选修课期末论文课程：非常规油气资源开发理论与技术论文题目：油砂分布与开采的相关问题研究分析10级勘查技术与工程专业一班1400100102李阳油砂分布与开采的相关问题研究分析一、非常规油气资源的前景世界范围内的非常规资源蕴藏十分丰富，非常规油产量超过7500×104t∕a，非常规天然气超过1800×108m3∕a。

近年来非常规油气资源的勘探开发，已经使人们认识到了它对未来世界资源格局的影响。

作为非常规油气资源的主要来源，在世界能源供给中起着巨大作用。

我国非常规油气资源也比较丰富，油页岩、油砂、煤层气和天然气水合物等开发潜力巨大。

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，有待进一步的加大科研投入。

油砂及其利用前景油砂是一种非常规性含原油的砂状矿藏，由砂、沥青、矿物质、黏土和水以相互结合的方式构成，是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物的统称。

不同地区油砂矿的组成不同，沥青是其主要成分，含量可占到1％～20％，砂和粘土占80% ～85%，水占3% ～6%。

又称“沥青砂”、“稠油砂”、“重油砂”或“焦油砂”。

其中的沥青经过焦化、蒸馏、催化转换、加氢处理等复杂的工艺环节被从油砂中提取出来后，可产生类似天然石油的“合成原油”。

用油砂生产合成石油的第一步，是将其中的沥青与砂、矿物质、黏土以及水分进行分离。

然后在分选厂，通过加热过程，将漂浮在大型分离池表面的沥青加工成各种石油产品。

油砂的特点：1、通常含有80%～90%的无机质（砂、矿物等）、3%～6%的水和6%～20%的沥青。

油砂沥青是烃类和非烃类有机物质，是稠粘的半固体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，正构石蜡族烃达到了几乎耗尽的程度，因此饱和馏分中没有或几乎没有正构石蜡族烃。

油砂资源分布广泛，根据美国地质调查局的相关数据表明，世界油砂油可开采资源量为6510亿桶，约占世界石油资源可开采总量的32%，开发潜力巨大。

如果全部开发利用，大概可使世界消费上百年。

由于其开采成本较高，起初并不被人们所重视，但随着油价的飙升与油砂开采技术的革新，油砂越来越吸引投资者的目光。

随着世界经济对烃类需求的不断上升，未来能源的巨大缺口在很大程度上要依靠包括油砂在内的非常规油气资源来弥补。

目前，对于油砂资源的研究和开发，世界各国均在加速进行，其占世界烃类能源的比重在不断增加，在今后的能源结构中起着至关重要的作用，勘探前景巨大，综合利用前景广泛。

二、油砂的分布全球油砂资源分布主要沿环太平洋和阿尔卑斯带。

涵盖了：东委内瑞拉盆地、阿尔伯达盆地、中国东部诸盆地和一度坎贝海湾、欧洲诸盆地。

在世界油砂资源中加拿大资源储量位居世界第一，为 2.9×1012桶。

俄罗斯第二为0.7×1012桶。

美国第三为6.9×1010桶。

虽然目前全球缺乏系统评价，但就目前数据可以看出，世界油砂矿资源相当丰富。

俄罗斯境内各含油气盆地几乎均有发现，90%集中在古老地台区的隆起地带和断裂带。

美国油砂资源主要富集于阿拉斯加州和犹他州，各占总数的30%左右。

油砂在加拿大的分布加拿大是油砂矿资源最为丰富的国家，也是目前世界上真正实现大规模的油砂开采，形成完整的上中下游产业链的国家。

其油砂矿约占全球总量的77%，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，几乎从泥盆系到上白垩纪统均有分布。

油砂分布在盆地东部较浅的白垩纪下不，总体处于不整合面上面。

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m3，是世界上最大的沥青资源，其中240 亿m3分布在表层（地下75米以内）、3760亿m3分布在深层。

其中艾伯塔盆地的最大油砂矿阿萨巴斯卡估计储量9.2×1011桶。

是唯一一个出露地表的油砂矿，进行露开采。

照目前消费水平，足以保证加拿大国内原油需求200年。

这也使得加拿大石油储量在全世界排名第三，仅次于沙特阿拉伯和委内瑞拉，超过伊拉克、伊朗和科威特。

我国油砂资源的分布我国也是在世界油砂矿资源丰富的国家之一，结合调查认为，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。

分布特点是：范围广泛、层位多、厚度小、含油率低等。

主要分布在新疆、青海、西藏、四川、贵州等地。

我国油砂远景资源量为100亿吨。

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。

不同板块的发生、发展和碰撞等地质活动好、控制了中国大陆内部不同含油气盆地的形成和演化。

形成了西部挤压盆地油砂、东部伸展盆地油砂、中部过度型盆地油砂和南部地台型盆地油砂多种类型。

准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、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。

三、油砂的开采技术由于油砂是由沥青、啥、富矿粘土和水的混合物，流动性差，通常石油和天然气是通过钻井从多孔隙岩石中收集并使用油泵抽出而获得，但油砂必须用萃取工艺分理处沥青，再从中提炼出重油。

它的这种特殊性质决定了它的开采方式与常规石油开采方式不同。

同时根据其深度不同，采用的开采方法也是不一样的。

根据油砂矿的不同条件，国际上常用的开采方式有：露天开采、就地开采和其他开采方法，其中露天开采与就地开采占主要地位，而较为成熟的开采方式是露天开采。

露天开采法露天采矿分为采矿和萃取两个部分，主要适用于埋深＜75m、厚度＞3m的近地表油砂矿，通过建造巨大的露天矿场以及萃取设施，运用采矿的方式进行油砂开采，此方法沥青平均采收率为75%。

