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近(jin)年(nian)在“雙碳(tan)”目標引領(ling)下，各(ge)行各(ge)業積極開(kai)(kai)展(zhan)綠(lv)色(se)低碳(tan)轉型(xing)。2023年(nian)3月，國家能源(yuan)(yuan)局發(fa)(fa)布了《加(jia)快油(you)氣勘探開(kai)(kai)發(fa)(fa)與新(xin)能源(yuan)(yuan)融(rong)合發(fa)(fa)展(zhan)行動方案（2023-2025年(nian)）》，確(que)定(ding)了“促進新(xin)能源(yuan)(yuan)高效開(kai)(kai)發(fa)(fa)利(li)用(yong)(yong)，替(ti)代(dai)勘探開(kai)(kai)發(fa)(fa)自(zi)用(yong)(yong)油(you)氣，累計(ji)清潔替(ti)代(dai)增加(jia)天然氣商品供(gong)應量約45億立方米(mi)”的目標；同時提出了“充分(fen)利(li)用(yong)(yong)太陽能聚光(guang)集熱(re)及儲(chu)熱(re)技術，實現(xian)油(you)氣生產過程的清潔化供(gong)熱(re)，助力低碳(tan)油(you)氣開(kai)(kai)發(fa)(fa)”的要求。

油氣(qi)(qi)田企(qi)(qi)業既是產(chan)能(neng)(neng)大戶，也(ye)是耗(hao)(hao)能(neng)(neng)大戶，其(qi)中(zhong)熱力消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)占油氣(qi)(qi)田總能(neng)(neng)耗(hao)(hao)的(de)70%以(yi)上(shang)，僅中(zhong)國石(shi)油集(ji)團的(de)油氣(qi)(qi)田企(qi)(qi)業年(nian)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)天然(ran)氣(qi)(qi)達百(bai)億(yi)立方米以(yi)上(shang)。為此(ci)，利用清潔熱力替代油氣(qi)(qi)生產(chan)過程中(zhong)的(de)天然(ran)氣(qi)(qi)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)，增(zeng)加天然(ran)氣(qi)(qi)商(shang)品(pin)量(liang)成為油氣(qi)(qi)田企(qi)(qi)業的(de)重要任務(wu)。

太陽能是地球(qiu)上分布(bu)最廣(guang)、儲量最大(da)的能源(yuan)，是全球(qiu)清潔能源(yuan)利(li)用(yong)的主要(yao)方(fang)向，已成(cheng)為多數油(you)氣田企業清潔熱(re)力替代的必(bi)然選擇(ze)。通過(guo)對我(wo)國“三(san)北”地區數十個油(you)田區塊光熱(re)利(li)用(yong)技術方(fang)案對比分析，反(fan)映(ying)出油(you)田企業光熱(re)利(li)用(yong)仍(reng)面臨一(yi)些問題，例如對相關技術優缺點及適用(yong)性(xing)認識不(bu)清、應用(yong)場景技術路線(xian)不(bu)明確、解決方(fang)案質量不(bu)佳、項(xiang)目落地難(nan)度(du)大(da)等。

近年在《國務院關于印發2030年前碳達峰行動方案的通知》《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》《“十四五”現代能源體系規劃》等國家政策的指引下，清潔熱力替代應用場景逐漸擴大，光熱技術更趨多樣化，光熱解決方案呈現多元化，為油田清潔熱力替代提供了更多選擇。

本(ben)文立(li)足油田(tian)清潔熱力替代，研究油田(tian)應用環境下可利(li)用的各種光熱技(ji)術，對(dui)供需技(ji)術及應用環境等進(jin)行多(duo)角(jiao)度分析(xi)，探討油田(tian)光熱利(li)用技(ji)術路(lu)線及高質(zhi)量(liang)解決(jue)方案(an)。

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工業光熱利用技術現狀

太陽(yang)能利(li)(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)分(fen)為(wei)光(guang)伏、光(guang)熱(re)與光(guang)伏光(guang)熱(re)一體(ti)化三大類，其中光(guang)熱(re)利(li)(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)又(you)(you)分(fen)為(wei)高溫光(guang)熱(re)發電及(ji)熱(re)能利(li)(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)，熱(re)能利(li)(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)又(you)(you)分(fen)為(wei)民(min)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)太陽(yang)能熱(re)水(shui)利(li)(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)及(ji)工(gong)業熱(re)能利(li)(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)。工(gong)業熱(re)能利(li)(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)技術(shu)路線與解決方案和民(min)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)熱(re)水(shui)利(li)(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)有(you)較大差異。太陽(yang)能利(li)(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)技術(shu)分(fen)類見圖1。

圖 1 太陽能利用技(ji)術分類圖

1.1光熱技術發展概況

光(guang)熱(re)(re)技術(shu)(shu)(shu)主(zhu)要(yao)分為非聚(ju)光(guang)集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)及(ji)聚(ju)光(guang)集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)技術(shu)(shu)(shu)，二者技術(shu)(shu)(shu)差異(yi)較(jiao)大。其(qi)中非聚(ju)光(guang)集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)主(zhu)要(yao)包(bao)括平板、真空(kong)玻璃管(guan)(guan)熱(re)(re)管(guan)(guan)等(deng)集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)技術(shu)(shu)(shu)；聚(ju)光(guang)集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)分為線聚(ju)焦及(ji)點聚(ju)焦集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)技術(shu)(shu)(shu)，其(qi)中線聚(ju)焦集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)主(zhu)要(yao)有槽式(shi)及(ji)線性(xing)菲(fei)涅爾（簡(jian)稱線菲(fei)）技術(shu)(shu)(shu)，點聚(ju)焦集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)主(zhu)要(yao)有塔式(shi)及(ji)碟(die)式(shi)集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)技術(shu)(shu)(shu)。太陽能集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)技術(shu)(shu)(shu)分類情況(kuang)見(jian)圖2。

圖2太(tai)陽(yang)能集熱技(ji)術分類情況

油田生產用(yong)(yong)熱(re)的(de)連續(xu)性(xing)(xing)決定了(le)在(zai)獲得太陽(yang)能熱(re)的(de)過程中不能采取民用(yong)(yong)太陽(yang)能熱(re)水的(de)被(bei)動(dong)集(ji)熱(re)模(mo)式(shi)，需要更(geng)(geng)大的(de)主動(dong)性(xing)(xing)（如聚光(guang)、追光(guang)），以便在(zai)有(you)限的(de)光(guang)照時間獲得更(geng)(geng)多的(de)太陽(yang)能。

針對我國高緯度(du)地(di)區(qu)太(tai)陽能資源相對低緯度(du)地(di)區(qu)豐富、高緯度(du)高寒地(di)區(qu)用(yong)熱需求大(da)(da)但熱損(sun)失也大(da)(da)、高緯度(du)地(di)區(qu)冬夏太(tai)陽能季節性差(cha)異大(da)(da)等特點(dian)，近年在我國特定(ding)應用(yong)環境市場(chang)需求激勵下，光熱行(xing)業(ye)取(qu)得了系列(lie)創新應用(yong)成果(guo)。

（1）太(tai)陽能能量(liang)密(mi)度低，足夠大的(de)鏡場面積(ji)是(shi)(shi)獲得光(guang)能的(de)基(ji)礎，土地資(zi)源(yuan)是(shi)(shi)太(tai)陽能利(li)用的(de)制約因(yin)素之(zhi)一。在單軸跟蹤(zong)歐式(shi)槽的(de)基(ji)礎上，創(chuang)新了“插樁(zhuang)式(shi)”雙軸跟蹤(zong)豎(shu)槽集熱技術，布局(ju)更(geng)為靈活，可節約用地。

