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油砂是如何开采出来的?

2018-11-9 8:42:38 来源:中国矿业报 作者:李 锋 仝立华

油砂是指富含天然沥青的沉积砂,因此也被称为“沥青砂”。实际上,油砂是一种沥青、沙、富矿粘土和水的混合物,其中沥青含量为10%~12%,沙和粘土等矿物含量为80%~85%,其余物质含量为3%~5%。我国油砂资源丰富,位居世界第五,但地质条件较国外典型的油砂矿更为复杂。

自新一轮全国油砂资源评价以来,经过10余年的调查工作,我国油砂勘探已经取得了明显进展。有关调查显示,准噶尔南缘、柴达木北缘、松辽盆地西斜坡和吐哈盆地北缘等地区油砂资源潜力较好,是下一步资源勘探的重点地区。

作为一种非常规能源,油砂正在逐步成为常规油气的重要可替代能源之一。人们开采油砂,主要目的是为了提炼其中的油质组分,经过不同程度的炼化工序,得到液体燃料。油砂开采方式与常规石油截然不同,必须采用分离技术将油和砂子分离,进而获取液态的油砂油。

SAGD循环预热示意图

目前,油砂开采方式主要包括两种:一是露天开采。露天水洗方法分离油砂油的收率可以达到85%以上,有的甚至可以达到95%,如果年生产规模达到5万吨以上,其全部分离成本约每吨1000元左右,与常规油的生产成本相差无几。在工业化和机械化生产的驱动下,采矿、分离、炼化以及尾渣环境修复等生产环节可全部实现自动化。如今,随着油砂水力输送技术的不断发展完善,在松辽盆地、四川等地水资源充足的油砂矿,采用水利管道输送技术把油砂输送到规模化的加工中心,可以大大提高油砂油的分离效率,降低生产成本。二是原位开采。现阶段国际上成熟的钻井原位开发技术主要包括常规热采、火驱和SAGD三种。目前常规热采技术已经成熟,但该技术只适用于50℃时原油黏度小于20000mPa·s的稠油油藏;火驱是蒸汽吞吐油藏后期有效开采的一种接替技术,该技术目前尚处于攻关阶段,且仅适于50℃时原油黏度小于15500mPa·s的稠油油藏;SAGD技术即蒸汽辅助重力泄油技术,已在新疆油田风城油田作业区得到了应用,并实现了规模化推广,取得了较好效果,且形成了相应的钻井、采油、地面工程配套技术。

据了解,SAGD开发技术是以蒸汽作为加热介质,依靠热流体对流及热传导的作用,通过重力作用开采稠油。蒸汽辅助降黏,重力主导泄油,通常采用双水平井模式,开发过程分为两大阶段:一是启动阶段,普遍采用注蒸汽循环,建立上下水平井有效泄油通道。二是生产阶段,上水平井连续注蒸汽,下水平井连续产油。从注汽井注入高干度蒸汽,与冷油区接触,释放汽化潜热加热原油。被加热的原油黏度降低,和蒸汽冷凝水一起在重力作用下向下流动,从水平生产井中采出,蒸汽腔在生产过程中持续扩展,占据产出原油空间。

据了解,SAGD法可以有不同的应用方式:一种是平行水平井方式,即在靠近油藏的底部钻上一对上下平行的水平井,上面的水平井注蒸汽,下面的水平井采油;第二种是水平井与垂直井组合方式,即在油藏底部钻一口水平井,在其上部钻一口或几口垂直井,垂直井注蒸汽,水平井采油;第三种是单管水平井SAGD,即在同一口水平井口下入注蒸汽管柱及稠油管,通过注蒸汽管向水平井最顶端注蒸汽使蒸汽腔沿水平井逆向扩展。

随着工艺技术的不断发展,油砂的开采成本也越来越低,从而使其商业利润不断提升。因此,在当前国内石油资源紧张的大环境下,从油砂中提炼原油的商业价值将越来越大,越发凸显了油砂作为补充能源的战略地位,必将为提升我国能源保障能力发挥更为重要的作用。□

(作者单位:自然资源部中国地质调查局油气资源调查中心)

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