▲科研人员讨论光热项目定日镜角度。
▲科研人员校验光伏板发电效率。
▲科研人员研讨生物质掺烧方案规划。
凌晨零点，准噶尔盆地西北缘的风城油田笼罩在夜色中，但重37光热项目现场仍然亮着星星点点的灯光。
百米高的吸热器吊车像钢铁巨人般矗立，施工人员们正在加紧调试各种设备。
展开剩余90%作为国内首个稠油区块光热直接制蒸汽项目，今年8月建成运行后，预计可实现年供汽量超5万吨，二氧化碳减排量约0.8万吨的目标。
至此，新疆油田采油工艺研究院（监理公司）（以下简称“采油院”）三年攻关的汗水，终将凝结成戈壁滩上最耀眼的光斑。
作为我国重要的油气生产基地，新疆油田公司积极响应国家“双碳”目标，提出发展规划：至2030年，新能源产能当量突破1000万吨，实现“油气新”三分天下；2035年，这一数字将跃升至2000万吨，率先实现“半壁江山”的新能源产业格局。
面对这宏伟蓝图，采油院主动扛起技术攻关重任，以敢为人先的勇气和实干笃行的作风，在高温光热、零碳井场、生物质掺烧等领域展开了一场场“绿色突围战”。
高温光热：
给稠油开采装上“太阳炉”
清晨的第一缕阳光掠过准噶尔盆地，风城油田重37区的2万余块定日镜齐刷刷转向东方，虔诚地追逐着太阳。
这个被称为“钢铁向日葵”的方阵，正在书写中国稠油开发史上最惊艳的绿色篇章——用阳光煮沸戈壁，让“流不动的油田”焕发新生。
故事要从3年前炎热的夏天说起。
面对50℃时黏度大于20000mPa·s的超稠油，传统蒸汽开采就像用开水化蜂蜜，能耗高得令人咋舌。
能不能用这炙热的阳光造一个“太阳炉”？
面对这个大胆的想法，采油院的工程师们进行了深度调研，并牵头完成了项目建议书与可研设计。
随后，经过上百次模拟实验，最终采油院的技术团队确定了“定日镜聚光+吸热塔制蒸汽”的技术路线。
广袤的土地空间、完善的蒸汽管网……基于以上这些优势，很快“重37光热项目”的蓝图落地风城油田。
从此，“光热+稠油”的破冰行动正式拉开序幕。
但把实验室图纸变成戈壁现实，谈何容易。
至关重要的是如何确保温度和压力均合格的热蒸汽持续供应。
传统光热发电是通过熔盐或者导热油间接换热，可以确保热蒸汽的稳定输出。但“重37光热项目”作为国内首个稠油区块光热直接制蒸汽项目，是将高温蒸汽直接用于稠油开采上，这就要求必须要有温度在305℃以上热蒸汽持续稳定输出才行。
但目前这个核心的参数，如镜场光学效率、吸热器效率此前并无成熟的检测方法，很难实现。
为此，作为该项目全链条技术主导者——采油院的工程师们经过反复试验，确定了以吸热器系统为核心的方案，通过镜场、除氧给水、蒸汽管道、排污及疏水、工业水系统等配合吸热器系统运行，最大程度提高吸热器系统的工作效率。
尤其是启停时，工程师们严格遵照冷态启动（分离器压力为零）和热态启动（压力大于1.4MPa）的不同曲线进行操作，确保热蒸汽的稳定性。
最终，该系统蒸汽干度达到100%，远超传统锅炉。
戈壁滩上，肆虐的风沙对设备是严峻的考验。
如何实现精准追光成为了采油院工程师们面临的另一大挑战。
“每块镜子必须将阳光精确反射到百米高的吸热器上，误差超过0.1度就会‘失焦’。”负责该项目的一位工程师至今记得令人崩溃的调试过程。
为了抵抗戈壁滩上的狂风，他们创新性地采用每块面积仅为2.1721平方米的小尺寸定日镜，以降低风阻，减少风沙对镜子的破坏。同时，在镜场四周砌起一人高的挡风墙，减少风的影响……
经过工程师们几个月守在镜场用激光测距仪反复调整，终于将所有光斑完美汇聚到塔顶炽热的焦点上，实现了2万多块定日镜像“向日葵方阵”一样精准追光。
现如今，站在吸热塔顶俯瞰，定日镜组成的半八边形几何阵列在戈壁上熠熠生辉。
这个年均光热转换效率设计值大于53%的项目，不仅标志着技术的成功突破，更点燃了工程师们畅想着用更庞大的光热集群驱动整个稠油开发区块的热情。
