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重質原油（または超重質原油）は、通常の貯留層条件下では生産井から容易に流出することができない高粘度の原油である。[1]
重質原油と呼ばれるのは、その密度または比重が軽質原油よりも高いためです。重質原油は、 API 比重が20° 未満の液体石油と定義されています。 [2]重質原油とより軽いグレードの原油の物理的特性の違いには、粘度と比重が高いこと、および炭化水素組成の分子量が高いことなどがあります。2010 年に、世界エネルギー会議(WEC) は、比重が 10° 未満で貯留層粘度が 10,000 センチポアズを超える原油を超重質油と定義しました。[3]貯留層粘度の測定値が利用できない場合、WEC では超重質油の下限は API 4° であると見なされます。[4]つまり、密度が 1000 kg/m 3を超え (または比重が 1 を超え)、貯留層粘度が 10,000センチポアズを超える 油です。[3] [5]重油とアスファルトは高密度の非水相液体（DNAPL）です。溶解度は低く、粘度と密度は水よりも高いです。[6] DNAPLが大量に流出すると、すぐに帯水層の全深度に浸透し、底に蓄積します。[7]
関連物質
重質原油は、オイルサンドからの天然ビチューメンと密接な関係があります。 石油地質学者は、オイルサンドからのビチューメンの密度が10°API未満であるため、「超重質油」に分類しています。[8] ビチューメンは、石油の中で最も重く、最も粘度の高い形態です。[9]米国地質調査所によると、ビチューメンはさらに粘度が高い（つまり、流動抵抗が高い）超重質油として区別されています。「天然ビチューメンは、タールサンドまたはオイルサンドとも呼ばれ、重質油と同じ特性を持っていますが、より密度が高く、粘性があります。天然ビチューメンは、粘度が10,000 cPを超える油です。」[8]「天然ビチューメン（タールサンドまたはオイルサンドと呼ばれることが多い）と重質油は、貯留層温度での粘度（流動抵抗）が高く、密度が高く（API比重が低い）、窒素、酸素、硫黄化合物、重金属汚染物質を多く含むという点で軽質油とは異なります。これらは軽質油の精製残渣に似ています。重質油のほとんどは地質盆地の縁辺部に存在し、細菌による分解、水洗、蒸発によって軽質分子量成分を失った、かつて軽質油であった油の残渣であると考えられています。従来の重質油とビチューメンは、細菌や浸食によって元の原油から分解された程度が異なります。（Meyer & Atanasi 2003、p. 1）ビチューメンは冷糖蜜よりも粘性が高く、常温では流動しません。[9]
世界資源研究所によると、カナダとベネズエラには大量の重質油とオイルサンドが集中している。 [2] [10]米国エネルギー情報局（EIA）は2001年に、世界最大の重質原油埋蔵量はオリノコ川の北、東ベネズエラにある長さ270マイル、幅40マイルのオリノコベルトにあると報告した。当時ベネズエラは「超重質原油資源の改良のための合弁事業」を認可し始めた。[11]当時ベネズエラ石油会社（PDVSA）は、この地域に回収可能な埋蔵量が2700億バレルあると推定しており、[11]これはサウジアラビアの従来型石油埋蔵量と同じ量である。[12]ベネズエラのオリノコベルトはオイルサンドと呼ばれることもありますが、これらの鉱床は非ビチューメンであり、粘度が低いため重質油または超重質油のカテゴリーに分類されます。[13]天然ビチューメンと超重質油は、細菌によって元の従来の油から分解された程度が異なります。30か国以上で埋蔵量が知られている。
重質原油の生産、輸送、精製は、軽質原油に比べて特別な課題がある。一般的に、重質原油を輸送するパイプラインには、流れを良くするために一定の間隔で希釈剤が加えられる。ディルビット（希釈ビチューメン）は、高粘性の炭化水素を輸送する手段である。アルバータ州オイルサンドビチューメン評価方法論によれば、「ディルビットブレンド」とは、「パイプラインの粘度と密度の仕様を満たす目的で、重質原油および/またはビチューメンと希釈剤（通常は凝縮物）から作られたブレンドで、ブレンドに含まれる希釈剤の密度は800 kg/m 3未満である」ことを意味する。[14] [15]
経済
重質原油は、石油開発の経済にとって興味深い状況をもたらします。世界の重質原油資源は、従来の軽質原油の2倍以上です。2009年10月、米国地質調査所は、オリノコ鉱床（ベネズエラ）の回収可能価値を5130億バレル（8.16 × 10 10 m 3）に更新し、 [16]この地域を世界最大の回収可能な石油鉱床の1つにしました。ただし、重質油の回収率は、多くの場合、原油の5〜30％に制限されています。化学組成は、回収率を決定づける変数であることがよくあります。重質油の回収に利用される新しい技術により、回収率は継続的に向上しています。[17]
一方では、精製コストの増加と一部の油源の高硫黄含有量により、重質原油は軽質原油よりも安価で販売されることが多い。粘度と密度の増加も生産をより困難にする（貯留層工学を参照）。その一方で、カナダ、ベネズエラ、カリフォルニアを含む南北アメリカ大陸では大量の重質原油が発見されている。重質油田の深さが比較的浅い（多くの場合、3,000フィート（910メートル）未満）ため、生産コストは低くなる可能性があるが、生産と輸送の難しさによって従来の生産方法は効果がない。[18]重質油の探査と生産のための特殊な技術が開発されている。
抽出
重質油の生産は多くの国で一般的になりつつあり、2008年の生産量はカナダとベネズエラがトップでした。[18]抽出方法には、砂を使った冷間重質油生産、蒸気補助重力排水、蒸気注入、蒸気抽出、つま先からかかとまでの空気注入（THAI）、および非常に砂が多く油分が豊富な 鉱床の露天掘りなどがあります。
