主题:【99%剽窃加1%原创】加拿大油砂及其勘探开发简介(1) -- oiler2
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家园 【99%剽窃加1%原创】加拿大油砂及其勘探开发简介(3)

[SIZE=3]油砂相关的经济问题[/SIZE][SIZE=3]生产技术[/SIZE]

油砂的开采方式大致可分为地表开采法(Surface Mining或Open Pit) 和原地钻井采收法(In-situ Operation) 两种(图7)。目前世界上只有 Syncrude、Suncor及Shell Canada 家公司在阿尔伯塔省东北部的矿区利用地表开采法进行生产,另外由PetroCanada 担任经营人的Fort Hills 矿区已得到阿尔伯塔省 EUB (Energy and Utilities Board) 之核准,相信日后将陆续有其它油公司加入同类型之开发行列,地表采矿之日产量也将逐年增加。

油砂储集的深度若小于75公尺则可用地表开采方式,采出来的油砂须用热水进行分离。阿尔伯塔省Suncor Energy及Syncrude Canada的开采计划是就地

改质成合成原油,然后再以油管送到精炼厂。而另一个Albian Sands Energy的开采计划是将油砂与稀释剂混合后,再送至430公里之外靠近Edmonton北边的

Scotford改质厂提炼。在2006年,地表采矿的总生产量约达每天60万桶。在加拿大阿尔伯塔省能源局所估算的1,740亿桶可开采储量中,有320亿桶是可以用

现行的地表开采技术取出。

当油砂深度超过75公尺,就无法以地表开采采方式生产,必须使用原地钻井采收法(In-situ Operation),它是目前较普遍使用的油砂生产方式,原地钻井

采收法又可分为:

1.蒸气循环激励生产法 (CSS, Cyclic Steam Stimulation)(图8);

2.蒸气辅助重力驱动生产法(SAGD, Steam Assisted Gravity Drainage)(图9);

3.指跟蒸气注入法 (THAI, Toe-to-Heel Air Injection)(图10);

4.低温重油并砂生产(CHOPS, Cold Heavy Oil Production with sands);EUB在估算可采收的油砂资源量,是根据不同地区的原始储量及采

收方式,而采用不同的采收率来计算。若以低温采收,其采收率约为5%;在Cold Lake的循环热蒸气采收可达约25%;在Peace River的SAGD可达40%;在

Athabasca的SAGD约50%。 地表开采则可高达82%的采收率。所以采收率是随地方及探收方式之不同而有明显差异(National Energy Board, 2006)

1. 蒸气循环激励生产法 (CSS, Cyclic Steam Stimulation)(图8): 在大部份的区域,油砂是无法使用低温方式来生产,而必须注入蒸气到储集岩中来提高温度

以降低油砂的黏度。当温度上升时油砂中油砂的黏度就急剧下降。蒸气可以经由水平井或垂直井的方式注入。在Cold Lake地区,油砂一直是用蒸气循环激励

法来生产,在此过程中,先在目标井挤注蒸气(注入的高温蒸气可以加热地层以降低重油黏度)之后,即关井闷热(闷热可以使蒸气高温由井口向外传导或

对流,使重油黏度降低而具流动性)之后,再开井生产(将具流动性之重油生产出来),重复上述注入(huff)-闷热(soak)-生产(puff)三个阶段的生产操作即为

CSS。不过,使用这种重复的方法虽然可以快速生产石油,但其采收率比其他热采收法还要低,大约在25-30%左右。本研究将根据模拟矿区之地层资料而

建置数值模式,采用蒸气循环激励法(CSS)而计算石油生产量及储量。

2. 蒸气辅助重力驱动生产法(SAGD, Steam Assisted Gravity Drainage)(图9):是由”阿尔伯塔省油砂技术研究机构”研发出来,最被广为使用。此种萃取的方

