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加拿大石油砂资源

 Nauer的图书馆 2014-11-02
加拿大石油砂(Canadan’s oilsands,又称焦油砂(tar sands),主要储藏在加拿大Alberta省碳酸盐三角地(The Carbonate Triangle)地区;主要储藏及产区在这个地区的AthabascaPeace RiverCold Lake三地,储量巨大。最大的Athabasca储区的储量估计为13400亿桶,Cold Lake产区为2010亿桶,Peace River产区1570亿桶,总估算储量有17000亿桶之巨!按照目前技术水平可达到的10%左右的可采率,加拿大石油砂可采储量是1740亿桶。但从石油砂中采出的石油产品并不是常规的石油,而是一种在常温状态下成凝结状的石油沥青(bitumen),石油沥青要变成常规石油产品应用,需要一系列的复杂加工过程,首先是通过升级提炼转变成和普通原油品质近似的合成原油(synthetic crude oil),然后再送到炼油厂加工成消费需求大的汽、煤、柴油和其它石油制品。当然,石油沥青也可以直接拿来铺路,只是Alberta省地广人稀,从它巨大的石油储量中拿出最微不足道的一点儿就足够铺那里几辈子的路了。
一、        加拿大石油砂资源的前世今生
科学家有理由相信大约在5千万年前,因为地层运动或其它原因,Alberta省巨大数量的原油从原储层向地面方向逐渐东移了100多公里,深度环境污染了遇到的一大片砂层,也就是说把这片砂层给饱和浸泡了。在随后的几千万年,这些浸在沙层里的石油成为嗜石油细菌的盛宴。细菌先拣容易的吃,它们首先吃掉了碳氢分子链短的石油,就是宝贵的轻质原油,把它们分解成二氧化碳和水,然后再吃较重的原油,最后留下了分子结构复杂的石油沥青和其它杂质。剩下的这些细菌啃不动的就成为现在的加拿大石油砂资源。虽然加拿大石油砂资源储量巨大,但细菌在过去几千万年吃掉,分解掉的原油至少是目前石油砂储量的3倍,并且是品质高的原油。如果人类早进化几千万年,就是因为这些加拿大油砂地区的石油储量,目前的石油供应紧张的局面是几百年以后的事。
二、        石油砂资源的开采
加拿大石油砂的开采有两种方式,露天矿采和抽取。
首先唠叨一下露天矿采方式,大约18%的加拿大石油砂可采储量,因为离地表较近,可以采用类似露天采煤的方式开采。对于矿采方式,很大一部分开采工作量在清理地表上的树丛、灌木和油砂层上的沼泽、土层等。油砂层上面地表清理完毕后,可以进行油砂露天开采了。
油砂开采、运输用的是世界上最大型的机械挖土机和铲车,这种铲车一次可运输360吨重的油砂。油砂运到加工厂后,要做的工作是油砂分离。油砂分离工作原理是将油砂和热水混合、充分摇晃后,砂沉于底部,水悬浮于中部,而含石油沥青泡沫在上部;将沥青泡沫分离、加溶解剂除水后得到石油沥青。当然,这些油砂分离装置也都是巨人型的。
石油沥青由于品质不高还不能直接做炼化生产原料,需要加热、加氢进行提炼,API比重度达到34后,才能成为满足炼化生产的合成原油。
在加拿大油砂露天产区,每开挖出4.27吨土石方(包括油砂、地表土等)能得到1.93吨石油砂,加工后得到1.16桶石油沥青,再加氢提炼,最后得到1桶合成原油。所以整个生产过程满艰巨,生产成本也较高,约合30~35美元/桶。
加拿大政府针对石油砂的露天开采有严格的环保规定。资源地地表上清理出的土层,油砂分离后的沙子等要另处保存,待资源开采完后原处回填,尽量恢复原地表地貌。
超过80%的加拿大油砂储量由于埋层过深,无法用露天方式开采,这些储层的资源采用了类似常规石油开采式的钻井、然后用抽油机抽取方式开采。但由于石油沥青过于粘稠,极度缺乏流动性,开采方式也有别于常规石油开采。
 目前采用钻井方式开采石油沥青有两种;一种叫蒸汽吞吐采油法(Cyclic Steam stimulation),另一种叫蒸汽动力驱油法(Steam-assisted gravity drainageSAGD)。所谓蒸汽吞吐采油法是首先将大量高压蒸汽注入油砂层,然后封井数周,待油砂层沥青充分加热、稀释后再开井抽取。当油砂层冷却、出油率下降时,再次注入蒸汽、封井、开采,往复循环。
目前在加拿大油砂区逐步大规模采用的是蒸汽动力驱油法。这种方法应用水平井技术将两个钻井以上下水平方向钻入油砂资源层,上下间隔数米。上面的钻井注入高压蒸汽,下面的钻井抽采石油沥青,这种方法可以保证连续生产。

