西北油田目前探索的“跨臨界二氧化碳熱泵技術(shù)”已明顯見效，有望跨越橫亙在沙漠石油綠色開采道路上的“大山”——水套加熱爐，實現(xiàn)沙漠油氣生產(chǎn)和集輸零排放。

該油田兩個主力區(qū)塊均位于塔克拉瑪干沙漠。塔河老區(qū)塊以稠油為主，需要加熱降低原油黏度；順北新區(qū)塊雖是輕質(zhì)油，但晝夜溫差大，也須對流程加熱保溫。

目前，該油田加熱原油用的燃?xì)馑准訜釥t有1450臺，年消耗燃?xì)?.8億立方米、排放二氧化碳10.5萬噸。該油田規(guī)劃明年建成千萬噸級油氣田、“十四五”期間持續(xù)上產(chǎn)，按常規(guī)模式，還需要加熱爐750臺，碳排放量將進(jìn)一步增加，這與國家碳減排要求不相符，且區(qū)塊所在地方政府也已制定“碳中和”目標(biāo)，將嚴(yán)控新增鍋爐。

事實上，近年來，為綠色開發(fā)石油，西北油田投入了大量資金和精力。從熱采、冷采到化學(xué)采油，技術(shù)人員遍嘗各類工藝，但因油井間距遠(yuǎn)、管線長、溫差大，加熱水套爐成為一座無法逾越的大山。

技術(shù)人員對加熱爐的優(yōu)化改進(jìn)從未停歇，如去年改進(jìn)加熱爐氣嘴，使天然氣和空氣充分混合燃燒，年節(jié)氣500萬立方米。但這種小革新對于建設(shè)千萬噸級油氣田和實現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)來說，無異于杯水車薪。

前年底，西北油田石油工程技術(shù)研究院地面所技術(shù)人員參加節(jié)能技術(shù)交流，了解到清華大學(xué)姜培學(xué)教授的團(tuán)隊研發(fā)了跨臨界二氧化碳熱泵技術(shù)，解決了常規(guī)熱泵低溫環(huán)境適應(yīng)性差的問題，比電阻加熱增效300%，于是主動聯(lián)系。

據(jù)了解，該技術(shù)原理與空調(diào)一樣，但效果相反，二氧化碳就像氟利昂，被壓縮為高溫超臨界氣體，換熱后變?yōu)榈蜏氐蛪簹怏w，再進(jìn)入壓縮機反復(fù)循環(huán)，不斷制取熱量。

但是，該技術(shù)尚未用于原油加熱領(lǐng)域。西北油田因此與清華大學(xué)技術(shù)團(tuán)隊及負(fù)責(zé)生產(chǎn)樣機的山西新能源研究院聯(lián)合研發(fā)這項技術(shù)。

具體方案設(shè)計歷時半年，數(shù)易其稿，優(yōu)化提升達(dá)31次。后經(jīng)嚴(yán)格選材選型，樣機于去年9月組裝完畢，11月在S29-4X井進(jìn)行現(xiàn)場試驗，經(jīng)歷沙漠冬季5個月的低溫考驗，成功實現(xiàn)用電能替代燃?xì)?，可在零?0攝氏度環(huán)境下提供最高50攝氏度的溫差，碳排放為零。

今年5月10日，現(xiàn)場試驗進(jìn)入第二階段，聯(lián)合團(tuán)隊將換熱器由臥式管殼式優(yōu)化為立式盤管式，換熱性能提升13%，熱交換能力比燃?xì)馑谞t提升5倍，噸油加熱成本比水套加熱爐降低0.14元。

1450臺水套爐，即將退出大漠。

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