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摘要：降(jiang)低熱(re)(re)能(neng)使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)及(ji)(ji)利用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)清潔(jie)能(neng)源(yuan)替(ti)代化石能(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)能(neng)使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)是當(dang)前(qian)油(you)(you)(you)田(tian)(tian)(tian)綠色(se)發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要方(fang)向(xiang)(xiang)。為(wei)加快(kuai)推動油(you)(you)(you)田(tian)(tian)(tian)光(guang)(guang)熱(re)(re)規模(mo)(mo)化、規范化應用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)，在(zai)(zai)分(fen)析(xi)西(xi)北(bei)、東北(bei)及(ji)(ji)華北(bei)地(di)區(qu)（簡(jian)稱三北(bei)地(di)區(qu)）油(you)(you)(you)田(tian)(tian)(tian)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)熱(re)(re)情況及(ji)(ji)熱(re)(re)能(neng)替(ti)代方(fang)向(xiang)(xiang)、光(guang)(guang)熱(re)(re)技(ji)術發(fa)展(zhan)現(xian)狀(zhuang)及(ji)(ji)各(ge)種集熱(re)(re)技(ji)術特點的(de)(de)(de)(de)基礎上，結合(he)稠油(you)(you)(you)及(ji)(ji)稀油(you)(you)(you)開發(fa)生產的(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)熱(re)(re)需求，明確了光(guang)(guang)熱(re)(re)在(zai)(zai)油(you)(you)(you)田(tian)(tian)(tian)應用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)需要解決的(de)(de)(de)(de)技(ji)術問題；結合(he)油(you)(you)(you)田(tian)(tian)(tian)應用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)環境、油(you)(you)(you)田(tian)(tian)(tian)光(guang)(guang)熱(re)(re)應用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)優勢(shi)資(zi)源(yuan)及(ji)(ji)制約(yue)因素，提出了“頂(ding)層設計、科研攻關(guan)，示范引(yin)領、小步迭代，開拓商業(ye)合(he)作模(mo)(mo)式、促進規模(mo)(mo)應用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)”的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)熱(re)(re)利用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)路線，為(wei)三北(bei)地(di)區(qu)油(you)(you)(you)田(tian)(tian)(tian)企業(ye)加快(kuai)推動光(guang)(guang)熱(re)(re)規模(mo)(mo)化利用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)提供了實施路徑。

引言

西(xi)北(bei)(bei)、東(dong)北(bei)(bei)及華北(bei)(bei)地區(qu)（簡(jian)稱(cheng)三(san)(san)北(bei)(bei)地區(qu)）油(you)(you)(you)田(tian)開發生(sheng)產過(guo)(guo)程(cheng)需(xu)要(yao)消(xiao)耗(hao)大量的熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)，其(qi)中(zhong)稀油(you)(you)(you)油(you)(you)(you)田(tian)開發生(sheng)產過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)主(zhu)要(yao)消(xiao)耗(hao)于(yu)油(you)(you)(you)氣(qi)集輸處(chu)理環節，用于(yu)加熱(re)(re)集油(you)(you)(you)、熱(re)(re)化學脫水(shui)及原油(you)(you)(you)穩(wen)定等；稠油(you)(you)(you)開發生(sheng)產過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)主(zhu)要(yao)用于(yu)蒸汽(qi)驅替環節的鍋爐制蒸汽(qi)過(guo)(guo)程(cheng)。熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)主(zhu)要(yao)由天然氣(qi)、原油(you)(you)(you)及原煤提供，占(zhan)油(you)(you)(you)田(tian)總能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)的80%以上(shang)。因(yin)此，降(jiang)低熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)使用量及利用光(guang)(guang)熱(re)(re)、地熱(re)(re)等清潔能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)替代化石能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)的熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)使用是當前(qian)油(you)(you)(you)田(tian)綠(lv)色(se)發展的主(zhu)要(yao)方向。三(san)(san)北(bei)(bei)地區(qu)光(guang)(guang)熱(re)(re)資源(yuan)相對豐(feng)富，同時油(you)(you)(you)田(tian)低滲透及特(te)低滲透油(you)(you)(you)層占(zhan)比較大，油(you)(you)(you)區(qu)內優質(zhi)地熱(re)(re)資源(yuan)較為稀缺。

因此光(guang)熱(re)利用是當前油(you)田“以熱(re)替(ti)熱(re)”的重要途徑。

1、油田光熱利用影響因素

光熱高效經濟利(li)用(yong)(yong)的影響因素(su)較多，油田應用(yong)(yong)環境(jing)具有(you)多樣化特點，各(ge)油田區塊光熱利(li)用(yong)(yong)優勢資源(yuan)與制約因素(su)各(ge)有(you)不同。

1.1光熱(re)資源是光熱(re)經(jing)濟(ji)利用(yong)的重要(yao)前提(ti)

