油砂（焦油砂、重油砂）

油砂

焦油砂、重油砂

油砂（Oil sand），亦称“焦油砂”、“重油砂”或“沥青砂”。外观似黑色糖蜜，其开采方法与传统石油开采截然不同。简单地说，油砂开采是“挖掘”石油，而不是“抽取”石油。已露出或近地表的重质残余石油浸染的砂岩，系沥青基原油在运移过程中失掉轻质组分后的产物。砂岩多为淡水及半咸水相，以加拿大阿萨巴斯卡河为最大，属白垩系，面积达33400平方公里。有时也指浸渍轻馏分部分逸出后的一种天然石油的砂或砂岩。可用以提炼重油和沥青。

中文名	油砂
英文名	Oil sand
别称	焦油砂、重油砂、沥青砂
主要成分	沥青基原油、砂/砂岩
用途	可以提炼重油和沥青

组成

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。例如西加拿大“油砂”沉积当中，天然沥青的含量在一些诸如粉砂岩、碳酸盐的岩性当中可能占主导地位。

分布

油砂在加拿大分布

加拿大天然资源公司油砂提炼厂

世界上85%的油砂集中在加拿大阿尔伯塔省北部地区,主要集中在阿沙巴斯克(Ashabasca)、冷湖（Cold Lake）和和平河（Peace River）三个油砂区，面积分别达430、72.9和97.6万公顷，

总面积与比利时的国土面积相当。加拿大的油砂由石英沙、泥土、水、沥青和少量的矿物质组成，其中沥青含量约为10-12%。现已查明，加拿大的油砂中沥青的总含量达4000亿立方米，是世界上最大的沥青资源，其中240亿立方米分布在表层（地下75米以内）、3760亿立方米分布在深层。

油砂中石油的含量依开采和提炼技术的不同而有所变化。按目前的开采和提炼技术，阿尔伯塔的油砂中储藏有原油1800亿桶，少于沙特的2620亿桶，高于俄罗斯的1120亿桶。但随着油砂提炼技术的改进和石油价格的上涨，到2020年现有的油砂资源可望多提炼出1300亿桶石油，使加拿大的石油总量达到3100亿桶，成为世界第一石油大国。

加拿大政府高度重视油砂资源的开发和技术研究，联邦政府和阿尔伯塔省政府均设有多个油砂研究机构，如联邦政府的Devon研究部和阿尔伯塔省政府的阿尔伯塔研究理事会等。自1996年到2010年期间，加政府共投资340亿加元于60个大项目中，改进和计划改进油砂开采与提炼技术，扩大生产规模。据加拿大官方统计，到2010年其可进行商业开采的油砂储量约相当于1750亿桶石油，仅次于沙特阿拉伯的石油储量。

油砂在中国分布

西藏羌塘和伦坡拉盆地的油砂矿区

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。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100亿吨左右。主要分布在新疆、青海、西藏、四川、贵州。此外，广西、浙江、内蒙古也有分布。我国油砂远景资源量为100亿吨，预计到2050年，产能将达到年产1800万吨。

油砂资源在各含油气盆地中均有分布,主要分布在4类盆地中：西部挤压盆地，东部裂谷盆地，中部过渡型盆地及南部山间盆地；其中，准噶尔盆地、塔里木盆地、羌塘盆地、柴达木盆地、松辽盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地等7个盆地中油砂资源量巨大，是未来我国油砂资源勘探开发的重点区域。与世界非常规油气资源研究与利用相比，我国在非常规油资源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400平方公里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1.04亿吨，其中达到B级以上储量的矿床面积9.6平方公里，可供开采的油砂量为1350万立方米，含油量达357.5亿吨。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。