式就是在水平生产井之上的5公尺处有另一口水平蒸气注入井。蒸气井会产生加热的效果,油砂受热后就会流动,依重力原理,就会流入在其下方的生产井

。除了注入蒸气外也可注入稀释剂以降低其黏度。

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图8 蒸气循环激励生产法 (Cyclic Steam Stimulation, CSS),资料采自http://www.aapg.org/explorer/divisions/2004/11emd.cfm

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图9 SAGD 是采用一水平对井,在上方者为注蒸汽井,而下方者为生产井。

目前 Imperial Oil 油公司在Cold Lake 的油田便是采用CSS的方法生产,日产量达十余万桶。而SAGD 并非适合于所有重油矿区,其适当之条件是: 1.油层厚度最好大于10公尺; 2.油层于垂直方向需连续,不能有阻隔层(如页岩层),因为这些阻隔层会妨害蒸气室之形成; 3.没有大于两公尺厚之底水层,以

免大量流失热量; 4.无气盖层; 5.矿区附近有水源; 6.有天然气源。近年来由于 SAGD 技术仍不断发展,技术渐渐成熟,对重油及油砂矿区之开发更为有

利。截至目前为止,SAGD 是目前所有钻井生产方式中用以开采地下埋藏原油(Original Oil-in-Place) 之采收率(Recovering Factor)最高者,可达50%至70%,亦是目前被评估为较具经济效益的方法。

3. 指跟蒸气注入法 (THAI, Toe-to-Heel Air Injection)(图10): 由Bath大学的Dr.Malcolm Greaves及Petroleum Recovery Institue (现在是Alberta Research Council)的研究人员Dr. Alex Turta于1993年所发明的。他们在研究如何增加采收率时,认为用”燃烧”方式是加热地下油砂最佳的方法。PetroBank Energy加以改良并仍延用同样的名称,它使用一对井,一口是水平井,另一口则是垂直井,水平井安置在靠近储集岩的底部当作生产井,另一口垂直井则在储集岩较高的位置用以注入蒸气,这就像人的脚一样,水平井有一个脚跟(Heel)及脚指(Toe)-水平井弯曲的地方像脚跟,井的终点就像脚指,藉由燃烧以熔化油砂中的油砂,并推至水平生产井。蒸气预先注入油砂层以软化油砂。这种生产方式,可降低操作费用、消耗较少的水及天然气、生产较轻的油及降低温室效应。在实验室中证明该种方法的采收率可达70-80%。

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图10 THAI使用一对井,一口水平井,一口则是垂直井,像脚跟及脚只。

4.低温重油并砂生产法(CHOPS, Cold Heavy Oil Production with sands): 有一些地区,由于油砂的位置太深,而无法使用地表开采,在短期内或许可以单纯

用井来生产而不须注入蒸气。这种低温生产是把砂和油砂一起用井取出到地表,然后再进行分离。把砂取出来后在储砂层会造成通道或形成具较高渗透率的区带,这将有助于油砂的渗出(Dusseault, 2001)。在许多情况下,操作成本佔供应费用的一半(表3)。用来产蒸气的天然气费用佔大约65-75%操作成本。在有利情况下,生产每桶的油砂需1.05千立方英尺天然气。如果在采矿或萃取油砂时以天然气作为燃料,生产每桶的油砂需0.7千立方英尺天然气。有关于天然气和水的量使用,最近相关的研究集中在如何减少蒸气对油比率,而除非在油砂产地有改质厂可将油料升级到合成原油(Synthetic crude oil, SCO),就必须以三分之二油砂和三分之一稀释剂混合后被运送到改质厂。而运送稀释剂到产地也是一个潜在的挑战。

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表3 各种采收方式之费用预估,在许多情况下,操作成本佔供应费用的一半,业界认为WTI油价约须在70元以上,油砂才具有经济效益。(修改自

National Energy Board报告:Opportunities and Challenges to 2015, 20076月出版; 参考 http://www.neb-one.gc.ca/clf-nsi/rnrgynfmtn/nrgyrprt/lsnd/lsnd-eng.html, )

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