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摘要：降低熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)能(neng)使(shi)用(yong)(yong)量及(ji)(ji)利(li)用(yong)(yong)清潔能(neng)源(yuan)替代化(hua)石能(neng)源(yuan)的熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)能(neng)使(shi)用(yong)(yong)是當(dang)前油(you)(you)田綠色發(fa)展的主要方(fang)向。為加快(kuai)推動(dong)油(you)(you)田光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)規(gui)模化(hua)、規(gui)范化(hua)應(ying)用(yong)(yong)，在分(fen)析西(xi)北(bei)(bei)、東北(bei)(bei)及(ji)(ji)華北(bei)(bei)地(di)(di)區（簡(jian)稱三(san)北(bei)(bei)地(di)(di)區）油(you)(you)田用(yong)(yong)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)情(qing)況及(ji)(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)能(neng)替代方(fang)向、光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)技(ji)術發(fa)展現狀及(ji)(ji)各(ge)種集熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)技(ji)術特(te)點(dian)的基礎上，結合(he)稠油(you)(you)及(ji)(ji)稀油(you)(you)開發(fa)生產的不同(tong)用(yong)(yong)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)需求，明確了光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)在油(you)(you)田應(ying)用(yong)(yong)需要解決的技(ji)術問題；結合(he)油(you)(you)田應(ying)用(yong)(yong)環(huan)境、油(you)(you)田光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)應(ying)用(yong)(yong)的優(you)勢資源(yuan)及(ji)(ji)制約(yue)因素，提(ti)出(chu)了“頂(ding)層(ceng)設計、科研(yan)攻(gong)關，示范引領、小步迭代，開拓商業合(he)作(zuo)模式、促進(jin)規(gui)模應(ying)用(yong)(yong)”的光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)利(li)用(yong)(yong)路(lu)線，為三(san)北(bei)(bei)地(di)(di)區油(you)(you)田企業加快(kuai)推動(dong)光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)規(gui)模化(hua)利(li)用(yong)(yong)提(ti)供(gong)了實施路(lu)徑(jing)。

引言

西(xi)北、東北及(ji)華(hua)北地(di)區(qu)（簡(jian)稱三北地(di)區(qu)）油(you)(you)(you)田開發生產(chan)(chan)過程(cheng)(cheng)需要(yao)(yao)(yao)消耗大量(liang)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)，其中(zhong)(zhong)稀油(you)(you)(you)油(you)(you)(you)田開發生產(chan)(chan)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)熱(re)(re)(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)主(zhu)要(yao)(yao)(yao)消耗于油(you)(you)(you)氣集(ji)輸處(chu)理環節，用(yong)(yong)于加熱(re)(re)(re)(re)集(ji)油(you)(you)(you)、熱(re)(re)(re)(re)化(hua)學脫水及(ji)原油(you)(you)(you)穩定等；稠油(you)(you)(you)開發生產(chan)(chan)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)熱(re)(re)(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)主(zhu)要(yao)(yao)(yao)用(yong)(yong)于蒸汽驅(qu)替(ti)環節的(de)(de)(de)鍋爐(lu)制蒸汽過程(cheng)(cheng)。熱(re)(re)(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)主(zhu)要(yao)(yao)(yao)由天然氣、原油(you)(you)(you)及(ji)原煤提供，占(zhan)油(you)(you)(you)田總能(neng)(neng)(neng)(neng)耗的(de)(de)(de)80%以上。因(yin)此，降低熱(re)(re)(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)使用(yong)(yong)量(liang)及(ji)利用(yong)(yong)光熱(re)(re)(re)(re)、地(di)熱(re)(re)(re)(re)等清(qing)潔能(neng)(neng)(neng)(neng)源替(ti)代化(hua)石能(neng)(neng)(neng)(neng)源的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)使用(yong)(yong)是當前油(you)(you)(you)田綠(lv)色發展的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)(yao)(yao)方向。三北地(di)區(qu)光熱(re)(re)(re)(re)資源相對豐富(fu)，同時油(you)(you)(you)田低滲透及(ji)特低滲透油(you)(you)(you)層占(zhan)比較大，油(you)(you)(you)區(qu)內優質地(di)熱(re)(re)(re)(re)資源較為稀缺(que)。

因此光熱利(li)用是當(dang)前(qian)油田“以熱替熱”的(de)重要途徑。

1、油田光熱利用影響因素

光(guang)熱高效經(jing)濟利用(yong)(yong)的影(ying)響因素(su)較多，油(you)田應用(yong)(yong)環境具有多樣化特點，各油(you)田區塊光(guang)熱利用(yong)(yong)優勢資源與制約因素(su)各有不同。

1.1光熱(re)(re)資源(yuan)是光熱(re)(re)經(jing)濟利用的(de)重要前提(ti)

