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

全世界上沥青分布

全世界的沥青资源分布在22个国家的586处。沥青的沉积发生在碎屑岩及碳酸岩的储集岩中，并且多位在地表附近。自古以来，人类常用它来铺路及作为阻绝用的填塞物(sealant)。在某些地方，其面积范围及资源量都十分庞大，最著名的地方就是西加拿大盆地中的阿省北部。其中的三个油砂地区 :Athabasca、Peace River及Cold Lake (图5) 就占了全世界沥青资源量的三分之二以上(1.7兆桶)，此地区也是当今全世界上唯一有从沥青作商业生产出原油的地方。加拿大每年的总原油产近二分之一源自于沥青。其所占比例正逐年增加。

图5， 阿尔伯塔的3个油砂区

除了加拿大以外，在其他21个国家中，共有报导过359处的沥青沉积。尽管哈蕯克及俄国也有大量的沥青沉积量，其储量是紧跟在加拿大之后，但这两个国家还有大量尚未开发的传统原油，而由于传统原油的开发费用远比沥青来得低，所以在该国油砂尚未受到青睐。哈蕯克最大的沥青积是在北里海盆地，俄国则是在Timan-Pechora及Volga-Ural盆地。而北里海盆地、Timan-Pechora盆地及Volga-Ural盆地的地质条件正是与西加拿大盆地类似。另外，在俄国西伯利亚平台的盆地中也有大量的沥青。尽管全世界有很多处有沥青的报导，但多半没有较準确的资源量估算数字。若粗略地估算，全世界的沥青已有2.4兆桶的发现，且它地方应可能还有8,000亿桶。

加拿大的油砂资源

加拿大含有丰富之油砂蕴藏，估计其原始地下埋藏量约为1.6-2.5兆桶，目前其官方公布之经济可采储量达1,730亿桶，而当地石油界则认为有3,000亿桶以上，当今正在开发的约有100亿桶油砂蕴藏地区位于加国西部阿尔伯塔省(Alberta)，储集面积广达14万平方公里，约为台湾的三倍大主要分布于Athabasca、Peace River及Cold Lake等三个地区（图5），其中可露天开采之矿区都集中于东北部之Athabasca区域，此乃因油砂沉积深度越往东北则越浅且受到Athabasca河流域切割。可应用露天开采之可采储量估计近700亿桶，约佔油砂总可采储量之20%（表1）。现今阿尔伯塔省油砂矿区的沥青绝大部份产自白垩系的Manville群的地层，但不同地区之油砂产自不同的层位。尤其是近几年来，有一些公司如：Shell, Laricina, OSUM 及Sunshine等公司积极进行碳酸岩油砂的探勘及采收研究，使得原本不被看好的碳酸岩油砂地区之土地也纷纷标出去。由于油砂开采技术之逐年改进及油价节节升高，导致越来越多之石油公司投入了油砂之开发，生产量逐年增加，过去10年之总投资额超过200亿美金，而已正式公告或正进入开发阶段之公司或计划则超过20家，若含正在申请中的计划（一般而言，从递出申请书至核淮约需一年的时间）则超过50个，总投资额投资金额约达1300亿美金(表2)，至2015年开发完成后，每天总产量可能高达300万桶(图6)。加拿大阿尔伯塔省油砂矿区地质阿尔伯塔省内油砂及重油大致分布在前陆盆地东北侧地层抬升被侵蚀尖灭之外。由河流切割、较浅之处可用露天开采(图7)。

图6，

图7，

Mannville群的重油和油砂沥青源自多层地层，绝大部份是来自密西西比纪的Exshaw页岩。其重油产生的机制是:大约在古新世至始新世早期，白垩系以及前陆盆地时期之前的地层内的生油岩生油达到尖峰，并向东边抬升的地层移栖，一部份的原油在中途即被局部的地层尖灭或构造所封闭，大部份则移栖至最东侧Mannville群地层出露之处，其深度不超过七、八百公尺，并与地下水有接触，油气经由地下水的细菌所分解，去除较轻之分子之后,就遗留下大量的重油或沥青于地层之中。Mannville群代表前陆盆地早期的第二沉积循环，是第一个分布范围广布整个西加拿大沉积盆地的地层，主要为陆相和浅海相堆积。其沉积循环可以储集最多量油砂，主要是位于Athabasca地区的McMurray层。

• 【99%剽窃加1%原创】加拿大油砂及其勘探开发简介（1）

看见白沙项目那张图跟我的地热可真像一张图呀, 不过这油就是比俺那热水值钱呀, 要是俺的热水也能卖到146刀/桶就好了.

