太阳能光热技术在石油行业的应用探究

太阳能光热技术在石油行业的应用探究

王方明1      肖娟2

重庆赛迪热工环保工程技术有限公司     401122 中冶赛迪信息技术（重庆）有限公司     401122

摘要：在社会经济发展中，石油能源是促进经济快速发展的重要能源，作为一种不可再生能源，每年能源生产中自损率达到20%~30%，浪费了大量的能源。在石油行业发展中，加强太阳能光热技术引用，可以有效降低石油生产中的能源损耗率，对石油产业的长远发展有着重要的意义。本文对太阳能光热技术在石油行业中的应用进行了探究，以供参考。

关键词：太阳能；光热技术；稠油集输

石油生产及管输过程所需的热量较大，传统热能主要是利用原油燃烧所产生的热能，但原油燃烧不仅会造成一定的污染问题，还会增加石油生产成本。随着能源技术的发展，太阳能作为一种清洁的可再生能源，在能源行业受到了广泛的关注，石油生产中，可以利用太阳能光热技术，为石油生产提供相应的能源，本文从石油集输角度出发，对太阳能光热技术的应用进行了分析，通过利用太阳能光热技术为石油集输提供能源，可以有效降低石油生产能源损耗。

1、石油集输流程与太阳能光热技术现状

1.1石油集输工艺流程

石油集输过程中，从油井中收集油气后，将油气输入到集中处理站，对油气进行加工后，就可以将油气输送到油库进行储存，这一过程中涉及到油气收集、加工、输送、储存这四个环节，整个过程则需要消耗大量的能源，根据石油生产情况看，原油开采中，石油集输所损耗的原油达到30%，导致石油生产造成了大量的能源损耗。在石油生产过程中，生产区域主要分为两个地区，陆地油田与海上油田，不同区域的石油生产工艺流程存在较大的不同，但生产过程中都会损耗大量的能源。在石油生产过程中，还可以根据原油粘稠度对原油进行划分，粘稠度较高属于稠油，粘稠度低则属于稀油，我国石油资源中，稠油则占据总量的三成，但实际产量则只有总产量10%，有着广阔的发展前景。与常规原油相比，稠油的性质存在较大的不同，相应的工艺也存在较大的不同，通常，油田开采所采用的是热采技术，具体可以分为蒸汽吞吐开采、蒸汽辅助重力泄油、蒸汽驱采油技术这三种。在稠油开采过程中，部分稠油开采并不适用蒸汽热采技术，相应稠油开采过程中，可以采取电磁加热技术、热水驱采油技术、火烧油层采油技术。

1.2太阳能光热技术发展现状

太阳能主要应用方向有两个，光电和光热。关于太阳能光电技术的应用，主要是利用光电效应，可以将太阳辐射转变为电能，是电力能源研究的重要方向。关于太阳能光热技术，这一技术有着悠久的利用历史，比如晾晒物品、太阳灶等，主要是直接利用太阳的光热能。在太阳能技术发展中，对太阳辐射热能的运用有着广泛的应用，比如各类集热器技术，相应技术和设备也被广泛应用于人们的生产生活中[1]。在太阳辐射热能的利用中，可以根据太阳能所产生的温度，将温度划分为高温、中温、低温，合理运用相应热能。在太阳能利用中，可以将高温热用于发电，工业所需热能则可以利用中温热，人们的日常生活中，则可以运用低温热。在人们的生活中，一般会使用太阳能热水器，这一设备所采用的是太阳能中的低温热。

2、太阳能光热技术在石油集输过程中的应用

2.1太阳能光热技术在稠油集输中的应用条件

稠油开采中需要消耗更多的热能，因此，可以将太阳能光热技术应用于稠油集输过程中。在太阳能光热技术的具体应用中，还需明确具体的应用条件，根据相应指标，对太阳能管热技术的经济性进行评判。太阳法向直射辐射值是评判的重要指标，目前，我国大部分油田开采区域的光照条件都能满足太阳能光热技术应用要求，但在我国中原油田、华北油田、胜利油田的石油开采中，由于相应地区的太阳法向直射辐射值小于1400，且光照条件不足，并不适用太阳能光热技术，还需采取其他技术手段，降低稠油集输过程中的能源消耗。

