劉芳（大慶油田儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司）

1 原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)適應(yīng)性分析

原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)是連接原油生產(chǎn)和煉化加工的紐帶，承擔(dān)油田生產(chǎn)原油的存儲(chǔ)和外輸?shù)娜蝿?wù)。原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)多建成于油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)階段，系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模與油田產(chǎn)能相匹配，系統(tǒng)能夠很好的滿足油田開發(fā)和煉化企業(yè)的生產(chǎn)需求，并且以安全、經(jīng)濟(jì)的最佳狀態(tài)運(yùn)行，但隨油田開發(fā)程度的不斷深入，原油產(chǎn)量遞減，原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的適應(yīng)性逐步下降，油田進(jìn)入開發(fā)后期，系統(tǒng)將面臨低輸量、低庫(kù)存的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，輸儲(chǔ)油的安全性和經(jīng)濟(jì)性都將顯著降低[1-2]。

大慶油田原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)大部分輸油管網(wǎng)均建設(shè)于油田5 000×104t 原油穩(wěn)產(chǎn)階段，隨著油田產(chǎn)量的遞減，目前一部分輸油管道均維持在低輸量水平運(yùn)行，管道流動(dòng)安全性下降，管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)升高，同時(shí)，由于輸量降低，為了保證管道的安全運(yùn)行管道運(yùn)行溫度不斷提高，增加了運(yùn)行能耗。2017 年，大慶油田儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)輸油單耗為1.54 kg/t（標(biāo)煤），與2015 年同期相比上升4.05%。油田開發(fā)后期，隨著油田產(chǎn)量的遞減，原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的適應(yīng)性將不斷下降，準(zhǔn)確分析原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，有針對(duì)性的實(shí)施優(yōu)化調(diào)整措施，提高系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷率，對(duì)于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、提質(zhì)增效，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性具有重要意義。

2 原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

大慶油田原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)主要承擔(dān)著大慶原油的儲(chǔ)存和外輸任務(wù)，主要由4 座大型原油儲(chǔ)庫(kù)和輸油管道構(gòu)成（表1）。近年來，隨著大慶油田減產(chǎn)，其儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)面臨的主要問題是系統(tǒng)逐步處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性顯著下降。根據(jù)大慶油田開發(fā)后期產(chǎn)能部署和產(chǎn)量預(yù)測(cè)，2017 年大慶油田南一油庫(kù)外輸管道預(yù)計(jì)將低于管道最小輸量8 277 t/d 運(yùn)行，2023 年管道運(yùn)行或?qū)⒚媾R停運(yùn)局面，下游煉化企業(yè)的原油需求也將無法滿足。大慶油田原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)適應(yīng)性水平的下降，在一定程度上影響了油田整體生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。通過分析大慶油田儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)存在的問題及適應(yīng)性，以保障儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)正常生產(chǎn)及下游煉化企業(yè)的能源需求為前提，以生產(chǎn)調(diào)節(jié)靈活、節(jié)能高效運(yùn)行為原則，對(duì)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)采取油庫(kù)間協(xié)同調(diào)度、合并外輸?shù)膬?yōu)化調(diào)整措施，提高原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的適應(yīng)性水平[3-6]。

表1 大慶油田原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

2.1 優(yōu)化調(diào)整原則

優(yōu)化調(diào)整方案應(yīng)結(jié)合油田原油開發(fā)規(guī)劃產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)；優(yōu)先確保下游石油煉化企業(yè)能源需求；系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整工程建設(shè)適應(yīng)年限按5～10 年來考慮，充分考慮下游石油煉化企業(yè)檢修期間對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行能力的影響，合理確定優(yōu)化調(diào)整方案；充分利用當(dāng)前系統(tǒng)建設(shè)，生產(chǎn)調(diào)度靈活，節(jié)約投資。

2.2 優(yōu)化調(diào)整措施

大慶油田南一油庫(kù)上游周邊暫無采油廠新油源可規(guī)劃進(jìn)入，南一油庫(kù)與北油庫(kù)外輸管道同路由，外輸終點(diǎn)都為末站，且南一油庫(kù)位于北油庫(kù)和末站之間。在現(xiàn)有儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施建設(shè)基礎(chǔ)上，在北油庫(kù)外輸管道與南一油庫(kù)外輸管道“交匯”處新建7.3 km 輸油管道，將原北油庫(kù)周轉(zhuǎn)原油調(diào)入南一油庫(kù)作為南一油庫(kù)外輸補(bǔ)充油源，解決南一油庫(kù)外輸管道低輸量問題，同時(shí)滿足下游煉化企業(yè)原油需求，儲(chǔ)運(yùn)輸油系統(tǒng)調(diào)整前后布局見圖1。對(duì)原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)性優(yōu)化調(diào)整可實(shí)現(xiàn)油庫(kù)間周轉(zhuǎn)量靈活調(diào)度，提高儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)負(fù)荷率[7-10]。