（2）為解決(jue)我(wo)國高緯(wei)度高寒地(di)區冬(dong)季太陽能供熱(re)少(shao)但需(xu)熱(re)大的矛盾，在(zai)傳統(tong)南(nan)北軸(zhou)線聚焦集熱(re)技術基礎(chu)上，創(chuang)新了(le)低矮(ai)型、東西(xi)軸(zhou)布(bu)局的類線菲技術，有效降低初始投資，冬(dong)季獲(huo)得熱(re)量多，較好(hao)地(di)匹配了(le)北方(fang)冬(dong)季用熱(re)需(xu)求(qiu)。

（3）為提高集(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)效率(lv)，創新CPC（復合拋物面聚光）集(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)技術(shu)。該技術(shu)吸收(shou)了塔式(shi)、碟式(shi)和線(xian)菲集(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)技術(shu)優點，集(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)成了無動(dong)力玻(bo)璃管集(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)與空(kong)氣(qi)(qi)源熱(re)泵技術(shu)，將(jiang)無動(dong)力光熱(re)集(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)、空(kong)氣(qi)(qi)源熱(re)泵和儲熱(re)罐集(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)成為一體(ti)化(hua)橇裝(zhuang)設備，安裝(zhuang)搬遷方便(bian)，更適(shi)用于(yu)小(xiao)規(gui)模低溫位用熱(re)環(huan)境。

1.2光熱技術對比分析

基于油(you)田用熱需求大(da)的(de)(de)特點，以在(zai)有限(xian)的(de)(de)光(guang)照時間(jian)獲(huo)(huo)得更多的(de)(de)太陽能(neng)熱為核心，從提高太陽能(neng)的(de)(de)能(neng)量密度、獲(huo)(huo)得太陽能(neng)的(de)(de)主(zhu)動性、降低過程(cheng)熱損(sun)(sun)失(shi)、降低過程(cheng)光(guang)損(sun)(sun)失(shi)4個方面對各類集(ji)熱技(ji)術進行對比分析。

（1）提高能量(liang)密度方面。

眾所(suo)周知，聚光(guang)(guang)可增強光(guang)(guang)輻射，提(ti)高(gao)(gao)能(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度，進而(er)可提(ti)高(gao)(gao)相同光(guang)(guang)照(zhao)時(shi)(shi)間的(de)得(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)；聚光(guang)(guang)比(bi)(bi)是(shi)指采光(guang)(guang)面積與吸收體(ti)的(de)面積比(bi)(bi)，是(shi)衡量(liang)(liang)太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)集熱(re)(re)技(ji)術(shu)(shu)的(de)關鍵指標。點(dian)聚焦集熱(re)(re)技(ji)術(shu)(shu)的(de)聚光(guang)(guang)比(bi)(bi)高(gao)(gao)于(yu)(yu)線(xian)聚焦集熱(re)(re)技(ji)術(shu)(shu)，即塔式、碟(die)式的(de)聚光(guang)(guang)比(bi)(bi)高(gao)(gao)于(yu)(yu)槽式、線(xian)菲技(ji)術(shu)(shu)，非聚光(guang)(guang)太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)技(ji)術(shu)(shu)能(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度遠低于(yu)(yu)聚光(guang)(guang)技(ji)術(shu)(shu)。在陽(yang)光(guang)(guang)充(chong)足的(de)情況下(xia)，高(gao)(gao)聚光(guang)(guang)比(bi)(bi)的(de)碟(die)式集熱(re)(re)器在數分鐘內，集熱(re)(re)腔溫度可達數百攝氏(shi)度。在同區塊、太(tai)陽(yang)輻照(zhao)度及光(guang)(guang)照(zhao)時(shi)(shi)間相同情況下(xia)，得(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)是(shi)衡量(liang)(liang)光(guang)(guang)熱(re)(re)技(ji)術(shu)(shu)優勢的(de)重要因(yin)素。

（2）獲得能(neng)量(liang)的主動性方面。

與被動(dong)(dong)式(shi)太陽能(neng)的自然對(dui)流相比，工業(ye)光(guang)熱要求的太陽能(neng)利用主(zhu)動(dong)(dong)性主(zhu)要體現(xian)在跟蹤(zong)追光(guang)、強制循(xun)環兩(liang)個(ge)方面(mian)。

光(guang)熱(re)跟(gen)蹤(zong)(zong)(zong)(zong)系統是(shi)在(zai)(zai)有效光(guang)照(zhao)(zhao)時間內，使太陽光(guang)線(xian)始終(zhong)匯集照(zhao)(zhao)射(she)到（或更多(duo)的(de)(de)反射(she)到）光(guang)線(xian)采集器(qi)的(de)(de)采集面上，最大限度獲取太陽能。光(guang)熱(re)跟(gen)蹤(zong)(zong)(zong)(zong)系統可(ke)分為單軸(zhou)跟(gen)蹤(zong)(zong)(zong)(zong)和雙(shuang)軸(zhou)跟(gen)蹤(zong)(zong)(zong)(zong)：單軸(zhou)跟(gen)蹤(zong)(zong)(zong)(zong)如歐式(shi)槽集熱(re)器(qi)，南北布局、東(dong)西俯(fu)仰(yang)跟(gen)蹤(zong)(zong)(zong)(zong)；雙(shuang)軸(zhou)跟(gen)蹤(zong)(zong)(zong)(zong)如豎槽、碟式(shi)和塔(ta)式(shi)，除(chu)仰(yang)角變化之外，可(ke)在(zai)(zai)不(bu)同角度旋(xuan)轉跟(gen)蹤(zong)(zong)(zong)(zong)；跟(gen)蹤(zong)(zong)(zong)(zong)水平越高，同等光(guang)照(zhao)(zhao)條件下單位鏡面獲得的(de)(de)太陽能越多(duo)。

為(wei)了(le)(le)獲得更多熱(re)(re)量，工業(ye)光(guang)熱(re)(re)多采用(yong)主動式強制循(xun)(xun)環(huan)。不同技術路(lu)線(xian)的(de)得熱(re)(re)速度(du)(du)、熱(re)(re)循(xun)(xun)環(huan)速度(du)(du)存在較大差異(yi)。例如，平板集(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)為(wei)了(le)(le)不浪費(fei)循(xun)(xun)環(huan)動力(li)，在太陽輻照度(du)(du)較小(xiao)時需(xu)間(jian)開循(xun)(xun)環(huan)泵，以等待(dai)太陽輻射將(jiang)集(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)介質溫(wen)度(du)(du)升高(gao)；聚(ju)光(guang)比較高(gao)的(de)塔基碟集(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)器（理論聚(ju)光(guang)比超1000，國內產品約為(wei)360），在午間(jian)太陽輻照非常強時，可通(tong)過(guo)增壓提(ti)速裝置加(jia)速循(xun)(xun)環(huan)，促使集(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)介質快速吸收集(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)腔溫(wen)度(du)(du)；為(wei)避免瞬時溫(wen)度(du)(du)過(guo)高(gao)損(sun)壞設備，設置了(le)(le)高(gao)溫(wen)保護“偏(pian)光(guang)”功(gong)能。

