油砂矿

     油砂矿，是指地壳表层的碎屑物或岩石与其中所含的水和沥青形成的混合油砂矿物的统称。它实质上是一种沥青、沙、富矿粘土和水的混合物，其中，沥青含量为10～12％，沙和粘土等矿物占80～85％，余下为3～5％的水，具有高密度、高粘度、高碳氢比和高金属含量的特点。

油砂中的有益成分主要是沥青，其具有如下特点：①油砂沥青是烃类和非烃类有机物质，是稠粘的半固体，其黏度一般大于1.0×10⁴mPa·s。② 沥青流动性极差，一般不能以打井开采原油、稠油的方法来获取油砂沥青。③油砂中的沥青大部分溶于有机溶剂，而有别于油页岩中有机质不能溶于有机溶剂。④油砂中的沥青多来自降解作用，因此饱和馏分中没有或几乎没有正构石蜡族烃。

世界油砂资源主要沿环太平洋带和阿尔卑斯带展布，资源极为丰富。据1998年在北京召开的第七届以“重油——21世纪的重要能源”为主题的重油及沥青砂国际会议，统计了世界1046 个重油和特重油油藏，地质储量约为15500×10⁸t（为不完全统计，前苏联、东欧只是部分矿藏）。在现有技术下可采储量近3000×10⁸t。目前有15个国家76个油田，特重油（密度>0.986g/cm3，埋深0～900m），地质储量6800×10⁸t，可采储量约1500×10⁸t。资源丰富的国家有加拿大、前苏联、委内瑞拉、美国等。其中，加拿大是油砂矿资源最为丰富的国家，约占全球总量的77%，包括油砂储量在内的探明石油储量居世界第二。其中阿尔伯达盆地是主要的分布区，有阿萨巴斯卡、冷湖以及和平河等8个大油田,地质储量约为2680×10⁸～4000×10⁸t，其中已经探明的油砂矿有1750亿桶，这是沙地阿拉伯以外世界上最大的石油资源。前苏联油砂矿储量约1200×10⁸t，约占全球总量的19%。委内瑞拉地质储量约为490×10⁸～930×10⁸t，美国地质储量约90×10⁸～160×10⁸t。美国地质调查局(USGS, 2004)的研究认为，世界上油砂油可采资源量约为103.51×10⁹ m³ ,约占世界石油资源可采总量的32%。根据2007年美国地质调查所的报告，全世界地层埋藏的油砂总量达5.5兆桶。其中，以北美洲的加拿大、墨西哥与美国的2.39兆桶最多，其次是南美洲， 如委内瑞拉等的2.26兆桶，俄罗斯则有3470亿桶，而原苏联国家有4300亿桶。

我国也是在世界油砂矿资源丰富的国家之一，居世界第五位。油砂显示很多，分布也非常广，近年在国土资源部统一协调和组织下，在全国范围内已启动了全面系统的调查研究工作。专家的一般推测，结合初步调查结果认为，中国油砂资源潜力可能大于稠油资源，初步估算中国油砂有千亿吨，可采石油资源量100×10⁸t左右，约占我国石油可采资源的1/3，将在今后的能源结构中起着至关重要的作用，勘探开发前景巨大，综合利用前景广阔。

我国油砂资源分布具有如下特点。①松辽、准噶尔、柴达木盆地的图牧吉、乌尔禾－夏子街、白碱滩、黑油山、红山嘴、玉门昌马和石油沟、柴西北、柴北等地区，油砂丰富，认识程度相对较高，是最有希望寻找油砂矿藏的地区；鄂尔多斯、四川、塔里木、羌塘、河西走廊等地区油砂资源虽很丰富，但油砂品质普遍较差；南方油苗分布很广，但普遍不是油砂，第三系油砂规模也很小，可能不具工业价值。②我国油砂矿的形成与展布与中、新生代构造运动(尤其是喜马拉雅运动) 关系密切，主要沿中、新生代的环太平洋带展布，主要产自中、新生界，少部分产自海相古生界,储集层主要为碎屑岩，具高孔隙、高渗透性。③古剥蚀作用造成的油砂矿后期被深埋后常有后期形成的常规原油混入现象。

当前，世界上活跃的工业性油砂生产地区仅有加拿大阿尔伯达的西部沉积盆地。加拿大是目前世界上唯一已商业化生产油砂的国家，其他有前景的地区有萨斯科彻温，科罗拉多高原、犹他州的犹尼恩塔盆地，阿拉巴马州的黑色沃伦尔盆地、堪萨斯、密苏里和奥克拉荷马三州地区的内陆盆地等。

