非常规化石燃料情况介绍

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插图图标为非常规化石燃料的事实说明

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在全球范围内,化石燃料提供了81%的一次能源。12021年,美国79%的一次能源消费来自化石燃料。2常规和非常规化石燃料在地理位置和可获得性方面有所不同;常规燃料通常存在于离散的、易于开采的储层中,而非常规燃料则存在于广阔的地质地层的孔隙空间中,需要先进的提取技术。3.如果算上非常规石油资源(油页岩、油砂、超稠油和天然沥青),全球石油储量将是目前常规储量的四倍。4原油价格在2008年达到145.31美元/桶的峰值,使非传统化石燃料更具成本竞争力。5然而,在2020年,原油价格暂时跌至零以下。5自2015年以来,由于持续的低油价,250多家石油和天然气生产商申请破产。62005年的《能源政策法》包括促进美国油砂、油页岩和非常规天然气开发的条款。7

全球预计液体燃料产量8
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全球预计液体燃料产量

主要非常规资源

非常规天然气

  • 非常规天然气(UG)主要有三个来源:低渗透页岩地层中的页岩气;在低渗透砂岩和碳酸盐岩储层中发现致密气;以及在煤层中发现的煤层气。9
  • 尽管一些国家已经开始生产UG,但许多全球资源尚未得到评估。根据目前的估计,中国拥有最大的技术可采页岩气资源,为1115万亿立方英尺(Tcf),其次是阿根廷(802万亿立方英尺)和阿尔及利亚(707万亿立方英尺)。10全球致密气资源估计为2684万亿立方英尺,在亚太和拉丁美洲最大。9煤层气储量估计为1660万亿立方英尺,其中75%以上位于东欧/欧亚大陆和亚太地区。9
  • 美国页岩和致密气的可采资源量估计为1713万亿立方英尺,煤层气的可采资源量估计为76万亿立方英尺。11
  • 天然气,尤其是页岩气和致密气,最常通过水力压裂法提取。流体(通常是水)和沙子的混合物在极高压下被泵入地下,在地质构造中产生裂缝,使气体流出。当压力释放时,一部分流体以“返排”的形式返回,而沙子则作为“支撑剂”,保持裂缝张开。9
  • 2021年,UG占美国天然气总产量的89%,预计到2050年将占总产量的93%。12

水力压裂水平井9
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水力压裂水平井

致密油

  • 致密油或页岩油存在于页岩或石灰岩等不透水的岩石中,通过水力压裂法提取,通常与天然气同时提取。13
  • 在过去的10年里,致密油产量大幅增长。2021年,美国65%(720万桶/天)的原油产量来自致密油。142021年,致密油产量最高的州是德克萨斯州、新墨西哥州、北达科他州、阿拉斯加和科罗拉多州。15
  • 据估计,美国技术上可开采的致密油储量为1950亿桶。11
  • 对新生儿健康的负面影响在子宫内已经发现了与水力压裂场地的接触。18

美国原油年产量16、17(百万桶/日)
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美国原油年产量

油砂

  • 油砂,即“沥青砂”或“天然沥青”,是沙子(83%)、沥青(10%)、水(4%)和粘土(3%)的组合。沥青是一种半固态、类似焦油的碳氢化合物混合物。19
  • 已知的油砂矿床分布在23个国家。加拿大拥有全球73%的油砂,约2.4万亿桶石油。20.美国拥有全球1.6%的油砂资源;然而,2020年美国62%的原油进口来自加拿大,加拿大64%的产量来自油砂。20日,21日,22
  • 地表以下不到250英尺的沉积物被开采和加工以分离沥青。23更深的矿床原位(地下)方法,包括蒸汽或溶剂注入液化沥青,以便从地面提取。沥青在提炼成石油产品之前必须升级为合成原油(SCO)。19
  • 两吨油砂生产一桶SCO。19