油(you)田(tian)復雜集輸管網24h連(lian)續運行，生產耗熱量大，如果得熱量越(yue)大，對高(gao)(gao)寒(han)地區的高(gao)(gao)凝固點、高(gao)(gao)含蠟原(yuan)油(you)集輸系統流(liu)動性(xing)改善越(yue)有利。由此可推斷，擁有更(geng)高(gao)(gao)主(zhu)動性(xing)的雙軸跟蹤、高(gao)(gao)倍聚光集熱技(ji)術，在油(you)田(tian)清(qing)潔熱力(li)替代(dai)中更(geng)具(ju)技(ji)術優勢。

（3）減少過(guo)程熱損失方面。

在(zai)(zai)塔式(shi)、碟(die)式(shi)、槽式(shi)、線菲4種聚(ju)光(guang)(guang)集熱(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)中(zhong)，點(dian)聚(ju)焦(jiao)(jiao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)由于(yu)發生光(guang)(guang)熱(re)轉(zhuan)換(huan)的面積小(xiao)，熱(re)損失相對較(jiao)(jiao)小(xiao)；以碟(die)式(shi)為例，在(zai)(zai)較(jiao)(jiao)小(xiao)面積的集熱(re)腔內完成光(guang)(guang)熱(re)轉(zhuan)換(huan)后(hou)，碟(die)與碟(die)之(zhi)間的集熱(re)管道埋地保溫(wen)敷設(she)；槽式(shi)等線聚(ju)焦(jiao)(jiao)集熱(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，光(guang)(guang)熱(re)轉(zhuan)換(huan)是在(zai)(zai)暴(bao)露在(zai)(zai)外的集熱(re)管中(zhong)完成，因(yin)此線聚(ju)焦(jiao)(jiao)集熱(re)系統的散熱(re)損失大于(yu)點(dian)聚(ju)焦(jiao)(jiao)集熱(re)系統；尤其在(zai)(zai)高(gao)寒地帶冬季運行時，點(dian)聚(ju)焦(jiao)(jiao)與線聚(ju)焦(jiao)(jiao)集熱(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)散熱(re)損失差異較(jiao)(jiao)大。

（4）減少過程(cheng)光損(sun)失方面(mian)。

太(tai)陽光穿過空氣到達集熱(re)體，光程越(yue)長，受(shou)散射等因素影響，損(sun)失的光能量越(yue)大(da)；4種(zhong)聚光集熱(re)技術(shu)中，塔式集熱(re)系統光程最長，一般為(wei)數千米；其他3種(zhong)技術(shu)相差不(bu)大(da)，多為(wei)10～20m。

通過以上分析可知，各類光熱技術存(cun)在較(jiao)大(da)差異，油氣田企業需持(chi)續(xu)研究學(xue)習(xi)，實時(shi)掌握各類技術優缺(que)點，才能因地制宜制定(ding)高質量解決(jue)方(fang)案。

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油田用熱與光熱技術適用性分析

2.1油田用熱需求分析

油(you)(you)(you)田用熱(re)(re)(re)場景較多，稀(xi)油(you)(you)(you)生產(chan)主要有單井集油(you)(you)(you)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)、轉油(you)(you)(you)站摻水(shui)(shui)爐(lu)及熱(re)(re)(re)洗(xi)爐(lu)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)、脫(tuo)水(shui)(shui)站脫(tuo)水(shui)(shui)爐(lu)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)、原油(you)(you)(you)穩(wen)定站原油(you)(you)(you)穩(wen)定加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)、活動熱(re)(re)(re)洗(xi)拉水(shui)(shui)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)、偏遠(yuan)孤立(li)油(you)(you)(you)井單井拉油(you)(you)(you)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)等；稠(chou)油(you)(you)(you)生產(chan)主要有稠(chou)油(you)(you)(you)熱(re)(re)(re)采(cai)制蒸汽鍋爐(lu)用熱(re)(re)(re)；另(ling)外，地處(chu)偏遠(yuan)且(qie)寒冷的(de)油(you)(you)(you)田區(qu)塊，冬季作業區(qu)及辦(ban)公樓采(cai)暖(nuan)用熱(re)(re)(re)需求也較大。

油(you)(you)(you)田生產低(di)溫（100℃以(yi)下）用熱(re)環境較多，其(qi)中油(you)(you)(you)井(jing)出油(you)(you)(you)溫度(du)(du)受油(you)(you)(you)藏深度(du)(du)、油(you)(you)(you)品物(wu)性及產量(liang)等因素影響差異較大(da)。多數(shu)油(you)(you)(you)井(jing)需加熱(re)集油(you)(you)(you)，根(gen)據集油(you)(you)(you)半徑或拉(la)運距離一(yi)般加熱(re)至35～55℃；轉(zhuan)油(you)(you)(you)站(zhan)摻(chan)水(shui)(shui)(shui)溫度(du)(du)隨季(ji)節變化，如大(da)慶油(you)(you)(you)田高含水(shui)(shui)(shui)油(you)(you)(you)井(jing)夏季(ji)停摻(chan)，部分低(di)產井(jing)夏季(ji)摻(chan)水(shui)(shui)(shui)溫度(du)(du)為45～55℃，冬季(ji)多為60℃左右；脫(tuo)水(shui)(shui)(shui)站(zhan)脫(tuo)水(shui)(shui)(shui)溫度(du)(du)一(yi)般為55℃左右；油(you)(you)(you)井(jing)熱(re)洗溫度(du)(du)要求相對高，應(ying)達到80℃以(yi)上。

油田生(sheng)產中(zhong)溫用熱環境（100～250℃）相對較少，主要集中(zhong)在原油穩(wen)定(ding)環節及部分(fen)聯合(he)站(zhan)，某些(xie)聯合(he)站(zhan)為了滿足站(zhan)內脫(tuo)水(shui)、外輸、工藝伴熱以及站(zhan)場(chang)附近生(sheng)活(huo)辦公樓采(cai)暖(nuan)、生(sheng)活(huo)用熱等需求(qiu)，常采(cai)用200℃左右的導熱油，同上(shang)述多種用熱需求(qiu)進行多回路換(huan)熱。

油(you)田生產高溫用(yong)熱主要(yao)集中在(zai)稠油(you)油(you)田，溫度在(zai)300～400℃之間(jian)，稠油(you)熱采用(yong)熱量(liang)大(da)，如采用(yong)光(guang)熱替代，需要(yao)大(da)量(liang)閑置土地布(bu)置大(da)規(gui)模集熱鏡場。

2.2光熱技術在油田的適用性分析

單軸跟(gen)蹤槽(cao)(cao)式(shi)(shi)集(ji)熱(re)(re)技(ji)術(shu)是世(shi)(shi)界(jie)上最早(zao)被投入商業(ye)化應用(yong)(yong)(yong)，標準的(de)(de)(de)歐(ou)式(shi)(shi)槽(cao)(cao)開(kai)(kai)口為5.77m，為了提(ti)高聚光(guang)比，降低(di)集(ji)熱(re)(re)回(hui)路數量和系統成(cheng)本(ben)，我國研制出世(shi)(shi)界(jie)上最大的(de)(de)(de)開(kai)(kai)口槽(cao)(cao)（8.6m）。在低(di)溫用(yong)(yong)(yong)熱(re)(re)環境，可采(cai)用(yong)(yong)(yong)傳統的(de)(de)(de)小槽(cao)(cao)（2.55m開(kai)(kai)口）集(ji)熱(re)(re)技(ji)術(shu)；在土(tu)地(di)(di)資源豐富(fu)的(de)(de)(de)油(you)田，大開(kai)(kai)口槽(cao)(cao)可用(yong)(yong)(yong)于稠(chou)油(you)熱(re)(re)采(cai)供熱(re)(re)以及原油(you)穩定過程(cheng)的(de)(de)(de)清(qing)潔熱(re)(re)力替代；土(tu)地(di)(di)資源豐富(fu)可采(cai)用(yong)(yong)(yong)單軸跟(gen)蹤，土(tu)地(di)(di)資源緊張(zhang)可采(cai)用(yong)(yong)(yong)雙軸跟(gen)蹤豎槽(cao)(cao)集(ji)熱(re)(re)。當前(qian)，新疆(jiang)準東采(cai)油(you)廠采(cai)用(yong)(yong)(yong)2.55m開(kai)(kai)口槽(cao)(cao)、單軸跟(gen)蹤技(ji)術(shu)，替代了燃氣加(jia)熱(re)(re)；吉林、華北油(you)田則采(cai)用(yong)(yong)(yong)雙軸跟(gen)蹤豎槽(cao)(cao)技(ji)術(shu)，分別替代了部分電加(jia)熱(re)(re)和燃氣加(jia)熱(re)(re)。