我以前读过华尔街日报说油砂的石油cost大约是20刀/桶, 这数据准吗?(不泄露机密的话)

名作家=99%剽窃+1%原创 马克.吐温 《加利福尼亚人的故事》 7/7/1908

[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。

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

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%。

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。

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, )

• 【99%剽窃加1%原创】加拿大油砂及其勘探开发简介（1）

[SIZE=3] 重油运输技术问题及市场[/SIZE]

要将超黏的重油和油砂的运输到产地之外，重油需要与稀释剂(石脑油、凝结油或轻油)混和，或者油砂在产地改质成轻油以减少黏度。油砂最终通常以三种形式售出: 1.油砂的原物料与稀释剂(Diluant)混合之后为油砂混合油(Blended Bitumen); 或称Dibit (Diluant/Bitumen); 2.合成原油(SCO), 是油砂改质后的产品; 3.油砂掺配轻油(Diluted Bitumen), 或称Synbit (SCO/Bitumen)(图11)。

图11 重油的过程产品及其价钱,以2006年一月原油每63美元为基準(资料采自CAPP-Canadian Association of Petroleum Producers, http://www.capp.ca/)。

[SIZE=3]经济及产业环境问题[/SIZE]

地表开采法的经济重点是初期的投资、人工费用及维护成本较高，从经济的角度来看，符合经济规模的最小炼量为100,000bpd。在地加热法的经济重点是:天然气的价格及最低的蒸气／油的比值，这两项是开发计划成功与否的关键，符合经济规模的最小炼量为20,000~30,000 bpd，一些先进、可降低能耗的技术有VAPEX及OPTI製程。改质的经济重点也是初期的投资、人工费用及维护成本，但改质製程的选择也很重要，天然气的消秏是製造氢气最大的费用支出，焦碳製程虽可不使用氢气，但产率较差且有废弃物的产生。其他的经济因素包括加币升值问题、原物料上涨问题、人力短缺等都会影响投资评估之考量。阿尔伯塔省的石油出口量相当于某些石油输出国组织(OPEC)成员国，如阿尔及利亚或科威特的出口量。阿尔伯塔省是世界上环保型燃料－天然气－的第二大出口地和第三大生産地，并向一百个国家出口先进的能源技术及服务。

阿尔伯塔省生産的石油及天然气一半出口到美国，供应美国石油消耗量的百分之五、天然气消耗量的百分之十二。 二零零六年，阿尔伯塔省约有百分之六十的石油産量是来自油砂。从前，阿尔伯塔省的经济以资源型産品如小麦、煤炭、石油及天然气等为主。过去二十年间，阿尔伯塔省藉由开发高附加值産业，如石油化工、电讯、食品加工、工程谘询服务等，发展了多元化的经济。阿尔伯塔省的城市是全球最佳的居住地点之一，从创业及经营两方面来看，它们是最具成本竞争性的。在KPMG公司调查的六十三个城市中，艾德蒙顿排名第二位，卡加利市则排名第七位，是加拿大第二个拥有最多企业总部的城市。在过去二十年内，阿尔伯塔省每年的平均经济增长率是百分之四点二，增长率为加拿大最高。

艾德蒙顿市是阿尔伯塔省之省会，该市无论在生活环境、劳动市场、平均房价、平均教育水準、教育机构、生活环境、税率、服务水準以及经济成长率等均在加拿大城市中佔有优势，并且在该城周边之石油产业方面具有相当完整之上中中游产业链。

[SIZE=3]阿尔伯塔省石油税的问题[/SIZE]

