萨北开发区骨架管道生产运行方案优化研究.pdf

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1、780化工机械2016焦萨北开发区骨架管道生产运行方案优化研究+郭林琼”1张伟2罗舜2赵健1(1．东北石油大学石油工程学院；2．大庆油田有限责任公司第三采油厂)摘要为实现油田高效开发、节能降耗的运行要求，在对输油管网骨架管道转油站(或联合站)外输管道进行水力热力分析的基础上，对骨架管道生产运行方案进行了优化建模。确定了最佳的输油温度和出站压力。在萨北开发区的应用结果表明：与原方案相比，优化后的萨北开发区榆油管网骨架管道生产运行方案能使输油成本均有10％以上的降幅。关键词骨架管道生产运行方案节能降耗运行成本建模中图分类号TQ055．8+l文献标

2、识码A文章编号0254-6094(2016)06-0780-04大庆油田萨北开发区经过40多年的开发建设，油田产量比开发初期大幅下降，管道输量与初始设计输量相差较大，输油管网存在外输不平衡、温降大、压降大及能耗高等问题，严重影响了油田的正常生产运行效率⋯。油田地面集输系统是油田生产中的耗能大户，降低集输系统的能耗对油田节能降耗意义重大旧1。管道输送过程中热能和电能的消耗是集输系统能耗的主要部分，通过合理选取管道运行参数，降低管输能耗，是油田节能降耗的重要手段。笔者通过对输油管网骨架管道进行水力热力分析研究，对其生产运行方案进行优化建模，确定最

3、佳的输油温度和出站压力，以达到降低输油管道运行成本的目的。1管道的特性分析1．1管道热力特性各计量问来油在转油站(联合站)经过加热炉加热到一定温度后进入骨架管道，沿程不断向周围介质散热，使油流温度降低。油流散热量和沿线油温分布受诸多因素影响，如输油量、加热温度、环境条件及管道散热条件等。沿程温降可按列宾宗公式计算¨1：K竹D¨瓦6。篇K—丌∥式中t／,、b——参数；c，——平均温度t，下的原油比热容，J／(kg·oC)；D——管道外直径，1"11；G——油品的质量流量，kg／s；g——重力加速度，m／s2；i——油流水力坡降；K——管道总传热

4、系数，w／(m2·oC)；￡——管道长度，m；％——周围介质温度，℃；t。——距离起点￡处的油温，oC；￡。——管道起点温度，cc。1．2管道水力特性骨架管道的压力损失包括流体沿管道流动的沿程摩阻损失、局部摩阻损失和地势高低引起的位能损失3部分。由于转油站外输管道一般比较短，局部摩阻损失和位能损失所占比例较小，因此管道的压力损失主要来自沿程摩阻损失。沿程摩阻损失随着流量、粘度、管长的增大或管径的减小而增大，可按达西公式计算旧1：△p=pg(hf+hi+h。)，L口2^r“百万{中国石油科技创新基金项目(2014D-5006-0607)。+t郭

5、林琼，女，1989年1月生，博士研究生。黑龙江省大庆市，163318。第43卷第6期化工机械781卟f去h。=Zz—ZQ式中h，——沿程水头损失，m；hi——局部水头损失，m；h：——位能损失，m；秽——流速，m／s；z。——管道终点高程，m；z：——管道起点高程，m；△r管道压降，Pa；P——油的密度，kg／m3；A——水力摩阻系数；f——局部阻力系数。由于管输介质温度在管道实际输送过程中会降低，粘度随之变化，水力摩阻系数不是一个固定值，因此计算管道压降时应采用分段计算法¨1。以萨北开发区12。水驱外输管道2月份运行数据(起点温度38。C、

6、起点压力0．525MPa、平均输量1754m3／d、最高输量2214m3／d、最低输量1528m3／d)为例，计算不同输量下的沿程温度和压力分布，结果如图1、2所示。可以看出，管道输量越高温降越慢，压降越快；相同输量下，温度越高，压降越慢，这是由于油温越高，油品粘度越低，管道摩阻损失越少，压降越慢，图1不同输量下的沿程温度分布管长，m图2不同输量下的沿程压力分布2管道生产运行方案优化建模与求解2．1建模骨架管道生产运行耗能包括泵消耗电能和加热炉消耗燃料。根据骨架管道的水力、热力特性，提高管道起点温度时，沿线油温升高，油品粘度降低，管道摩阻损失

7、减小，从而使管道需要的出站压力降低，泵耗电量相应减少，加热炉燃料消耗量增加。相反，降低起点温度，泵耗电量增加，加热炉燃料消耗量减少。因此对骨架管道生产运行方案进行优化时，应确定最佳起点温度和起点出站压力，使管道全线总能耗最小，以达到降低输油总能耗费用的目的”1。以总能耗费用最小为目标，以管道起点转油站的出站温度和出站压力为决策变量，建立骨架管道生产运行方案优化数学模型如下：minF=fl(To。。)+五(p。。。)其中：工(t。)=e。XB五(p。)=e2×IF曰=缸瓦鬟％等‰肚，誊y一锴s·t·善yⅣQⅣ=Qq。i。“≤Qp，≤q⋯一，，=

8、I，⋯，乃pH。i。Ⅳ≤H面≤日⋯Ⅳ，歹=1，⋯，7／,pQminn≤QⅡ≤Q"n，k=1，⋯，，lfPzi。≥[pmh]Ti。．f≥[r“]To．“≤[r。。]式