烏東聯(lián)合站原油外輸方式探討

辛亞玲（大慶油田呼倫貝爾分公司地質(zhì)工藝研究所）

海拉爾油田輸油管道建成投運(yùn)后，各區(qū)塊實(shí)現(xiàn)原油管輸，極大的降低了原油拉運(yùn)成本。烏東聯(lián)合站至中一加熱站輸油管道采用凈化油輸送方式[1]。但因?yàn)鯑|作業(yè)區(qū)產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于管道最低輸量，烏東聯(lián)合站至中一加熱站管道已停運(yùn)，烏東聯(lián)合站凈化油采用罐車(chē)?yán)\(yùn)至蘇一聯(lián)合站。而罐車(chē)?yán)\(yùn)增加運(yùn)行成本的同時(shí)，也有一定的安全隱患。本著降本增效的原則，尋找更加合適的原油外運(yùn)方式。

1 烏東聯(lián)合站

1.1 原油外運(yùn)現(xiàn)狀

烏東聯(lián)合站建于2008 年，建有脫水站、含油污水深度處理站、地下水深度處理站及變電所等。其中脫水站采取高效三相分離器熱化學(xué)脫水工藝，共建有高效三相分離器2 臺(tái)，脫水能力2 000 t/d。目前實(shí)際處理量為1 100 t/d，負(fù)荷率55%，凈化原油含水率小于或等于0.5%。凈化油150～160 t/d，采用罐車(chē)?yán)\(yùn)至蘇一聯(lián)合站卸油點(diǎn)[2]。另外，該脫水站現(xiàn)有2 座1 000 m3儲(chǔ)油罐，總儲(chǔ)油能力是2 000 m3，儲(chǔ)罐儲(chǔ)存能力12.5 d，滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)及裝車(chē)外輸要求。

烏東聯(lián)合站至中一加熱站輸油管道全長(zhǎng)11.53 km，管道設(shè)計(jì)年最小輸油量12.1×104t、年最大輸油量22.21×104t，管道設(shè)計(jì)采取凈化油輸送方式。烏東聯(lián)合站主要已建設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀見(jiàn)表1。

表1 烏東聯(lián)合站主要已建設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀Tab.1 Main built equipment and operation status of Wudong combined station

1.2 存在的問(wèn)題

烏東聯(lián)合站凈化油進(jìn)入儲(chǔ)油罐，經(jīng)裝車(chē)泵加壓裝車(chē)后拉運(yùn)至蘇一聯(lián)合站卸油點(diǎn)，運(yùn)距56.5 km，拉運(yùn)費(fèi)用1.35 元/(t·km)，每車(chē)約拉運(yùn)凈化油24 t。2020 年拉運(yùn)凈化油5.41×104t，拉運(yùn)費(fèi)用總計(jì)412.7萬(wàn)元。拉運(yùn)費(fèi)用高，工作效率低，安全系數(shù)低[3]。烏東聯(lián)合站2020 年凈化油運(yùn)輸費(fèi)用參見(jiàn)表2。

表2 烏東聯(lián)合站2020 年凈化油運(yùn)輸費(fèi)用Tab.2 Transportation costs of purified oil at Wudong combined station in 2020

2 優(yōu)化運(yùn)行可行性分析

鑒于德蘇輸油管道輸含水油運(yùn)行的可行性，同時(shí)根據(jù)十年開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)，烏東聯(lián)合站十年內(nèi)日產(chǎn)液量能夠滿(mǎn)足烏東聯(lián)合站至中一加熱站最小輸量要求。并且根據(jù)“十四五”海拉爾油田地面系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，烏東聯(lián)合站將降級(jí)為轉(zhuǎn)油站運(yùn)行，針對(duì)烏東聯(lián)合站運(yùn)行存在的問(wèn)題，建議恢復(fù)烏東聯(lián)合站至中一加熱站外輸管線(xiàn)。

2.1 烏東作業(yè)區(qū)開(kāi)發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)

烏東聯(lián)合站至中一加熱站輸油管道管線(xiàn)規(guī)格φ114 mm×4.5 mm，最大承壓6.3 MPa，管道最小輸量為336 t/d。目前德二聯(lián)合站至中一加熱站進(jìn)站壓力0.6～0.7 MPa，進(jìn)站溫度為36～40 ℃。

烏東作業(yè)區(qū)十年開(kāi)發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)參見(jiàn)表3，未來(lái)十年，烏東作業(yè)區(qū)最大產(chǎn)液量527.38 t/d。

表3 烏東作業(yè)區(qū)十年指標(biāo)預(yù)測(cè)Tab.3 Ten-year index forecast of Wudong operating area

