1 前沿
稠油资源是非常宝贵的地下资源，由于其沥青质和胶质含量高、粘度大，所以开采 难度较高。蒸汽热采，也称“蒸汽驱”，是稠油和超稠油油藏开采的主要工艺方式，该方法通常采用天然气锅炉生产高温高压蒸汽，并将其注入油井，通过降低地下原油粘度、增加原油热膨胀和流动性，以达到开采和提高采收率的目的。但这样做的结果是烧掉了 “气”换来了“油”。世界上多数国家都以天然气为燃料，采用“蒸汽驱”热采工艺开采地下 稠油油藏，中东的阿曼因天然气短缺甚至进口天然气来“蒸汽驱”其宝贵的稠油资源。数据显示，蒸汽热采每桶原油的成本中，天然气成本要占到 50%左右。
近年来，玻点（GlassPoint）公司研发的太阳能稠油热采技术可解决上述问题，太阳能是目前可再生能源开发利用的重要领域，具有清洁、分布广泛的特点，利用太阳能进行稠油开采不仅降低燃气消耗，还满足低碳环保开发的要求，是一件节能、降本、环保的良策。目前，该技术已从概念阶段快速发展到商业化项目，取得了一系列进展，代表了稠油热采技术的新方向，下面进行详细的介绍。
2 太阳能提高采收率（EOR）技术的先导者
玻点（GlassPoint）公司是由荷兰皇家壳牌和国家总储备基金联合支持的一家创新型企业，主要从事太阳能提高采收率（EOR）方面的应用与研究，其总部位于加利福尼亚州的弗里蒙特，区域办事处分别设在马斯科特、阿曼、科威特以及中国深圳。就全球范围来看，玻点公司是太阳能蒸汽生产设备的主要供应商，项目市场主要分布于中东和 加利福尼亚州，目前正在引领太阳能提高采收率（EOR）的全球商业化进展。
阿曼国家总储备基金和壳牌公司联合投资了 5300 万美元给玻点太阳能系统，使整 个系统可在恶劣的油田环境下运行，用太阳能替代燃气生产蒸汽，减少 80%的燃气消费， 为 EOR 生产提供了最经济有效的热能来源。其中，
进行这一战略投资的两家企业：
① 国家总储备基金，是阿曼苏丹国最大的主权财富基金；
②壳牌科技投资公司（STV），是荷兰皇家壳牌公司的风险投资部门，主要针对一些创新技术进行投资，通过开发新技术潜力来创造巨大的使用价值。
波点公司的太阳能蒸汽生产系统不仅节省了宝贵的天然气资源，降低碳排放量，还 创造大量的工作机会，积极促进当地经济发展。2013 年玻点公司凭借该技术收获了多个 能源组织的认可与赞赏（图 1），包括：阿曼《石油与天然气年（TOGY）》“年度技 术供应商”奖，该奖项颁发给显著推动阿曼能源发展的公司；《中东石油与天然气 （OGME）》“年度提高采收率项目奖”，彰显其太阳能提高采收率项目和其对中东地 区能源行业的广泛影响；“清洁技术组织”（Cleantech Group）评选其为“全球清洁技 术一百强”，项目表彰最具前景和创新性的公司，这些公司极有可能在接下来的五到十年中产生巨大的市场影响；“美国剑桥能源咨询公司（IHS CERA）”评选其为“2013 年能源创新先锋”。此外，玻点公司 2011 年和 2012 年也获得了多家机构的认可和表彰，如普氏能源 （Platts）的 2011年“年度商业技术奖”和 2011年的“海湾地区能源奖”等；2012 年主要奖 项有 E&P 的“工程创新特别功勋奖”、天然气阿拉伯峰会评选的“年度最佳创新领航技术 奖”等
3 太阳能稠油热采主体技术和装备
玻点公司太阳能稠油热采主体技术为封闭槽式（EnclosedThrough）集热技术，外部类似于一个玻璃温室，由玻璃和钢结构组成，在温室内太阳光线被反射到装有水的接 收管，在 100bar 蒸汽压力下生成 80%干度的蒸汽，符合稠油热采技术需求[。整体结构 单元如图 2 所示，主要包括：