桁架(jia)式結構(gou)的(de)線(xian)菲(fei)聚光集熱(re)(re)技(ji)術可根據(ju)用熱(re)(re)溫(wen)位優化鏡場面積，從而實(shi)現(xian)個性(xing)化設計。該技(ji)術尤其(qi)適用于土地資(zi)源豐富的(de)油(you)田(tian)，規(gui)模化應用后(hou)降(jiang)成本效果(guo)顯著。我國北方油(you)田(tian)居多，為了冬(dong)季得熱(re)(re)量(liang)更多，油(you)田(tian)對東西軸布局的(de)類線(xian)菲(fei)技(ji)術試(shi)驗及論(lun)證較(jiao)多，在鏡場布局優化時增加單(dan)回(hui)路(lu)距離、減少(shao)回(hui)路(lu)數量(liang)，有(you)利(li)于節省建設投資(zi)，提高得熱(re)(re)效率。例(li)如，青(qing)海油(you)田(tian)2023年規(gui)劃建設1.2MW的(de)類線(xian)菲(fei)聚光集熱(re)(re)系(xi)統(tong)，以替代轉油(you)站(zhan)燃氣加熱(re)(re)。

碟(die)式聚(ju)(ju)光集(ji)熱技術主要有單碟(die)與塔基碟(die)兩種，單體裝置集(ji)熱面(mian)積均為100m2，在大慶油田(tian)DNI（直(zhi)接法向輻照度(du)）約為1700kW?h/（㎡?a）的(de)情況(kuang)下，單碟(die)集(ji)熱功率為55kW左(zuo)右。碟(die)式集(ji)熱主要優點是聚(ju)(ju)光比高、集(ji)熱效率高。由于“插樁式”設計占地面(mian)積小(xiao)，近(jin)年來(lai)在小(xiao)規模(mo)光熱制蒸汽、光熱采暖等領域逐(zhu)步推廣利用；目前(qian)已在井(jing)網密度(du)大、土地資源緊張的(de)大慶老(lao)區開展應用研究。

塔(ta)式集熱(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)適用(yong)(yong)于(yu)大規(gui)模的高溫光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)利用(yong)(yong)，在油(you)(you)田(tian)(tian)可用(yong)(yong)于(yu)稠油(you)(you)蒸汽熱(re)(re)(re)采(cai)的清(qing)潔熱(re)(re)(re)力替代(dai)，如在土地資源(yuan)豐(feng)富的新(xin)疆油(you)(you)田(tian)(tian)，26MW塔(ta)式光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)替代(dai)部分燃氣制(zhi)蒸汽試驗正在建(jian)設中。勝利油(you)(you)田(tian)(tian)采(cai)用(yong)(yong)CPC技(ji)(ji)術(shu)在孤東采(cai)油(you)(you)廠(chang)建(jian)成2.8MW光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)替代(dai)燃氣項目，實現(xian)較大規(gui)模清(qing)潔熱(re)(re)(re)力替代(dai)。華北油(you)(you)田(tian)(tian)運用(yong)(yong)“無動(dong)力光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)+空氣源(yuan)熱(re)(re)(re)泵”技(ji)(ji)術(shu)，在單井拉油(you)(you)井場(chang)開展現(xian)場(chang)應用(yong)(yong)。

油田用熱(re)(re)環(huan)境、用熱(re)(re)溫位的(de)多(duo)樣性，與光熱(re)(re)技術(shu)、光熱(re)(re)可提供溫位的(de)多(duo)樣性具有較(jiao)高(gao)的(de)匹配度。多(duo)樣性與復雜(za)性也意味(wei)著技術(shu)尋(xun)優難(nan)度大，針對不同的(de)應用環(huan)境，尋(xun)找適用的(de)技術(shu)路(lu)線，進行(xing)多(duo)方(fang)案比選(xuan)，對于降低時間成(cheng)本、提高(gao)工作效率、提高(gao)項(xiang)目投資(zi)回報(bao)率尤為重要。

3

油田光熱利用技術路線分析

油氣用(yong)熱(re)(re)場(chang)景及用(yong)熱(re)(re)需求不(bu)同，適(shi)用(yong)的光熱(re)(re)技術及光熱(re)(re)系(xi)統建(jian)設模式也不(bu)同，需針對具(ju)體(ti)應用(yong)場(chang)景研究分析(xi)油田光熱(re)(re)技術路線。

3.1單井拉油多元化清潔替代技術路線

油(you)(you)(you)(you)(you)田有大量的(de)孤立(li)偏遠井，多(duo)采用(yong)單井拉(la)油(you)(you)(you)(you)(you)。如配(pei)電(dian)(dian)系統完善，單井拉(la)油(you)(you)(you)(you)(you)罐一(yi)般采用(yong)電(dian)(dian)加(jia)熱(re)(re)；如配(pei)電(dian)(dian)網(wang)未到達，對(dui)(dui)于氣(qi)油(you)(you)(you)(you)(you)比較高、伴生氣(qi)充(chong)足的(de)油(you)(you)(you)(you)(you)井，多(duo)采用(yong)伴生氣(qi)發電(dian)(dian)供(gong)給(gei)抽油(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)用(yong)電(dian)(dian)，配(pei)套建設單井加(jia)熱(re)(re)爐供(gong)給(gei)拉(la)油(you)(you)(you)(you)(you)罐用(yong)熱(re)(re)；如伴生氣(qi)不足，則采用(yong)柴(chai)油(you)(you)(you)(you)(you)發電(dian)(dian)供(gong)給(gei)抽油(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)用(yong)電(dian)(dian)及儲罐電(dian)(dian)加(jia)熱(re)(re)。偏遠地區拉(la)油(you)(you)(you)(you)(you)井由于管理難度相對(dui)(dui)較大、控制水平相對(dui)(dui)較低、能耗相對(dui)(dui)高，應優先推進清潔替代(dai)。