光熱(re)資源是否豐富(fu)在很(hen)大程度(du)(du)上(shang)決定光熱(re)利用項目的收益及(ji)可行性。年太(tai)陽能(neng)輻射(she)(she)總量、年日照時數(shu)、直射(she)(she)輻照、緯度(du)(du)等(deng)在一定程度(du)(du)上(shang)可以說明光熱(re)資源豐富(fu)程度(du)(du)。三北地區(qu)(qu)緯度(du)(du)雖相對較高(gao)(gao)，但太(tai)陽能(neng)資源整體相對豐富(fu)，尤其(qi)是新疆(jiang)南部(bu)及(ji)東部(bu)、青海及(ji)玉門(men)油田(tian)、長慶油田(tian)部(bu)分區(qu)(qu)塊(kuai)。但由(you)于影(ying)響太(tai)陽能(neng)直射(she)(she)輻照的因(yin)素較多，除緯度(du)(du)高(gao)(gao)低外，還受地勢高(gao)(gao)低、云層(ceng)厚度(du)(du)等(deng)影(ying)響，因(yin)此，光熱(re)利用方案(an)應結合當地氣象資料進(jin)行具體的可行性論證。

1.2土(tu)地資源是制約光熱利用的(de)最大限制條件

聚(ju)光(guang)(guang)(guang)集(ji)熱(re)鏡場占(zhan)地(di)(di)面(mian)積大，由當(dang)前已(yi)建成的部分光(guang)(guang)(guang)熱(re)高溫(wen)發電(dian)項(xiang)目測(ce)算(suan)，根據(ju)聚(ju)光(guang)(guang)(guang)集(ji)熱(re)方(fang)(fang)式(shi)不同，聚(ju)光(guang)(guang)(guang)集(ji)熱(re)鏡場占(zhan)地(di)(di)為(wei)(wei)（4.8～8.0）×104 m2/MW；而低溫(wen)熱(re)利用(yong)(yong)(yong)鏡場占(zhan)地(di)(di)面(mian)積相對較小，占(zhan)地(di)(di)約為(wei)(wei)（3.2～3.8）×104 m2/MW。當(dang)前，光(guang)(guang)(guang)伏(fu)及(ji)光(guang)(guang)(guang)熱(re)發電(dian)多(duo)采用(yong)(yong)(yong)租用(yong)(yong)(yong)土(tu)地(di)(di)等(deng)方(fang)(fang)式(shi)，新疆克拉瑪依(yi)市、河(he)北張家口市張北縣等(deng)地(di)(di)區租用(yong)(yong)(yong)價格(ge)為(wei)(wei)750元(yuan)/（hm2·a）；新疆吐魯番及(ji)哈密地(di)(di)區光(guang)(guang)(guang)伏(fu)發電(dian)租用(yong)(yong)(yong)價格(ge)為(wei)(wei)25年共計3×104元(yuan)/hm2，土(tu)地(di)(di)使(shi)用(yong)(yong)(yong)稅為(wei)(wei)15.75元(yuan)（/hm2·a）。

各(ge)省市土(tu)地(di)租用(yong)(yong)價格各(ge)異，需(xu)要(yao)各(ge)油(you)田企業根(gen)據土(tu)地(di)類型積極與(yu)當地(di)政府協商解決(jue)。西北(bei)(bei)及(ji)東北(bei)(bei)油(you)區(qu)土(tu)地(di)資源(yuan)相對(dui)豐富(fu)，但華(hua)北(bei)(bei)油(you)區(qu)多為濕地(di)及(ji)耕地(di)，土(tu)地(di)資源(yuan)相對(dui)緊張，當前大港油(you)田利(li)用(yong)(yong)小區(qu)屋頂、井(jing)場及(ji)公園圍欄等(deng)設(she)置光伏板。總之，光熱利(li)用(yong)(yong)需(xu)根(gen)據土(tu)地(di)資源(yuan)及(ji)征地(di)成本因地(di)制宜制定(ding)規劃方案。

1.3替代目標(biao)的選(xuan)擇是光熱高效利用的關鍵因素

當(dang)前，三北地(di)區(qu)油田總耗能(neng)約2 000×104 tce/a，天然氣消耗量超過100×108 m3/a，各種轉油站及脫(tuo)水站近2 000座，光熱利(li)用內部市場需求大(da)。同時各大(da)油區(qu)地(di)域遼闊(kuo)，各區(qu)塊直射輻照、地(di)勢高度(du)均不(bu)同，結合不(bu)同的環境(jing)條(tiao)件及用熱需求，光熱替代目(mu)標的選擇應以經濟效益為中心(xin)循(xun)序漸進。

受光熱(re)替(ti)(ti)代(dai)(dai)燃(ran)料價格(ge)(ge)、替(ti)(ti)代(dai)(dai)熱(re)品質需求及運(yun)(yun)行時數(shu)等(deng)因素影響，當前(qian)，高(gao)溫(wen)光熱(re)替(ti)(ti)代(dai)(dai)稠油熱(re)采(cai)所需高(gao)溫(wen)高(gao)壓蒸汽的(de)(de)燃(ran)氣鍋爐(lu)(lu)(lu)方案經(jing)濟(ji)效益(yi)較(jiao)差(cha)（初始建設投資高(gao)且所替(ti)(ti)燃(ran)氣價格(ge)(ge)低），替(ti)(ti)代(dai)(dai)燃(ran)油加熱(re)爐(lu)(lu)(lu)經(jing)濟(ji)效益(yi)相對好(hao)（原(yuan)油價格(ge)(ge)相對高(gao)），替(ti)(ti)代(dai)(dai)常年運(yun)(yun)行脫(tuo)水(shui)爐(lu)(lu)(lu)、外輸爐(lu)(lu)(lu)較(jiao)替(ti)(ti)代(dai)(dai)間(jian)歇運(yun)(yun)行的(de)(de)采(cai)暖爐(lu)(lu)(lu)、摻(chan)水(shui)爐(lu)(lu)(lu)效益(yi)好(hao)，以(yi)(yi)站為單位的(de)(de)較(jiao)大規模(mo)熱(re)需求替(ti)(ti)代(dai)(dai)較(jiao)以(yi)(yi)井為單位的(de)(de)小規模(mo)用熱(re)需求替(ti)(ti)代(dai)(dai)經(jing)濟(ji)效益(yi)好(hao)。