①—自动清洗系统，②—温室，③—接收器，④—反射镜，⑤—悬挂杆，⑥—空气处理机组
（1）屋顶清洗系统和空气处理机组 该集热温室的屋顶装有自动清洗系统，每晚自动清洗屋顶表面，其清洗用水的 90%可回收再利用；图中⑥为空气处理机组，针对强沙尘气候，可过滤沙尘，提供干燥空气。使用这两种设备即可大幅提高能效，减少沙尘和大风的不利影响。
（2）反射镜
温室中悬挂有多组抛物面反射镜，反射镜为低成本的轻质铝材蜂窝状结构，反射镜 和框架总重仅为 4.2 千克/平方米，与常规太阳能聚光板相比，其成本大大降低，并且光学精度很高。
（3）接收器
图中③为接收器，经过抛光和涂层可以最大限度地吸收太阳辐射能，同时管状玻璃遮挡技术可以减少对流中的热量损失。接收器通过钢杆悬挂于温室内，钢杆处于拉伸状态，可适应日常的热胀冷缩，保持光学系统对准精度。
4 太阳能稠油热采项目进展
4.1 加州太阳能稠油热采项目
2011年 2 月，玻点公司推出了世界上第一个商业化太阳能提高采收率（EOR）项目， 位于美国加利福尼亚州的克恩显，Berry 石油公司的 21Z 租赁区。该系统是由玻点公司 与当地公司TJCrossEngineers、PCL 产业服务合伙投资建设的，用了不到6周的时间，占 地面积7000平方英尺，利用太阳辐射能每小时可产1MMBtu（百万英热单位）的热量[3]。
4.2 阿曼太阳能稠油热采项目
目前，在阿曼南部沙漠的 AmalWest 油田，玻点公司和阿曼石油开发公司合作的太 阳能重油热采项目（SSGP）已成功运行一年，产出蒸汽近 14000 吨，与传统方式相比， 天然气消耗量降低了 80％以上。
（1）试验概况 2013 年 3 月 21 日，玻点公司和阿曼石油开发公司合作，开展了中东首个太阳能重 油热采项目，规模较美国加州项目扩大了 27 倍。核心技术是玻点公司的封闭槽式 （EnclosedThrough）集热技术，其结构类似于一个玻璃温室，由玻璃和钢结构组成， 玻璃温室尺寸为 96 米×180 米×6 米，占地面积 17280 平方米，内部由 12 列槽式反射镜 组成，单列反射镜尺寸为 7.5 米×178 米。温室内阳光被反射到水循环管线上，生成符 合热采要求、干度 80%的蒸汽。该蒸汽发生系统功率高达 7 兆瓦，每天可产生蒸汽 50 吨（超过合同规定值的 10%），每小时最高可产蒸汽 11 吨，蒸汽压力达到 10 兆帕，温 度 312℃。由于阿曼沙漠中大部分区域太阳能辐射值（DNI）超过 2000 千瓦时/年，因 此该系统每年可节约燃气消耗 47000MMBtu（百万英热单位）[2]。
（2）试验结果 图 5 所示为一天内的太阳能蒸汽生产动态情况。A 线为进水量，B 线为蒸汽产量， C 线为蒸汽干度。初期，循环水量很小，当达到一定的温度和压力时，开始产出蒸汽。运行期间，蒸汽干度严格控制在 75%±5%。其进水量、蒸汽产量以及干度都可自动调控， 以保证能量的最大化利用。该试验在运行期间的前 12 个月产出近 14000 吨蒸汽，超出 预期值 2%。
试验中所注蒸汽白天由太阳能生产，夜间由天然气生产。如果昼夜稳定注汽，天然 气消耗量可降低 25%；如果采用白天加大注入量，夜间减少注入量的不稳定注汽方式， 天然气消耗量将降低 80%。模拟研究表明，稳定和不稳定注汽方式对采收率没有影响，采收率只取决于在一定时间跨度内蒸汽累积注入量的多少，所以太阳能的周期性对整个 生产没有影响[4]。本试验全年平均正常运行效率高达 98.6%，在最后一个季度超过 99.5%。