對(dui)于(yu)(yu)采(cai)用(yong)(yong)單(dan)井拉(la)油模(mo)式(shi)(shi)的(de)(de)(de)生產井，原則(ze)(ze)上(shang)應采(cai)用(yong)(yong)熱(re)電聯(lian)供方(fang)(fang)式(shi)(shi)解決油井用(yong)(yong)電用(yong)(yong)熱(re)需(xu)求；可(ke)根(gen)據(ju)太(tai)陽能(neng)及風(feng)能(neng)資源情(qing)(qing)況(kuang)，采(cai)用(yong)(yong)光(guang)(guang)伏(fu)及小型(xing)風(feng)機(ji)聯(lian)合供電方(fang)(fang)式(shi)(shi)，形成風(feng)光(guang)(guang)互(hu)補(bu)以(yi)提(ti)高(gao)(gao)(gao)綠電替代率(lv)；如電網完(wan)善，則(ze)(ze)無須建(jian)設儲(chu)(chu)能(neng)設施；如配電網不完(wan)善，則(ze)(ze)需(xu)配備(bei)功(gong)(gong)率(lv)型(xing)儲(chu)(chu)能(neng)（如超級電容(rong)）以(yi)支撐抽油機(ji)井啟動時的(de)(de)(de)大功(gong)(gong)率(lv)快速(su)響應需(xu)求（抽油機(ji)井啟動功(gong)(gong)率(lv)是運行功(gong)(gong)率(lv)的(de)(de)(de)3倍(bei)以(yi)上(shang)），同時應配備(bei)一定的(de)(de)(de)容(rong)量(liang)型(xing)儲(chu)(chu)能(neng)（如電化(hua)學電池儲(chu)(chu)能(neng)）以(yi)平衡不穩定的(de)(de)(de)風(feng)光(guang)(guang)出力；另外(wai)，由于(yu)(yu)單(dan)井拉(la)油所需(xu)溫度相對(dui)較低(di)（根(gen)據(ju)凝固點和拉(la)油距離核算，一般情(qing)(qing)況(kuang)下(xia)不大于(yu)(yu)50℃）；如區(qu)域(yu)太(tai)陽能(neng)直(zhi)(zhi)射(she)(she)比(bi)（直(zhi)(zhi)接輻(fu)射(she)(she)量(liang)/總輻(fu)射(she)(she)量(liang)）較低(di)，在(zai)(zai)緯度較低(di)的(de)(de)(de)非高(gao)(gao)(gao)寒(han)區(qu)域(yu)，可(ke)考(kao)慮采(cai)用(yong)(yong)“無動力光(guang)(guang)熱(re)+空氣(qi)(qi)源熱(re)泵(beng)”一體化(hua)橇裝技術(shu)，充(chong)分利用(yong)(yong)陰(yin)天及晚上(shang)空氣(qi)(qi)中的(de)(de)(de)熱(re)能(neng)；如區(qu)域(yu)太(tai)陽能(neng)直(zhi)(zhi)射(she)(she)比(bi)較高(gao)(gao)(gao)，可(ke)利用(yong)(yong)槽式(shi)(shi)、碟式(shi)(shi)等聚(ju)光(guang)(guang)比(bi)較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)集熱(re)技術(shu)，以(yi)提(ti)高(gao)(gao)(gao)供熱(re)效率(lv)；如單(dan)井井場土地(di)(di)資源有限，為了(le)節省占地(di)(di)，可(ke)采(cai)用(yong)(yong)“插樁式(shi)(shi)”豎(shu)槽及碟式(shi)(shi)技術(shu)；對(dui)于(yu)(yu)西北沙(sha)漠地(di)(di)帶土地(di)(di)資源豐富地(di)(di)區(qu)，可(ke)增加光(guang)(guang)伏(fu)或光(guang)(guang)熱(re)建(jian)設規(gui)模(mo)，在(zai)(zai)不棄(qi)電不棄(qi)熱(re)的(de)(de)(de)情(qing)(qing)況(kuang)下(xia)，提(ti)高(gao)(gao)(gao)清(qing)潔(jie)替代率(lv)。

以(yi)上提到的不同“光熱(re)+”技術路徑，需配備相(xiang)應的控制系統，以(yi)實(shi)現多余的電蓄熱(re)，多余的熱(re)可(ke)用于單井(jing)熱(re)洗(xi)；如單井(jing)產量較(jiao)低，應結合抽(chou)油(you)(you)機井(jing)間(jian)抽(chou)以(yi)節省用電；不拉(la)油(you)(you)時(shi)，可(ke)根據井(jing)口出油(you)(you)溫(wen)度設定(ding)一定(ding)的維(wei)溫(wen)控制參數；需要拉(la)油(you)(you)時(shi)，應根據季(ji)節不同，計(ji)算(suan)儲罐提前加熱(re)時(shi)間(jian)，確保冬(dong)季(ji)裝車及(ji)卸載安全。

3.2小規模光熱高效經濟替代技術路線

非(fei)整裝油田的油井相(xiang)對(dui)分散(san)，為(wei)(wei)了(le)使油井采出液“安全”到達處(chu)理站，在(zai)閥組間或(huo)中間增壓(ya)(ya)站常設有(you)加熱(re)爐，加熱(re)功率(lv)一(yi)般較小(xiao)。以長慶(qing)油田某作業(ye)區為(wei)(wei)例，作業(ye)區除較大規模用(yong)熱(re)的聯(lian)合(he)站及轉(zhuan)油站外，建設增壓(ya)(ya)站32座，增壓(ya)(ya)站平均用(yong)熱(re)功率(lv)為(wei)(wei)258kW。由(you)于(yu)油田集油管道均埋地敷設，集油溫(wen)度(du)受冬夏季地溫(wen)影響有(you)一(yi)定(ding)季節性變化，這類油田多為(wei)(wei)低(di)滲透(tou)油田，綜合(he)含水相(xiang)對(dui)較低(di)（多為(wei)(wei)30%～50%），冬季、夏季用(yong)熱(re)負荷差異一(yi)般為(wei)(wei)2倍左右。

由于單軸跟蹤(zong)線聚(ju)焦集(ji)熱技術需較長的(de)回(hui)路才能提(ti)升(sheng)溫(wen)度，在(zai)短回(hui)路中(zhong)反(fan)復(fu)循環將(jiang)增加動力消耗，降低系統(tong)效(xiao)率；同(tong)時行列式的(de)線聚(ju)焦集(ji)熱技術規(gui)模越(yue)小(xiao)，包括運(yun)維(wei)人工費(fei)用在(zai)內的(de)系統(tong)成(cheng)本越(yue)大，光熱系統(tong)綜合利用效(xiao)率相(xiang)對低。因此，對于單位用熱負荷小(xiao)且受(shou)土地面積(ji)限(xian)制導致單回(hui)路長度小(xiao)于50m的(de)小(xiao)規(gui)模用熱場景，建議采用升(sheng)溫(wen)速度快、占地面積(ji)小(xiao)、控(kong)制水(shui)平高(gao)、緊(jin)湊型、靈(ling)活布局的(de)雙軸跟蹤(zong)碟式點(dian)聚(ju)焦集(ji)熱技術，與油(you)田小(xiao)規(gui)模加熱需求匹配度非常高(gao)。

3.3大規模清潔替代的光熱互聯技術路線

規模(mo)(mo)越大、系統成本(ben)越低，是(shi)光熱(re)(re)工程(cheng)項目建設的共識(shi)，但油田(tian)用(yong)熱(re)(re)點多，單點用(yong)熱(re)(re)負(fu)荷小(xiao)且冬夏季負(fu)荷差異大是(shi)客觀事實(shi)，力(li)爭實(shi)現(xian)規模(mo)(mo)建設及規模(mo)(mo)替代(dai)是(shi)當前油田(tian)優化光熱(re)(re)方(fang)案的主要方(fang)向。