光熱資(zi)(zi)源(yuan)是否豐富在很大程度(du)上(shang)(shang)決定光熱利(li)用項(xiang)目的(de)(de)收益(yi)及(ji)可行性。年(nian)太陽能(neng)輻(fu)射總量(liang)、年(nian)日照(zhao)時(shi)數、直射輻(fu)照(zhao)、緯(wei)度(du)等(deng)在一定程度(du)上(shang)(shang)可以(yi)說(shuo)明光熱資(zi)(zi)源(yuan)豐富程度(du)。三北地(di)區緯(wei)度(du)雖相對較高，但太陽能(neng)資(zi)(zi)源(yuan)整(zheng)體相對豐富，尤其是新(xin)疆南部(bu)及(ji)東部(bu)、青海及(ji)玉(yu)門油(you)田、長慶油(you)田部(bu)分(fen)區塊。但由于影響(xiang)(xiang)太陽能(neng)直射輻(fu)照(zhao)的(de)(de)因素(su)較多，除(chu)緯(wei)度(du)高低(di)(di)外，還(huan)受地(di)勢高低(di)(di)、云層厚度(du)等(deng)影響(xiang)(xiang)，因此，光熱利(li)用方(fang)案(an)應結合當地(di)氣象資(zi)(zi)料進行具體的(de)(de)可行性論證。

1.2土地資源(yuan)是制約(yue)光(guang)熱利(li)用的(de)最大限制條件

聚光集熱鏡(jing)(jing)場(chang)占(zhan)(zhan)地面積大，由當前(qian)已(yi)建(jian)成的部分光熱高溫(wen)發電(dian)項目測算(suan)，根據聚光集熱方式不(bu)同(tong)，聚光集熱鏡(jing)(jing)場(chang)占(zhan)(zhan)地為(wei)（4.8～8.0）×104 m2/MW；而低溫(wen)熱利用鏡(jing)(jing)場(chang)占(zhan)(zhan)地面積相對較小，占(zhan)(zhan)地約為(wei)（3.2～3.8）×104 m2/MW。當前(qian)，光伏及光熱發電(dian)多采(cai)用租(zu)用土地等方式，新疆克拉瑪依市(shi)(shi)、河(he)北張家口市(shi)(shi)張北縣等地區租(zu)用價格為(wei)750元(yuan)(yuan)/（hm2·a）；新疆吐魯番(fan)及哈密地區光伏發電(dian)租(zu)用價格為(wei)25年共(gong)計3×104元(yuan)(yuan)/hm2，土地使用稅為(wei)15.75元(yuan)(yuan)（/hm2·a）。

各省市土(tu)(tu)地(di)(di)(di)(di)(di)租(zu)用價格(ge)各異，需要各油(you)(you)田企業根(gen)據(ju)土(tu)(tu)地(di)(di)(di)(di)(di)類型積(ji)極與當地(di)(di)(di)(di)(di)政府協商解決。西北(bei)及(ji)東北(bei)油(you)(you)區(qu)(qu)土(tu)(tu)地(di)(di)(di)(di)(di)資(zi)源相對豐(feng)富(fu)，但(dan)華北(bei)油(you)(you)區(qu)(qu)多為濕地(di)(di)(di)(di)(di)及(ji)耕地(di)(di)(di)(di)(di)，土(tu)(tu)地(di)(di)(di)(di)(di)資(zi)源相對緊(jin)張，當前大(da)港油(you)(you)田利(li)用小區(qu)(qu)屋頂(ding)、井場及(ji)公園圍欄(lan)等設(she)置(zhi)光(guang)伏(fu)板。總之，光(guang)熱(re)利(li)用需根(gen)據(ju)土(tu)(tu)地(di)(di)(di)(di)(di)資(zi)源及(ji)征地(di)(di)(di)(di)(di)成本因地(di)(di)(di)(di)(di)制宜制定規劃方(fang)案。

1.3替(ti)代目(mu)標(biao)的選擇是光熱高效利用(yong)的關鍵因素

當前，三北地(di)區油(you)(you)田總耗能約2 000×104 tce/a，天然氣消耗量(liang)超過100×108 m3/a，各種轉油(you)(you)站及(ji)脫水站近2 000座，光熱利用(yong)內(nei)部市場(chang)需(xu)求大。同時各大油(you)(you)區地(di)域遼闊，各區塊直射輻照、地(di)勢高度(du)均不同，結(jie)合不同的環境條件(jian)及(ji)用(yong)熱需(xu)求，光熱替代(dai)目(mu)標的選擇應以(yi)經濟效益為中(zhong)心循序漸進。

受光熱(re)(re)替(ti)代燃(ran)(ran)料價(jia)格、替(ti)代熱(re)(re)品質(zhi)需(xu)求及運(yun)行時(shi)數等因素影響，當(dang)前，高溫(wen)光熱(re)(re)替(ti)代稠油熱(re)(re)采所需(xu)高溫(wen)高壓(ya)蒸汽的燃(ran)(ran)氣(qi)鍋爐(lu)(lu)(lu)方案經(jing)濟效益較(jiao)差(cha)（初始建(jian)設(she)投資高且所替(ti)燃(ran)(ran)氣(qi)價(jia)格低），替(ti)代燃(ran)(ran)油加(jia)熱(re)(re)爐(lu)(lu)(lu)經(jing)濟效益相對好（原油價(jia)格相對高），替(ti)代常年運(yun)行脫水(shui)爐(lu)(lu)(lu)、外(wai)輸爐(lu)(lu)(lu)較(jiao)替(ti)代間歇運(yun)行的采暖爐(lu)(lu)(lu)、摻水(shui)爐(lu)(lu)(lu)效益好，以(yi)(yi)站為(wei)單位的較(jiao)大規模熱(re)(re)需(xu)求替(ti)代較(jiao)以(yi)(yi)井為(wei)單位的小規模用熱(re)(re)需(xu)求替(ti)代經(jing)濟效益好。