（3）存在的主要问题
在沙漠环境中系统运行的主要问题即沙尘影响。据研究显示，沙尘污染率与光学表 面（温室屋顶）的高度有关，与高度 1.8 米处的沙尘污染率相比，4.6 米处的污染率就会 降低 55%，9.1 米处降低 87%。总之，光学表面越高，磨损和污染率就越低。由于沙尘污染，该系统每天蒸汽输出量约减少 2.5%，但在进行自动清洗后，即使 经历了严重的沙尘暴，其性能也会得到 100%的恢复。AmalWest 油田 2013 年 4 月初经 历了一场严重的沙尘暴，风速超过 40 公里/小时，最大阵风超过 60 公里/小时，地面能 见度不足 100 米。户外活动被迫关闭，但在 6 米高的温室屋顶仍有充足的阳光保证设备 正常运行，在沙尘暴过程中仍产出蒸汽 48 吨，但产能降低了 12%。沙尘暴过后，对屋 顶进行自动清洗，产能得到恢复[5]，如图 6 所示。
气产生蒸汽技术相比，天然气消费量可降低 80％以上，同时 CO2排放也可大大减少， 系统使用寿命长达 30 年。
4.3 开设新的办公室拓展科威特业务
玻点公司 2014 年 3 月 18 日宣布，在科威特市设立新的办公室，旨在减轻其日益增 长的天然气需求，并已委任业内一流专家——科威特石油公司（KOC）主管西科威特油 田的前任副总经理 Abdul Hussain Shehab 作为执行主席。重油生产是科威特 2020-2030年投资战略的重要组成部分，目前正在进行全油田注气项目，玻点公司的太阳能提高采收率技术不仅能帮助科威特实现产量目标，同时降低燃料成本和对天然气进口的依赖。
目前，要想达到科威特重油生产目标，可能需要燃烧比用于发电还要多的天然气，因此科威特非常需要太阳能提高采收率技术，这也是全球太阳能提高采收率技术最大的 市场机会。Shehab 在科威特上游油气有超过 40 年的工作经验，在 KOC 公司工作有 30多年，在油田开发、钻井和生产作业领域担任各种管理职务，在他的领导下，科威特成 功启动了第一个重油生产项目，从 Wafra 油田 Neutral 层生产重油。Shehab 的经验将会很好地领导玻点公司在该区域的业务发展，把这种创新的热采技术带入科威特。
5 总结
玻点的太阳能提高采收率技术是采用真正创新的方式来应对油气挑战，以可持续的方式提供能源，不仅满足了不断增长的需求，还实现低碳环保开发的效果，是一件节能、降本、环保的良策。
（1）降低燃料成本传统的稠油项目中，用于生产蒸汽的天然气购买价格占到项目成本的 60%。而玻点 公司的太阳能 EOR 解决方案不需要燃烧大量天然气来运行，在阳光充足地区，太阳能 蒸汽生产设备可减少 80%的燃气消费。
（2）天然气价值最大化 通过太阳能 EOR 项目节省下来的天然气资源可被用于较高价值的应用，比如发电、 运输、LNG 出口等，可对当地经济产生非常大的影响，尤其是在天然气供应较为稀缺的海湾地区。
（3）采出更多原油从老井中最大化开采有限油气资源，是最具成本效益的产油方式。太阳能提高采收率技术不仅降低了生产成本，还延长了油田的经济寿操作者可对生产井进行更好和更长时间的开采，进而提高最终采收率，采出更多原油。
（4）刺激当地经济 太阳能 EOR 项目通常是由玻点公司、当地工程公司、项目开发商等共同合作完成 的，所以产生了长期境内价值。一般项目中超过 50%的费用都分配给了当地采购的材料、生产和建设。
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