【摘要】近年來，隨著大慶油田輕烴管輸量的增加和新裝置的建設(shè)，輕烴管網(wǎng)系統(tǒng)愈加復(fù)雜，加之管網(wǎng)系統(tǒng)目前采用原穩(wěn)烴、淺冷烴、深冷烴混合、間歇方式輸送，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力偏高、外輸泵啟停頻繁、能耗高等問題更加突出。針對(duì)上述問題，在分析輕烴管網(wǎng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，研究分析順序輸送三種不同輕烴的水力可行性，制定出一套順序輸送調(diào)度計(jì)劃，計(jì)算出實(shí)現(xiàn)順序輸送過程中泵機(jī)組的工作壓力，據(jù)此提出改造建議，改善管網(wǎng)工藝現(xiàn)狀，保證其安全、平穩(wěn)、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】輕烴管網(wǎng)；順序輸送

大慶油田輕烴管網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)過近40年的發(fā)展建設(shè)，形成了以油氣處理站為節(jié)點(diǎn)、多條輸烴管道為主干線的支狀輸烴網(wǎng)絡(luò)，為乙烯、精細(xì)化工廠等下游用戶輸送輕烴。輕烴管網(wǎng)自建成以來，一直采用混合間歇方式輸送各類輕烴，隨著生產(chǎn)裝置的增加和布局調(diào)整，以及深冷烴比例的升高，這種輸烴方式的弊端愈加突出。主要問題包括：

（1）系統(tǒng)以間歇輸送模式運(yùn)行導(dǎo)致泵機(jī)組啟停頻繁，不僅使得管網(wǎng)輸送效率低、管網(wǎng)壓力波動(dòng)較大，同時(shí)降低了泵機(jī)組壽命。

（2）深冷烴、淺冷烴和原穩(wěn)烴混輸，尤其是深冷烴比例升高后，造成系統(tǒng)壓力偏高、外輸泵能耗增大。

（3）部分運(yùn)行管道使用年限長(zhǎng)，在系統(tǒng)壓力偏高的情況下，會(huì)增加管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

因此，有必要優(yōu)化管網(wǎng)運(yùn)行模式，改善管網(wǎng)工藝現(xiàn)狀，保證其安全、平穩(wěn)、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

一、輕烴管網(wǎng)子系統(tǒng)劃分

大慶輕烴管網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)多年的擴(kuò)建改造，形成了一個(gè)多產(chǎn)烴站場(chǎng)、多管線網(wǎng)狀分布的管網(wǎng)系統(tǒng)，管網(wǎng)情況復(fù)雜，針對(duì)整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分析研究比較困難。因此根據(jù)管道之間的水力相關(guān)性以及地域因素將整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)分為三部分，劃分為三個(gè)互相獨(dú)立的子管網(wǎng)系統(tǒng)，基于三個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，分別為北區(qū)系統(tǒng)、中區(qū)系統(tǒng)、杏區(qū)系統(tǒng)。

二、水力特性及混烴計(jì)算

1、輕烴管網(wǎng)的摩阻損失

輕烴屬于成品油的一種，其水力計(jì)算可以參考成品油計(jì)算的相關(guān)公式，根據(jù)輕烴的物性參數(shù)及管路相關(guān)參數(shù)，即可計(jì)算出沿程摩阻損失及管路水力坡降。

2、輕烴管道的工作特性與水力坡降

順序輸送管道的水力計(jì)算，其基本原則和方法與輸送單種流體的管道相同，即供能和耗能相等原則。在計(jì)算中，為了方便分析，先從輸送單種流體的管路進(jìn)行計(jì)算，再考慮順序輸送導(dǎo)致的混油的影響，計(jì)算混油量、循環(huán)周期、最大輸量。

3、輸烴泵的工作特性

泵站的工作特性是指泵站的排量與揚(yáng)程之間的關(guān)系，根據(jù)泵機(jī)組的組合方式，離心泵站的工作特性表示如下。

式中：

HC——泵站揚(yáng)程，m液柱；

Q——泵站排量，m3/s ；

A、B——由離心泵特性及組合方式確定的常系數(shù)。

4、泵站-管道系統(tǒng)的工作點(diǎn)

假設(shè)一條管道有N座泵站，且泵站特性曲線相同，全線管徑相同，無分支，首站進(jìn)站壓頭和各站內(nèi)摩阻均為常量，則全線壓力供需平衡關(guān)系式如下。