1.4技術(shu)路線是(shi)影響(xiang)光熱項(xiang)目(mu)經濟性的主要因素

在(zai)稀油油田(tian)的(de)低溫(wen)光(guang)熱(re)(re)應用(yong)環(huan)(huan)境(jing)中，當前有平(ping)板(ban)集(ji)(ji)熱(re)(re)、熱(re)(re)管集(ji)(ji)熱(re)(re)、線性(xing)菲尼爾及(ji)槽式(shi)聚光(guang)集(ji)(ji)熱(re)(re)等技(ji)術(shu)。各種(zhong)(zhong)技(ji)術(shu)適(shi)用(yong)性(xing)及(ji)經(jing)濟(ji)性(xing)有較大(da)差異，如：吸收(shou)反(fan)射光(guang)的(de)聚光(guang)集(ji)(ji)熱(re)(re)系(xi)統較吸收(shou)直(zhi)射光(guang)的(de)平(ping)板(ban)及(ji)熱(re)(re)管集(ji)(ji)熱(re)(re)系(xi)統升溫(wen)速(su)度(du)快，但投資相(xiang)對(dui)高；平(ping)板(ban)集(ji)(ji)熱(re)(re)器安裝(zhuang)施工管理方便，但熱(re)(re)損失(shi)相(xiang)對(dui)較大(da)；熱(re)(re)管集(ji)(ji)熱(re)(re)器啟(qi)動溫(wen)度(du)低，但清洗管理難度(du)相(xiang)對(dui)大(da)。同(tong)時，各種(zhong)(zhong)光(guang)熱(re)(re)技(ji)術(shu)也在(zai)根(gen)據應用(yong)環(huan)(huan)境(jing)不斷(duan)改進(jin)設計思路(lu)(lu)，各油田(tian)企業(ye)應根(gen)據環(huan)(huan)境(jing)溫(wen)度(du)、空氣(qi)清潔度(du)、區域風(feng)力(li)等情況，結合技(ji)術(shu)進(jin)步，綜合優選經(jing)濟(ji)適(shi)用(yong)的(de)光(guang)熱(re)(re)利用(yong)技(ji)術(shu)路(lu)(lu)線。

2、油田光熱利用技術發展現狀

油(you)田的用(yong)熱需(xu)求可(ke)分為兩大類(lei)(lei)，一類(lei)(lei)為稠油(you)開發所需(xu)的300℃以上高溫(wen)高壓蒸(zheng)汽用(yong)熱，另一類(lei)(lei)為稀油(you)開發所需(xu)的40～80℃低(di)溫(wen)熱水用(yong)熱。

2.1光熱制蒸(zheng)汽(qi)技術

2.1.1技術現狀

國外光(guang)熱(re)制(zhi)蒸汽用(yong)于稠(chou)油(you)熱(re)采于2011年在全球首次嘗試，目前已(yi)在阿(a)曼、美國加利福尼亞(ya)州等地應用(yong)，主要(yao)采用(yong)槽式及塔(ta)式聚光(guang)集(ji)熱(re)系(xi)統。在加利福尼亞(ya)州建(jian)成的(de)塔(ta)式聚光(guang)集(ji)熱(re)稠(chou)油(you)熱(re)采項目，輸出(chu)功(gong)率29 MW，可提供(gong)14 MPa、540℃的(de)蒸汽。

目前(qian)我國(guo)尚無光熱(re)(re)制蒸汽用于(yu)稠油熱(re)(re)采的(de)案例(li)，但已建成50 MW、100 MW規(gui)模的(de)光熱(re)(re)發電工(gong)程，分別(bie)采用槽式(shi)、塔式(shi)及(ji)菲涅(nie)爾式(shi)聚光集熱(re)(re)系統。

光(guang)熱發(fa)電的聚光(guang)集熱、儲熱及(ji)熱循環、蒸(zheng)汽(qi)發(fa)生系(xi)統的技術路線、建設(she)及(ji)管理(li)經驗(yan)可為稠油開發(fa)光(guang)熱制蒸(zheng)汽(qi)提供(gong)借鑒。