1.4技術路線是影響光熱項目經(jing)濟性的(de)主(zhu)要因素(su)

在(zai)稀油油田的(de)低(di)(di)溫(wen)光熱(re)(re)(re)應用(yong)環(huan)境(jing)(jing)(jing)中，當前有(you)平板(ban)集(ji)熱(re)(re)(re)、熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)集(ji)熱(re)(re)(re)、線(xian)性菲尼爾及槽式聚光集(ji)熱(re)(re)(re)等技術(shu)。各(ge)(ge)種技術(shu)適用(yong)性及經濟性有(you)較(jiao)大(da)差異，如：吸收反射光的(de)聚光集(ji)熱(re)(re)(re)系(xi)統較(jiao)吸收直射光的(de)平板(ban)及熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)集(ji)熱(re)(re)(re)系(xi)統升溫(wen)速度快，但(dan)投資相(xiang)對(dui)(dui)高；平板(ban)集(ji)熱(re)(re)(re)器(qi)安裝施(shi)工管(guan)(guan)理方便，但(dan)熱(re)(re)(re)損失相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)大(da)；熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)集(ji)熱(re)(re)(re)器(qi)啟動溫(wen)度低(di)(di)，但(dan)清(qing)洗管(guan)(guan)理難度相(xiang)對(dui)(dui)大(da)。同時(shi)，各(ge)(ge)種光熱(re)(re)(re)技術(shu)也在(zai)根(gen)據(ju)應用(yong)環(huan)境(jing)(jing)(jing)不斷(duan)改進(jin)設計思路(lu)，各(ge)(ge)油田企業應根(gen)據(ju)環(huan)境(jing)(jing)(jing)溫(wen)度、空氣(qi)清(qing)潔度、區域風力(li)等情況，結合(he)技術(shu)進(jin)步，綜合(he)優選(xuan)經濟適用(yong)的(de)光熱(re)(re)(re)利用(yong)技術(shu)路(lu)線(xian)。

2、油田光熱利用技術發展現狀

油田的(de)用(yong)(yong)熱(re)(re)需(xu)求(qiu)可分(fen)為(wei)兩大類，一(yi)類為(wei)稠(chou)油開發(fa)所(suo)需(xu)的(de)300℃以(yi)上高(gao)溫高(gao)壓(ya)蒸汽用(yong)(yong)熱(re)(re)，另一(yi)類為(wei)稀油開發(fa)所(suo)需(xu)的(de)40～80℃低(di)溫熱(re)(re)水用(yong)(yong)熱(re)(re)。

2.1光(guang)熱制蒸汽技術

2.1.1技術現狀

國外光(guang)熱(re)(re)制蒸汽(qi)用(yong)于稠油熱(re)(re)采(cai)(cai)于2011年在(zai)全球(qiu)首次嘗試，目(mu)前已在(zai)阿曼、美國加利(li)福(fu)尼(ni)亞(ya)州等地(di)應(ying)用(yong)，主要采(cai)(cai)用(yong)槽式(shi)(shi)及塔式(shi)(shi)聚(ju)光(guang)集熱(re)(re)系統(tong)。在(zai)加利(li)福(fu)尼(ni)亞(ya)州建成的塔式(shi)(shi)聚(ju)光(guang)集熱(re)(re)稠油熱(re)(re)采(cai)(cai)項目(mu)，輸(shu)出功率29 MW，可(ke)提供14 MPa、540℃的蒸汽(qi)。

目前我(wo)國尚無光熱制蒸汽(qi)用(yong)于稠油熱采(cai)的案例，但已建成50 MW、100 MW規模的光熱發電工程，分別(bie)采(cai)用(yong)槽式(shi)(shi)、塔式(shi)(shi)及菲涅(nie)爾式(shi)(shi)聚光集熱系統。

光(guang)熱發電的(de)聚光(guang)集熱、儲熱及熱循環、蒸汽(qi)發生系統(tong)的(de)技術路(lu)線、建設及管(guan)理(li)經驗可為(wei)稠油開發光(guang)熱制蒸汽(qi)提供借鑒(jian)。

