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2022年 第18卷 第2期 刊出日期：2022-06-24

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双碳专刊

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采油平台分布式光伏电站试验

周凯, 汪洋, 陈香玉, 段胜男, 简霖, 戴丽娅

2022, 18(2):  1-9.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.001

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目前新疆油田采油井场分为平台井、单井和丛式井，用能设备以抽油机、无杆泵为主，辅以电加热器。用太阳能替代传统能源已经成为目前的趋势，太阳能的优点是清洁、无害及基本不耗能，缺点是太阳能持续性及稳定性差、能量密度    小、成本高、占地面积大及必须露天布置等。在新疆油田吉木萨尔XY6采油平台开展太阳能分布式光伏发电试验改造，设计装机容量为8 kW，自发自用，为井场用电设备进行供电，余电上网，不足由网电进行补充。通过对光伏组件进行串并联设计、计算最佳倾角后进行排布，同时与Pvsyst7.2软件模拟数据进行对比分析，为平台整体光伏布置提供详细参考。2022年一季度累计发电约3 000 kW·h，减排二氧化碳约2×104  t。

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集团企业碳资产数字化管理体系构建策略

吕珺

2022, 18(2):  10-15.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.002

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针对传统模式下碳资产管理在我国“双碳”目标中遇到的痛点，提出碳资产数字化管理体系的构建策略，旨在利用数字化技术实现碳资产的全生命周期管理和全流程管理。结合对国内碳资产管理模式的现状分析及信息物理系统，运用IoT、AI、大数据、5G等数字化技术，通过战略定位、组织与人员、流程设计、规章制度、数字化手段、运营监督等路径，提出构建“三个模块、四个层面、八大功能”的集团企业碳资产数字化管理体系的策略。该系统较于传统模式下的碳资产管理具有更为显著的信息共享优势，有助于打通企业内、外部信息壁垒，形成业务流、碳流、资金流的联动效应，提高碳资产管理效率，带动企业相关业务的低碳转型发展，提高企业低碳竞争力，为我国碳资产管理业务的发展与碳交易市场的活跃起促进作用。


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“双碳”目标下塔里木油田油气与新能源融合发展实践

张晨阳, 王福焕, 魏华, 张大鹏, 缪长生, 皮秋梅, 罗日升, 顾乔元

2022, 18(2):  16-20.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.003

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“碳达峰、碳中和”目标的提出为我国绿色低碳发展明确了方向，将加速推进新能源业务驶入发展快车道。作为传统油气企业，如何立足自身资源优势，统筹发展油气与新能源业务，其实践路线对其他油气企业的发展转型有重要的借鉴意义。塔里木油田提出了油气与新能源融合发展的系列措施，目前已编制完成《塔里木油田“十四五”新能源发展规划》，启动天然气加快发展工程、塔西南天然气综合利用工程，建设塔中沙漠公路低碳示范区、轮南油田零碳示范区，实施碎屑岩老油田碳捕获、利用与封存提高采收率（CCUS-EOR）项目，初步形成传统能源产业与新能源融合发展格局。实践表明，传统油气产业只有定位明确，摸清自身优势，找准自身资源特点，才能找到转型融合发展的新路，落实好“双碳”目标。


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中国石油新能源电力系统

张彦菊, 石兵波, 赵娇燕, 张健康

2022, 18(2):  21-25.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.004

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中国石油勘探开发研究院结合近年来油气田新能源项目的发展现状和趋势，并通过对当前新能源电力业务的梳理和详细调研，设计并实现了中国石油新能源电力系统。该系统基于数据中台，结合大数据、人工智能技术及多元数据分析算法，按照业务场景建立了不同的数据分析模型，进行了数据分析和数据治理，从而实现智能化的数据分析。构建出了基于云平台底层的数据模型；利用BI（商务智能）报表展示工具，实现了新能源电力数据可视化分析；在数据湖架构和BI报表展示的基础上，设计、开发完成了中国石油新能源电力系统。通过系统的建设满足了中国石油新能源电力信息化建设需求，丰富了新能源电力挖掘与数据分析的思路和方法，提升了数据采集和数据使用效率，更好地为新能源电力的生产管理和决策分析提供依据。