在加拿大，沥青以及从沥青中提取的合成原油已被认为是重要的战略资源。加拿大油砂矿的勘探开发技术早已走在世界前列，现已进入大规模的商业开发阶段。2001年，从油砂中生产的石油产量首次超过常规油产量；之后，油砂油的产量持续增长，2005年，油砂油的产量为3.88亿吨，接近常规油产量的两倍。2007年，加拿大的油砂日产量超过100万桶，相当于北海油田的日产量。其中59% 来自地表采矿，41%来自原地萃取，预计到2020 年将会达到350万桶。目前美国没有工业性生产油砂油。

我国在油砂的研究和开发方面相对比较滞后，对油砂矿的资源潜力研究与评价技术、开采技术及综合利用技术研究得比较少。但是，我国油砂矿点多面广，且含油率高，有的地区油砂含油率高达12%以上，勘探前景十分喜人。在松辽盆地的西坡图牧吉农场处发现了大面积的油砂矿分布区，经勘测在400km²范围内的矿产资源区内可供开采的含油10%以上的油砂储量为1.04×10⁸t，其中达到B级以上储量的矿床面积9.6km²，可供开采的油砂量为1350×10⁴m³，含油量达357.5×10⁴t。该区油砂资源储量大，品质高，赋存浅，油砂层厚，宜于露天开采。

目前世界上通常采用油砂开采方法主要有露天开采、就地开采及其他开采方法,其中以露天开采及就地开采为主。加拿大油砂中沥青油资源量的20%可以用露天开采法开采, 80%需要采用就地开采法进行开采。

露天开采，主要适用于埋藏< 75 m的近地表油砂，具有资源回收率高、可用大型自动化机械设备、生产安全等特点。其主要过程是，首先将油砂采掘出来，粉碎后用高温碱水冲洗，然后用过滤法分离油和砂，用离心机分离油和水，最后再炼制成油品，其关键技术是炼制中的油砂分离技术。目前，露天开采在技术上较为成熟,加拿大及委内瑞拉等都已形成大规模工业开采。

就地开采，适用于埋藏深度> 75m，因需要剥离的盖层过大、成本过高而无法应用露天开采技术的油砂，油砂储量的85%以上需要采用就地开采技术。就地开采又分为热采法和冷采法,目前热采法比较成熟的技术有蒸汽吞吐和蒸汽驱技术、蒸汽辅助重力泄油技术、注入溶剂技术、井下就地催化改质开采技术、水热裂解开采技术等。其他开采技术有微波采油技术、巷道开采技术等。
    油砂矿提取石油的成本较高。利用露天挖掘法开采油砂，大概要两吨的油砂才能提炼出1桶石油；若利用热采收法开采，大约需要注入3至5桶的水蒸气，才能生产出1桶的沥青原油。很显然，比起从地下直接抽取传统的石油，生产油砂的价格要高很多。加拿大不仅油砂储量丰富，而具油砂生产成本也具有独特优势。中国石油大学徐春明教授表示，“加拿大的油砂埋藏较浅，露天开采成本相对较低，且由于在油与砂之间存在一层水膜，用热碱水就可把油洗下来。虽然加工成本略微高一些，但综合来讲它的成本还是比较低的”。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)。        

随着全球经济的快速发展，常规石油资源已不能满足石油需求的快速增长，人们开始把目光转向非常规石油资源，其中之一就是油砂.在2008年油价超过100美元一桶时，曾有30多个家国际石油公司加入开采加拿大油砂的行列。

我国与加拿大在油砂方面早有合作。1989年中石油就和阿尔伯达在北京共同投资建立了“中加阿尔伯达石油中心”，共同研究油砂的开采技术。2005年，中海油投入1.5亿加元，购买了加拿大MEG油砂公司18%的股权；2007年，中石油通过土地拍卖，获得了阿尔伯达11处油砂矿开发权。2009年4月，中石化购得了道达尔所有的加拿大“北方之光”油砂项目10%股权，交易完成后中石化在该项目中的持股比例上升到50%。不过，这些区块的面积和储量都很小，无法形成较大规模。

2009年4月份，中国石油“劣质重油轻质化关键技术研究”重大科技专项启动。有专家称，此举意味着中国的重油开发与加工利用战略正在提速。2009年10月，中石油出资收购了加拿大阿萨巴斯卡油砂旗下Mackay River和Dover油砂区块的控制权。目前，这两个油砂项目还都处于开发初期，预计其原油总储量为50亿桶。中石油在加拿大油砂开采方面的大手笔，主要是由于中石油旗下辽河油田经过多年摸索，已经形成了一套蒸汽驱/SAGD 开采重要的成熟配套技术，将这套技术移植到油砂矿，能取得较好的效果。