2.1.2應用需求

太陽能具有(you)不能連續供給(gei)的(de)(de)(de)特點，全(quan)國一類地區全(quan)年日照時(shi)(shi)數(shu)僅(jin)為(wei)3 200～3 300 h。以光(guang)伏發電(dian)為(wei)例，在(zai)不儲能的(de)(de)(de)情況(kuang)下，2020年全(quan)國光(guang)伏年平均利(li)用(yong)小(xiao)時(shi)(shi)數(shu)僅(jin)為(wei)1 160 h。太陽能利(li)用(yong)的(de)(de)(de)有(you)效時(shi)(shi)數(shu)在(zai)很(hen)大程度上(shang)影響(xiang)項目(mu)的(de)(de)(de)經濟(ji)效益(yi)，有(you)效利(li)用(yong)時(shi)(shi)數(shu)越長，工程項目(mu)的(de)(de)(de)收益(yi)越好。目(mu)前我國光(guang)熱發電(dian)項目(mu)均配套建設了儲能系(xi)統(tong)，年利(li)用(yong)小(xiao)時(shi)(shi)數(shu)約為(wei)3 900～4 500 h。為(wei)節省初始建設投資，當(dang)前儲熱系(xi)統(tong)建設規模一般(ban)按不大于系(xi)統(tong)連續運行24 h進行設計。

為(wei)保(bao)證油田穩定生產(chan)及保(bao)持地層壓力的(de)連(lian)續性(xing)，稠油開(kai)發生產(chan)過程中的(de)供熱(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)統需連(lian)續運行，因此(ci)太陽(yang)能(neng)光熱(re)(re)制(zhi)蒸(zheng)汽系(xi)(xi)(xi)(xi)統與(yu)已建(jian)的(de)燃(ran)氣(qi)或(huo)(huo)燃(ran)煤(mei)制(zhi)蒸(zheng)汽系(xi)(xi)(xi)(xi)統必須(xu)協同供能(neng)。當前，稠油開(kai)發的(de)燃(ran)氣(qi)或(huo)(huo)燃(ran)煤(mei)鍋(guo)爐(lu)制(zhi)蒸(zheng)汽系(xi)(xi)(xi)(xi)統建(jian)設完(wan)善，太陽(yang)能(neng)光熱(re)(re)制(zhi)蒸(zheng)汽系(xi)(xi)(xi)(xi)統建(jian)成(cheng)(cheng)后，將部分(fen)替代已建(jian)燃(ran)氣(qi)或(huo)(huo)燃(ran)煤(mei)鍋(guo)爐(lu)，形成(cheng)(cheng)以燃(ran)氣(qi)或(huo)(huo)燃(ran)煤(mei)鍋(guo)爐(lu)為(wei)主(zhu)，光熱(re)(re)制(zhi)蒸(zheng)汽為(wei)輔的(de)聯合供熱(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)統。

圖(tu)1稠油(you)油(you)田高溫光熱與蒸汽(qi)鍋爐聯合供(gong)熱系統(tong)流程(cheng)示意圖(tu)

2.1.3需要解決(jue)的問題

光熱(re)(re)(re)發電(dian)的技(ji)(ji)(ji)術(shu)路(lu)線在(zai)很大(da)程度(du)(du)上(shang)可以(yi)移植(zhi)到稠油(you)開發制蒸(zheng)(zheng)汽系統，但(dan)技(ji)(ji)(ji)術(shu)經濟性(xing)面(mian)臨(lin)較(jiao)大(da)的挑戰，如(ru)，為了(le)提高(gao)(gao)發電(dian)效率，光熱(re)(re)(re)發電(dian)系統多(duo)采(cai)用(yong)二(er)元(yuan)熔(rong)鹽(yan)作為儲(chu)熱(re)(re)(re)及(ji)(ji)熱(re)(re)(re)循環介質，高(gao)(gao)溫(wen)(wen)熔(rong)鹽(yan)溫(wen)(wen)度(du)(du)多(duo)達到550℃以(yi)上(shang)，而(er)二(er)元(yuan)熔(rong)鹽(yan)凝固點(dian)較(jiao)高(gao)(gao)，為280℃左(zuo)右；若將二(er)元(yuan)熔(rong)鹽(yan)用(yong)于(yu)稠油(you)熱(re)(re)(re)采(cai)300～390℃溫(wen)(wen)度(du)(du)需(xu)(xu)求的儲(chu)熱(re)(re)(re)及(ji)(ji)熱(re)(re)(re)循環系統，則(ze)將產生(sheng)技(ji)(ji)(ji)術(shu)要求高(gao)(gao)、投資需(xu)(xu)求大(da)、管理難度(du)(du)大(da)等問題。而(er)三元(yuan)熔(rong)鹽(yan)工作溫(wen)(wen)度(du)(du)區間與稠油(you)熱(re)(re)(re)采(cai)所需(xu)(xu)蒸(zheng)(zheng)汽溫(wen)(wen)度(du)(du)較(jiao)為匹(pi)配，但(dan)目(mu)前我國(guo)尚無三元(yuan)熔(rong)鹽(yan)在(zai)300℃以(yi)上(shang)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)制蒸(zheng)(zheng)汽的應用(yong)實例，需(xu)(xu)要對其蓄熱(re)(re)(re)性(xing)能及(ji)(ji)熱(re)(re)(re)流動性(xing)進行(xing)研究，需(xu)(xu)對儲(chu)熱(re)(re)(re)方式（混(hun)凝土儲(chu)熱(re)(re)(re)、三元(yuan)熔(rong)鹽(yan)儲(chu)熱(re)(re)(re)等）、儲(chu)熱(re)(re)(re)時(shi)間以(yi)及(ji)(ji)與不同儲(chu)熱(re)(re)(re)時(shi)間相匹(pi)配的集熱(re)(re)(re)場建設規模進行(xing)多(duo)方案比選，只有明確了(le)技(ji)(ji)(ji)術(shu)性(xing)及(ji)(ji)經濟性(xing)均(jun)適用(yong)的儲(chu)熱(re)(re)(re)及(ji)(ji)熱(re)(re)(re)循環技(ji)(ji)(ji)術(shu)路(lu)線，才(cai)能推動光熱(re)(re)(re)在(zai)稠油(you)系統的規模化(hua)應用(yong)。

