油氣田企業能源革命戰略思考.pdf

1、2前 言3 未來幾十年，新能源與油氣并存仍將是人類社會能源供應的主要方式。預計2050年全球一次能源需求將達到186億噸油當量，油氣占比達56%（BP.IEA,2021），油氣仍處于主體能源地位 國家的“十四五”現代能源體系規劃中強調，為了保障國家能源安全，要“增強油氣供應能力，加大國內油氣勘探開發力度”。油氣田企業如何在加大油氣開發的同時，實現變革與發展？前 言4把低碳發展理念納入油氣田企業價值觀和發展目標中，強化全員的低碳意識和低碳思維，尤其是低碳設計思維，在新區塊建設中，建立油氣井站與太陽能風能開發同時布局，油田生產區域即為光伏發電區域，堅定油氣生產全過程低碳消費模式，包括使用低碳能源、

2、選用低碳設備、采用低碳建設、實行低碳交通等 油田建設地面勘測與光伏地勘同步進行 油田用能首先論證清潔能源供能方案 井站布局與清潔電力同時進行 油氣資源與風光資源同步落實 深化清潔能源與油氣同步發展理念 地下采油、地面油田建設與太陽能發電、周邊種樹碳匯56 流程再造需要打破慣性思維，基于需求開拓創新。如從全流程大循環改為短流程小循環，解決高含水老油田全液量集輸、大循環注水能耗高問題，井組或小站就地放水、就近回注；如采用井口或井下電加熱，取消雙管摻水集油流程，實現單管串接集油；稠油開發研究井下電加熱制蒸汽，減少地面集中加熱沿程熱損失；利用熱泵回收采出水、空氣等低溫熱供給生產及生活用熱 油氣與新能源

3、深度融合的新油田地面建設模式，要求思考如何使供能方式盡可能的靠近用能終端，以“負荷”為中心，因地制宜研究資源與負荷匹配的工藝實現機采系統：低產井智能間開 低產井大部分時間處于空抽狀態，油井間抽是目前提高低產井舉升效率最直接、最有效的手段，對日產5方以下的油井實施智能間開，在綠電高峰時段開井，既節能降耗，又增加了綠電消納集輸系統：間歇加熱集油 充分發揮老油田特高含水期常溫集輸的潛力，變連續加熱為間歇加熱，在綠電滿發高峰時加熱管道融蠟，其他時間不加熱輸送或降溫輸送，減少加熱60%以上注水系統：智能分時注水 保持油田日注水量穩定的基礎上，研究綠電（或谷電）高峰時多注、低谷時少注，智能分時注水7原間抽

4、啟動液位考慮新能源出力延時啟動方案原間抽控制指令以井筒動液面監控下達指令以不穩定新能源供給為行動指南的指令液面已恢復，但綠色能源不足應延時啟動，在綠色能源充足時實施間抽帶來的系列新問題及新技術需求：單井不影響產量的可延時時間？集群錯峰啟動策略制定？智能控制的數學模型構建？不穩定太陽能風能出力的預測模型構建？全局性謀劃的整體預評估方案制定？大規模變工況為新生態，原有的基于穩定工況運行的大數據自學習方式不適應，需重新構建數據庫，以實現大數據自學習及智能化水平提高 以抽油井間抽為例：8u油田生產系統變工況運行與能源智慧響應全局控制的情景分析典型晴天工作日智能響應情景分析：早上太陽能逐漸增強夜間風能滿

5、發午間光伏滿發下午太陽能衰減910支撐變工況與不穩定供能聯動控制的數學模型與優化模型需求單井集油管道在冬季停運散熱模型等；隨著空氣源熱泵、線聚焦光熱、點聚焦光熱、無動力循環光熱、電加熱、燃氣加熱等在單井、脫水站、原穩應用場景的推進，聯合供熱數學模型及優化模型需擴展研究 供能側模型隨著區域大規模清潔能源利用的推進，區域性熱電聯供數學模型及優化模型需研究隨著地表低風速小型風機在油田的應用、以及抽油機井場風光一體化裝置的應用，風光儲在微電網聯合供電模型需研究不同變工況下系統總能耗、排放量、能耗成本等計算模型 用能側模型 閥組間至轉油站站間集油管道冬季最低輸量下停運散熱模型等以脫水站為系統的多井間抽與

6、多井間注全過程壓力及熱力變化模型變工況情況下集油系統、注水系統等能量優化模型基于安全平穩生產的多能互補聯合供能數學模型綠能逐步衰減時，各種柔性負荷逐步退出數學模型 供能側與用能側聯動模型綠能逐漸充足時，各種柔性負荷逐步響應數學模型基于不棄光不棄風的最大能源利用及儲能調控模型綠能不足時，可錯峰啟停篩選及延時工作時間控制的數學模型夏季不棄熱加密洗井等改變工作制度的靈活操控數學模型等以某工業園區為例說明源網荷儲一體化優化各類模型需求圖：風光參與的穩定負荷供電圖 風光與負荷主動響應供需圖 風光出力與負荷需求預測圖 谷電參與的風光與負荷響應圖電價型11 風光與儲能參與的供需圖 只有網電供電的需求圖穩定工

