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西北油田探索“跨临界二氧化碳热泵技术”,沙漠油气生产和集输有望实现零排放

发布时间: 2021-05-22
所属栏目: 行业资讯

西北油田目前探索的“跨临界二氧化碳热泵技术”已明显见效,有望跨越横亘在沙漠石油绿色开采道路上的“大山”——水套加热炉,实现沙漠油气生产和集输零排放。

该油田两个主力区块均位于塔克拉玛干沙漠。塔河老区块以稠油为主,需要加热降低原油黏度;顺北新区块虽是轻质油,但昼夜温差大,也须对流程加热保温。

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目前,该油田加热原油用的燃气水套加热炉有1450台,年消耗燃气1.8亿立方米、排放二氧化碳10.5万吨。该油田规划明年建成千万吨级油气田、“十四五”期间持续上产,按常规模式,还需要加热炉750台,碳排放量将进一步增加,这与国家碳减排要求不相符,且区块所在地方政府也已制定“碳中和”目标,将严控新增锅炉。

事实上,近年来,为绿色开发石油,西北油田投入了大量资金和精力。从热采、冷采到化学采油,技术人员遍尝各类工艺,但因油井间距远、管线长、温差大,加热水套炉成为一座无法逾越的大山。

技术人员对加热炉的优化改进从未停歇,如去年改进加热炉气嘴,使天然气和空气充分混合燃烧,年节气500万立方米。但这种小革新对于建设千万吨级油气田和实现“碳中和”目标来说,无异于杯水车薪。

前年底,西北油田石油工程技术研究院地面所技术人员参加节能技术交流,了解到清华大学姜培学教授的团队研发了跨临界二氧化碳热泵技术,解决了常规热泵低温环境适应性差的问题,比电阻加热增效300%,于是主动联系。

据了解,该技术原理与空调一样,但效果相反,二氧化碳就像氟利昂,被压缩为高温超临界气体,换热后变为低温低压气体,再进入压缩机反复循环,不断制取热量。

但是,该技术尚未用于原油加热领域。西北油田因此与清华大学技术团队及负责生产样机的山西新能源研究院联合研发这项技术。

具体方案设计历时半年,数易其稿,优化提升达31次。后经严格选材选型,样机于去年9月组装完毕,11月在S29-4X井进行现场试验,经历沙漠冬季5个月的低温考验,成功实现用电能替代燃气,可在零下20摄氏度环境下提供最高50摄氏度的温差,碳排放为零。

今年5月10日,现场试验进入第二阶段,联合团队将换热器由卧式管壳式优化为立式盘管式,换热性能提升13%,热交换能力比燃气水套炉提升5倍,吨油加热成本比水套加热炉降低0.14元。

1450台水套炉,即将退出大漠。

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