當前(qian)4種聚(ju)(ju)光(guang)(guang)集(ji)熱(re)(re)主流技術(shu)(shu)中(zhong)，槽式(shi)(shi)和菲涅爾(er)式(shi)(shi)屬于線(xian)性聚(ju)(ju)焦(jiao)，塔(ta)式(shi)(shi)及(ji)(ji)碟式(shi)(shi)為點式(shi)(shi)聚(ju)(ju)焦(jiao)。點式(shi)(shi)聚(ju)(ju)焦(jiao)相(xiang)對線(xian)性聚(ju)(ju)焦(jiao)而言聚(ju)(ju)光(guang)(guang)比(bi)(bi)高、升溫速度(du)快，最高集(ji)熱(re)(re)溫度(du)可達1200℃。但當前(qian)塔(ta)式(shi)(shi)聚(ju)(ju)光(guang)(guang)集(ji)熱(re)(re)系(xi)(xi)統(tong)初始(shi)建設投資高，碟式(shi)(shi)聚(ju)(ju)光(guang)(guang)集(ji)熱(re)(re)系(xi)(xi)統(tong)應用(yong)(yong)規模(mo)相(xiang)對較(jiao)小；槽式(shi)(shi)是最先被發(fa)明出來的聚(ju)(ju)光(guang)(guang)集(ji)熱(re)(re)技術(shu)(shu)，技術(shu)(shu)路(lu)線(xian)相(xiang)對成(cheng)熟，但近年(nian)來無較(jiao)大突破；菲涅爾(er)式(shi)(shi)相(xiang)對較(jiao)新，近年(nian)來在提高聚(ju)(ju)光(guang)(guang)比(bi)(bi)、減(jian)少熱(re)(re)損失及(ji)(ji)提高光(guang)(guang)熱(re)(re)轉換效(xiao)率方面有一定(ding)改(gai)進(jin)(jin)。由于各(ge)個環節的各(ge)類改(gai)進(jin)(jin)技術(shu)(shu)分屬不同(tong)的廠家，因此對各(ge)種光(guang)(guang)熱(re)(re)提效(xiao)技術(shu)(shu)的綜(zong)合(he)應用(yong)(yong)需要(yao)結合(he)油田用(yong)(yong)能環境，深入(ru)開(kai)展(zhan)技術(shu)(shu)路(lu)線(xian)對比(bi)(bi)、關鍵材料優選，以及(ji)(ji)追光(guang)(guang)聚(ju)(ju)熱(re)(re)高效(xiao)穩定(ding)供能策略等(deng)關鍵技術(shu)(shu)研究。

另外，目(mu)前光熱(re)在(zai)稠油開發(fa)應用(yong)過程(cheng)中的各種設計(ji)(ji)參數尚不明確(que)、包(bao)含各種計(ji)(ji)算在(zai)內的工藝包(bao)及相關(guan)的工程(cheng)設計(ji)(ji)規(gui)范等均缺失(shi)，需(xu)要研(yan)究明確(que)并制定，才能(neng)滿足三北地區油田光熱(re)資源、燃料(liao)價格、用(yong)熱(re)需(xu)求及品質等個性(xing)化(hua)優化(hua)方案編制的需(xu)求。

2.2光熱(re)制熱(re)水(shui)技術

2.2.1技術現狀

與(yu)光熱制蒸汽相(xiang)比，光熱制熱水的(de)熱品位(wei)降(jiang)低，其技術難(nan)度也(ye)相(xiang)對降(jiang)低。儲(chu)(chu)熱及(ji)(ji)熱循環(huan)介(jie)質由制蒸汽所需的(de)熔鹽(yan)或混凝(ning)土改(gai)為(wei)軟化水，儲(chu)(chu)熱罐由熔鹽(yan)罐或混熱土改(gai)為(wei)鋼制水罐；儲(chu)(chu)熱及(ji)(ji)換熱系統(tong)運行溫(wen)度與(yu)環(huan)境溫(wen)差變(bian)小，集熱管(guan)也(ye)可由真空改(gai)為(wei)非真空；整體聚光集熱鏡場建設面(mian)積相(xiang)對制高溫(wen)蒸汽需求變(bian)小，儲(chu)(chu)熱規模可在(zai)一定(ding)程度增加，進而(er)使(shi)光熱系統(tong)年運行時數增加，投資收益(yi)向(xiang)好(hao)。