7、況下網電供電模型風光參與穩定負荷需求預測模型風光參與穩定負荷運行模型風光參與主動響應供需模型谷電風光與負荷響應協同模型風光谷電與儲能參與響應模型難點1：響應深度難點2：響應順序難點3：聯動影響風險預測評估基于電價的需求響應模型儲能增加初始投資，最后介入基于長時間序列的新型能源體系供需策略預測是關鍵1213 能源生產革命不僅要求油氣生產企業站在能源供給方向社會提供清潔化低碳化能源，更要求站在消費側深入思考，如何降低終端用戶對化石燃料的依賴 加大天然氣開發減少自用及放空加大清潔利用提供低碳能源提供清潔電力光伏發電提供清潔熱力風力發電風光氣融合發電地熱區域供暖光熱區域供暖“光熱+空氣源熱泵“區域供暖

8、 油氣田企業需要立足社會用能需求，以思想變革作為內在驅動力，構建包含低碳油氣之外的光伏風電等清潔電力、光熱地熱等清潔熱力的多元化對外供能體系，實現產業的升級轉型在全國雙碳的政策引領下，油氣行業迎來了發展清潔電力的機遇2060年非化石能源占比80%17%17+32%=49%31%不儲能的風電DG滲透率最高32%1415 當前油氣田企業熱力消耗占總能耗的80%以上；受地熱源匯不匹配等因素影響，無處不在取之不竭的光熱是化石燃料替代的主要方向 全球的工業光熱利用處于起步階段，社會光熱技術路線多，有不聚光的平板及玻璃管熱管技術、有線聚焦的槽式及線菲技術、有點聚焦的塔式及碟式技術等，技術提效空間較大 油田

9、應用環境復雜且呈多樣化，化石燃料替代是油氣田企業重點攻關方向，當前未找到適用于油田清潔熱力替代的高效低成本光熱技術路線 年均“有太陽”與“無太陽”時間差異大（17%：83%)；夏季太陽能資源豐富但油田用熱少，冬季油田用熱多但太陽能資源差的矛盾某油田生產耗氣季節變化情況 當前油田利用井場零散土地資源及豐富的太陽能資源大力開展分布式能源，2022年某油田分兩批實施了分布式光伏，跨4省5市在723座井場和93個生活保障點共816個單元前后布置光伏54MW、30MW；第一批395處建成后，年可為油田電網提供清潔電能7759萬千瓦時，年可節省外購電成本 3100萬元 項目所在省項目所在市井場（座）保障點

10、（處）裝機容量（MW）陜西延安1181912.12843榆林542516.88192甘肅慶陽1222920.20097寧夏吳忠1753.95779內蒙古鄂爾多斯/60.90906小計3118454.07817395處16 2022年全國新增光伏并網容量87.4GW，其中集中式36.29GW，分布式總計51.11GW項目名稱所在省市井場（座）保障點（處）裝機容量（MWp）姬塬油田低碳示范區陜西榆林288620.9寧夏吳忠12439.5小計412930.442117 首先要致力于減少油氣生產過程的能源消耗，加大生產過程的清潔能源利用，在最小用能基礎上實現最大清潔利用，實現低碳、零碳甚至負碳油氣生產

11、開發。某油田區塊，在油氣開發的同時，在深度挖潛節能潛力基礎上，采用了光伏風電提供清潔電力，采用光熱余熱提供清潔熱力，同時在油氣區塊外圍開發了碳匯林，在油區內試驗了CCUS，打造了綠色低碳生產示范區。CCUS先導試驗站轉油站碳匯林碳匯林光伏供電光熱風電余熱18 技術創新是驅動能源轉型的第一動力，創新的目的不僅是為了滿足油氣田清潔利用的技術需求，更應強化市場意識，為企業開拓外部市場提供核心競爭力，培育新的業務增長點u 油區內有豐富的風力資源無設備可用問題 中石油油氣田企業年耗電數百億千瓦時，且隨著再電氣化工作推進快速上升；大型風機與油田集輸油管道、供配電線路及道路等安全距離要求大，油區內無建設大型