 

 加拿大油砂资源的开采管理

 加拿大矿产资源极为丰富,尤其是油气资源的人均占有量在世界上名列前茅。截至2008年底, 石油、 天然气剩余探明地质储量分别为244亿吨和1.64万亿立方米,分别列世界第二、 第十九名; 年产原油1.29亿吨、 天然气1570亿立方米, 分别名列世界第九位和第三位,是世界油气生产大国之一。其中阿尔伯塔省丰富的油砂资源是近几年来加拿大石油储量大幅度增长的重要原因。
      油砂资源状况
      由于近年来国际原油价格上涨和科学技术的进步, 阿尔伯塔省北部地区的油砂资源价值得以提升,也使加拿大的油气资源拥有量跃居世界第二。
      加拿大油砂资源主要分布在阿尔伯塔省北部, 是世界上最大的油砂矿集中地,总面积约34500平方公里。阿尔伯塔油砂稠油储量证实已达1756亿桶 (天然沥青1740亿桶,原油16亿桶)。2006年油砂日产稠油量约100 万桶, 占加拿大原油总产量的40%。到2020年,有望达到300万桶/天。按照目前已探明的油砂储量和计划开采量, 还可开采25年; 若根据目前的资源量估算,则可开采675年。
      目前, 在阿尔伯塔省政府划定的2100个油砂区块中,仍有近80%的油砂区域有待勘探和租用。世界上已有4家大型的石油公司在阿尔伯塔省拥有油砂矿开采权, 其中壳牌公司目前产量最大,日产沥青20万桶。按油砂矿的埋藏深度, 主要分为两种: 油砂矿藏深度在75米以上的,可露天开采, 采用直接挖掘式开采方法,即直接将油砂挖掘出来, 然后对所含石油进行分离处理, 生产沥青和稠油。在目前已开采的油砂矿中, 规模最大的为露天矿;油砂矿藏深度在75米以下的, 不再采用挖掘式开采办法, 需要井下开采, 称之为地下矿。加拿大油砂开采初期, 每桶生产成本为35加元,随着技术的发展, 开采成本大大降低 (目前每桶8加元)。
      油砂资源法规及
开采管理 
      1.投资决策程序
      按阿尔伯塔省法律规定, 油砂资源开采分为四种投资形式。购买已进入生产状况下的油砂项目: 直接购买其他公司已有的项目, 进行油砂的勘探、开发和生产活动。投资已获得批准的油砂项目: 投资期1~3年, 合作开发已获得批准的油砂项目。申请短期内勘探的油砂项目:投资期3~10年, 申请新的油砂项目进行油砂开发活动。申请长期勘探的油砂项目: 投资期10年以上的, 可购买油砂地,进行油砂矿藏的勘探、 开发和生产活动。
      2.油砂项目许可证的取得形式
      油砂地的取得主要有两种方式:一是通过公开招标的形式获得, 从政府手中购买; 另一种是从现有油砂土地业主手上购买。目前,投资者主要还是通过第一种方式取得油砂地。许可证有许可和租赁两种形式。许可:期限五年, 完成要求的工作量, 若想继续,则需另行申请。租赁: 期限15年,首先, 油砂地必须得到业主同意, 取得租约。完成要求的工作量,资料在一年以后公开。到期后可以申请延长。阿尔伯塔省油气资源监管体系加拿大资源属地化特点明显。在 阿尔伯塔省,省政府以皇室的名义拥有81%的石油和其他矿产主权, 其余19%属于私人和公司。阿尔伯塔省油气资源主要由省能源部、可持续资源发展部和能源与公共事业管理委员会管理。在省政府的组成部门中, 可持续资源发展部主要管理地面资源, 能源部主要管理地下资源,能源与公共事业管理委员会的管理则相对独立。
     省能源部的主要职责是通过法律法规, 鼓励开发商进行资源开发,并确保其进行有序的勘探开发,维持一个活跃的投资环境。制定政策的主要出发点是实现居民的利益最大化。减少不必要的行政程序, 并根据环境保护的要求,尽可能避免打一些不必要的井, 对没有成绩的开发公司, 责令其退出资源勘探开发领域。在制定政策时充分吸收公众和其他相关部委的意见,通过能源局和能源与公共事业管理委员会对所管辖的石油、 天然气、 油砂、 煤层气等能源的运输、勘探开发经营程度进行管理,履行管理职责。

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