将PK掉页岩气的能源“黑马”——油砂

　　在清洁能源还不能大规模代替化石能源之前，开采非常规油气是十分必要的。谈起非常规油气资源，总是念念不忘页岩气，说页岩气闹革命了，并改变了全球能源格局，但是还有一种非常规油气资源——油砂常被人们忘记。

　　富产轻质原油的沙特阿拉伯、伊朗和伊拉克其石油可采储量一直居世界之首，但到2012年发生逆转，委内瑞拉石油可采储量跃居世界第一，加拿大也跃居世界第三，见表1（表中：吉吨=109t），其原因是北美洲的非常规石油崛起。

　　加拿大阿萨帕斯卡尔油砂矿和委内瑞拉奥里诺科北部油砂带蕴藏着丰富的石油储量。美洲大陆非常规石油的崛起，被称为世界石油重心开始向西半球转移。

　　油砂生成争论不休

　　油砂（oil sands）即指“天然沥青”。石油有机成因理论是这样解释油砂的来源：油砂是由沉积在浅海和湖沼中的腐泥转变而成的。它的原始物质除古代水生植物、孢子和花粉之外，还有若干动物质。在地壳不断下降和在深水缺氧的条件下，经厌氧菌的作用，使腐泥中的有机物质发生还原与分解反应，形成含有丰富碳氢化合物的沥青基原油，在运移过程中失掉轻质组分后的产物。

　　从石油有机成因理论来说，这种解释非常合符情理；但是从石油无机成因理论来说，对油砂的来源解释简直是霄壤之别。有个俄罗斯石油地质学家尼古莱·库德里亚夫切夫（Nikolai Kudryavtsev，1893～1971年），被称为“现代石油非生物成因之父”。提出了非生物成油的理论，认为在地壳内已经有许多碳，其中有些碳自然而然地以碳氢化合物的形式存在。碳氢化合物比岩石空隙中的水轻，因此沿岩石缝隙向上渗透。石油中的生物标志物是由居住在岩石中的、喜热的微生物导致的，与石油本身无关。

　　库德里亚夫切夫对加拿大艾伯塔省阿萨帕斯卡油砂矿的分析，没有哪种“烃源岩”会形成如此巨大的碳氢化合物，因此，最可信的解释是来自地壳深处的无机成因石油，这种深层石油是地球形成时的碳氢化合物经极强烈的地震从地球板块裂缝中渗透出来的。好像也有点道理，根据这种解释，还不知道地球板块下究竟埋藏了多少石油？

　　加拿大富集全球71%的油砂

　　目前，持有石油无机成因理论的占少数，但不能轻易否认；从油砂资源分布来看，好像也有点道理。

　　根据国际能源署（IEA）估计，加拿大油砂的原始可采储量为178000×106bbl(2.83×1010m3)。世界能源理事会（WEC）2010年引用美国地质勘测局的报道，23个国家中的598个沉积层中都有油砂，其中最大的沉积分别在加拿大、哈萨克斯坦和俄罗斯联邦。

　　全球油砂可采储量估计为2496.7×108bbl，其中加拿大占1768×108bbl(281.1×108m³)，占70.8%；哈萨克斯坦占420.09×108bbl(66.79×108m³)，占16.8%；俄罗斯占283.8×108bbl(45.12×108m³)，占11.4%（注：1bbl=0.159m³）。见表2。

　　这三个国家占有世界油砂总量的99%，石油无机成因理论认为，出现这种奇特的情况，只能解释为在地球史变迁过程中，油砂来源都处于板块的裂缝带，蕴藏在地壳中的烃类通过裂缝渗透到地面的原油，轻组分大量散发而形成的。

　　阿萨帕斯卡尔是世界上最大的油砂矿

　　艾伯塔省（Alberta）油砂矿床是世界上最大的油砂沉积层。艾伯塔省油砂矿床有四个大矿床：阿萨帕斯卡（Athabasca）、和平河（Peace River）、冷湖（Cold Lake）和沃帕斯卡尔（Wabasca），其总资源量估计为（1.7～2.5）×1012bbl。其中阿萨帕斯卡尔油砂矿是加拿大艾伯塔省最大的而且最容易获得的沥青资源，它在面积为30000km2富集了1×1012bbl沥青。（注：1bbl=0.1364t）