开采

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。

SAGD循环预热示意图

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。

生产及环境

生产

加拿大石油生产者联合会（CAPP，是一个工业企业的社团组织）预计，到2025年其产量将接近350万桶/日。

环境问题

对众多的批评者而言，开采油砂带来的环境后果就摆在眼前，它们就是叫停增产油砂的充足理由。为获取焦油砂，各开采公司用推土机在湿地上推出一个巨大的的露天矿坑。在矿坑内，世界上最大的倾卸卡车将这些黑金运到附近的分离工厂，在这里，这些含有沥青的土被压碎和稀释，沥青然后就浮于表面可以被分离出去。这个分离过程需要消耗大量的水和能量，并产生了声名狼藉的“尾矿”，这些尾矿由剩下来的砂子、残存的沥青、水、黏土颗粒和污染物组成。由这些尾矿形成的湖泊有的已经存在几十年了，成了大地的一块疮疤。

用挖掘油砂的方法采油只占整个沥青油产量的一半以上而已。随着浅层油砂矿资源的枯竭，这种采油工艺的比重将逐渐下降。提取埋藏更深的油砂中的石油看起来雅致一些了，但对环境也造成损害。典型的工艺是先钻井，然后通过井眼将蒸汽泵入地下，油砂中的沥青被蒸汽熔化，这样便容易被抽吸至地面。加热蒸汽需要燃烧大量的天然气，这个过程排放出大量的二氧化碳。开采油砂矿的批评者们说，这两种方法都威胁到当地的河流，毒死了鱼类，破坏了景观，杀死了野生动物，污染了空气。

反对生产这种“脏油”的运动已经形成势头。由加利福尼亚的领头的几个州都通过了相关立法，旨在阻止本州公民获得产自艾伯塔的石油。一些美国零售商虽然发誓不购入产自油砂的燃料，但却没有兑现其诺言。各环保组织联合发起了一项“重新考虑艾伯塔”的运动，劝阻游客不要到这个省去旅游，直到该省停止扩大开采焦油砂为止。

艾尔伯塔省政府通过在报纸和时代广场做广告的方法进行了反击。油砂业界也推出有特色的宣传广告，通过普通工人的口大谈油砂矿产生的奇迹。该省政府与石油公司经常为记者和环保活动家们提供免费到艾伯塔旅游之便，希望他们能通过所见所闻认识到事情比他们想象的要好，使他们放弃反对的立场。这种坦诚的表现通常带来的是更多的负面报道。

1600只野鸭的尸体漂浮在一个尾矿池中的照片与其它令人触目惊心的场景一道，使艾伯塔北部看起来如同月球表面，环保主义者们成功地抹黑了艾伯塔的品牌。普雷斯顿·迈克易切恩（Preston McEachern）是艾伯塔省政府的水环境科学家，他说：“油砂已成为环保人士眼中的格陵兰海豹”。人们用棍棒就能轻而易举地击杀这种温柔的动物。

大卫·辛德勒（David Schindler）是阿尔伯塔大学的一位生态学家，他长期以来一直在出版同行评审研究报告。这些报告显示，质量不断改进的大烟囱（通过它们将沥青转化成合成石油）释放到空气中的排放污染了阿萨巴斯卡河。这条水量巨大的河流流经油砂矿埋藏的地带。他在9月份发表了一些畸形的大菱鲆和其它鱼类的照片，这些鱼都来自这条受到污染的河流。他的研究因而得到公众的更大关注。这些照片促使联邦政府介入进行调查。

清污减排

有些环境问题解决起来很容易。一个长期存在的想法是在最终可能被用于沥青采掘的地区建立一个大型野生动物保护区。只有在开发商恢复了它采矿已经破坏了的土地的情况下，才允许这家企业在保护区内撕裂同等面积的土地。彭比纳研究所认为，采用这种方法，该地区高达40%的土地可以得到保护，同时又不影响石油生产。

他说，辛德勒博士在阿萨巴斯卡河内发现的各种脏东西有消除的办法，就是改造这些大烟囱，在烟囱内安装“简单而现成的”气体洗涤器。虽然没有法律规定要这样做，许多公司还是在烟囱内安装了这种二氧化硫滤除装置。到2013年经营者们必须安全地处理其油砂生产中一半尾矿的强制性法规已经部分完成。彭比纳研究所认为，许多运营商无法在最后期限内达到要求，而且还需要立法规定另一半尾矿的处理。

参考资料

1.油砂是如何开采出来的·中国矿业网