克—烏管道稠稀油混輸?shù)膬?yōu)化運行

袁亮1買斌虎2石遠1沈曉燕1

1新疆油田公司工程技術(shù)研究院2新疆油田公司重油公司

針對克—烏管道稠稀混輸要求，建立了以稀油摻混比例最小以及管輸過程能耗最低的多目標函數(shù)的稠稀混輸運行方案優(yōu)化數(shù)學模型。將主觀賦權(quán)與客觀賦權(quán)有機結(jié)合，確定了不同子目標函數(shù)值的組合權(quán)重。以稠油輸送任務6 000 t/d為例，對克—烏管道混輸運行方案進行優(yōu)化模擬計算，確定該任務輸量下，稀稠比例6∶4為最優(yōu)，同時給出管線運行的相關(guān)優(yōu)化參數(shù)。

稠稀混輸；能耗；多目標函數(shù)；優(yōu)化；組合權(quán)重

新疆油田隨著風城超稠油SAGD開采技術(shù)的突破和建設新疆大慶的需要，風城稠油產(chǎn)量不斷增加，部分超稠油需通過已建的克—烏兩條管道進行摻稀油外輸。因此，有必要開展克—烏管道混輸優(yōu)化運行技術(shù)研究，在確保完成稠油輸送任務的前提下，減小稀油摻混比例，降低輸油能耗，提高在役管道的經(jīng)濟效益。

1 稠稀油混輸優(yōu)化模型建立

整體設定輸油能耗最低和稀油摻混比例最小兩個優(yōu)化目標，采用非線性多目標規(guī)劃方法構(gòu)建目標函數(shù)。

式中C為日輸油能耗（kJ/d）；a1為權(quán)重；N為稠稀油摻混比例；a2為權(quán)重；Cp為熱泵站動力能耗（kJ/d）；Ch為熱力能耗（J/d）；i為站號；n為熱泵站號；G′、G″為兩條管道日輸混油量（t/d）（注：兩條線的輸量分配額優(yōu)化方法比較簡單，這里不作說明）；H′i、H″i為兩條管道第i站的泵提供的揚程（m）；η′pi、η″pi為兩條管道第i站的泵效率；c為原油比熱容（kJ/(kg·℃)）；T′ri、T″ri分別為兩條管道第i站的出站溫度（℃）；T′zi、T″zi為兩條管道第i站的進站溫度（℃）；η′hi、η″hi為兩條管道第i站加熱爐效率。

出站溫度約束為

進站溫度約束為

出站壓力約束為

進站壓力約束為

泵站特性約束為

加熱爐特性約束為

式（6）～（11）中：Pri為第i站出站壓力（Pa），為第i站允許最高出站壓力（Pa）；Pzi為第i站進站壓力（Pa）；為第i站允許最低進站壓力（Pa）；為第i站最高升壓值（Pa）；Ai、Bi分別為第i站泵站系數(shù)；Q為體積流量；m為原油流態(tài)系數(shù)；ΔTi為第i站最大升溫值（℃）；Sri為第i站加熱爐有效熱負荷（kW）；為第i站最大出站溫度；為第i站最低進站溫度。

2 求解過程

具體求解過程見圖1。

圖1 多目標優(yōu)化迭代計算流程

本文采用極大型評價指標進行量綱的歸一化處理。

將層次分析法和熵值法確定的權(quán)重進行組合，得到新的組合權(quán)重。

（3）令α和β表示主、客觀方法的相對重要程度，滿足0≤α≤1，0≤β≤1，且α+β=1，滿足

3 模擬計算

以輸送稠油任務6 000 t/d為例對混輸運行方案進行模擬計算，計算結(jié)果見表1。

表1 目標值評價結(jié)果

由表1看出，在稀油比例最小的情況下由于沿線溫降較大，摩阻大，能耗損失巨大，目標值較大；而日輸油能耗最低的方案，由于稀稠油比例較大，其目標值也不是最小。最終確定稀稠油比例為6∶4作為最優(yōu)輸送方案。

從運行數(shù)據(jù)可以反映出各站需控制的出站溫度和出站壓力情況，為克—烏管道今后的生產(chǎn)運行提供參考。

4 結(jié)論

（1）針對克—烏管道稠稀混輸要求，建立了以稀油摻混比例最小以及管輸過程能耗最低的多目標函數(shù)的稠稀混輸運行方案優(yōu)化數(shù)學模型。

（2）將主觀賦權(quán)與客觀賦權(quán)有機結(jié)合，確定了不同子目標函數(shù)值的組合權(quán)重。

（3）以稠油輸送任務6 000 t/d為例，對克—烏管道混輸運行方案進行優(yōu)化模擬計算，確定該任務輸量下，稀稠比例6∶4為最優(yōu)，同時給出管線運行的相關(guān)優(yōu)化參數(shù)，為今后克—烏管道不同任務輸量下的高效運行提供理論支持。

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.011