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低渗透油藏二氧化碳分注工艺及配套测调技术

李海成, 刘云, 赵骊川, 朱振坤, 马珺喆, 韩宇,

2022, 18(2):  26-32.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.005

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针对低渗透油藏CO2驱笼统注气存在单层突进，吸气不均，部分储量无法动用等问题，研发了CO2分层注入及配套测试技术。优选耐CO2腐蚀橡胶，封隔器耐温120 ℃、承压35 MPa，形成了CO2单管多层注气工艺。研制多级绕流气嘴，节流压差大于5 MPa，满足现场多层分注需求。研究实际工况条件下绕流气嘴特性，绘制图版指导现场测调，同时形成配套CO2验封及分层流量测试技术，实现分层调配。该技术能够缓解层间矛盾，延缓气窜，提高薄差储层动用程度。


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二氧化碳驱采出流体特性及其分离研究进展

熊小琴, 廖涛, 邢晓凯, 张准玺, 董正淼, 毕苑峻

2022, 18(2):  33-39.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.006

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CO2驱采出流体气液分离是CCUS（碳捕获、利用与封存）过程中的重要环节。其效率直接影响后续原油脱水、伴生气处理和污水处理的效果以及相关设备的选型和运行寿命。根据CO2驱采出流体的基本组成，阐明CO2对伴生气、原油及采出水性质的影响，剖析原油发泡、伴生气解吸的主要影响因素及机理，提出气液高效分离的解决方案，评述气液分离的主要方法及应用效果，指明气液分离下一步研究的方向及趋势。结果表明，降压速率与原油发泡特性的关系是确定气液分离压力及分离级数的关键科学问题；建立多因素协同作用下原油泡沫体积与消泡时间关系预测模型有助于分离时间的确定；超声波解吸技术与机械分离技术的有机结合可望形成经济高效的气液分离新技术。


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油气田企业节能管理数字化转型探索与实践

董兴涛 , 李萍 , 祝玉松 , 魏旭梦

2022, 18(2):  40-45.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.007

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落实“双碳”目标，节能是最经济有效的手段。油田企业具有生产设施分散、工艺流程长、油区面积广的特点。节能管理的难点体现在能耗计量边界不清，难以落实责任；能源统计依赖人工层级上报月度报表，能耗管控相对滞后；能效评价通过检测机构抽测，无法覆盖全面；节能措施通过人工经验判断，缺少时效性和效果跟踪等方面。随着油田企业物联网的建设，生产现场的自动感知能力和数据后台的信息处理能力持续增强，面向生产全过程提能效、降能耗，实现精细、高效节能成为新命题。总结了国内石油行业应用信息技术开展节能业务的创新实践，提出了油田企业实施节能管理数字化转型的实践路径。


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苏北油田二氧化碳驱油注气工艺应用实践及评价#br#

曹力元, 钱卫明, 宫平, 关士洁, 段瑜涛, 何园

2022, 18(2):  46-50.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.008

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CO2驱油注气管柱是CO2进入地层的通道，是保证CO2驱油能够成功完成的重要因素之一，苏北油田在充分借鉴调研的基础上，设计、研制了四种CO2驱油注气管柱。对苏北油田使用的4种CO2驱油注气管柱及配套工艺进行了适应性分析，从气密封性、可靠性和经济性等方面进行了对比研究，并对其应用效果进行评价。分析认为，现有的CO2驱油注气工艺可以满足苏北油田大规模注气需求，并取得了一定的增产效果。但在实际矿场试验中发现现有CO2驱油注气工艺还存在一些局限和不足之处，为此提出了对目前CO2驱油注气管柱进行改进完善、扩大应用气密封检测技术、深化CO2驱油注气井油套管脆断机理研究和加强CO2驱油分层注气技术攻关等下步研究建议。