2.1.2應用需求

太(tai)(tai)陽能(neng)具有不能(neng)連續供給的特點(dian)，全(quan)國一類地區全(quan)年日照時數(shu)僅(jin)為3 200～3 300 h。以光伏發(fa)電(dian)為例，在不儲(chu)能(neng)的情況下(xia)，2020年全(quan)國光伏年平均(jun)利(li)(li)用(yong)小時數(shu)僅(jin)為1 160 h。太(tai)(tai)陽能(neng)利(li)(li)用(yong)的有效(xiao)(xiao)時數(shu)在很大程度上影響(xiang)項(xiang)目(mu)(mu)的經濟(ji)效(xiao)(xiao)益，有效(xiao)(xiao)利(li)(li)用(yong)時數(shu)越(yue)長(chang)，工程項(xiang)目(mu)(mu)的收(shou)益越(yue)好。目(mu)(mu)前我(wo)國光熱(re)發(fa)電(dian)項(xiang)目(mu)(mu)均(jun)配套建設了儲(chu)能(neng)系統(tong)，年利(li)(li)用(yong)小時數(shu)約為3 900～4 500 h。為節省初始(shi)建設投資，當前儲(chu)熱(re)系統(tong)建設規模一般(ban)按不大于(yu)系統(tong)連續運行24 h進(jin)行設計。

為保證油田穩定生產(chan)及保持(chi)地(di)層壓力的(de)連(lian)續(xu)性，稠(chou)油開發(fa)生產(chan)過程(cheng)中的(de)供熱(re)(re)系(xi)統(tong)(tong)需連(lian)續(xu)運行，因此太陽能光(guang)(guang)熱(re)(re)制蒸(zheng)汽(qi)系(xi)統(tong)(tong)與已(yi)建(jian)(jian)的(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)氣(qi)(qi)或(huo)(huo)燃(ran)(ran)(ran)(ran)煤(mei)(mei)制蒸(zheng)汽(qi)系(xi)統(tong)(tong)必須協同供能。當前，稠(chou)油開發(fa)的(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)氣(qi)(qi)或(huo)(huo)燃(ran)(ran)(ran)(ran)煤(mei)(mei)鍋爐(lu)制蒸(zheng)汽(qi)系(xi)統(tong)(tong)建(jian)(jian)設完善(shan)，太陽能光(guang)(guang)熱(re)(re)制蒸(zheng)汽(qi)系(xi)統(tong)(tong)建(jian)(jian)成后，將部分替代已(yi)建(jian)(jian)燃(ran)(ran)(ran)(ran)氣(qi)(qi)或(huo)(huo)燃(ran)(ran)(ran)(ran)煤(mei)(mei)鍋爐(lu)，形成以燃(ran)(ran)(ran)(ran)氣(qi)(qi)或(huo)(huo)燃(ran)(ran)(ran)(ran)煤(mei)(mei)鍋爐(lu)為主，光(guang)(guang)熱(re)(re)制蒸(zheng)汽(qi)為輔的(de)聯合供熱(re)(re)系(xi)統(tong)(tong)。

圖1稠油(you)油(you)田(tian)高溫光熱與蒸汽鍋爐聯合供熱系統流程示意(yi)圖

2.1.3需要解決的問題

光熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)的(de)技術(shu)路(lu)(lu)線在(zai)很大程度(du)上(shang)可以(yi)移植(zhi)到稠油開發(fa)制(zhi)蒸(zheng)汽系(xi)統，但技術(shu)經濟(ji)(ji)性面臨較(jiao)大的(de)挑(tiao)戰(zhan)，如，為(wei)了(le)提(ti)高(gao)(gao)發(fa)電(dian)效率，光熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)系(xi)統多(duo)采用(yong)二(er)(er)元熔(rong)鹽(yan)作為(wei)儲(chu)熱(re)(re)(re)及(ji)(ji)熱(re)(re)(re)循(xun)環(huan)介(jie)質，高(gao)(gao)溫熔(rong)鹽(yan)溫度(du)多(duo)達(da)到550℃以(yi)上(shang)，而二(er)(er)元熔(rong)鹽(yan)凝(ning)固點較(jiao)高(gao)(gao)，為(wei)280℃左右；若將二(er)(er)元熔(rong)鹽(yan)用(yong)于(yu)稠油熱(re)(re)(re)采300～390℃溫度(du)需(xu)求的(de)儲(chu)熱(re)(re)(re)及(ji)(ji)熱(re)(re)(re)循(xun)環(huan)系(xi)統，則將產生技術(shu)要(yao)(yao)求高(gao)(gao)、投資需(xu)求大、管(guan)理難度(du)大等(deng)問題。而三(san)元熔(rong)鹽(yan)工(gong)作溫度(du)區間與(yu)稠油熱(re)(re)(re)采所(suo)需(xu)蒸(zheng)汽溫度(du)較(jiao)為(wei)匹配(pei)，但目前我國尚無三(san)元熔(rong)鹽(yan)在(zai)300℃以(yi)上(shang)高(gao)(gao)溫制(zhi)蒸(zheng)汽的(de)應(ying)用(yong)實例，需(xu)要(yao)(yao)對(dui)其蓄熱(re)(re)(re)性能(neng)及(ji)(ji)熱(re)(re)(re)流動性進行研(yan)究，需(xu)對(dui)儲(chu)熱(re)(re)(re)方式（混凝(ning)土儲(chu)熱(re)(re)(re)、三(san)元熔(rong)鹽(yan)儲(chu)熱(re)(re)(re)等(deng)）、儲(chu)熱(re)(re)(re)時間以(yi)及(ji)(ji)與(yu)不同儲(chu)熱(re)(re)(re)時間相匹配(pei)的(de)集熱(re)(re)(re)場建設規模(mo)進行多(duo)方案比選，只有明確(que)了(le)技術(shu)性及(ji)(ji)經濟(ji)(ji)性均適(shi)用(yong)的(de)儲(chu)熱(re)(re)(re)及(ji)(ji)熱(re)(re)(re)循(xun)環(huan)技術(shu)路(lu)(lu)線，才能(neng)推動光熱(re)(re)(re)在(zai)稠油系(xi)統的(de)規模(mo)化應(ying)用(yong)。

