《Times》曾将油砂称作加拿大埋藏的“能源宝藏”，油砂使加拿大从一个并不富油的国家一跃飙升至世界原油储量第三位，成为美国最重要的石油供应方。

△ “Keystone Pipeline” 横跨美国中西部农业区但是油砂毕竟与常规油气大不相同，它是与粘土、砂粒和水混合在一起的胶状物质。每提炼2吨油砂才能产出1桶原油，而这个过程需要消耗5桶水，排放的温室气体也是生产常规原油的4倍，油、砂分离产生的尾矿池更被看作是世界上最大的毒性蓄水池……

△加拿大最大的油砂矿区Alberta

△远处的油砂矿区紧挨自然湿地因此，环保人士将它称作“Dirtiest Oil”（脏油）。油砂究竟是加拿大的能源宝藏，还是生态环境污染的罪魁祸首呢？本文为你解密油砂产业。

关于油砂，你应该知道

油砂概念

油砂（Tar Sands）和常规石油一样，都是由大规模生物降解而成，但油砂含油量少，沥青含量约占10%、还有5%的水，其余85%为固体物质（砂、粘土等）。

△Tar Sands本意是沥青砂，加拿大政府美其名曰Oil Sands二微观看油砂油砂的结构可以分为亲水性和亲油性两种。亲水性油砂是每一颗砂粒均被水膜润湿，沥青包围住水膜的外层，即所谓的油包水、水包砂；亲油性的油砂则是水包油、油包砂。

△水膜的存在有利于沥青和砂粒的分离，加拿大Athabasca的油砂属于亲水性油砂

三全球油砂资源分布

油砂占据了全球石油储量的66%，根据2010年美国地质勘探局（USGS）的统计，全球23个国家的598个沉积层都含有油砂，储量排名依次为加拿大、哈萨克斯坦和俄罗斯，三个国家坐拥全球油砂可采总量的99%。

△全球油砂资源分布全球70%的油砂集中分布在加拿大的Athabasca、Peace River和Cold River区域，地质可采储量达到1768亿桶。

△Athabasca油砂矿区资源最佳哈萨克斯坦的油砂储量为420亿桶，占全球可采储量的16.8%。俄罗斯的油砂资源量为283亿桶，其多数矿藏尚未评价，主要分布在伏尔加—乌拉尔盆地和西伯利亚盆地。不幸的是（谢天谢地！），中国的油砂不多，可采储量只有22.6亿吨。目前中国的油砂分离技术尚处于室内试验阶段。

油价高点期间，油砂产业热火朝天，但国内油砂储量小，难以形成有效开发。所以，国内各大油企纷纷将目光转向海外。油砂如何开发？与常规油气开采有什么不同？

开采油砂的方法 

油砂有两种开采方法：工程型开采和技术型开采。

一工程型开采我们先一起目睹一下工程型开采壮（can）观（lie）的现场

 

 

△美国卡特公司生产自卸载重车，迄今为止全球最大的卡车，装载重量达400吨它的小伙伴也一定不会逊色，超级挖掘机——电铲车

 

 

 

△这种铲车抓一把就是50吨(⊙o⊙)…（有本事咬我呀）

 

△还有灵活的重型挖掘机重型机械的应用降低了油砂矿采的成本。看完上面的图片，聪明的你可能已经知道什么是工程型开采了，工程型开采适用于埋深浅（小于75米）、厚度大于3米的油砂矿藏。加拿大20%的油砂资源采用该方式。

△板块运动导致加拿大油砂埋深较浅全球最大的油砂矿Athabasca矿区面积达到14万平方公里，矿藏埋深750米以内，其中深度小于120米的矿藏适宜露天开采。

△1984-2011年，Athabasca露天开采面积不断增大露天矿采步骤：Step 1：砍伐所有树木，移除所有灌木和植被

 

Step 2：移除地表泥层

Step 3：排出油砂层内水地层水会在压力作用下渗出地表，地表变得疏松，开采设备难以顺利工作。因此，作业现场往往布满了抽水井，连续不断抽出地层水并泵送至储水池。排水工作是油砂开采作业中的重要环节。