2.2太阳能光热技术进行稠油集输的原理

稠油黏度较高，流动性较差，因此，稠油开采过程中，需要采用热采工艺，借助高温蒸汽开采稠油。具体的开采过程中，主要原理是利用高温蒸汽或水，对原油性质进行调节，降低稠油的黏度，调节稠油的流动性。在传统的稠油开采中，主要是利用化石燃料燃烧所产生的高温水蒸气，实际应用中会消耗大量的能源，根据稠油开采情况看，蒸汽成本占据了稠油集输过程中总成本的45%~60%，而高温蒸汽与水的产生，还可以采用太阳能光热技术代替传统的化石能源，能够有效降低稠油集输成本。

2.3稠油集输中太阳能光热技术分析

2.3.1塔式结构

塔式结构的组成包括场镜系统、集热系统，实际应用中，主要是利用定日镜跟踪太阳运行轨迹，可以最大化的收集太阳能，提升集热效果，如图1所示。在太阳能光热发电站运行中，采用塔式结构，能够将太阳光汇聚到集热器，进而利用收集的阳光产生高温水蒸气，同时，还可以间接利用传热介质产生高温水蒸气。在塔式结构的太阳能光热技术应用中，有着工作温度高、热传递路程短、热损耗少等优点，早在20世纪80年底啊，美国、俄罗斯等国家就已经广泛应用塔式结构，且应用中有着较高的可行性与可靠性。

图1 塔式结构太阳能光热发电站原理图

2.3.2槽式结构

槽式结构的组成部分包括有抛物面的槽式聚光器与换热发生系统，具体的应用中，可以利用槽式聚光器的抛物面汇聚太阳光，可以实现聚光加热效果，进而产生高温水蒸气，也可以利用相应传热介质间接产生高温水蒸气。在槽式聚光器的应用中，还可以对多个槽式聚光器进行并联，跟踪太阳辐射，提升太阳光汇聚能力。在具体的应用中，还需装设自动跟踪装置，保证槽式聚光器能够时刻对准太阳，进而最大限度的吸收太阳能，同时，还需加强传热液体回路中温度与压力控制，保证其符合供热系统运行要求[2]。通过对槽式结构的运用，利用导热油将热能输送到蒸汽发生器，相应的换热器完成热量交换后，就可以为稠油集输提供相应的高压热蒸汽。

2.3.3菲涅尔式结构

菲涅尔式结构集热系统诞生于1990年，这一系统主要是根据槽式集热系统与塔式集热系统所改良的系统，相比槽式结构，菲涅尔式结构的聚集效果更好，且能够获得更高的温度，同时，采用平面镜取代曲面反射镜，相应的平面镜与地面距离更近，还能降低风力损耗，减少材料使用。因此，与其他结构相比，稠油集输过程中，菲涅尔式结构有着更加显著的应用效果，且结构也更加简单，建设与维护成本也相对较低。

3、结语

在石油行业发展中，石油开采会损耗大量的能源，随着新能源技术的运用，可以有效减少相应能源损耗，对石油开采的绿色化发展有着重要的意义。在石油开采中，稠油开采所消耗的能源较多，具体的开采过程中，可以根据稠油开采需要，合理运用塔式结构集热系统、槽式结构集热系统及菲涅尔式结构集热系统，降低稠油开采中的能源损耗，进而减少稠油开采成本。

参考文献

[1]侯启东.大庆油田光热清洁替代技术研究[J].油气田地面工程,2023,42(7):77-82.

[2]樊玉新,李泓洲,等.太阳能高温光热技术赋能浅层超稠油低碳开发[J].新疆石油天然气,2023,19(4):82-87.