油砂资源,前3名国家20.
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油砂资源,前3名国家

油页岩

  • 油页岩是一种沉积岩,其中含有一种称为干酪根的有机化合物,它没有经历足够的地质压力、热量和时间来成为常规石油。油页岩可以加热产生类似石油的液体。24
  • 油页岩矿床分布在33个国家。4美国拥有世界上最大的油页岩资源,储量约为6万亿桶,然而,油页岩还远未实现商业开发。4、25

生命周期影响

温室气体(见温室气体情况介绍

  • 2020年,化石燃料燃烧占美国温室气体排放的73%。26
  • 传统和非传统燃料在使用时释放的温室气体是等量的。平均而言,非常规石油的生命周期排放量高于常规石油,尽管一些研究表明两者相似。27研究发现,油砂的生命周期排放量比美国平均精炼原油高17%,油页岩的排放量比常规石油高21%至47%。28、29对天然气生命周期排放的研究结果表明,天然气的估计排放量比传统天然气来源低6%至高43%。30、31日
  • 总的来说,天然气燃烧时产生的温室气体排放量比其他化石燃料要少。32天然气主要是甲烷(CH4)及CH4泄漏会显著降低天然气相对于其他化石燃料的排放效益。30.CH4据估计,美国石油和天然气供应链每年的泄漏量为1300万吨(MMT),相当于美国年天然气总产量的2.3%,相当于美国人为CH的42%4排放。全球变暖潜势为28,这一泄漏相当于3.64亿吨二氧化碳,或2020年美国温室气体排放总量的6.1%。26日,33岁的34

  • 从油页岩中生产一桶石油需要1到12桶水原位生产和2至4桶水用于采矿生产;生产一桶油砂油需要0.4 ~ 3.1桶水。35、36在沙特阿拉伯生产一桶石油需要1.4桶水。37
  • 一口水平气井的钻井和压裂需要200万至400万加仑的水。38一项研究发现,生产页岩气消耗的水是生产常规天然气的四倍多。32
  • 开采煤层气需要抽取地下水;美国煤层气盆地每年从含水层抽取3200万至150亿加仑的水。39
  • 废水、采出水和石油和天然气开采的返排水可能含有过量的盐分、高水平的微量元素和自然产生的放射性物质。40地下水可以通过地上和地下的活动受到污染,包括建筑、钻井、化学品泄漏、泄漏和废水排放。41

土地影响及废物

  • 美国超过75%的油页岩位于联邦土地上,其中678,700英亩已被指定用于开发。42、43一个2万桶/天的油砂设施需要2950英亩的土地,每天产生5.2万吨的沙子废物;一个2.5 -3万桶/天的油页岩设施需要300- 1200英亩,每年产生1700 - 2300万吨的废物。油页岩设施通常可以持续使用数年。44
  • 一个气井需要一到两公顷的土地,除了道路网络。45钻井液,或“泥浆”,用于冷却钻头,调节压力,清除岩石碎片。一口井可能需要几百吨的泥浆,并产生110到550吨的岩屑。9
  • 小到中等震级(46水力压裂与微地震(47
  • 据估计,页岩气发电对人类的毒性影响(HTI)比煤炭发电低1-2个数量级。颗粒物是这两个系统的主要因素。48

生产成本范围,常规和非常规化石燃料19
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生产成本范围,常规和非常规化石燃料

解决方案和可持续替代方案

  • 水力压裂液中使用的化学物质通常被认为是专有的。45要求公司披露这些化学品将使人们更好地了解使用这些化学品对公众健康的风险。38截至2016年,美国有28个州要求披露信息。49
  • 注水井的仔细选址和监测可以降低地震事件的可能性。9
  • 通过提高效率和废水循环利用,油气开采过程中的用水量可以显著降低。
  • 支持提高能源效率和可再生能源使用的政策。尽管天然气被认为比其他化石燃料更可取,因为它更便宜,燃烧更清洁,但它最终仍然是一种不可再生燃料和温室气体排放的来源。
引用作为

可持续系统中心,密歇根大学,2021。“非常规化石燃料概况介绍。”酒吧。不。CSS13-19。

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