图1 艾伯塔省油砂矿床

　　阿萨帕斯卡油砂矿藏（Athabasca oil sands）是世界上最大的油砂矿藏，位于加拿大艾伯塔省东北部，集中在麦克默里堡（McMurray）。1848年发现，1967年开始开采，矿区面积141000km²，砂岩多为淡水及半咸水相，属白垩系，矿藏埋藏深度0～750m。油砂可采储量0.170×1012bbl（27×109m³），其中深度小于120m的适宜露天开采储量为7.3×109m3。深度120～750m的矿藏采用钻井注蒸汽开采。

　　从油砂提取的成本在降低

　　从油砂提取石油主要有两种方法：传统的地表挖坑采矿和地下钻井采矿。地表采矿时，将富含沥青的地表铲到卡车上到处理厂分离。在历史上，地表采矿是从油砂生产石油的主要来源，但近几年衰减，其原因是约80%的沥青储层离地表越来越深。随之而起的其他方法是地下采矿法，即将蒸汽注入地层，浸泡沥青，然后泵出地面。目前，蒸汽辅助重力泄油法（SAGD）和蒸汽循环增产法（CSS）是两种主导的地下提取技术。

　　油价越高，越利于油砂开采。从油砂生产烃类的经验和技术成熟，提取成本开始降低。以前比美国致密油生产贵，但现在艾伯塔省从油砂生产石油可比美国致密油生产竞争。艾伯塔省地下开采项目估计盈亏平衡平均为64美元/桶，露天开采项目在60-64美元/桶，而美国从二叠纪生产的致密油估计为81美元/桶，巴肯特（Bakken）69美元/桶，鹰福特（Eagle Ford）约64美元/桶。

　　油砂产油量逐年增加

　　有许多公司在加拿大开采油砂，著名的公司见表3，其中也有中国公司如中国石油的子公司布里第能源（12）和中海油（8）。

　　2014年从油砂生产石油估计为2500000bbl/d，2024年将发展到3200000bbl/d。在这个世界上最大的油砂开采基地上，场面很壮观。约两吨的油砂才能提炼出一桶原油，如果按2500000bbl/d计算，每天需要5000000吨油砂。

　　在开采油砂矿和油页岩矿中常用矿山专用卡车，也是世界上载重最大的卡车。一般载重为400吨，见图2。每天需要搬运5000000吨油砂，需用5000000/400=12500车次，如果地下开采部分，至少需要1万车次，可见生产非常规石油的场面非同小可。

　　中国有多少油砂资源？

　　全球油砂资源被加拿大、哈萨克斯坦和俄罗斯占据了99%，只有加拿大在积极开采，中国所占份额很少。根据2008年1月3日《关于新一轮全国资源评价和储量产量趋势预测报告》评价结果：全国油砂油地质资源量59.7亿吨，可采资源量22.6亿吨。见表4，请注意，表2指原始可采储量，表4指可采资源量，两者数据不可比较。虽然写文章可以说中国有丰富的油砂资源，实际上尚未有开采的经济价值。

　　结语

　　油砂分布十分集中，使人联想到不寻常的生成机理，地球板块下究竟埋藏了多少非常规石油，还是一时讲不清楚的事情。世界上最大的油砂开采基地在加拿大艾伯塔省，集中了数十家开采公司，数百辆大型矿山卡车在矿区运输油砂到加工厂，形成非常规石油开采的宏伟场面。

　　非常规油气资源为人类提供了比常规油气更加丰富的资源。开采非常规油气资源必须满足三个条件：技术可采、经济可行和环境允许。所有非常规油气种类即油砂、页岩油、致密气、页岩气、天然气水合物等均属化石燃料范畴，不是清洁能源。在人类尚不能用清洁能源代替化石燃料之前，开采非常规油气资源是必要的，但愿这段能源时期不要太长。