當(dang)(dang)前4種(zhong)聚光集熱(re)(re)(re)(re)主流技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)中(zhong)，槽式和菲涅(nie)(nie)爾式屬于線(xian)性聚焦(jiao)(jiao)，塔式及碟式為點(dian)式聚焦(jiao)(jiao)。點(dian)式聚焦(jiao)(jiao)相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)(dui)(dui)線(xian)性聚焦(jiao)(jiao)而言聚光比高(gao)、升溫速(su)度快(kuai)，最高(gao)集熱(re)(re)(re)(re)溫度可達1200℃。但當(dang)(dang)前塔式聚光集熱(re)(re)(re)(re)系統(tong)(tong)初(chu)始建(jian)設投(tou)資高(gao)，碟式聚光集熱(re)(re)(re)(re)系統(tong)(tong)應用規模相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)(dui)(dui)較小；槽式是最先被發明出(chu)來(lai)的(de)聚光集熱(re)(re)(re)(re)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)路線(xian)相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)(dui)(dui)成熟，但近年來(lai)無較大突破；菲涅(nie)(nie)爾式相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)(dui)(dui)較新，近年來(lai)在提(ti)高(gao)聚光比、減少熱(re)(re)(re)(re)損失及提(ti)高(gao)光熱(re)(re)(re)(re)轉換效(xiao)率(lv)方面有(you)一定改進。由于各(ge)(ge)個環(huan)節的(de)各(ge)(ge)類改進技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)分(fen)屬不同的(de)廠家，因此(ci)對(dui)(dui)(dui)各(ge)(ge)種(zhong)光熱(re)(re)(re)(re)提(ti)效(xiao)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)綜合(he)應用需要結合(he)油田(tian)用能環(huan)境，深入開展(zhan)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)路線(xian)對(dui)(dui)(dui)比、關鍵材(cai)料優選，以及追光聚熱(re)(re)(re)(re)高(gao)效(xiao)穩定供(gong)能策略等關鍵技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)研究(jiu)。

另(ling)外，目前光(guang)熱在稠油開發應用(yong)過程(cheng)中的(de)各種(zhong)設計(ji)(ji)參數尚(shang)不(bu)明確、包含各種(zhong)計(ji)(ji)算在內的(de)工(gong)藝包及相關(guan)的(de)工(gong)程(cheng)設計(ji)(ji)規范(fan)等(deng)均缺失，需(xu)要研究明確并制定，才能滿足三(san)北地區油田光(guang)熱資源、燃料價格、用(yong)熱需(xu)求及品質等(deng)個性化優(you)化方案編制的(de)需(xu)求。

2.2光熱制熱水技術

2.2.1技術現狀

與光(guang)熱(re)制(zhi)蒸汽(qi)相(xiang)比，光(guang)熱(re)制(zhi)熱(re)水的熱(re)品位降(jiang)低，其技術難度(du)也相(xiang)對降(jiang)低。儲(chu)熱(re)及熱(re)循環介質由(you)制(zhi)蒸汽(qi)所(suo)需(xu)(xu)的熔(rong)鹽或混(hun)凝土改(gai)為(wei)軟(ruan)化水，儲(chu)熱(re)罐(guan)由(you)熔(rong)鹽罐(guan)或混(hun)熱(re)土改(gai)為(wei)鋼制(zhi)水罐(guan)；儲(chu)熱(re)及換(huan)熱(re)系統(tong)(tong)運行溫(wen)度(du)與環境溫(wen)差變小，集熱(re)管也可由(you)真(zhen)空(kong)改(gai)為(wei)非(fei)真(zhen)空(kong)；整體聚光(guang)集熱(re)鏡(jing)場建設面積相(xiang)對制(zhi)高溫(wen)蒸汽(qi)需(xu)(xu)求(qiu)變小，儲(chu)熱(re)規模可在一定程度(du)增(zeng)加，進而使光(guang)熱(re)系統(tong)(tong)年運行時數(shu)增(zeng)加，投資收益(yi)向好。

近(jin)年來光熱制熱水(shui)在(zai)采(cai)暖供熱系統、工業用(yong)熱方面應(ying)用(yong)案例較多，配(pei)套(tao)建設一定(ding)規模的儲熱蓄水(shui)裝置，全年供熱時間可達到8000h。