以大慶油(you)(you)(you)田(tian)為例，原油(you)(you)(you)集輸(shu)(shu)系(xi)(xi)統構成(cheng)龐大的用熱(re)(re)(re)管網(wang)，但供熱(re)(re)(re)點僅限(xian)于(yu)轉(zhuan)(zhuan)油(you)(you)(you)站(zhan)（摻水爐(lu)、熱(re)(re)(re)洗爐(lu)等）及聯(lian)(lian)合站(zhan)（脫水爐(lu)、外輸(shu)(shu)爐(lu)等）。油(you)(you)(you)田(tian)以聯(lian)(lian)合站(zhan)為中心管轄數座轉(zhuan)(zhuan)油(you)(you)(you)站(zhan)，轉(zhuan)(zhuan)油(you)(you)(you)站(zhan)與(yu)聯(lian)(lian)合站(zhan)距離較近，多(duo)為1～3km。如單獨(du)對某(mou)座轉(zhuan)(zhuan)油(you)(you)(you)站(zhan)布局光熱(re)(re)(re)，則建(jian)(jian)(jian)(jian)設規(gui)模小，建(jian)(jian)(jian)(jian)設成(cheng)本高；同(tong)時受(shou)夏季不(bu)加熱(re)(re)(re)集油(you)(you)(you)影響，如按年均負荷建(jian)(jian)(jian)(jian)設，擬建(jian)(jian)(jian)(jian)的光熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)統會面臨(lin)協調能(neng)力差、夏季棄(qi)熱(re)(re)(re)量大、整體替代率低等問題；另外，基于(yu)長遠考量，如轉(zhuan)(zhuan)油(you)(you)(you)站(zhan)產量下降(jiang)，新建(jian)(jian)(jian)(jian)的光熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)統與(yu)運(yun)行多(duo)年的轉(zhuan)(zhuan)油(you)(you)(you)站(zhan)之間(jian)存在服(fu)役壽命不(bu)匹配(pei)的投(tou)資風險。

基于以(yi)上情況分析，應立足(zu)大系統，以(yi)聯(lian)合(he)(he)站(zhan)(zhan)(zhan)為中心，以(yi)區域(yu)內所轄供熱(re)(re)(re)點(dian)（即轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)油(you)(you)(you)站(zhan)(zhan)(zhan)）為輻射邊界，統籌(chou)優化鏡(jing)場布局(ju)、儲(chu)罐位置(zhi)及(ji)儲(chu)熱(re)(re)(re)規模(mo)，建(jian)設(she)多點(dian)集(ji)熱(re)(re)(re)、多點(dian)下(xia)載的(de)(de)互(hu)(hu)聯(lian)熱(re)(re)(re)網。在聯(lian)合(he)(he)站(zhan)(zhan)(zhan)至轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)油(you)(you)(you)站(zhan)(zhan)(zhan)之間(jian)(jian)形成鏡(jing)場環路(lu)，環路(lu)管網可供給(gei)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)油(you)(you)(you)站(zhan)(zhan)(zhan)用熱(re)(re)(re)，也(ye)可把(ba)多余的(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)分流(liu)至聯(lian)合(he)(he)站(zhan)(zhan)(zhan)集(ji)中儲(chu)存，并可通(tong)過(guo)聯(lian)合(he)(he)站(zhan)(zhan)(zhan)調配至其他轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)油(you)(you)(you)站(zhan)(zhan)(zhan)換熱(re)(re)(re)。光熱(re)(re)(re)互(hu)(hu)聯(lian)的(de)(de)建(jian)設(she)模(mo)式既實現(xian)了規模(mo)替代，也(ye)通(tong)過(guo)規模(mo)建(jian)設(she)降低了系統成本以(yi)及(ji)光熱(re)(re)(re)系統使用壽(shou)命短的(de)(de)風險；同(tong)時由于各轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)油(you)(you)(you)站(zhan)(zhan)(zhan)夏季熱(re)(re)(re)洗周(zhou)期不(bu)同(tong)、下(xia)游原油(you)(you)(you)穩(wen)定(ding)站(zhan)(zhan)(zhan)用熱(re)(re)(re)量(liang)大的(de)(de)特(te)點(dian)，為通(tong)過(guo)優化運行(xing)實現(xian)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)油(you)(you)(you)站(zhan)(zhan)(zhan)之間(jian)(jian)共享光熱(re)(re)(re)，以(yi)及(ji)把(ba)多余的(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)通(tong)過(guo)外(wai)輸油(you)(you)(you)攜帶至原油(you)(you)(you)穩(wen)定(ding)站(zhan)(zhan)(zhan)，實現(xian)最終不(bu)棄熱(re)(re)(re)提供了可行(xing)性(xing)。

3.4復雜用熱環境下光熱梯級利用技術路線

多(duo)數(shu)原(yuan)油穩定站與(yu)脫(tuo)水站毗鄰而建，用(yong)(yong)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)度覆蓋面寬(kuan)（55～200℃）；在溫(wen)寬(kuan)較(jiao)大的(de)用(yong)(yong)熱(re)(re)(re)(re)環(huan)境，應構(gou)建光熱(re)(re)(re)(re)梯(ti)級利用(yong)(yong)，設計思維(wei)上，一是要(yao)優(you)選(xuan)聚光比(bi)較(jiao)高(gao)的(de)集熱(re)(re)(re)(re)技術(shu)，以(yi)實(shi)現快速高(gao)效(xiao)獲得(de)太陽(yang)能；二(er)是要(yao)優(you)化(hua)系(xi)統(tong)工(gong)藝(yi)，包括集熱(re)(re)(re)(re)、高(gao)低溫(wen)儲熱(re)(re)(re)(re)、多(duo)級換熱(re)(re)(re)(re)工(gong)藝(yi)，以(yi)實(shi)現光熱(re)(re)(re)(re)利用(yong)(yong)綜合效(xiao)率提升；三是要(yao)重點分析典(dian)型(xing)氣象日與(yu)典(dian)型(xing)工(gong)況下，系(xi)統(tong)優(you)化(hua)運行情況，以(yi)針對不同的(de)運行策略進一步優(you)化(hua)流(liu)程(cheng)，保障各種工(gong)況的(de)安全供(gong)能；四(si)是要(yao)配(pei)套建設能量(liang)系(xi)統(tong)優(you)化(hua)數(shu)學(xue)模型(xing)支撐(cheng)的(de)智能管(guan)控系(xi)統(tong)，以(yi)實(shi)現能效(xiao)管(guan)理及數(shu)據賦能。因此，大型(xing)站場及大規(gui)模光熱(re)(re)(re)(re)替代是復雜(za)系(xi)統(tong)工(gong)程(cheng)，需篩選(xuan)技術(shu)路線，精心優(you)化(hua)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)，以(yi)實(shi)現高(gao)質(zhi)量(liang)設計和運維(wei)。