近年(nian)來光熱(re)制熱(re)水在采暖供熱(re)系統、工業用熱(re)方(fang)面應(ying)用案例(li)較多(duo)，配套建設一定規模的儲熱(re)蓄水裝(zhuang)置(zhi)，全年(nian)供熱(re)時間可(ke)達到8000h。

2.2.2應用需求

三(san)(san)北地區(qu)(qu)各稀油(you)(you)油(you)(you)田(tian)油(you)(you)品物(wu)性(xing)相差較(jiao)大，以(yi)對(dui)原油(you)(you)集(ji)輸系統影(ying)響(xiang)較(jiao)大的(de)原油(you)(you)凝點為(wei)例，部分區(qu)(qu)塊(kuai)原油(you)(you)凝點高達(da)30℃以(yi)上(shang)，而(er)部分區(qu)(qu)塊(kuai)則為(wei)負值，因而(er)原油(you)(you)生產(chan)用熱環(huan)節(jie)有較(jiao)大差異。如，大慶(qing)及吉林油(you)(you)田(tian)，地處(chu)高寒地帶，多(duo)為(wei)“三(san)(san)高”（高凝點、高黏度、高蠟含量）原油(you)(you)，故多(duo)采(cai)用摻熱水集(ji)油(you)(you)方(fang)式，集(ji)油(you)(you)系統的(de)天然氣(qi)(qi)消耗量占(zhan)油(you)(you)氣(qi)(qi)生產(chan)總耗氣(qi)(qi)量的(de)80%左右(you)；而(er)西部油(you)(you)田(tian)部分區(qu)(qu)塊(kuai)，油(you)(you)品物(wu)性(xing)相對(dui)較(jiao)好，集(ji)油(you)(you)多(duo)采(cai)用不加熱方(fang)式，轉油(you)(you)站用熱量相對(dui)較(jiao)小，熱化學脫(tuo)水環(huan)節(jie)耗氣(qi)(qi)量相對(dui)較(jiao)大。

當前，光(guang)熱資源在三(san)北(bei)地區(qu)(qu)稀(xi)油(you)(you)開(kai)發生(sheng)產過程中的(de)應(ying)用尚(shang)處(chu)于(yu)起步階(jie)段，僅(jin)在部(bu)分單井(jing)拉油(you)(you)罐有應(ying)用案(an)例，在轉油(you)(you)站(zhan)(zhan)、脫水站(zhan)(zhan)等站(zhan)(zhan)場尚(shang)未(wei)開(kai)展規(gui)模化應(ying)用。本著“抓(zhua)能耗大戶、形成(cheng)示(shi)(shi)范(fan)引領(ling)、總結經驗形成(cheng)標(biao)準、快(kuai)速推廣形成(cheng)規(gui)模化應(ying)用”的(de)原則，結合(he)光(guang)熱資源情(qing)況，西北(bei)地區(qu)(qu)油(you)(you)田應(ying)首先在脫水站(zhan)(zhan)，東北(bei)地區(qu)(qu)油(you)(you)田應(ying)首先在轉油(you)(you)站(zhan)(zhan)進(jin)行技術攻關及示(shi)(shi)范(fan)應(ying)用。

圖(tu)2摻水集油稀油油田低溫光熱(re)與燃氣加熱(re)爐聯合(he)供熱(re)系統流程示意圖(tu)

與稠油(you)(you)油(you)(you)田相比，光熱(re)在稀(xi)油(you)(you)油(you)(you)田的應(ying)用具有較(jiao)大經濟優勢，即光熱(re)在與燃氣加(jia)熱(re)爐互補協同應(ying)用中將(jiang)處于主(zhu)導地(di)位，有效利用小(xiao)時數(shu)的大幅(fu)增(zeng)加(jia)，將(jiang)在很大程(cheng)度上提高(gao)節(jie)能減排量(liang)與替代經濟效益(yi)。

2.2.3需要解(jie)決的問題

光熱(re)在稀油(you)(you)油(you)(you)田的應用研究，應以形成技術(shu)路線并打通(tong)實施(shi)(shi)渠道為主，如，確(que)定約束條(tiao)件、明確(que)設(she)(she)計(ji)參(can)數(shu)、制定工藝方案、規范設(she)(she)計(ji)規模等(deng)，從而制定油(you)(you)田光熱(re)利用工程的設(she)(she)計(ji)規范及實施(shi)(shi)指南，制定基層管(guan)理制度(du)，促進標準化建設(she)(she)、規范化應用及程序化管(guan)理。