可得出管道工作流量計(jì)算公式如下。

式中：

Q——全線工作流量，m3/s；

N——全線泵站數(shù)；

f——單位流量水力坡降，；

HSI——管道首站進(jìn)站壓頭，m液柱；

Hi——管道終點(diǎn)剩余壓頭，m液柱；

L——管道總長(zhǎng)度，m；

ZQ、ZZ ——管道起、終點(diǎn)高程，m；

hm——每個(gè)泵站的站內(nèi)損失。

求出工作流量后，就可根據(jù)站間壓力供需平衡的原則，確定各站的進(jìn)出站壓力。

5、混烴計(jì)算

混烴量計(jì)算模塊應(yīng)用Austin-Palfrey公式進(jìn)行混烴量和混烴體積計(jì)算。

1）混油的黏度v按下式計(jì)算，并由此粘度計(jì)算雷諾數(shù)。

式中：

V1—前行流體在輸送溫度運(yùn)動(dòng)粘度，m2/s；

V2—后行流體在輸送溫度運(yùn)動(dòng)粘度，m2/s；

V—混油的計(jì)算粘度，m2/s。

2）不考慮輸送順序?qū)煊偷挠绊憽?/p>

3）根據(jù)對(duì)稱濃度條件，把前行流體濃度為99%～1%范圍內(nèi)混油長(zhǎng)度定義為混油段的長(zhǎng)度。

三、順序輸送調(diào)度計(jì)劃

借鑒成品油順序輸送經(jīng)驗(yàn)，按照北區(qū)系統(tǒng)、中區(qū)系統(tǒng)、杏區(qū)系統(tǒng)的劃分來制定輕烴管道順序輸送調(diào)度計(jì)劃。以北區(qū)系統(tǒng)為例闡述順序輸送調(diào)度計(jì)劃。

1、初始狀態(tài)時(shí)管道中充滿淺冷烴，即北Ⅱ-1、2站場(chǎng)至北壓管段中充滿原穩(wěn)烴，（只是選取了一個(gè)注入基準(zhǔn)，與批次的制定無關(guān)）。

2、向管道中注入喇壓站所產(chǎn)淺冷烴，當(dāng)喇壓站注入淺冷烴充滿喇壓站場(chǎng)至北壓站場(chǎng)管段時(shí)，北壓站場(chǎng)開始注入北壓站所產(chǎn)淺冷烴。

3、當(dāng)完成北壓站所產(chǎn)淺冷烴注入后，由中七站場(chǎng)開始向中七節(jié)點(diǎn)處注入中七站所產(chǎn)淺冷烴。

4、中七站注入完成后由北壓站注入北Ⅱ-1、2站場(chǎng)所產(chǎn)原穩(wěn)烴，直至注入結(jié)束。

5、可按照第一天注入模式進(jìn)行循環(huán)，完成各站場(chǎng)每天所產(chǎn)烴類的注入。

四、順序輸送水力模擬

輕烴管網(wǎng)系統(tǒng)各站場(chǎng)在進(jìn)行注入操作時(shí)，需要考慮管線的壓力條件。在制定調(diào)度計(jì)劃時(shí)，需要在滿足各個(gè)站場(chǎng)輸烴要求的條件下同時(shí)滿足管網(wǎng)的水力條件要求。由于不同站場(chǎng)的輸烴操作是相互獨(dú)立的，因此需要考慮不同站場(chǎng)同時(shí)啟泵外輸時(shí)的管網(wǎng)水力要求。如果同時(shí)啟泵不能滿足管道的壓力約束要求，則不同站場(chǎng)不能夠同時(shí)進(jìn)行啟泵外輸輕烴操作。

分別對(duì)烴類進(jìn)入輕烴總庫罐區(qū)和實(shí)現(xiàn)越庫兩種方式進(jìn)行水力可行性驗(yàn)證。通過計(jì)算可以看出，三個(gè)輸烴系統(tǒng)順序輸送計(jì)劃滿足各站外輸泵要求，不同站場(chǎng)之間可以兩個(gè)站場(chǎng)同時(shí)啟泵，且水力可行。

運(yùn)用SPS軟件對(duì)輕烴管網(wǎng)的順序輸送調(diào)度計(jì)劃進(jìn)行了水力模擬，可看出當(dāng)采取順序輸送方式后，不論是采取進(jìn)罐操作或者是越庫操作，管網(wǎng)系統(tǒng)沿線各站場(chǎng)均水力可行，各站場(chǎng)泵機(jī)組所提供的動(dòng)能均能夠滿足沿線順序輸送管道所需要消耗的能量。

五、順序輸送經(jīng)濟(jì)性分析

1、混烴量

2、外輸泵運(yùn)行動(dòng)力費(fèi)用

六、總結(jié)

采取順序輸送模式后各站場(chǎng)動(dòng)力費(fèi)用可節(jié)省約18.6萬元/年，可減少的混烴量約60萬噸/年。一方面由于不論采取何種泵機(jī)組改造措施改造費(fèi)用均較高，而改造后泵機(jī)組所能節(jié)省的動(dòng)力費(fèi)用較低；另一方面采取順序輸送模式外輸后整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)所能較少的混烴量較大，因此現(xiàn)場(chǎng)可以采取順序輸送方式進(jìn)行輕烴外輸，但是不改變各站場(chǎng)外輸泵，而采取節(jié)流的方式進(jìn)行輸送。