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油气田分布式光伏发电系统储能安全问题分析

程士坚

2022, 18(2):  51-60.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.009

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随着新能源技术与油气田开发业务耦合度逐渐提升，以“光伏+油井开采”和“光伏+气田集输”为主要技术路线的一批分布式新能源应用项目开始进入施工和投产阶段。为解决油气田偏远光伏孤网连续运行和平抑并网光伏发电量波动问题，现场常选用技术成熟的电化学储能技术作为配套手段。但是电化学储能的安全问题一直是其推广应用所面临的主要挑战，给油气田生产现场带来较大风险。首先分析了典型的电化学储能系统在不同条件下的安装安全距离，进而得出推荐的光储布局方式；其次运用风险矩阵分析法对油气田光储项目运行的各类风险进行评估，给出了隐患事件的风险等级；最后形成了一套适用于油气田分布式光伏系统储能装置的设计要点和安全管理策略，为分布式光伏储能的安全配置及事故预防提供了指导。


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新型梯形多焦点菲涅尔透镜聚光器设计方法

韩锋 , 陈建勋 , 郭大光 , 邹俊刚 , 朱红艳 , 杨金华

2022, 18(2):  61-70.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.010

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线性菲涅尔系统是主流光热发电方式中成本最低的系统，有良好的发展前景。针对菲涅尔系统聚光均匀性和热经济性问题，采用光学软件Tracepro和有限元软件COMSOL耦合的方法模拟太阳能聚光系统的聚焦过程，提出了一种新型梯形多焦点菲涅尔透镜聚光器设计方法。通过均匀分散透镜和反射镜聚光焦点，提高集热器聚光均匀性，降低因集热不均而产生效率问题和安全性问题的风险，并采用新型耦合应变的边界热源，可以在简化模拟的同时提高模拟的准确性。结果表明在入口温度为423.15 K、流速为0.2 m/s下集热管表面的温差仅为1.1 K，最大周向热应变量为0.72 cm，同工况下的传统菲涅尔透镜聚光系统表面温差为71 K，最大应变为2.0 cm。因此，梯形多焦点菲涅尔透镜聚光系统有更好的安全性，对光热发电技术的推广有积极的作用。





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塔式光热技术在综合能源系统中的应用

张墨耕 , 韩兆辉 , 顾鹏程 , 宋宝磊

2022, 18(2):  71-77.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.011

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为了支持塔式光热技术的设计、实施、优化及电厂的运行控制，创建了塔式光热系统吸热器热力学模型和小定日镜跟踪控制和校验系统，并成功应用于子系统性能以及发电厂总产量的预测，保障了电厂运行期间定日镜的高追踪精度和高可利用率。在光热项目开发中，这些模型发挥了关键作用。比如36.6 MW的SunDrop太阳能发电站，自2016年夏天投产以来，收集了大量运行数据，以评估各子系统性能模型的准确性。将系统各项能量损失预测值与实际运行中的测量值进行对照，结果表明实测吸收功率超出预测吸收功率，相比预测吸收功率，裕量分别达到-1.4%、+8.3%、+5.3%和+0.3%，完全位于预期置信度区间内，电厂性能不仅达到预期，实际上在调试阶段已大大超出预期。在每种情况下测量的实验数据都能高度准确地验证模型预测。对Sundrop 农场项目，可用率保证值为98%，商运期间可用率达到了99.5%以上。


