劉芳（大慶油田儲運銷售分公司）

1 原油儲運系統(tǒng)適應(yīng)性分析

原油儲運系統(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)原油的存儲和外輸?shù)娜蝿?wù)。原油儲運系統(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)濟的最佳狀態(tài)運行，但隨油田開發(fā)程度的不斷深入，原油產(chǎn)量遞減，原油儲運系統(tǒng)的適應(yīng)性逐步下降，油田進入開發(fā)后期，系統(tǒng)將面臨低輸量、低庫存的運行風(fēng)險，輸儲油的安全性和經(jīng)濟性都將顯著降低[1-2]。

大慶油田原油儲運系統(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行，管道流動安全性下降，管道運行風(fēng)險升高，同時，由于輸量降低，為了保證管道的安全運行管道運行溫度不斷提高，增加了運行能耗。2017 年，大慶油田儲運系統(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，原油儲運系統(tǒng)的適應(yīng)性將不斷下降，準(zhǔn)確分析原油儲運系統(tǒng)的運行狀態(tài)，有針對性的實施優(yōu)化調(diào)整措施，提高系統(tǒng)運行負(fù)荷率，對于系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能降耗、提質(zhì)增效，提高系統(tǒng)運行的可靠性具有重要意義。

2 原油儲運系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

大慶油田原油儲運系統(tǒng)主要承擔(dān)著大慶原油的儲存和外輸任務(wù)，主要由4 座大型原油儲庫和輸油管道構(gòu)成（表1）。近年來，隨著大慶油田減產(chǎn)，其儲運系統(tǒng)面臨的主要問題是系統(tǒng)逐步處于低負(fù)荷運行狀態(tài)，系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性顯著下降。根據(jù)大慶油田開發(fā)后期產(chǎn)能部署和產(chǎn)量預(yù)測，2017 年大慶油田南一油庫外輸管道預(yù)計將低于管道最小輸量8 277 t/d 運行，2023 年管道運行或?qū)⒚媾R停運局面，下游煉化企業(yè)的原油需求也將無法滿足。大慶油田原油儲運系統(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)濟性。通過分析大慶油田儲運系統(tǒng)存在的問題及適應(yīng)性，以保障儲運系統(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)能高效運行為原則，對儲運系統(tǒng)采取油庫間協(xié)同調(diào)度、合并外輸?shù)膬?yōu)化調(diào)整措施，提高原油儲運系統(tǒng)的適應(yīng)性水平[3-6]。

表1 大慶油田原油儲運系統(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)量進行預(yù)測；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)檢修期間對系統(tǒng)運行能力的影響，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

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

圖1 儲運輸油系統(tǒng)調(diào)整前后布局

2.3 儲運系統(tǒng)運行能力核算

2.3.1 運行能力計算

1）儲運系統(tǒng)水力計算如下：

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）儲運系統(tǒng)熱力計算如下：

式中：tR為管道起點原油溫度，℃；tZ為管道終點原油溫度，℃；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)可基于管道實際運行數(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

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

表2 油庫輸油管道運行能力計算

2）下游煉化企業(yè)檢修期間，北油庫原油調(diào)入后南一油庫外輸原油量預(yù)計最高可達(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，檢修期間南一油庫采取升庫存以平衡輸量，油庫規(guī)劃儲油量5 000 t/d，根據(jù)以往經(jīng)驗檢修時間按45 天計算，預(yù)計增加庫存22.5×104m3，南一油庫現(xiàn)有庫容60×104m3能夠滿足檢修期間儲備需求，煉化企業(yè)檢修期間系統(tǒng)能夠保證穩(wěn)定運行。

2.4 效果評價

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

2）油庫間協(xié)同調(diào)度儲運系統(tǒng)運行效率提升了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)運行能耗對比見表4。

3）儲運系統(tǒng)輸油單耗下降37.77%，系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟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)運行能耗對比

3 結(jié)論

1）原油儲運系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整措施的實施，將北油庫原油調(diào)入南一油庫作為南一油庫外輸?shù)难a充油源，既提高系統(tǒng)運行的安全性又實現(xiàn)了系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，實現(xiàn)年節(jié)約天然氣158×104m3，年節(jié)電53.72×104kWh。

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