2.2.2應用需求

三北地(di)區(qu)各稀油(you)(you)(you)油(you)(you)(you)田(tian)(tian)油(you)(you)(you)品物性相(xiang)差(cha)(cha)較大(da)(da)(da)，以(yi)對(dui)原(yuan)油(you)(you)(you)集(ji)輸系統影響較大(da)(da)(da)的(de)原(yuan)油(you)(you)(you)凝點為(wei)例(li)，部(bu)分(fen)區(qu)塊原(yuan)油(you)(you)(you)凝點高(gao)(gao)達30℃以(yi)上，而(er)部(bu)分(fen)區(qu)塊則為(wei)負值，因而(er)原(yuan)油(you)(you)(you)生產用(yong)(yong)(yong)熱(re)環節有較大(da)(da)(da)差(cha)(cha)異。如(ru)，大(da)(da)(da)慶及吉林(lin)油(you)(you)(you)田(tian)(tian)，地(di)處高(gao)(gao)寒(han)地(di)帶，多為(wei)“三高(gao)(gao)”（高(gao)(gao)凝點、高(gao)(gao)黏度、高(gao)(gao)蠟含量(liang)(liang)）原(yuan)油(you)(you)(you)，故多采用(yong)(yong)(yong)摻熱(re)水(shui)集(ji)油(you)(you)(you)方式(shi)，集(ji)油(you)(you)(you)系統的(de)天(tian)然(ran)氣消耗(hao)(hao)量(liang)(liang)占油(you)(you)(you)氣生產總耗(hao)(hao)氣量(liang)(liang)的(de)80%左右；而(er)西部(bu)油(you)(you)(you)田(tian)(tian)部(bu)分(fen)區(qu)塊，油(you)(you)(you)品物性相(xiang)對(dui)較好，集(ji)油(you)(you)(you)多采用(yong)(yong)(yong)不加(jia)熱(re)方式(shi)，轉油(you)(you)(you)站用(yong)(yong)(yong)熱(re)量(liang)(liang)相(xiang)對(dui)較小，熱(re)化(hua)學脫水(shui)環節耗(hao)(hao)氣量(liang)(liang)相(xiang)對(dui)較大(da)(da)(da)。

當前，光熱資源(yuan)在三北地(di)(di)區稀油(you)開(kai)發生產過程中的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)尚處于起步階段，僅在部(bu)分單井拉油(you)罐有(you)應(ying)(ying)用(yong)案例，在轉油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)、脫水站(zhan)(zhan)(zhan)等站(zhan)(zhan)(zhan)場尚未開(kai)展規(gui)模(mo)化(hua)應(ying)(ying)用(yong)。本著“抓能耗大戶、形成(cheng)示范引領、總結經(jing)驗形成(cheng)標準、快速推廣形成(cheng)規(gui)模(mo)化(hua)應(ying)(ying)用(yong)”的(de)(de)原(yuan)則，結合(he)光熱資源(yuan)情況，西北地(di)(di)區油(you)田(tian)(tian)應(ying)(ying)首(shou)先在脫水站(zhan)(zhan)(zhan)，東北地(di)(di)區油(you)田(tian)(tian)應(ying)(ying)首(shou)先在轉油(you)站(zhan)(zhan)(zhan)進行(xing)技術攻關及示范應(ying)(ying)用(yong)。

圖2摻(chan)水集(ji)油稀油油田低溫光熱(re)與燃氣(qi)加熱(re)爐聯合供(gong)熱(re)系統(tong)流(liu)程示(shi)意(yi)圖

與稠油(you)(you)油(you)(you)田相比(bi)，光熱在(zai)稀油(you)(you)油(you)(you)田的應(ying)用(yong)具有較(jiao)大(da)經(jing)(jing)濟優勢(shi)，即光熱在(zai)與燃氣加熱爐互補協(xie)同應(ying)用(yong)中將處于主(zhu)導地位，有效利用(yong)小時數的大(da)幅增加，將在(zai)很大(da)程度上提高節能減排量與替代(dai)經(jing)(jing)濟效益(yi)。

2.2.3需要解決的問題

光熱在稀油油田的應用研(yan)究，應以形成技術路線并打通實施渠道為主(zhu)，如，確定(ding)約束條件、明(ming)確設(she)計參數、制定(ding)工(gong)藝方案、規(gui)范(fan)設(she)計規(gui)模等，從而制定(ding)油田光熱利用工(gong)程的設(she)計規(gui)范(fan)及實施指南(nan)，制定(ding)基(ji)層管理制度，促進標準(zhun)化(hua)建設(she)、規(gui)范(fan)化(hua)應用及程序化(hua)管理。

