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      油砂的開發(fā)利用

      2010-09-18 06:11:32高峰
      中國石化 2010年2期
      關(guān)鍵詞:油砂加拿大瀝青

      □ 高峰

      社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步離不開能源供應(yīng),可是我們真要等到以石油、天然氣為代表的常規(guī)能源被基本用完或全部采干用盡之時(shí),才開始尋找和開發(fā)新的能源資源嗎?

      對于這一問題,科學(xué)家們已經(jīng)積極行動(dòng)起來,天然氣水合物、油頁巖、油砂和煤層氣,被認(rèn)為是今后較有可能成為過渡性或替代型能源的資源。然而,由于受開采技術(shù)水平、開采經(jīng)濟(jì)成本及環(huán)境影響程度等幾項(xiàng)核心因素的制約,目前對天然氣水合物、油頁巖的開發(fā)尚處于探索和認(rèn)識階段。而在利用油砂合成石油的開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)方面,加拿大已取得了開拓性成就,正在悄然揭開全球“能源革命序幕”的一角。

      揭開油砂的面紗

      油砂,是一種非常規(guī)性含原油的砂狀礦藏,形成的地質(zhì)年代為白堊紀(jì)。世界上有70多個(gè)國家蘊(yùn)藏油砂資源,但目前探明的油砂資源有95%集中在加拿大;如果加拿大這些油砂資源全部被開采利用,按照現(xiàn)在世界能源的需求水平,可供全世界消費(fèi)100年。

      油砂由砂、瀝青、礦物質(zhì)、黏土和水以相互結(jié)合的方式構(gòu)成,瀝青是其主要成分,含量可占到1%~20%。瀝青主要由富碳、貧氫的長鏈分子組成,其他成分還包括氮、硫和一些重金屬等。由于瀝青的API值(反映油質(zhì)好壞的指標(biāo),高值對應(yīng)優(yōu)質(zhì)原油)低于10,所以它的黏度極大,不能在油藏中流動(dòng)。不過,人們發(fā)現(xiàn)可以采用萃取工藝從混合物中分離出瀝青,經(jīng)預(yù)處理生產(chǎn)出類似天然石油的“合成原油”。按照目前的平均開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)水平,生產(chǎn)1桶合成石油需要1.16桶瀝青。

      瀝青經(jīng)過焦化、蒸餾、催化轉(zhuǎn)換、加氫處理等復(fù)雜的工藝環(huán)節(jié)被從油砂中提取出來后,可產(chǎn)生合成石油。利用油砂合成石油的規(guī)?;_發(fā)生產(chǎn)源自加拿大。根據(jù)最新資料統(tǒng)計(jì),加拿大的證實(shí)石油儲(chǔ)量可達(dá)1788億桶,僅次于沙特,位居世界第二位。而在加拿大的現(xiàn)有石油儲(chǔ)量中,有超過95%的儲(chǔ)量(即1745億桶)蘊(yùn)藏在艾伯塔省的油砂中。

      油砂生產(chǎn)合成石油已經(jīng)顯示出多項(xiàng)優(yōu)勢

      用油砂生產(chǎn)合成石油的第一步,是將其中的瀝青與砂、礦物質(zhì)、黏土以及水分進(jìn)行分離。然后在分選廠,通過加熱過程,將漂浮在大型分離池表面的瀝青加工成各種石油產(chǎn)品。

      油砂中瀝青的分離與加工是一系列技術(shù)化程度極高的工藝過程,目前仍需要不斷加大投入以更新加工處理設(shè)備,這與常規(guī)石油的開發(fā)生產(chǎn)有所不同,所以油砂合成石油的生產(chǎn)成本高于常規(guī)石油。然而,“油砂石油”生產(chǎn)的發(fā)展已經(jīng)顯示出多項(xiàng)優(yōu)勢。