圖1 儲(chǔ)運(yùn)輸油系統(tǒng)調(diào)整前后布局

2.3 儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)行能力核算

2.3.1 運(yùn)行能力計(jì)算

1）儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)水力計(jì)算如下：

式中：h為管道內(nèi)沿程水力摩阻損失，m；λ為摩阻系數(shù)；L為管道長(zhǎng)度，m；d為輸油管道的內(nèi)直徑，m；V為原油在管道內(nèi)的平均流速，m/s；g 為重力加速度，m/s2；qv為平均溫度下的原油流量，m3/s。

2）儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)熱力計(jì)算如下：

式中：tR為管道起點(diǎn)原油溫度，℃；tZ為管道終點(diǎn)原油溫度，℃；t0為管道中心處最冷月份平均地溫，℃；C為輸油平均溫度下原油的比熱容，J/(kg·℃)；K為總傳熱系數(shù)，W/(m2·℃) ，管道的總傳熱系數(shù)可基于管道實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)采用反算方法；D為管道的外直徑，m；qm為管道原油質(zhì)量流量，kg/s。

2.3.2 系統(tǒng)能力核實(shí)

1）正常運(yùn)行期間。2017—2025 年北油庫(kù)調(diào)入南一油庫(kù)原油量預(yù)計(jì)為24 558～16 862 t/d，北油庫(kù)原油調(diào)入后南一油外輸量預(yù)計(jì)為34 172～12 124 t/d，南一油庫(kù)外輸管道輸送能力為43 000～8 277 t/d能夠滿足油庫(kù)外輸需求。依據(jù)上述公式對(duì)正常運(yùn)行期間北油庫(kù)和南一油庫(kù)外輸管道進(jìn)行水力、熱力計(jì)算，經(jīng)核實(shí)2 座油庫(kù)現(xiàn)有輸油設(shè)備能夠滿足系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)要求，油庫(kù)輸油管道運(yùn)行能力計(jì)算見表2，北油庫(kù)、南一油庫(kù)正常輸送期間適應(yīng)性分析見表3。

表2 油庫(kù)輸油管道運(yùn)行能力計(jì)算

2）下游煉化企業(yè)檢修期間，北油庫(kù)原油調(diào)入后南一油庫(kù)外輸原油量預(yù)計(jì)最高可達(dá)45 693 t/d ，初期將超過管道最大輸送能力43 000 t/d，為保證管道安全外輸，檢修期間南一油庫(kù)采取升庫(kù)存以平衡輸量，油庫(kù)規(guī)劃儲(chǔ)油量5 000 t/d，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)檢修時(shí)間按45 天計(jì)算，預(yù)計(jì)增加庫(kù)存22.5×104m3，南一油庫(kù)現(xiàn)有庫(kù)容60×104m3能夠滿足檢修期間儲(chǔ)備需求，煉化企業(yè)檢修期間系統(tǒng)能夠保證穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 效果評(píng)價(jià)

1）儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整措施實(shí)施后，南一油庫(kù)平均日輸油量增加2.35×104t，增幅達(dá)214%，管道輸量大幅增加，運(yùn)行熱能消耗下降37.18%，年節(jié)約天然氣158×104m3。

2）油庫(kù)間協(xié)同調(diào)度儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)行效率提升了13.66%，輸油耗電量下降4.07%，年節(jié)約輸油用電53.72×104kWh，優(yōu)化調(diào)整前后系統(tǒng)運(yùn)行能耗對(duì)比見表4。

3）儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)輸油單耗下降37.77%，系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性取得了的顯著提高，系統(tǒng)適應(yīng)性水平得到明顯提升。

表4 優(yōu)化調(diào)整前后系統(tǒng)運(yùn)行能耗對(duì)比

3 結(jié)論

1）原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整措施的實(shí)施，將北油庫(kù)原油調(diào)入南一油庫(kù)作為南一油庫(kù)外輸?shù)难a(bǔ)充油源，既提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性又實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)年節(jié)約天然氣158×104m3，年節(jié)電53.72×104kWh。

2）該方案的實(shí)施，不僅提高了儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的適應(yīng)性水平，同時(shí)保障下游煉化企業(yè)預(yù)計(jì)10 年的穩(wěn)定能源供應(yīng)，滿足能源需求。