12、風機的可能性；三北油區具有豐富的風力資源、消納能力及零散井場土地資源；油區內豐富的風力資源面臨沒有設備可以利用的局面 但過去國內專注開發大風場及大風機，低風速資源面積約占全國風能資源的68%，國家2022年才提出了“千家萬戶馭風行動”，國內低矮型低風速小風機沒有得到系統開發，但未來發展前景廣闊陸上地表低風速垂直軸小風機 經過近兩年的技術跟蹤，以及對國內小風機企業進行現場調研，垂直軸小型風機具有占地面積小，噪音小，維護成本低，方便管理等優點；但當前多為“高仿”產品，初始投資高效率低，需對葉片、驅動、切入控制等各個細節進行深入研究，以促進降本提效陸上低矮型方便管理的地表低風速垂直軸小風機1920u

13、 油區有豐富的太陽能資源但無高效光熱技術可用問題 中石油油氣田企業年耗氣大，熱力消耗占總能耗的80%以上；受地熱源匯不匹配等因素影響，無處不在取之不竭的光熱是化石燃料替代的主要方向 全球的工業光熱利用處于起步階段，社會光熱技術路線多，有不聚光的平板及玻璃管熱管技術、有線聚焦的槽式及線菲技術、有點聚焦的塔式及碟式技術等，技術提效空間較大，油田企業當前未找到適用于油田清潔熱力替代的高效低成本光熱技術路線 通過近兩年在大慶、新疆、吐哈等油田開展了多種技術路線數10個方案驗證，光熱項目稅后財務內部收益率差，無法實現經濟替代；當前光熱多在民企，如聚光集熱效率最高的復合碟，為“經驗主義+工匠精神“試出來的

14、產品；如不研究低成本高效率光熱利用技術路線，則面臨油氣田清潔熱力替代無技術可用、油田清潔利用率難以提高的局面；光熱技術對較大提升空間，需要從光捕獲、聚光集熱、吸熱傳熱、換熱等各環節及儲熱設備、儲熱材料等配比實驗以實現系統提升在“雙碳”背景下，中央要求各地政府針對冬季取暖問題，落實逐步采用清潔能源取暖政策，北方地區清潔取暖規劃（2022-2025 年）已編制完成（清潔取暖試點城市的中央投入資金預計約600 億元），在政策推動下，太陽能光熱采暖被譽為行業最具活力的增長點；隨著可再生能源滲透率越來越高，具有靈活性調節功能的儲熱技術是解決熱能供給與需求在時間、空間和強度上不匹配的關鍵，也是最大限度提高

15、能源利用率的重要環節，在儲熱的情況下，高溫光熱發電有效利用小時數可達4000h；低溫光熱年有效利用小時數可達8000h如重力儲能可采用混凝土磚塊等建筑垃圾材料，用多余電能驅動吊塔，將數千噸重的“復合磚”累成高塔，高峰用電時期，再利用“復合磚”的重力驅動發電21可依托集團科研院所、設計院、裝備制造及工程建設集團，以設計咨詢及工程項目承包模式實現盈利；+“油井+光伏+風電+光熱（空氣源熱泵）+儲熱+間抽”綠電供給抽油機，余電儲熱或井筒電加熱，光熱供給集熱加熱，余熱用于熱洗+l偏遠孤網拉油抽油機井應用場景及需求l“光伏+儲能+超級電容+間抽+電加熱拉油”優化軟件l供配電網系統內的抽油機井近負荷熱電聯

16、供優化控制軟件l“光伏+風電+谷電+間抽“聯合供電優化軟件l轉油站、脫水站、中間加熱站的清潔熱力替代l“空氣源熱泵+光熱+燃氣（電加熱）“聯合供熱優化軟件l原穩脫水站中溫低溫梯級利用光熱替代l“點聚光集熱+燃氣（電加熱）+梯級利用“優化軟件l區域性熱電聯供應用場景l“區域性熱電聯供“協同優化控制軟件22 油田的源網荷儲亦遵循盡可能對油田內部配電網友好、減少交互復雜調控難度及保障安全的原則。打造分布式能源，如圍繞用電用熱核心的抽油機井場，打造熱電聯供等供能控制系統；圍繞轉油站等用熱中心，打造聯合供熱優化控制系統；逐步擴大源網荷儲區域，在滿足供能安全的同時逐步探索擴大源網荷儲區域，最終實現高效安全

17、控制23 基于用能測非穩態運行、供能側不穩定供能，開發低碳化油田綜合能源智慧管控平臺功能，實現能源多樣化與安全化、負荷最小化與平均化、智能響應、智能決策、智能優化與智能調控等功能支撐油田新型能源體系建設思路采用碟式及槽式布局靈活的特點，以采油廠或核心用熱區域為單元，打造共享光熱，大面積集熱、多路供熱，利用大規模攤薄成本、且提高利用率研究大規模、靈活設置光熱布局方案研究：技術路線光熱集中建設，多回路供熱，多點儲熱降低成本設計思路圍繞核心轉油站、脫水站、作業區、活動熱洗拉水站進行布局充分利用聯合站已建儲罐，減少儲熱投資夏季光熱供給脫水爐、活動熱洗供熱、生活熱水等，不棄熱大回路多點供熱，根據需求，動