露天开采所需的设备、费用较其他方法好，技术较为成熟，在加拿大及委内瑞拉等地已形成大规模工业开采。

露天采矿的主要工艺流程是：除去盖层、用铲车挖出油砂、将油砂运送到粉碎装置、碾碎混合成砂浆、用水运送到萃取装置、将沥青从油砂中分离、进行为渣处理等。

油砂矿采出粉碎后，与热水及蒸汽混合，沥青粗分理出后用轻油稀释，在用离心法分离。

该法得到的沥青粘稠度极高、流动性极差。

近年来，随着各国科研及经费的大量投入，油砂开采工艺有了较大的进步和提高。

铲车和卡车的投入开采，增加了开采的灵活性，同时也降低了成本；用水力运输管道系统代替和传送带系统，使油砂达到运输要求，简化了分离沥青和砂的萃取过程，确保了最佳分离条件，降低了能量消耗；实现了可移动式矿区开采技术，即把采出的所有矿运输到提炼厂，再将地层砂返回到采矿区，生产操作范围小、项目费用少，能满足大型提炼厂的需求。

就地开采对于埋藏较深的油砂，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，这类油砂约占油砂储量的85%以上，需要就地开采。

就地开采又份热采法和冷采法，目前热采法比较成熟度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。

出砂冷采法。

是加拿大近年来发展起来的一项新的油砂开采技术。

主要原理是：1、通过出砂冷采在油藏中形成“蚓孔”及网络，使油层孔隙度和渗透率大幅增加，极大地提高了油砂的流动性。

2、稳定的泡沫油使原油密度变得很低，从使粘度极大地油砂得以流动。

3、油层中的大量油砂使得油层的强度降低，在上履地层压力作用下，油层将发生一定程度上的压实作用使孔隙压升高，驱动能量增强。

4、远距离的边底水可提供一定程度的驱动能量。

最适用的油藏条件是油藏胶结疏松、埋藏深度在400-500m、油层厚度大于10m，井位部署忌靠近边底水，多采用从式斜直井并组进行开发，采油工艺采用适宜高含砂和高原油粘度的高转速大排量螺杆泵。

出砂冷采技术具有投资少、日产油量高、开采成本低和不伤害地层等优点而被广泛应用。

蒸汽吞吐和蒸汽驱技术。

蒸汽吞吐是一种相对简单的和成熟的注入蒸汽开采油砂技术，蒸汽吞吐的机理主要是加热近井地带原油，使之粘度降低，当生产压力下降时，为地层束缚水和蒸汽的闪蒸提供气体驱动力。

蒸汽驱是目前大规模工业化应用的热采技术，其机理主要是降低油砂粘度，提高原油的流度，烃汽与蒸汽一起凝结，驱替并稀释前缘原油，从而留下较少较重的残余油。

其特点是：采油速度快、采收效率高、经济成本低。

井下就地催化改质开采技术。

此法相当于将地面炼油厂搬到地下，通过油田开采中常用的砾石充填或压裂作业中支撑剂注入的方式将固体催化剂放置到油层中生产井附近，向地层中注入氢气或合成气。

通过就地燃烧原油产生就地改质需要的温度条件，使油气流过加热的催化剂层开采。

该项技术难度较大，需要突破的两个方面是催化剂技术研究和原油大规模与催化剂反应技术。

其他开采技术除了上述技术外还有一些技术也开始应用于油砂开采，例如微波采油技术和巷道开采技术等。

微波处理油砂能改变油砂中油的各组分含量，从而改变油砂油的性质，将油从油砂中分离出来，是目前广泛研究的方向。

微波开采技术是将大功率下到要做用的的油砂层位置，微波在油砂层中传播时使温度升高，油的粘度降低，原油开始流动即可采出。

巷道开采的原理是对埋藏较深的油砂先打一口竖井，然后在油砂层掘进集油巷道，再利用水力冲刷法或螺旋钻机法进行油砂开采，并进行油、砂的粗略分离，最后通过水利系统将少量砂浆和油砂输送到地面。

四、总结油砂的分布和储量较为丰富，集中在环太平洋带和阿尔卑斯带，根据其成藏位置、深度不同，其对应的开采技术也不相同。

成藏75m以上的浅藏适宜露天开采，较深的需用地下开采法（包括蒸汽吞吐和蒸汽驱技术、蒸汽辅助重力泄油技术、注入溶剂技术等）。

开采出来的油砂进行油、砂分离一步步提取出油。

非常规油气资源作为继常规油气资源的重要能源来源，将会为能源日益紧张的人类社会的补给。

随着人们把目光转向非规油气资源，油砂进入了人类的视野，对于油砂的研究开发也在不断的加深。

参考文献:1、《规油气资源勘探开发的几点思考》作者：翟光明（工程院院士）期刊：《天然气工业》2008.12.282、《国内外油砂资源研究现状》作者：单玄龙、车长波、李剑等期刊：《世界地质》2007.4.263、《挤压型盆地油砂富集条件及成矿模式》作者：赵群、王红岩、刘人和等期刊：《天然气工业》2004.4.284、《加拿大油砂资源现状和石油管线建设分析》作者：邱海俊、任收麦（作者单位：国土资源部油气资源战略研究中心）期刊：《中国国土资源经济》2009.5.22 5、《油砂开采技术和方法综述》作者：郑德温、方朝合、李剑等期刊：《西南石油大学学报》2008.6.30 6、《油砂开采现状及开发技术进展》作者：陈媛媛、刘洪伟期刊：《石油化工应用》2011.3.307、《油砂资源的开发利用》作者：崔苗苗、李文深等期刊：《化学工业与工程》2009.1.26。