      首先,幾乎不需要開展勘探工作,油砂的分布、規(guī)模甚至質(zhì)量品位幾乎都是直接顯露在開發(fā)者面前的。在加拿大艾伯塔省油砂分布的區(qū)塊內(nèi),甚至可以用穿著靴子的腳“踢開”隨處可見的油砂。

      其次,油砂石油開發(fā)生產(chǎn)的采收率在90%以上,總體高于常規(guī)原油開采,極低成本的開發(fā)與極高的采收率,共同確立了油砂石油開發(fā)生產(chǎn)的長期性與穩(wěn)定性。

      再其次,針對油砂石油開發(fā)生產(chǎn),加拿大聯(lián)邦政府和地方政府已經(jīng)采用了具有競爭機(jī)制的礦區(qū)使用費(fèi)和財(cái)政政策,以更直接促進(jìn)項(xiàng)目長期支出所需的大量投資。

      直接開發(fā)油砂中的瀝青將成為主導(dǎo)方法

      在過去的36年里,主要通過常規(guī)露天采礦技術(shù)開發(fā)生產(chǎn)油砂石油。在早期,油砂開發(fā)生產(chǎn)公司利用斗輪挖掘機(jī)與傳送帶將挖掘出的油砂礦運(yùn)至分選廠,再利用物理手段分選出瀝青,采收率約為95%。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后,斗輪挖掘機(jī)與傳送帶都被電動(dòng)挖掘機(jī)和大型載重卡車車隊(duì)所替代。盡管設(shè)備的更新和改進(jìn)為開發(fā)運(yùn)送油砂帶來了明顯的效益,但其終歸還是有所局限。

      通過電動(dòng)挖掘機(jī)和大型載重卡車車隊(duì)開發(fā)運(yùn)送油砂,僅僅能夠使現(xiàn)有油砂儲(chǔ)量的15%~20%得到有效開發(fā),這將會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)部分油砂的開發(fā)成本超過經(jīng)濟(jì)收益。如果采用原地?zé)崃怛?qū)分離回集開采技術(shù)開發(fā)油砂,則可保證繼續(xù)贏利。

      目前,露天采礦技術(shù)仍是開發(fā)油砂的主要手段。而在今后,由于加拿大80%左右的油砂儲(chǔ)量分布深度都已經(jīng)超過了現(xiàn)有露天采礦技術(shù)所能達(dá)到的深度,原地?zé)崃怛?qū)分離回集開采技術(shù)將會(huì)成為直接開發(fā)瀝青的主導(dǎo)方法。

      原地?zé)崃怛?qū)分離回集開采技術(shù),除了可以直接開發(fā)出地表下一定深度內(nèi)油砂分布的瀝青外,尚有降低開發(fā)成本的巨大潛力。特別需要提到的是,該項(xiàng)技術(shù)在保護(hù)空氣、土地和水資源方面,確實(shí)具有非常實(shí)際的意義。

      資源潛力巨大

      油砂資源的潛力和遠(yuǎn)景已經(jīng)引起人們越來越多的重視。在加拿大艾伯塔省北部油砂分布地區(qū),自20世紀(jì)90年代中期開始,有超過150億美元投入到油砂開發(fā)中,在2002~2010年間,還將有150億美元投入到本領(lǐng)域,2010年后,投資油砂資源開發(fā)的熱潮仍將持續(xù)。

      目前,加拿大西部沉積盆地出口的原油供應(yīng)美國25座煉廠,隨著油砂石油產(chǎn)量的增長,這些煉廠中的大多數(shù)將需要轉(zhuǎn)向以依賴油砂合成石油或混合瀝青作為主要供應(yīng)原料。由于合成石油氫含量低,易于產(chǎn)生低質(zhì)餾分的汽油及石油產(chǎn)品。為此,煉廠在處理油砂合成石油的過程中,還需要增加包括催化裂化、含氫石油分裂以及焦化等復(fù)雜的轉(zhuǎn)化處理過程,以便煉制成適用于運(yùn)輸市場需求的高性能燃料。

      (圖片由王宜提供)

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