原油儲運系統適應性分析及優化調整

劉芳（大慶油田儲運銷售分公司）

1 原油儲運系統適應性分析

原油儲運系統是連接原油生產和煉化加工的紐帶，承擔油田生產原油的存儲和外輸的任務。原油儲運系統多建成于油田高產穩產階段，系統建設規模與油田產能相匹配，系統能夠很好的滿足油田開發和煉化企業的生產需求，并且以安全、經濟的最佳狀態運行，但隨油田開發程度的不斷深入，原油產量遞減，原油儲運系統的適應性逐步下降，油田進入開發后期，系統將面臨低輸量、低庫存的運行風險，輸儲油的安全性和經濟性都將顯著降低[1-2]。

大慶油田原油儲運系統大部分輸油管網均建設于油田5 000×104t 原油穩產階段，隨著油田產量的遞減，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，大慶油田儲運系統輸油單耗為1.54 kg/t（標煤），與2015 年同期相比上升4.05%。油田開發后期，隨著油田產量的遞減，原油儲運系統的適應性將不斷下降，準確分析原油儲運系統的運行狀態，有針對性的實施優化調整措施，提高系統運行負荷率，對于系統實現節能降耗、提質增效，提高系統運行的可靠性具有重要意義。

2 原油儲運系統優化調整

大慶油田原油儲運系統主要承擔著大慶原油的儲存和外輸任務，主要由4 座大型原油儲庫和輸油管道構成（表1）。近年來，隨著大慶油田減產，其儲運系統面臨的主要問題是系統逐步處于低負荷運行狀態，系統運行的安全性和經濟性顯著下降。根據大慶油田開發后期產能部署和產量預測，2017 年大慶油田南一油庫外輸管道預計將低于管道最小輸量8 277 t/d 運行，2023 年管道運行或將面臨停運局面，下游煉化企業的原油需求也將無法滿足。大慶油田原油儲運系統適應性水平的下降，在一定程度上影響了油田整體生產的安全性和經濟性。通過分析大慶油田儲運系統存在的問題及適應性，以保障儲運系統正常生產及下游煉化企業的能源需求為前提，以生產調節靈活、節能高效運行為原則，對儲運系統采取油庫間協同調度、合并外輸的優化調整措施，提高原油儲運系統的適應性水平[3-6]。

表1 大慶油田原油儲運系統建設現狀

2.1 優化調整原則

優化調整方案應結合油田原油開發規劃產量進行預測；優先確保下游石油煉化企業能源需求；系統優化調整工程建設適應年限按5～10 年來考慮，充分考慮下游石油煉化企業檢修期間對系統運行能力的影響，合理確定優化調整方案；充分利用當前系統建設，生產調度靈活，節約投資。

2.2 優化調整措施

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。在現有儲運系統設備設施建設基礎上，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，將原北油庫周轉原油調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原油需求，儲運輸油系統調整前后布局見圖1。對原油儲運系統進行結構性優化調整可實現油庫間周轉量靈活調度，提高儲運系統負荷率[7-10]。

圖1 儲運輸油系統調整前后布局

2.3 儲運系統運行能力核算

2.3.1 運行能力計算

1）儲運系統水力計算如下：

式中：h為管道內沿程水力摩阻損失，m；λ為摩阻系數；L為管道長度，m；d為輸油管道的內直徑，m；V為原油在管道內的平均流速，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，W/(m2·℃) ，管道的總傳熱系數可基于管道實際運行數據采用反算方法；D為管道的外直徑，m；qm為管道原油質量流量，kg/s。

2.3.2 系統能力核實

1）正常運行期間。2017—2025 年北油庫調入南一油庫原油量預計為24 558～16 862 t/d，北油庫原油調入后南一油外輸量預計為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，經核實2 座油庫現有輸油設備能夠滿足系統運行參數要求，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）下游煉化企業檢修期間，北油庫原油調入后南一油庫外輸原油量預計最高可達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，油庫規劃儲油量5 000 t/d，根據以往經驗檢修時間按45 天計算，預計增加庫存22.5×104m3，南一油庫現有庫容60×104m3能夠滿足檢修期間儲備需求，煉化企業檢修期間系統能夠保證穩定運行。

2.4 效果評價

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

2）油庫間協同調度儲運系統運行效率提升了13.66%，輸油耗電量下降4.07%，年節約輸油用電53.72×104kWh，優化調整前后系統運行能耗對比見表4。

3）儲運系統輸油單耗下降37.77%，系統運行的安全性和經濟性取得了的顯著提高，系統適應性水平得到明顯提升。

表4 優化調整前后系統運行能耗對比

3 結論

1）原油儲運系統優化調整措施的實施，將北油庫原油調入南一油庫作為南一油庫外輸的補充油源，既提高系統運行的安全性又實現了系統運行的經濟性，實現年節約天然氣158×104m3，年節電53.72×104kWh。

2）該方案的實施，不僅提高了儲運系統的適應性水平，同時保障下游煉化企業預計10 年的穩定能源供應，滿足能源需求。