重(zhong)點需要(yao)攻關的(de)技術(shu)難(nan)點是多能(neng)(neng)互補的(de)協同優(you)化(hua)問(wen)題，綜(zong)合能(neng)(neng)源管理(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)是保(bao)證多能(neng)(neng)協同互補供(gong)能(neng)(neng)體系(xi)(xi)安全(quan)、可靠(kao)、高效運行(xing)(xing)的(de)保(bao)障。光熱(re)利用需根據氣象(xiang)資料(liao)進行(xing)(xing)日前(qian)供(gong)能(neng)(neng)預測，日內根據光照(zhao)強度(du)跟蹤調(diao)(diao)整，與燃氣供(gong)熱(re)實現動(dong)態(tai)調(diao)(diao)控(kong)。因(yin)此，聯合供(gong)熱(re)機理(li)(li)數學模型構建、多目標優(you)化(hua)模型求解、不確定(ding)性出力及(ji)不穩定(ding)產(chan)出的(de)能(neng)(neng)源動(dong)態(tai)調(diao)(diao)控(kong)均是需要(yao)研(yan)究(jiu)和(he)攻關的(de)方(fang)向，也是油田清潔能(neng)(neng)源綜(zong)合利用及(ji)多能(neng)(neng)互補供(gong)能(neng)(neng)體系(xi)(xi)面(mian)臨的(de)共性問(wen)題，需要(yao)逐步對各個子系(xi)(xi)統(tong)進行(xing)(xing)優(you)化(hua)模型構建并求解，最終達(da)到多能(neng)(neng)耦合聯合供(gong)能(neng)(neng)動(dong)態(tai)優(you)化(hua)調(diao)(diao)控(kong)。

3、油田光熱利用建議

3.1進(jin)行頂層設(she)計，開(kai)展(zhan)技術攻關

光熱在油(you)田生產用熱環境與燃氣或燃煤(mei)加(jia)熱爐實現互(hu)補聯(lian)合(he)供熱，無論(lun)是在稀油(you)的(de)低溫(wen)熱利用還是稠油(you)的(de)高溫(wen)熱利用方(fang)面均存在一(yi)定的(de)技(ji)術問題。

建議油田企業組織技術機構開展(zhan)頂層設計，有序推進、分步(bu)開展(zhan)技術攻關，為(wei)實施光(guang)熱有效替代提供技術支(zhi)撐(cheng)。

油(you)田(tian)光熱(re)(re)專項(xiang)技(ji)(ji)術(shu)研究(jiu)應(ying)遵(zun)循由易到難、逐步推進(jin)的原則。首先，應(ying)以促(cu)進(jin)規范化、規模(mo)(mo)化應(ying)用(yong)為攻關目(mu)標，解(jie)(jie)決(jue)稀油(you)油(you)田(tian)低溫熱(re)(re)利(li)用(yong)面臨的技(ji)(ji)術(shu)問(wen)題(ti)及建(jian)設標準(zhun)需求，實現設計、施工、管理(li)等(deng)項(xiang)目(mu)全(quan)生命周期技(ji)(ji)術(shu)路線(xian)及實施路徑的貫(guan)通，盡(jin)快構建(jian)流程(cheng)化管理(li)制度，為大力推動低溫光熱(re)(re)替(ti)代項(xiang)目(mu)的實施、形成(cheng)規模(mo)(mo)效益奠定基(ji)礎；其次，應(ying)跟蹤(zong)技(ji)(ji)術(shu)進(jin)步，研究(jiu)解(jie)(jie)決(jue)高效聚光集熱(re)(re)、高效儲熱(re)(re)及熱(re)(re)循環利(li)用(yong)等(deng)關鍵技(ji)(ji)術(shu)突破，解(jie)(jie)決(jue)當前稠油(you)光熱(re)(re)利(li)用(yong)技(ji)(ji)術(shu)經濟效益欠佳的問(wen)題(ti)。

3.2示范引領，以小步迭(die)代(dai)(dai)促進規模替(ti)代(dai)(dai)

三北地區各(ge)油(you)(you)田區塊應用(yong)環境不同，光(guang)熱資源與(yu)用(yong)能方式存在一定差異，光(guang)熱高效利用(yong)需要個(ge)性(xing)化(hua)設計(ji)。為(wei)了加快推廣應用(yong)，建議各(ge)油(you)(you)田企業在技術路線明確(que)的基礎上，積(ji)極開展示范(fan)工程建設。

示范區應以經濟效益(yi)(yi)為中心，轉油(you)站及脫(tuo)水站熱(re)(re)替代(dai)應遵循以下原(yuan)則：優選太陽(yang)能直射輻照相對(dui)高、土地資源(yuan)相對(dui)豐富(fu)且用(yong)地成本相對(dui)低(di)，具有一定的開(kai)發潛(qian)力(li)的區域，并兼(jian)顧站內加熱(re)(re)爐(lu)使用(yong)情況，如(ru)，選擇加熱(re)(re)爐(lu)腐蝕老化需更換的站場等(deng)。通過(guo)個性化優化的方(fang)案比(bi)選，開(kai)展光熱(re)(re)應用(yong)示范，同時培養技術(shu)隊伍(wu)，通過(guo)實(shi)戰積累實(shi)施經驗。技術(shu)進步與工程實(shi)現同步進行(xing)，通過(guo)不斷改進提升技術(shu)，以小步迭(die)代(dai)逐漸提高光熱(re)(re)利用(yong)項(xiang)目(mu)的收益(yi)(yi)率，最終實(shi)現規(gui)模替代(dai)，獲得規(gui)模效益(yi)(yi)。