Step 4：移除上覆岩层该层含有砂、粉砂、粘土和少量的沥青等物质，可以作为建筑材料铺设道路，修建尾矿堤坝等。

Step 5:挖掘矿坑

Step 6：挖掘机挖出油砂，运送至加工厂

△油砂的开采周期可长达30-40年Step

7：尾矿砂回填矿坑

Step 8：种植植被，恢复生态环境

实际情况是油砂矿区开采周期超过30年，地表一片荒芜。

 

△生态环境难以恢复

二技术型开采通

过以上学习，我们可以理解埋藏较深的油砂（大于200米）并不适于工程开采（成本太高呀！！！）所以我们需要通过技术较低成本的开发油砂资源，具体方法是注入蒸汽，加热油砂中的沥青，使之流动。

这时开采过程就和稠油开发过程类似了。

△蒸汽吞吐：分为三个阶段，注入蒸汽；关井焖井；开井生产

△重力泄油：在油砂层钻两口平行水平井，上部井注入蒸汽加热油层，沥青被加热后，由于重力作用原油流入下部生产井口稠油开发详见石油课堂007期文章— 脑洞大开的“稠油开发”虽然技术型开采看起来并不像露工程型开采那样怵目惊心，但地下情况复杂，注入的蒸汽和溶剂难以全部回收，存在污染土壤、地下水等更多不可控因素；注入大量蒸汽需要消耗更多的燃料，产生更多的温室气体，从这一角度来看，其对生态环境的破坏程度更加严重。

△蒸汽吞吐作业现场

Anyway，油砂如何转变为原油？

无论通过何种方式开采油砂，都需要对其进行分离提纯。不同品质的油砂，分离方式不同，目前已经大规模商业应用的是热碱水油砂分离法。

△油砂分离流程示意图将油砂转变为合格的原油，需要对油砂粉碎、溶解、萃取；萃取出的沥青还要进行改质等工序，下面跟随站长去研究油砂是如何一步步转变为合格原油的。

一准备工作

准备工作包括两部分：粉碎油砂→溶解油砂。

△准备工作流程示意图1.粉碎油砂为了避免油砂中的大颗粒、金属等物质破坏处理设备，提高油砂的分离效率，需要将油砂粉粹。卡车将满载的油砂倾卸至巨型料斗内，料斗下部的板式给料机将油砂运送至粉碎机进行粉碎。

△粉碎流程为降低运输成本，料斗及粉碎机设备通常安放在油砂矿附近。

△料斗

 

△卡车向料斗中卸油砂

△板式给料机：位于料斗底部，将油砂运送至粉碎机

 

△粉碎机

 

△双辊破碎机

 

 

 

2.溶解油砂细碎油砂颗粒与水、碱类试剂共同注入泥浆制备器中加热搅拌，形成浆状后进行油、砂分离。

△不断搅拌形成油砂浆料

二油砂分离

1.初次提取浆状混合物静置一段时间在重力作用下，混合物分为三层，上层是含沥青油的泡沫，底层是砂粒等较重组分，中间一层是油、水、砂、土等混合物。

△弃管作业

 

△重力分离器

△用来收集沥青泡沫的泡沫槽（沥青含量提升至60%）2.再次提取经上述步骤的沥青仍然含有40%的杂质，下一步通过添加稀释剂或者轻烃组分，来降低沥青的粘度，并通过重力分离，去除砂粒和水。重复以上操作，直至沥青含量高于98%。

△油砂萃取过程

△多级重力分离器得到原油通过水力管道泵送至处理厂（沥青黏度大，密度高，需要采用重型料浆泵）。

△泵叶轮巨大，推力强劲

 

△普遍采用大直径管道，油砂在管道中还会有一部分沉积

三油砂沥青改质

Athabasca盆地提取得到的沥青油含有17%的重沥青质，需要改质厂加工为合成轻质原油后，再送到炼油厂进一步加工，最终生产出汽、煤、柴等油品供应市场。

目前全球有10座改质厂，其中6座在加拿大，总加工能力为128.4万桶/日。

 

△Suncor、Syncrude和CNRL的三座改质厂，位于Fort McMurray北部

△CNOOC/Nexen Long Lake改质厂

△Shell位于Edmonton东北部的改质厂

△哈斯基位于Lloydminster的改质厂加拿大油砂沥青改质工厂大多采用加氢裂化和焦化的组合工艺，改质后的合成原油的API重度由9.0提高到31.8，硫含量从6.5%降至0.5%，金属杂质基本被脱除干净。