18、態調控保障了光熱設備使用壽命碟式集熱，輸熱管埋地，規避了線性集熱在東北冬季散熱量大問題 光熱利用占地面積大，油田老區井網密度大，土地資源匱乏；如某油田某采油廠共32座轉油站，按照線聚焦集熱方式選不出可開展光熱布局的轉油站；另某采油廠56座轉油站僅有1座轉油站可進行線性聚光集熱布局，但該站產量小且呈下降趨勢，未來有降級為閥組間的可能，與光熱可運行25年以上的建設思路不符；而“三高”原油集輸耗熱量大，這種情況下，以脫水站及其所轄轉油站為”用熱系統“，打造共享光熱，大面積集熱、多回供熱，利用大規模攤薄光熱較高的初始投資，且提高太陽能熱利用效率24 區域位置優勢：按總書記講的“生態保護與生態旅游發展相

19、得益彰”利用油區靠近查干湖的得天獨厚地理位置優勢，開發零碳示范和工業旅游。技術全面應用：充分利用平臺井場空地，采用光熱、空氣源熱泵、井筒取熱、風光發電、制氫摻氫、CO2注入等多能互補。示范效應明顯：實現區域零碳排放，打造工業旅游小環線項目，為零碳油田建設和未來發展探路。某區塊零碳示范區域部署示意圖2526 近年來全國大力發展風電光伏，導致部分地區棄光棄風增加及新型電網外送通道緊張；各省均鼓勵在離網情況下自發自用；同時在不接入電網的情況下，離網發電指標獲取相對容易 當前超過三分之一的央企在制定包括制氫、儲氫、加氫、用氫等的全產業鏈布局；當前西部大基地建設陸續落地大規模光伏風電，受通道限制被迫棄電

20、及低電價并網在很大程度上削減了項目盈利性。棄電以及離網電為發展綠氫提供了基礎制氫儲/運氫加注燃料電池檢驗測試可再生能源制氫化石能源制氫工業副產氫新興技術制氫光解水堿性電解水質子交換膜電解水固體氧化物電解水固定式高壓儲氫罐/液氫罐車載儲氫瓶儲氫罐碳纖維加氫機氫氣壓縮機燃料電池車加濕器循環泵空壓機膜電極噴涂設備燃料電池測試系統氫氣品質檢測（輔助系統）電解海水制氫當前全國已有28個以上省市級地區推出支持氫能發展的政策。以北京、上海、廣東等地為代表的一批省市推出鼓勵氫能發展補貼政策。北京市建設加氫站補貼500萬元;山東建設加氫站補貼800萬元（國補+地補）；上海加氫78元/kg(其中政府零售補貼20元

21、/kg）建議油氣田企業基于光伏及風電場開發，研究可儲存、高能量密度的綠氫全產業鏈技術體系，深度謀劃發展未來產業270500100015002020年2021年2022年2023年2024年2025年2026年2027年2028年2029年2030年上游終端用電情況及預測億千瓦時3003 負電價零元電價各油氣田企業結合所在省市政策，如何在自發自用、對外供電、電價與電量平衡之間受益是需要系統研究的問題28 當前油氣田清潔利用率普遍較低，國家提出了2060年非化石能源消費比重達到80%以上的具體目標，油氣田企業，尤其是產液量、產油量全面下降的老油田，如何在產量、經濟開發、排放量及為了滿足油田清潔生產

22、的太陽能風能儲能（初始投資高）再次投入之間尋求一種最優解（配置優化）是油田企業面臨的重大問題油田清潔替代率逐步增加2023年2030年2060年油田產量衰減，太陽能風能25年以上，初始投資大，如何合理平衡投資？太陽能風能有效利用率低，要想提高替代率，如何配比儲能？網電中的清潔電力越來越高，如何與網電合理匹配隨著全國統一電價市場開放，如何利用峰谷電價進行平衡？當谷價低于自發自用度電成本時，是否大規模儲能才是良策最優增長速度最佳投資規模最佳投資時機最佳技術配比29制度建設謀遠略趕超戰略下的制度慣性需要克服體制機制改革是基礎研究的一部分創新能力成長包括體制機制創新適應治理需要政府與企業雙方調整角色u 新能源新知識新問題新秩序新關系新邊界共同研究共同建設共同制定企業需要參與到治理體系的創新中去創新能力成長（日本創新歷經百年）系統思維社會預見同步設計適應治理30生產方式變革用能方式變革產業創新多元供能體系能源革命 挑戰與機遇主體能源業務增長點高耗能高排放商業模式創新油氣田企業技術變革低碳零碳油氣核心競爭力32