为了鼓励投资，于是阿尔伯塔省政府业界商讨制订了一套新的权利金制度，使得权利金的支付条件更加透明化和制度化，有利于有意投资油砂开发者作更明确的财务评估和规划。加拿大联邦政府在1997 年 9 月开始实施新的开采权利金制度。这套新的制度将权利金的计算基础由原本的产值改为营业额，且将投资案的投资成本回收时间列为支付条件的分界点，也就是在投资者所投入生产油砂的成本尚未回收前，所须支付的权利金由原本产值的 1%-5% 修改为售油收入的 1%。而在投资的成本回收后，权利金的支付则由旧制度的 25% 至 50% 油砂产值支付比例改为净所得 (Net Revenue) 的 25%。此外政府也提出研发费用可抵部份权利金的条例，用以鼓励业者主动研发更好的开采生产技术。Alberta政府在1996年为鼓励发展油砂开采，权利金的给付是依油砂油的价格，而不是合成原油的价格，在所有的固定投资资本都回收之前，只收1%的税，回收之后征收的税是25%，其实就是鼓励扩产。比起传统的生产者在探采及税赋上有很大的利基。

但最近由Alberta省政府委託一个由六个专家组成的独立审查小组,针对亚伯达省石油税法的实行提出报告,由于油价节节高涨，建议将油砂投资回收后的税由25%增加为33%。此举已在阿尔伯塔省掀起石油界一阵争论与强烈反弹,省政府须面对石油工业的兴衰及民众的要求以及石油业者的压大作出决定,其结果势将影响未来投资情况。新的法规预定从2009年开始实施，新的权利金法规实施后，估计政府可增加20%的权利收入。在投资者所投入开发成本尚末回收前:

旧法规: 所须支付权利金为矿区总售油收入的1%

新法规: 以1%开始, 油价在加币55至120之期间将逐渐升至9%

在投资成本回收后:

旧法规:权利金的支付则矿区净售油收入(Net Revenue)的25%或者总售油收入的1%，视何者金额较大而定。新法规:权利金的支付则矿区净售油收入(Net Revenue)的25%开始, 随油价由55元涨至120元时,逐渐增为40%。

• 【99%剽窃加1%原创】加拿大油砂及其勘探开发简介（1）

每桶油砂需要1.0-1.25GJ能量的天然气，而一桶油砂的能量是6GJ，占了17-20%，还不错。我见过一个数字说很多地方原油的开采能耗都已经占到了20%了。油砂成为最终燃料的过程，还需要消耗30-35%的能源，综合下来，油砂大约只有一半左右的能量能够进入最终燃料。这个数字还是比煤强不少。煤制备成为液体燃料的能量利用率目前还不超过35%。

加拿大的油砂公司根据其进展阶段，可分成可分成下列七个(如图12):

1. 有规模的商业生产 (Established Production), 如Syncrude公司。

2. 初期生产 (Initial/Pilot Production), 如Blackrock公司。

3. 已有操作计划 (Operational Program Outlined), 如Deer Creek公司。

4. 已完成资源量/商业储量报告 (Delineated Resource Report/Initial Reserve

Report), 如Paramount公司。

5. 有作资源量评估 (Delineation Program), 如Sunshine, Laricina等公司。

6. 只有初期的资源量评 (Initial Resource Report), 如Aberta Oil Sands公司。

图12

图12　在不同发展阶段，其储量每桶的价值也越高(参考Genuity,2008年1月)油砂公司或油砂计划，其每桶储量的价钱将随著阶段的成熟而增加，所以越是成熟阶的公司，虽然风较小，但也是属资本密集的投资，而较初期的公司，其风险较大，但投资额较小。【OILER2：注意这个数据其实是2005到2007年下半年数字，不少公司成长迅速，如SUNSHINE已经是中等资本规模的公司（市值大于10亿）其所拥有油砂矿区，业已排在加拿大所有油公司前4名行列.BlackRock 公司已经被壳牌 32亿加元收购，DeerCreek公司已经被法国道达尔公司16亿收购，NorthAmerican公司已经被挪威国家油公司22亿收购】

油砂公司或油砂计划，其每桶储量的价钱将随著阶段的成熟而增加，所以越是成熟阶的公司，虽然风较小，但也是属资本密集的投资，而较初期的公司，其风险较大，技术密集度高，但投资额较小。

• 【99%剽窃加1%原创】加拿大油砂及其勘探开发简介（1）

打算使用气化油砂的渣油然后合成油的方法得到优质产品。技术上是可行的，比煤液化效率高，经济性也要好，得到的产品品质也非常好。

油兄听说过有其他人这么做么？反响如何？