面。该技术可采出25%～75%的油砂油。
2.2.3油砂油资源是对常规石油的一个重要补充
    我国油砂油可采资源22.58×108t，已发现矿带可采资源量为12.2×108t，在已发现矿带中，综合评价位于前10位的油砂矿带100m以浅的油砂油可采资源量为3.4×108t，埋藏浅、含油率高、采价值较高，为油砂开采提供了资源保证。准噶尔、塔里木、柴达木、松辽和四川盆地等5个盆地为进一步勘探的目标区，这5个盆地将是油砂下一步勘探的重点地区，是新的油砂矿带发现的有利地区。
    根据我国油砂资源状况、油砂勘探开发技术发展现状及发展趋势、国民经济的高速发展对能源的需要。据国土资源部有关专家预测，到2015年，产能可达到50×104t，到2020年，产能可达到每年100×104t油；到2030年，将达到年产500×104t产能。随着技术的进步，开采成本会逐步降低，产能也会稳步上升。
3 结束语
    中国油砂勘探开发起步较晚，尚处于普查与初步研究阶段。但最近几年，随着油价的不断升高，越来越多的石油公司、科研院所、民间机构等开始关注油砂的开采，国土资源部、中国石油、中国石化、成都理工大学和吉林大学等开始对中国油砂资源的勘探和开发技术进行专门的研究工作。目前完成了全国的油砂资源评价，对重点油砂分布区块进行钻探并取得储量的大发现，开展了油砂水洗工艺和干馏工艺技术研究，研发了油砂分离技术设备，并进行了油砂分离现场试验，取得良好效果。中国石油现场试验的成功标志着向油砂的产业化发展迈出了关键的一步。
    油砂矿的开发利用，是对我国液体燃料能源的重要补充，随着油砂资源基础理论水平的不断提高和配套工艺技术的不断创新，油砂资源必将提升我国能源保障能力，在我国能源体系中发挥举足轻重的作用。
参考文献
[1] 瓦尔特·吕尔.焦油(超重油)砂和油页岩[M].北京：地质出版社，1986.
[2] 刘文章.第四届国际重油及油砂会议论文选译[M].北京：石油工业出版社，1989.
[3] 张一舸，曹祖宾，杨帆，等.世界油砂分离技术进展[J].天然气工业，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：刘人和 王红岩 王广俊 拜文华 赵群 中国石油勘探开发研究院廊坊分院)