環境への影響
現在の生産および輸送方法では、重質原油は軽質原油よりも環境への影響が深刻です。生産がより困難になると、蒸気攻法や、1エーカーあたり1つの井戸という狭い井戸間隔など、さまざまな石油増進回収技術が採用されます。重質原油には汚染物質も含まれています。たとえば、オリノコ超重質油には、バナジウムとニッケルに加えて、 4.5%の硫黄が含まれています。[19]しかし、原油は使用前に精製され、クラッキングと分留によって特定のアルカンが生成されるため、この比較は実際的な意味では有効ではありません。ただし、重質原油の精製技術にはより多くのエネルギー入力が必要になる可能性があるため[要出典]、意図されている最終製品が軽質炭化水素（ガソリン自動車燃料）である場合、その環境への影響は現時点では軽質原油よりも大きくなります。一方、重質原油は、軽質原油よりも道路のアスファルト混合物の原料として適しています。[要出典]
現在の技術では、重質油やオイルサンドの抽出と精製では、従来の石油と比較して3倍ものCO2排出量が発生しています[20]。これは主に、抽出プロセス（流動を刺激するために貯留層を加熱および加圧するために天然ガスを燃焼させるなど）の余分なエネルギー消費によるものです。現在、より優れた生産方法に関する研究が行われており、この環境への影響を軽減することを目指しています。[要出典]
2009年の報告書では、米国政府の二酸化炭素情報分析センターとカナダ石油生産者協会（CAPP）から提供されたデータを引用した国家毒性ネットワークは、生産されたエネルギー単位あたりのCO2排出量が石炭（0.078/0.093）の約84％であり、従来の石油のCO2排出量よりも高いと述べました。 [ 21]
環境研究ウェブは、「抽出と処理に必要なエネルギーのため、カナダのオイルサンドからの石油は、従来の化石燃料と比較してライフサイクル排出量が多く、最大25％多い」と報告しています。[22]
地質学的起源
ほとんどの[定量化] [曖昧な言葉]地質学者[誰? ]は[どこで? ] 、原油が「重質」になるのは生分解の結果としてであり、生分解では、軽い油が貯留層内のバクテリア活動によって優先的に消費され、重い炭化水素が残るということに同意しています。[引用が必要]この仮説は、石油地球化学 の技術に大きく依存しています。地質学的貯留層の密閉が不十分な場合、炭化水素は有機生物（バクテリアなど）を含む表面汚染物質にさらされ、このプロセスに寄与します。[引用が必要]
重質油は、浅くて若い貯留層、更新世、鮮新世、中新世[18] （2500万年未満）の岩石で見つかります。場合によっては、より古い白亜紀、ミシシッピ紀、デボン紀の貯留層でも見つかります。これらの貯留層は密閉性が低い傾向があり、その結果、重質油とオイルサンドが生成されます。[要出典]
化学的性質
重質油はアスファルト質で、アスファルテンと樹脂を含んでいます。芳香族とナフテンの直鎖アルカンに対する比率が高く、NSO (窒素、硫黄、酸素、重金属) のレベルが高いため、「重い」(密度が高く粘性が高い) のです。重質油は、60 個を超える炭素原子を持つ化合物の割合が高いため、沸点と分子量が高くなります。たとえば、ベネズエラのオリノコ超重質原油の粘度は 1000～5000 cP (1～5 Pa·s ) の範囲ですが、カナダの超重質原油の粘度は 5000～10,000 cP (5～10 Pa·s) の範囲で、糖蜜とほぼ同じかそれ以上です (最も粘性の強い商業的に採掘可能な鉱床では 100,000 cP または 100 Pa·s まで)。[2]シェブロン・フィリップス・ケミカル社 による定義は次のとおりです。
重油の「重さ」は、主に、複雑で高分子量の非パラフィン化合物の混合物の割合が比較的高く、揮発性の低分子量化合物の割合が低いことに起因しています。重油には通常、パラフィンはほとんど含まれておらず、アスファルテンの含有量が多い場合と少ない場合があります。[23]
重質原油は一般的に2つの方法に分類されます[要出典]：
- 硫黄含有量が1%を超えるもの（高硫黄原油）で、芳香族化合物とアスファルテンが含まれています。これらは主に北米（カナダ（アルバータ州、サスカチュワン州）、米国（カリフォルニア州）、メキシコ）、南米（ベネズエラ、コロンビア、エクアドル）、中東（クウェート、サウジアラビア）で産出されます。
- 硫黄含有量が1%未満のもの（低硫黄原油）で、芳香族、ナフテン、樹脂を含み、主に西アフリカ（チャド）、中央アフリカ（アンゴラ）、東アフリカ（マダガスカル）で産出されます。
参照
- マズット – 燃料油
- オイルサンド – 非在来型石油鉱床の一種
- オイルシェール – ケロゲンを含む有機質に富んだ細粒の堆積岩
- 蒸気を利用した重力排水
- 蒸気注入（石油産業） - 重質原油の抽出方法
参考文献
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- ^ 「重油発電取引。東ティモールの明るい未来に暗雲」（PDF）。
- ^ 「ブログアーカイブ – Physics World」. Physics World .
- ^ 「アスファルテンやパラフィンの問題がないのに、重質油の原因は何なのか？」 -シェブロン・フィリップス・ケミカル
外部リンク
- Gushor Inc. - 重質油地質科学および貯留層工学
- OTS 重油科学センター 2021-03-04ウェイバックマシンにアーカイブされました
- シュルンベルジェの世界重質油資源地図
- 石油および重質油中の重質有機物の分子的基礎
- 原油テクニカルビュー