西北油田目前探索的“跨臨界二氧化碳熱泵技術”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，實現沙漠油氣生產和集輸零排放。

該油田兩個主力區塊均位于塔克拉瑪干沙漠。塔河老區塊以稠油為主，需要加熱降低原油黏度；順北新區塊雖是輕質油，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氣水套加熱爐有1450臺，年消耗燃氣1.8億立方米、排放二氧化碳10.5萬噸。該油田規劃明年建成千萬噸級油氣田、“十四五”期間持續上產，按常規模式，還需要加熱爐750臺，碳排放量將進一步增加，這與國家碳減排要求不相符，且區塊所在地方政府也已制定“碳中和”目標，將嚴控新增鍋爐。

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

技術人員對加熱爐的優化改進從未停歇，如去年改進加熱爐氣嘴，使天然氣和空氣充分混合燃燒，年節氣500萬立方米。但這種小革新對于建設千萬噸級油氣田和實現“碳中和”目標來說，無異于杯水車薪。

前年底，西北油田石油工程技術研究院地面所技術人員參加節能技術交流，了解到清華大學姜培學教授的團隊研發了跨臨界二氧化碳熱泵技術，解決了常規熱泵低溫環境適應性差的問題，比電阻加熱增效300%，于是主動聯系。

據了解，該技術原理與空調一樣，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，換熱后變為低溫低壓氣體，再進入壓縮機反復循環，不斷制取熱量。

但是，該技術尚未用于原油加熱領域。西北油田因此與清華大學技術團隊及負責生產樣機的山西新能源研究院聯合研發這項技術。

具體方案設計歷時半年，數易其稿，優化提升達31次。后經嚴格選材選型，樣機于去年9月組裝完畢，11月在S29-4X井進行現場試驗，經歷沙漠冬季5個月的低溫考驗，成功實現用電能替代燃氣，可在零下20攝氏度環境下提供最高50攝氏度的溫差，碳排放為零。

今年5月10日，現場試驗進入第二階段，聯合團隊將換熱器由臥式管殼式優化為立式盤管式，換熱性能提升13%，熱交換能力比燃氣水套爐提升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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