4

油田光熱利用解決方案建議

4.1因地制宜制定逐步清潔替代順序是提高替代效益的關鍵

油(you)田用熱(re)井站多，篩選并(bing)確定(ding)各(ge)類井站的清(qing)潔(jie)替(ti)代順序(xu)對于提高項目落地性尤為(wei)重(zhong)要。如井站產氣量較大，且伴生(sheng)氣未形成管(guan)(guan)網，節(jie)省的伴生(sheng)氣無法外(wai)輸且無處可(ke)用，則(ze)應暫(zan)緩實施清(qing)潔(jie)替(ti)代。如部分轉油(you)站產液量、產油(you)量均(jun)呈下(xia)降趨(qu)勢(shi)(shi)且綜合(he)含(han)水率(lv)逐步升(sheng)高，有(you)改造為(wei)閥組間取消摻(chan)水爐等加(jia)熱(re)設(she)施的趨(qu)勢(shi)(shi)，與(yu)光熱(re)可(ke)利(li)用25年的壽(shou)命(ming)期嚴重(zhong)不匹配(pei)，則(ze)投(tou)資需慎重(zhong)。如部分長輸油(you)管(guan)(guan)道采用燃油(you)加(jia)熱(re)或灰電加(jia)熱(re)，燃料成本高且排放量大，應優先研究實施清(qing)潔(jie)替(ti)代。如未來(lai)(lai)該區塊有(you)開發潛力(li)，則(ze)光熱(re)鏡(jing)場選址應充分考(kao)(kao)慮給未來(lai)(lai)油(you)田設(she)施“讓道”，且鏡(jing)場布局應充分考(kao)(kao)慮未來(lai)(lai)擴建的便利(li)性。總之，各(ge)油(you)田企業應結合(he)各(ge)種有(you)利(li)條件及制(zhi)約因素，統籌制(zhi)定(ding)各(ge)井站清(qing)潔(jie)熱(re)力(li)替(ti)代順序(xu)，逐步推進，提高投(tou)資回報率(lv)，增強項目落地性。

4.2上下游系統思維及運行策略優化是設計方案優化的前提

油(you)田清(qing)潔能(neng)(neng)(neng)源(yuan)替代遵循在(zai)(zai)最小用能(neng)(neng)(neng)基礎上力爭實(shi)現最大(da)(da)清(qing)潔替代的原(yuan)則，故(gu)采(cai)取清(qing)潔替代措(cuo)施之前，需充分實(shi)現地面工藝“優化簡化”與生產(chan)集(ji)輸系統(tong)節(jie)能(neng)(neng)(neng)降耗，包括工藝節(jie)能(neng)(neng)(neng)、設備節(jie)能(neng)(neng)(neng)及管理節(jie)能(neng)(neng)(neng)。在(zai)(zai)節(jie)能(neng)(neng)(neng)措(cuo)施全方位覆蓋(gai)的基礎上，研究確定(ding)清(qing)潔替代建(jian)設規模以最大(da)(da)限(xian)度節(jie)省(sheng)建(jian)設投(tou)資。

由(you)于油(you)(you)田用(yong)(yong)熱(re)(re)(re)的(de)季(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)節(jie)性(xing)差(cha)異，對建設(she)(she)(she)規模(mo)(mo)的(de)確定影(ying)響較大(da)(da)；如按(an)(an)(an)夏(xia)季(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)最(zui)低(di)負荷確定建設(she)(she)(she)規模(mo)(mo)，則清(qing)潔替代率太低(di)；如按(an)(an)(an)冬季(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)最(zui)高負荷確定建設(she)(she)(she)規模(mo)(mo)，則夏(xia)季(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)棄熱(re)(re)(re)率過(guo)(guo)高；故一般情(qing)況(kuang)下(xia)，建議按(an)(an)(an)全(quan)年(nian)平(ping)均用(yong)(yong)熱(re)(re)(re)負荷確定建設(she)(she)(she)規模(mo)(mo)，在冬季(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)極(ji)寒(han)情(qing)況(kuang)下(xia)啟動原有(you)(you)的(de)燃氣加(jia)熱(re)(re)(re)爐或配備(bei)一定的(de)電加(jia)熱(re)(re)(re)設(she)(she)(she)備(bei)作為輔助熱(re)(re)(re)源；在夏(xia)季(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)太陽能(neng)(neng)豐富時(shi)，盡可(ke)能(neng)(neng)通(tong)過(guo)(guo)管理優化(hua)實現(xian)不(bu)(bu)棄熱(re)(re)(re)；如閥組(zu)間、轉油(you)(you)站光熱(re)(re)(re)供(gong)熱(re)(re)(re)系統可(ke)通(tong)過(guo)(guo)提高集輸(shu)油(you)(you)溫(wen)(wen)度(du)(du)，使熱(re)(re)(re)量傳遞至下(xia)游(you)處(chu)理系統，降(jiang)低(di)處(chu)理系統化(hua)石燃料用(yong)(yong)量；如改變(bian)工作制度(du)(du)，實施加(jia)密熱(re)(re)(re)洗，利用(yong)(yong)夏(xia)季(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)豐富的(de)光熱(re)(re)(re)資源改善其他季(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)節(jie)降(jiang)溫(wen)(wen)或低(di)溫(wen)(wen)運行時(shi)結蠟嚴重的(de)管道流(liu)動性(xing)。總(zong)之，油(you)(you)田彈性(xing)生(sheng)產運行空間較大(da)(da)（如抽(chou)油(you)(you)機井(jing)間抽(chou)以(yi)及間抽(chou)情(qing)況(kuang)下(xia)單井(jing)集油(you)(you)管道可(ke)在不(bu)(bu)同季(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)節(jie)有(you)(you)一定時(shi)長的(de)停輸(shu)等），針對不(bu)(bu)穩定太陽能(neng)(neng)供(gong)熱(re)(re)(re)需(xu)配套調整原有(you)(you)工作制度(du)(du)，以(yi)實現(xian)最(zui)大(da)(da)清(qing)潔熱(re)(re)(re)力(li)利用(yong)(yong)。

光熱(re)(re)(re)規模確定(ding)一般采用單位(wei)(wei)時(shi)間供熱(re)(re)(re)功(gong)率(lv)及連續(xu)供熱(re)(re)(re)時(shi)長的方(fang)式協同優化，如(ru)當地(di)光照時(shi)長8h，單位(wei)(wei)用熱(re)(re)(re)功(gong)率(lv)2MW，按連續(xu)24h運行，則集熱(re)(re)(re)系(xi)統(tong)(tong)需(xu)按每(mei)小時(shi)得熱(re)(re)(re)量6MW計算。在此基礎上，計入換熱(re)(re)(re)效(xiao)率(lv)、集熱(re)(re)(re)效(xiao)率(lv)、鏡(jing)場(chang)光捕獲效(xiao)率(lv)等系(xi)統(tong)(tong)損失，核實確定(ding)鏡(jing)場(chang)建(jian)設面(mian)積。故占光熱(re)(re)(re)系(xi)統(tong)(tong)投資比例(li)最高的鏡(jing)場(chang)建(jian)設規模需(xu)結合集油、輸油及脫水溫度(du)、甚至原油穩定(ding)溫度(du)進(jin)行系(xi)統(tong)(tong)優化，綜合建(jian)成之后柔性負荷的消(xiao)納(na)情況，針對不同聚光集熱(re)(re)(re)技術(shu)進(jin)行多方(fang)案比選確定(ding)。