零碳井场：
大漠深处的“光电芭蕾”
清晨7点的玛湖油田，戈壁的风卷着细沙掠过玛湖078井。
数百块深蓝色光伏板如向日葵般昂首，将晨曦贪婪地转化为电流。
仪表盘数字轻盈跃动：16.3kW。
而在两年前，唤醒这座孤井需要每日“喂食”110公斤柴油。
从单井年燃料成本超30万元，到年节省燃料成本25万元，这巨大的落差是新疆油田公司136口“偏远井”蜕变的成绩单，也意味着在准噶尔盆地的油田里，高成本的“柴油困局”正在被蓝色矩阵终结。
时光倒回2022年初，当中国石油集团清洁能源的号角吹响，新疆油田公司看到了通过绿电解决边远抽油井用能的希望，率先启动了“光伏+储能”供能模式的先导试验。
在过去的几十年里，边远油井如同被遗忘的孤儿，只能依靠“柴油发电机+抽油机”延续生产。
通往“绿电”采油的道路并非一帆风顺。
首先，戈壁寒冬的低温就给2座试验井上了“生动一课”。
为保障抽油机启动电流，需增大光伏装机功率、扩大储能容量，这些常规操作，直接将每口井的投资成本拉高至80万元，10年才能回本，经济效益很不理想。
更麻烦的是，常规蓄电池在零下30℃的严寒里彻底罢工，放电效率暴跌至50%以下。
“只能在扎实的试验数据中寻找突破口！”工程师李进雅说。
那年寒冬，他带着科研团队成员杜宸、姚秀龙蹲守在试验现场，每天裹着棉工服，在寒风中记录下光伏系统运行的每条数据信息，并不断优化设计方案。
也正是凭借着这股不服输的劲儿，2022年年底，首批试验的2口井取得了令人瞩目的成绩——
累计生产的绿电相当于节约柴油60吨，减少二氧化碳排放近200吨，单井年节省燃料成本达20余万元。
更关键的是，所有试验井的日产油量均保持在试验前水平，达到了“减碳不减效”的突破性成果，为油气行业探索出了“绿色开采+效益稳产”的双赢路径。
真正的淬炼在2023年盛夏。
随着《油气田零碳井场关键技术及示范应用研究》科技项目启动，团队面临的首个难题就让工程师们寝食难安：抽油机上下冲程的负载波动像“过山车”，而光伏发电量却随阳光强弱呈“抛物线”变化，两者如同“错频的齿轮”，始终无法咬合。
“按设计规范，光储系统规模需扩大3倍，成本陡增。这样井场光伏板铺得密密麻麻，活像给戈壁滩贴瓷砖。”李进雅回忆道。
为破解这一矛盾，采油院的党员突击队扎进井场，白天记录光伏发电曲线，深夜分析抽油机功率数据。
“人干活要劳逸结合，油井也需要‘科学间抽’。”基于这样的创新思路，工程师们决定教会钢铁巨人“听懂”阳光的语言，于是创建了基于光伏发电规律和油井供液规律的井场光储规模设计方法——
根据油井供液规律和光伏发电规律，动态调整抽油机工作时段：正午烈日当空时，抽油机群集体起舞；晨昏微光里，只留半数油井低吟；星垂平野时，整片戈壁沉入安眠……
这一改变，使光储利用率提高到68%，平均降低储能容量41.3%。
技术突破后，新的挑战接踵而至。
传统储能电池在戈壁极端温差下性能骤降。为了解决这一问题，工程师们踏入40℃的滚烫沙海，反复验证新型锌溴液流电池的戈壁耐力，最终将电池效率稳定在82%以上，比设计指标高出5个百分点。
更颠覆性的创新在于供电模式。
技术团队摒弃传统“光伏-逆变器-电网”的复杂路径，首创光伏直驱一体化技术，让电流“少绕弯”，系统效率从87%飙升至93%。
“这就像给抽油机装了‘绿电直通车’。”李进雅比喻道。
这项技术使单井光储系统成本降低60%以上，为边远井提产提效按下加速键。
截至2024年12月，106口离网分布式光伏电站项目全线铺开，在“早穿棉袄午穿纱”的茫茫戈壁上，建设者们用120个昼夜让106座光伏电站在沙海中破土而出。
目前，新疆油田公司共建设的136口零碳井场串起蓝色珠链，年减碳6200多吨，相当于4.3万棵大树的深呼吸。