3.3開拓商業(ye)合作模(mo)式(shi)(shi)(shi)(shi)，促(cu)進光熱(re)利用(yong)(yong)(yong)的規(gui)模(mo)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)長(chang)(chang)期以來，太(tai)陽能開發(fa)利用(yong)(yong)(yong)不是油(you)田企(qi)業(ye)的主營(ying)業(ye)務(wu)，油(you)田企(qi)業(ye)光熱(re)利用(yong)(yong)(yong)相關(guan)(guan)技(ji)術儲備較(jiao)少；另外(wai)，光熱(re)項(xiang)目投資相對較(jiao)大，投資回收期較(jiao)長(chang)(chang)。因(yin)此，借(jie)助市場(chang)化(hua)機制，發(fa)揮外(wai)部資本(ben)市場(chang)滿足內部用(yong)(yong)(yong)能需求，同時降(jiang)低能耗成本(ben)及溫室氣體排放是一種合作共贏的選擇(ze)。合同能源(yuan)(yuan)管(guan)理是借(jie)助社會的資本(ben)優(you)勢、技(ji)術優(you)勢及管(guan)理經驗獲得專業(ye)化(hua)服務(wu)解(jie)決方(fang)案的成熟(shu)模(mo)式(shi)(shi)(shi)(shi)。因(yin)此，建(jian)議優(you)選合作伙伴，大力(li)推動(dong)以合同能源(yuan)(yuan)管(guan)理方(fang)式(shi)(shi)(shi)(shi)開展油(you)田清潔能源(yuan)(yuan)替代。同時，各油(you)田企(qi)業(ye)應(ying)(ying)積(ji)極(ji)創(chuang)新探(tan)索更多的商業(ye)合作模(mo)式(shi)(shi)(shi)(shi)、產融結合模(mo)式(shi)(shi)(shi)(shi)及經營(ying)管(guan)理模(mo)式(shi)(shi)(shi)(shi)，借(jie)助社會力(li)量(liang)加快布局，并積(ji)極(ji)開展優(you)選聚光鏡(jing)供應(ying)(ying)商活動(dong)，建(jian)立(li)長(chang)(chang)期戰略合作關(guan)(guan)系，以聯(lian)合采(cai)購、以量(liang)換價(jia)等方(fang)式(shi)(shi)(shi)(shi)爭取優(you)惠(hui)的市場(chang)采(cai)購價(jia)格(ge)，從多方(fang)位促(cu)進光熱(re)利用(yong)(yong)(yong)的規(gui)模(mo)化(hua)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)。

4、結束語

大量的熱(re)需(xu)求是(shi)油田(tian)生(sheng)(sheng)產(chan)過(guo)程中無法(fa)回避的問題(ti)，而加熱(re)點(dian)分散、單(dan)座(zuo)站加熱(re)功率小、碳(tan)捕集(ji)成本高是(shi)長期(qi)存(cun)在的矛盾，作(zuo)為直(zhi)接燃(ran)燒排放(fang)主體責任方的油田(tian)企(qi)業(ye)，需(xu)探(tan)索(suo)尋求替代(dai)化(hua)石(shi)燃(ran)料(liao)的有效方式。受地(di)熱(re)資源限制，光熱(re)是(shi)當前油田(tian)生(sheng)(sheng)產(chan)化(hua)石(shi)燃(ran)料(liao)熱(re)替代(dai)最(zui)現實(shi)的路徑。

為了加(jia)快推動油(you)田(tian)光(guang)熱(re)規(gui)模化、規(gui)范化應用(yong)，需從(cong)(cong)科研攻關、示范引(yin)領、商業模式等方面開展頂(ding)層設計，以(yi)實現(xian)統籌部(bu)署、加(jia)快布局。在明確光(guang)熱(re)利(li)用(yong)技術(shu)路(lu)線，完成油(you)田(tian)光(guang)熱(re)利(li)用(yong)技術(shu)、標準及制(zhi)度體系建設的(de)同時，應注重培養技術(shu)人才隊伍、積累現(xian)場管理經驗，從(cong)(cong)而促(cu)進(jin)技術(shu)快速服務于生產，促(cu)進(jin)油(you)氣生產提(ti)質增效，助力油(you)田(tian)企業“碳(tan)達峰”及“碳(tan)中和”目標的(de)實現(xian)。

注：本文轉自(zi)2021年8月版(ban)《油(you)氣與(yu)新(xin)能源》，聯合(he)作(zuo)者為中國(guo)石(shi)油(you)天(tian)(tian)然氣股份有(you)限(xian)(xian)公(gong)司(si)規(gui)劃總院呂(lv)莉莉，熊新(xin)強，曾祿軒(xuan)，中國(guo)石(shi)油(you)天(tian)(tian)然氣股份有(you)限(xian)(xian)公(gong)司(si)勘探(tan)與(yu)生(sheng)產(chan)分公(gong)司(si)蘇春梅。轉載此(ci)文是出于(yu)傳遞更多信息之目的(de)，若有(you)來源標注錯誤或侵犯了您(nin)的(de)合(he)法權(quan)益，請(qing)作(zuo)者與(yu)本網聯系。