4.3嚴謹的可比性及全生命周期評估是多方案優選的基礎

當(dang)前，油田(tian)(tian)設計人(ren)員由(you)于(yu)缺(que)乏光(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)設計經(jing)驗，主要(yao)依賴技術(shu)服務(wu)商(shang)提供鏡場方(fang)案。包括集(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)、換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)、儲(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)的(de)光(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)系統方(fang)案需進(jin)(jin)行多技術(shu)路線比(bi)選以實現技術(shu)、經(jing)濟最(zui)(zui)優(you)，比(bi)選原則應以相(xiang)同或基本相(xiang)近的(de)供熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)(liang)為(wei)(wei)基礎(chu)，由(you)技術(shu)廠家(jia)發揮各(ge)自技術(shu)優(you)勢完(wan)成(cheng)(cheng)相(xiang)應解決方(fang)案；各(ge)類技術(shu)除在(zai)相(xiang)同光(guang)照條件下存在(zai)出力差(cha)異(yi)之外，集(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)循(xun)環工(gong)質也有(you)(you)較(jiao)大(da)差(cha)異(yi)。如(ru)在(zai)大(da)慶油田(tian)(tian)這(zhe)種高(gao)(gao)緯度高(gao)(gao)寒地區，某(mou)技術(shu)廠家(jia)以熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)水（最(zui)(zui)高(gao)(gao)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫度85℃）作(zuo)為(wei)(wei)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)工(gong)質，冬季以低(di)速熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)循(xun)環作(zuo)為(wei)(wei)防(fang)凍措施(shi)；某(mou)技術(shu)廠家(jia)常年(nian)專注導熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)油（最(zui)(zui)高(gao)(gao)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫度可達300℃以上(shang)）應用(yong)研究，并積累了相(xiang)對豐富的(de)應用(yong)經(jing)驗；另外一些廠家(jia)以防(fang)凍液（最(zui)(zui)高(gao)(gao)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫度95℃）作(zuo)為(wei)(wei)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)循(xun)環介質；幾乎(hu)所有(you)(you)的(de)光(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)廠家(jia)在(zai)低(di)溫用(yong)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)環境均采用(yong)水介質儲(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)（當(dang)前成(cheng)(cheng)本相(xiang)對低(di)且管理(li)方(fang)便）。光(guang)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)替代進(jin)(jin)行多方(fang)案比(bi)選時，應結合初始投資、節(jie)省的(de)耗氣量(liang)(liang)、增加(jia)的(de)耗電量(liang)(liang)及(ji)維護費用(yong)等進(jin)(jin)行全生(sheng)命周期的(de)費用(yong)現值比(bi)較(jiao)，以保(bao)證方(fang)案比(bi)選的(de)科學性。

4.4開展各種用熱環境的研究實踐是提高方案質量的重要路徑

加強學習與交流，深入(ru)研究(jiu)社會和(he)油(you)田(tian)的(de)光(guang)(guang)熱(re)(re)技(ji)術(shu)應用案(an)例，在不斷實踐及總結中豐富認(ren)識、提(ti)升(sheng)用好各(ge)種技(ji)術(shu)的(de)能力是提(ti)高(gao)油(you)田(tian)光(guang)(guang)熱(re)(re)方(fang)案(an)質(zhi)量的(de)必由之(zhi)路(lu)。制(zhi)訂高(gao)質(zhi)量的(de)光(guang)(guang)熱(re)(re)方(fang)案(an)還應注意以下事項：

一是需(xu)綜(zong)(zong)合(he)(he)氣象條(tiao)件、土地條(tiao)件及(ji)運維需(xu)求等篩選技術。如某(mou)(mou)區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)采用單(dan)軸(zhou)跟蹤槽(cao)式技術，但(dan)(dan)該區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)長期風(feng)力強勁，單(dan)軸(zhou)槽(cao)為了降低風(feng)載常處于(yu)自(zi)我(wo)保護狀態，雖區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)光資(zi)源較(jiao)好，但(dan)(dan)太陽能(neng)(neng)綜(zong)(zong)合(he)(he)利(li)用效率較(jiao)低；如西北(bei)某(mou)(mou)區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)土地資(zi)源豐富且價格(ge)便宜，但(dan)(dan)風(feng)沙大且缺(que)水嚴重(zhong)，某(mou)(mou)線聚(ju)焦技術由于(yu)不能(neng)(neng)實現(xian)自(zi)動清掃，聚(ju)光鏡清洗頻率低，鏡面清潔(jie)度低，嚴重(zhong)影(ying)響(xiang)了系統得熱量。因(yin)此，光熱技術優(you)選應綜(zong)(zong)合(he)(he)考量當地各種(zhong)影(ying)響(xiang)因(yin)素，并不斷總結運維經驗，提高運行效率。

二是(shi)“光熱(re)(re)+”聯合供(gong)熱(re)(re)系(xi)統需二次(ci)開(kai)發控制(zhi)平臺。當前(qian)業內(nei)各類光熱(re)(re)技術(shu)廠家均(jun)針對各自技術(shu)特點(dian)研究控制(zhi)策略，開(kai)發提高(gao)(gao)系(xi)統得(de)熱(re)(re)量的(de)控制(zhi)平臺，但控制(zhi)平臺的(de)邊(bian)界均(jun)止于儲水罐。油(you)田(tian)目前(qian)多采用“光熱(re)(re)+燃(ran)氣”聯合供(gong)熱(re)(re)方式(shi)，且油(you)田(tian)加熱(re)(re)介(jie)質礦化度高(gao)(gao)，需與(yu)儲熱(re)(re)介(jie)質進行熱(re)(re)交換，即(ji)聯合供(gong)熱(re)(re)控制(zhi)系(xi)統需二次(ci)集成開(kai)發，才能實現(xian)通過高(gao)(gao)質量運維提高(gao)(gao)光熱(re)(re)綜合利用效率。以導熱(re)(re)油(you)為例的(de)“光熱(re)(re)+燃(ran)氣”聯合供(gong)熱(re)(re)流程示(shi)意圖詳見圖3。

圖(tu)3“光熱(re)+燃氣”聯合(he)供熱(re)流(liu)程示意圖(tu)

5 

結束語 

低(di)碳化是油氣田業(ye)務(wu)發展(zhan)的(de)(de)(de)必由之路，光(guang)熱(re)(re)(re)(re)利(li)用(yong)是油田清潔(jie)(jie)熱(re)(re)(re)(re)力替(ti)代的(de)(de)(de)主要方(fang)向。光(guang)熱(re)(re)(re)(re)技(ji)術的(de)(de)(de)多(duo)樣性及油田各種(zhong)應用(yong)環境(jing)下復雜的(de)(de)(de)用(yong)熱(re)(re)(re)(re)需求導(dao)致油田光(guang)熱(re)(re)(re)(re)利(li)用(yong)的(de)(de)(de)工作(zuo)難度較大(da)，相(xiang)關(guan)路線及解決方(fang)案(an) 需要在不斷(duan)實踐中逐步(bu)提高(gao)認識，持續開展(zhan)優化。建議(yi)油田企業(ye)與時俱進(jin)，持續跟蹤光(guang)熱(re)(re)(re)(re)行(xing)業(ye)技(ji)術發 展(zhan)情況及市場化推動情況，篩選規模替(ti)代區塊及高(gao)效(xiao)光(guang)熱(re)(re)(re)(re)技(ji)術，提高(gao)清潔(jie)(jie)熱(re)(re)(re)(re)力替(ti)代方(fang)案(an)的(de)(de)(de)經濟(ji)性，逐 步(bu)推進(jin)光(guang)熱(re)(re)(re)(re)方(fang)案(an)落地，提高(gao)油田清潔(jie)(jie)能源利(li)用(yong)率、天(tian)然氣對外供應量，為(wei)保障國家能源安全作(zuo)出更大(da) 貢獻。

作者：中(zhong)國(guo)(guo)石(shi)(shi)油(you)天然(ran)氣股份有限(xian)公司規劃總院：呂莉莉，付 勇(yong)，侯(hou)博文，成婷(ting)婷(ting) ；中(zhong)國(guo)(guo)石(shi)(shi)油(you)油(you)氣和新能源(yuan)分公司：徐 源(yuan)；大(da)慶油(you)田設計(ji)院有限(xian)公司：劉(liu)宏彬