重點(dian)(dian)需要(yao)攻(gong)關的技(ji)術(shu)難點(dian)(dian)是多(duo)能(neng)(neng)(neng)(neng)互補的協(xie)同(tong)優化(hua)問題，綜合(he)(he)能(neng)(neng)(neng)(neng)源管理系(xi)統(tong)是保證多(duo)能(neng)(neng)(neng)(neng)協(xie)同(tong)互補供(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)體(ti)系(xi)安全(quan)、可靠(kao)、高效(xiao)運行的保障。光熱(re)利用(yong)需根據(ju)(ju)氣象資(zi)料(liao)進(jin)行日前供(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)預(yu)測，日內根據(ju)(ju)光照(zhao)強度(du)跟蹤(zong)調(diao)整，與燃氣供(gong)(gong)熱(re)實現動(dong)態(tai)調(diao)控(kong)。因(yin)此，聯(lian)合(he)(he)供(gong)(gong)熱(re)機(ji)理數學(xue)模型構建、多(duo)目標優化(hua)模型求解、不確定(ding)性(xing)出力及不穩定(ding)產出的能(neng)(neng)(neng)(neng)源動(dong)態(tai)調(diao)控(kong)均(jun)是需要(yao)研(yan)究(jiu)和攻(gong)關的方向，也(ye)是油田清潔能(neng)(neng)(neng)(neng)源綜合(he)(he)利用(yong)及多(duo)能(neng)(neng)(neng)(neng)互補供(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)體(ti)系(xi)面(mian)臨(lin)的共性(xing)問題，需要(yao)逐(zhu)步對(dui)各個(ge)子系(xi)統(tong)進(jin)行優化(hua)模型構建并(bing)求解，最終達到多(duo)能(neng)(neng)(neng)(neng)耦合(he)(he)聯(lian)合(he)(he)供(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)動(dong)態(tai)優化(hua)調(diao)控(kong)。

3、油田光熱利用建議

3.1進行頂層設計，開展技術攻關(guan)

光熱(re)在油田生(sheng)產用熱(re)環(huan)境與燃氣或燃煤加熱(re)爐實現互補聯(lian)合供熱(re)，無論是在稀油的低溫(wen)(wen)熱(re)利(li)(li)用還是稠(chou)油的高(gao)溫(wen)(wen)熱(re)利(li)(li)用方面(mian)均(jun)存(cun)在一定的技(ji)術問題(ti)。

建(jian)議油田企業組(zu)織技術機構(gou)開展(zhan)頂層(ceng)設計，有(you)序推進、分步開展(zhan)技術攻關，為實(shi)施光熱有(you)效替代提供技術支撐。

油(you)(you)田光熱(re)(re)專項(xiang)技(ji)術(shu)(shu)研究(jiu)應(ying)遵循由(you)易到難、逐步推進的(de)原則。首先(xian)，應(ying)以促進規范(fan)化、規模(mo)化應(ying)用(yong)為(wei)攻關(guan)(guan)目(mu)標，解決稀油(you)(you)油(you)(you)田低(di)溫(wen)熱(re)(re)利用(yong)面臨的(de)技(ji)術(shu)(shu)問題及(ji)建設標準需求(qiu)，實現設計、施工、管理(li)等項(xiang)目(mu)全生(sheng)命周期技(ji)術(shu)(shu)路(lu)線及(ji)實施路(lu)徑的(de)貫通，盡快構建流程化管理(li)制度，為(wei)大力推動低(di)溫(wen)光熱(re)(re)替代項(xiang)目(mu)的(de)實施、形成規模(mo)效益(yi)奠(dian)定基礎；其次(ci)，應(ying)跟蹤(zong)技(ji)術(shu)(shu)進步，研究(jiu)解決高效聚光集熱(re)(re)、高效儲熱(re)(re)及(ji)熱(re)(re)循環(huan)利用(yong)等關(guan)(guan)鍵技(ji)術(shu)(shu)突破，解決當前稠油(you)(you)光熱(re)(re)利用(yong)技(ji)術(shu)(shu)經濟效益(yi)欠(qian)佳(jia)的(de)問題。

3.2示范引領，以(yi)小步迭代(dai)促進規模替代(dai)

三(san)北地區各(ge)油田區塊(kuai)應用(yong)環境不(bu)同，光(guang)熱資(zi)源與用(yong)能方式存在一定差異，光(guang)熱高(gao)效利用(yong)需要個性化設(she)計。為了加(jia)快(kuai)推廣應用(yong)，建(jian)議各(ge)油田企業在技術(shu)路線(xian)明(ming)確(que)的基礎上，積極(ji)開展示(shi)范工程(cheng)建(jian)設(she)。

示范區應以經濟效(xiao)益(yi)為中心，轉油站(zhan)及脫水(shui)站(zhan)熱(re)替(ti)代(dai)(dai)(dai)應遵循以下原則：優(you)選太陽能直射(she)輻照(zhao)相對高、土地資(zi)源相對豐富且用(yong)地成(cheng)本相對低，具有一定的(de)開發潛力的(de)區域，并兼顧站(zhan)內加熱(re)爐使用(yong)情況(kuang)，如，選擇(ze)加熱(re)爐腐蝕老化需更換的(de)站(zhan)場等。通(tong)(tong)過(guo)個(ge)性化優(you)化的(de)方案(an)比(bi)選，開展光熱(re)應用(yong)示范，同時(shi)培養技(ji)術(shu)(shu)隊伍，通(tong)(tong)過(guo)實(shi)戰積累實(shi)施經驗。技(ji)術(shu)(shu)進步(bu)與工程實(shi)現同步(bu)進行，通(tong)(tong)過(guo)不(bu)斷改(gai)進提升技(ji)術(shu)(shu)，以小步(bu)迭代(dai)(dai)(dai)逐(zhu)漸(jian)提高光熱(re)利用(yong)項目的(de)收(shou)益(yi)率，最終實(shi)現規模替(ti)代(dai)(dai)(dai)，獲得(de)規模效(xiao)益(yi)。