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金属有机框架材料捕集二氧化碳技术进展及应用#br#

孔令聪, 孙雅榕, 谢雨, 黄秉轩, 马金贵, 侯军伟

2022, 18(2):  78-83.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.012

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CO2捕集、利用与封存是应对全球气候变化的关键技术之一。在油气田开发过程中，将捕集的CO2注入油层中，既能降低原油黏度，又能补充地层能量提高采收率，同时还能将CO2封存到地下，因此受到了广泛的重视，目前常见的CO2捕集技术是醇胺吸收法。然而，醇胺吸收法再生能耗较高，溶液损失较大，且CO2的再生率随着循环次数的增多而降低。因此，急需一种新的CO2捕集技术。金属有机框架材料（MOFs）是一种网状框架化合物，通过金属离子与有机配体组装而成，具有大孔隙率、高比表面积、结构多样性、易修饰等特点，使得其在CO2气体捕集与分离领域有着非常好的应用前景。首先介绍了MOFs的特点，之后总结了MOFs材料的合成方法，最后介绍了MOFs材料对CO2、H2S和CH4吸附分离上的应用，并对其在新疆油田开发过程中的应用进行了展望。


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塔里木气井井口余压资源分析与利用探讨

赵卫东, 杨钧屹, 王博

2022, 18(2):  84-91.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.013

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塔里木盆地具有丰富的天然气资源，气井井口压力多数超高。目前均采用高压集气工艺，集气压力超过10 MPa，井口采用多级节流降压工艺，不仅未充分利用余压资源，而且配套采用的电伴热、添加防冻剂等工艺增加了电力、药剂消耗，导致余压资源的浪费，开展塔里木气井井口余压资源分析与利用方案探讨意义重大。应用㶲分析法建立合理的压力能理论计算模型，准确计算气井井口可回收压力能的资源量；以最大程度回收井口余压资源、保证现有集气和处理系统正常运行为原则，提出油田余压发电、天然气液化、轻烃分离、余压发电-制冰等余压资源利用方案；并对其关键技术、技术难点及配套措施进行分析，避免采用现有的节流方式浪费余压能源；为促进塔里木油田气井井口余压能源的综合利用提供理论依据，既能够节约能源、减少排放、提升能源综合利用率，又能够产生良好的经济效益。


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塔河油田超深超稠油地热保温开采技术

刘磊, , 范伟东, , 陈红举, , 刘玉国, , 李晶辉,

2022, 18(2):  92-97.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.014

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塔河油田超稠油埋深超过6 000 m、黏度高于100×104 mPa·s，开采难度极大，属于世界级难题，常规开采工艺无法将其正常产出。利用塔河油田超稠油温敏性极强的特点，在充分考虑塔河油田超深、超稠井况基础上，优选高效纳米保温材料，将其用于涂层中；通过技术合成带特殊官能团的高分子化合物，经稳泡处理和惰性化处理，生产一种具备隔热物理特性的材料；在微观上构筑全新、高效的热阻隔系统，对热量的不同表现进行全方位的高效阻隔，达到利用地热资源开采超深超稠油的效果。已完成两井次先导试验，在无任何外界热量补充的条件下，仅利用地层热量，单井井口温度最高提升20 ℃。该技术具有环保、高效、节能的特点，在塔河油田超稠油区块应用前景广阔。


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制氢装置二氧化碳回收的问题及对策

朱军, 严江峰

2022, 18(2):  98-102.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.02.015

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塔河炼化20 000 Nm³/h水蒸汽烃类转化及变压吸附净化工艺（PSA）制氢装置每小时产生11 055 Nm³的解吸气进入转化炉作为燃料，解吸气中含有50%以上的CO₂不参与燃烧，与燃烧完的烟气混合排入大气造成碳排放。2020年在制氢装置内增设CO₂回收装置，通过新型羟乙基乙二胺液回收CO₂。回收的CO₂经过压缩液化，可用于油田驱油，余气则继续回转化炉燃烧。重点对CO₂回收装置、回收CO₂对工艺参数的影响等进行了描述，并对回收CO₂后出现的各种问题进行了分析，提出了相应的解决方案，为今后装置完全回收CO₂提供了改造的依据。