加拿大油砂产业发展历程

加拿大的Alberta曾经是人烟稀少、遍布原始森林的寒冷地带，现在因油砂而闻名世界。其实早在1875年，加拿大的地质学家就已经发现了油砂。到1915年，油砂仍然只应用于铺设道路，直到1929年，Karl Clark使用热水成功分离了油砂中的沥青，至此油砂的能源价值和商业潜力才被不断认可。1964年, 加拿大大油砂公司（Great Oil SandsCompany）开始经营第一个现代油砂项目。3年后所有权转让给太阳石油公司（Sun Oil Company），即Suncor公司的前身。自此全球首家油砂开采和加工一体化的公司诞生。

1974 年, Alberta政府大力扶持油砂项目，油砂产业在第一次石油危机期间得到快速发展。

△第一次石油危机随后大批石油公司纷纷加入加拿大油砂市场。

△1978年，加拿大合成油公司（Syncrude）进入Alberta

△1983 年，帝国石油公司(Imperial Oil)在Cold Lake地区进行油砂开发

△1986 年，壳牌(Shell )也开始在Athabasca地区开发油砂目前在加拿大Alberta省一共有15家油公司运行了26个油砂项目，预计未来10年间，加拿大的油砂产油量有望达到300万桶/天。

△1997-2007年间，Alberta省经济得到快速发展（数据来源于：加拿大统计局和Alberta统计局）

油砂开采中存在哪些问题？ 

尽管油砂开采给Alberta带来了巨大的经济效益，但当地挖掘和开采的方式对环境造成的破坏也是史无前例的。环保主义者称油砂是地球上“最脏”的燃料。油砂的开采和分离提取需要消耗大量水和能源，会排放更多的温室气体。由于油砂大规模开发，加拿大已成为全球人均温室气体排放量最多的国家之一，甚至不得不在2011年底退出了《京都议定书》。

△开采油砂排放的温室气体是普通原油开采的3-4倍露天开采破坏了地表植被，并且难以修复。

油砂分离和萃取过程产生尾矿不仅会污染地下水，并会随地下水的转移而污染更多的区域，危及生态环境。

 

 

△漂浮着油花的尾矿池

△每年大约有2000只鸟因接触尾矿池而死亡

如何看待中海油收购Nexen

2013年2月中海油以151亿美元（其市值溢价的60%）的价格将Nexen收入囊中，这是中国企业迄今完成的最大一笔海外并购。此外，中海油还承担了Nexen留下的43亿美元债务。中海油之所以不惜重金收购Nexen，看重的是通过收购获得非常规资源与技术，增加油气产量，而且通过全球布局提升中国对石油定价权的影响力。但Nexen的石油储量中64%是加拿大油砂资源，22%为英国北海深海油气资源。而油砂开发投入高且对油价波动敏感（国际油价在80美元/桶以上时，油砂开采才有商业价值）。相比较2013年收购时国际油价的90美元/桶，目前油价已跌破40美金/桶，而且今年7月份爆出的漏油事件使Nexen雪上加霜，Nexen市值目前已经大幅缩水，其油砂资产在成本及环保的双重压力下更成为了一块烫手的山芋……

石油课堂想说：有人评论国内央企的表现与中国股市的散户特点如出一辙，典型的“追涨杀跌”型。为了避免遭受类似的巨额损失，我们真的应该大力加强对世界石油市场经济规律的研究，研究过程不可以浮于形式和表面，更不能用结果预期来倒推分析过程。我们需要更好的把握国际原油价格变化的节奏，在下一轮国际原油价格上涨周期到来之前，抓住产能建设成本相对较低的机遇，苦练内功谋求发展。此外，建设国际一流能源公司的愿景不绝于耳，奉献低成本、源源不断的清洁能源是我们不变的承诺。过去几年间央企现金充沛，但往往怀有GDP情结，热衷于数字上的增长而忽视了最初的承诺，这不仅造成核心竞争力的日渐缺失，又给自己在未来经济增速放缓预期下安放了危险的定时炸弹，而这一切是否值得管理者深刻反思警醒呢？站长作为一名资深屌丝真的无力改变什么，只是内心隐隐作痛，如果拿着手机的你和我一样感同身受，那就请转发至朋友圈让更多的人看到吧！正义必胜！和平必胜！人民必胜！

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