生物质掺烧：
锅炉房里的绿色“魔法”
在风城油田作业区，高大的锅炉房内机器轰鸣，煤炭与生物质颗粒在流化床中翻滚共舞，炽热的火焰映照着工程师们忙碌的身影。
这里正在进行一场静悄悄的能源革命——燃煤循环流化床注汽锅炉生物质掺烧技术试验验证。
新疆油田公司也是通过该技术逐渐探索出一条既经济高效又绿色低碳的稠油热采新路径。
通俗地讲，生物质掺烧就是将废弃的农林木和煤炭“跨界混搭”在一起，燃烧再利用的过程。这既可以促进本地生物质资源的利用，也能带动本地经济发展。
过去，稠油开采需要大量高温蒸汽，传统的燃煤锅炉虽然运行稳定，但碳排放量居高不下。
面对越来越严的环保要求和严峻的减排压力，采油院的工程师们盯上了田间地头那些没人要的“废料”。
“克拉玛依周边拥有大量的棉杆、芦苇杆，这些农林废弃物数量充足，烧了污染，不烧浪费。”采油院的工程师侯秀芹回忆道，“我们就想，能不能让它们进锅炉？”
通过大量的实地调研和资料研究，工程师们发现，与电加热、光热等替代方案相比，生物质掺烧只需要对现有锅炉进行适度改造，投资小、见效快，具有明显的性价比优势。
但怎么才能让生物质和煤炭“和平共处”呢？
2022年，第一台循环流化床锅炉在风城油田开始了掺烧试验。
在风城油田的一台锅炉里，技术人员小心翼翼地掺入第一袋生物质颗粒燃料。
“就像给咖啡加糖，得找到最合适的比例。”侯秀芹打了个形象的比喻。
最初只敢加5%，后来逐渐加到50%，最后发现30%是个“黄金比例”——既不会让锅炉“消化不良”，又能最大限度替代燃煤。按照这个比例计算，单台锅炉全年可减少碳排放约4.5万吨。
但问题接踵而来。生物质里的碱性物质会让锅炉“上火”——结渣、积灰，严重时可能停炉，影响锅炉寿命。
采油院的工程师们迎难而上，用一系列创新方案化解了这些难题。
工程师们创新给锅炉做了个“小手术”——对原有输煤系统进行改造，通过新增生物质投料口和储料仓实现了两种燃料的动态混合输送，大大降低了设备改造成本。
“就像给老房子加装电梯，既不能伤筋动骨，又要解决问题。”侯秀芹说。
值得一提的是，为了确保燃料质量，工程师们还通过反复试验，最终制定了新疆油田生物质燃料采购技术规范——将生物质中的氯含量控制在0.045%以下，钾钠含量不超过0.64%，低于现有行业标准。
针对不同种类的生物质燃料，采油院的工程师们还专门绘制了详细的掺烧比例“图谱”，就像给锅炉定制健康食谱。操作工人们笑称这是他们的“烹饪秘籍”。
变化也是实实在在的。
统计显示，第一台锅炉掺烧试验了25天，共“吃掉”2000吨生物质颗粒，成功替代了1400吨的原煤，减少碳排放2000余吨。
从2022年至2024年年底，已有8台锅炉用上了这种“绿色配方”，累计消耗生物质14万吨，相当于减排17万吨二氧化碳。
夜幕下的准噶尔盆地，吸热器塔顶的聚光灯刺破戈壁的沉寂，光伏板的蓝色矩阵在星辉下低语，锅炉房里跃动的火焰正将废弃的生物质颗粒淬炼成绿色的能量。
这三束微光，自汇聚处便勃发着无穷张力 —— 从最初的星点闪烁，到后来的万道奔涌，交织成劈开新疆油田新能源建设壁垒的雷霆之光，更灼灼映照着采油院那群 “追光者” 的铿锵足迹：以实验室为燎原起点，以茫茫戈壁为鏖战疆场，将 “不可能” 的狂想锻造成 “中国首个” 的惊世传奇！
未来，在“双碳”目标的宏大叙事里，采油院的工程师们将继续以破壁之姿，在新的战场上不断开疆拓土，让新能源的星火燎遍准噶尔盆地。
正如那2万面定日镜永不疲倦地追逐太阳一样，这群能源变革的先行者，正用科技与坚守，在瀚海戈壁写下属于中国石油人的“双碳”答卷——既为今日的油田降碳，更为明天的中国蓄能。
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