3.3開(kai)拓商(shang)業(ye)(ye)(ye)合(he)作模(mo)式，促(cu)進光(guang)熱利(li)用的(de)規模(mo)應(ying)用長期(qi)(qi)以(yi)來(lai)，太陽能(neng)開(kai)發利(li)用不(bu)是(shi)(shi)油(you)田企業(ye)(ye)(ye)的(de)主營業(ye)(ye)(ye)務，油(you)田企業(ye)(ye)(ye)光(guang)熱利(li)用相關技術(shu)儲備較(jiao)少；另外，光(guang)熱項目(mu)投(tou)資相對較(jiao)大，投(tou)資回收期(qi)(qi)較(jiao)長。因(yin)此，借助市場化機制，發揮(hui)外部(bu)資本(ben)市場滿足內部(bu)用能(neng)需求，同(tong)時降低能(neng)耗成本(ben)及(ji)溫室氣體排放(fang)是(shi)(shi)一種合(he)作共贏的(de)選擇。合(he)同(tong)能(neng)源(yuan)管理(li)是(shi)(shi)借助社(she)(she)會的(de)資本(ben)優(you)勢、技術(shu)優(you)勢及(ji)管理(li)經驗獲(huo)得專業(ye)(ye)(ye)化服(fu)務解決(jue)方(fang)(fang)案(an)的(de)成熟(shu)模(mo)式。因(yin)此，建議優(you)選合(he)作伙(huo)伴，大力推動(dong)(dong)以(yi)合(he)同(tong)能(neng)源(yuan)管理(li)方(fang)(fang)式開(kai)展油(you)田清潔能(neng)源(yuan)替代。同(tong)時，各(ge)油(you)田企業(ye)(ye)(ye)應(ying)積(ji)(ji)極(ji)創新探索更(geng)多(duo)的(de)商(shang)業(ye)(ye)(ye)合(he)作模(mo)式、產融(rong)結合(he)模(mo)式及(ji)經營管理(li)模(mo)式，借助社(she)(she)會力量加快布局，并積(ji)(ji)極(ji)開(kai)展優(you)選聚(ju)光(guang)鏡供應(ying)商(shang)活動(dong)(dong)，建立長期(qi)(qi)戰(zhan)略合(he)作關系，以(yi)聯合(he)采(cai)購(gou)、以(yi)量換價(jia)等(deng)方(fang)(fang)式爭取優(you)惠的(de)市場采(cai)購(gou)價(jia)格，從(cong)多(duo)方(fang)(fang)位(wei)促(cu)進光(guang)熱利(li)用的(de)規模(mo)化應(ying)用。

4、結束語

大量的(de)(de)熱需求(qiu)(qiu)是油田(tian)生產過(guo)程中(zhong)無法(fa)回避的(de)(de)問題(ti)，而加熱點分散、單座站(zhan)加熱功率(lv)小(xiao)、碳捕(bu)集成本高是長(chang)期存在(zai)的(de)(de)矛盾，作為直接(jie)燃(ran)燒排放(fang)主體責任方(fang)的(de)(de)油田(tian)企業，需探索尋(xun)求(qiu)(qiu)替(ti)代化石燃(ran)料的(de)(de)有效方(fang)式。受(shou)地熱資源限(xian)制，光熱是當前油田(tian)生產化石燃(ran)料熱替(ti)代最(zui)現實的(de)(de)路徑。

為(wei)了(le)加快(kuai)(kuai)推(tui)動油(you)田光(guang)熱(re)規(gui)模化、規(gui)范(fan)化應用(yong)，需(xu)從(cong)科研攻關(guan)、示范(fan)引領、商(shang)業模式等(deng)方面開展頂層設計，以實現(xian)統籌部署、加快(kuai)(kuai)布局。在明確光(guang)熱(re)利用(yong)技(ji)術(shu)路線，完成油(you)田光(guang)熱(re)利用(yong)技(ji)術(shu)、標準及制(zhi)度(du)體(ti)系建設的同時，應注重培養技(ji)術(shu)人才隊(dui)伍、積累現(xian)場管(guan)理(li)經驗，從(cong)而促(cu)進技(ji)術(shu)快(kuai)(kuai)速服務于生產，促(cu)進油(you)氣生產提質增效，助力油(you)田企(qi)業“碳達峰”及“碳中(zhong)和”目標的實現(xian)。

注：本(ben)文轉自2021年8月版《油氣(qi)與新(xin)能(neng)源》，聯(lian)合(he)作(zuo)者為中國(guo)石油天然氣(qi)股份有(you)限公司(si)規(gui)劃(hua)總院呂莉(li)莉(li)，熊新(xin)強，曾祿軒(xuan)，中國(guo)石油天然氣(qi)股份有(you)限公司(si)勘(kan)探與生(sheng)產分公司(si)蘇春(chun)梅。轉載此文是出于(yu)傳(chuan)遞更多信息之(zhi)目的，若有(you)來源標(biao)注錯誤或(huo)侵犯(fan)了您的合(he)法權益，請作(zuo)者與本(ben)網(wang)聯(lian)系。