烏東聯(lián)合站降級(jí)為轉(zhuǎn)油站，所產(chǎn)液量全部輸送至中一加熱站，輸送液量高于管道最小輸量336 t/d的要求。基于此，建立數(shù)據(jù)模型。模型中進(jìn)中一加熱站壓力固定，估算在不同輸量時(shí)烏東聯(lián)合站出站的壓力和溫度，核實(shí)加熱爐及管道承壓是否滿(mǎn)足負(fù)荷。為了不影響德二聯(lián)合站來(lái)液匯入中一加熱站，烏東聯(lián)合站進(jìn)中一加熱站壓力應(yīng)同德二聯(lián)合站至中一加熱站進(jìn)站壓力0.6～0.7 MPa 相當(dāng)，所以模擬計(jì)算時(shí)設(shè)定烏東聯(lián)合站進(jìn)中一加熱站進(jìn)站壓力為0.65 MPa；烏爾遜油田原油凝固點(diǎn)為30 ℃左右，高于凝固點(diǎn)3～5 ℃輸油，所以在進(jìn)中一加熱站進(jìn)站溫度為35 ℃時(shí)，可用模型模擬烏東聯(lián)合站的出站溫度和壓力。其模擬后的數(shù)據(jù)為：進(jìn)中一加熱站為0.65 MPa 時(shí)，烏東聯(lián)合站的出站溫度是69.25 ℃，出站壓力是0.9 MPa，此時(shí)管道最大承壓為0.9 MPa，管道滿(mǎn)足承壓；出站最大溫度69.25 ℃（加熱爐最大加熱溫度75 ℃），加熱爐滿(mǎn)足加熱需求。所以，烏東聯(lián)合站降級(jí)為轉(zhuǎn)油站，全部液量外輸至中一加熱站，進(jìn)中一溫度為35 ℃，管線(xiàn)承壓能力及溫度可滿(mǎn)足管輸需求[5]。

2.2 運(yùn)行能耗分析

2.2.1 外輸爐能力核實(shí)

烏東聯(lián)合站已建2 臺(tái)采暖外輸爐，外輸負(fù)荷為1.2 MW。烏東聯(lián)合站降級(jí)為轉(zhuǎn)油站后，烏東聯(lián)合站產(chǎn)液進(jìn)站溫度平均為38 ℃，經(jīng)外輸爐加熱升溫至60 ℃管輸，平均升溫22 ℃，計(jì)算外輸爐負(fù)荷及外輸爐負(fù)荷率：

式中：Q為外輸爐負(fù)荷，MW；m油為日產(chǎn)油量，t；C油為原油比熱容，J/kg℃；m水為日產(chǎn)水量，t；C水為水比熱容，J/kg℃；Δt為溫度差，℃；P額定為加熱爐額定功率，MW；q為外輸泵負(fù)荷率。

根據(jù)公式（1）、（2）計(jì)算出外輸爐負(fù)荷及負(fù)荷率，對(duì)1 臺(tái)外輸爐檢修時(shí)外輸爐能力核實(shí)。烏東聯(lián)合站外輸爐負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。

表4 烏東聯(lián)合站外輸爐負(fù)荷統(tǒng)計(jì)Tab.4 Load statistics of external furnace at Wudong combined station

經(jīng)計(jì)算，烏東聯(lián)合站一臺(tái)外輸爐檢修時(shí)，外輸爐最大負(fù)荷率為78.9%，外輸能力滿(mǎn)足需求[6]。

2.2.2 外輸泵能力核實(shí)

烏東聯(lián)合站已建3 臺(tái)外輸泵（MCH80-50×10，Q=16 m3/h，H=500 m），運(yùn)二備一。烏東聯(lián)合站產(chǎn)液全部外輸，2022 年日產(chǎn)液最高，計(jì)算每小時(shí)外輸量及外輸泵負(fù)荷率：

式中：M為外輸量，m3/h；ρ為原油密度，t/m3；M額定為額定外輸量，m3/h。

根據(jù)公式（3）、（4）計(jì)算出外輸泵負(fù)荷率，烏東聯(lián)合站外輸泵負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表5。

表5 烏東聯(lián)合站外輸泵負(fù)荷統(tǒng)計(jì)Tab.5 Load statistics of external pump at Wudong combined station

經(jīng)計(jì)算，烏東聯(lián)合站一臺(tái)外輸泵備用，外輸泵最大負(fù)荷率為72.7%，外輸泵能力滿(mǎn)足外輸需求[7]。

2.2.3 蘇一聯(lián)污水站回注平衡

烏東聯(lián)合站降級(jí)為轉(zhuǎn)油站、原油管輸后，含水油管輸至中一加熱站，再同德二聯(lián)來(lái)液混輸至蘇一聯(lián)脫水站。蘇一聯(lián)脫水站采用工藝為“五合一”脫水工藝，設(shè)計(jì)處理規(guī)模6 744 t/d，目前實(shí)際處理量3 609 t/d。蘇一聯(lián)合站接收污水包括該站自產(chǎn)污水、德二聯(lián)輸入污水、烏東聯(lián)輸入污水。烏東聯(lián)放出部分污水回?fù)剿溆辔鬯客廨敗８鶕?jù)開(kāi)發(fā)十四五規(guī)劃數(shù)據(jù)，蘇一聯(lián)污水平衡表（十四五）見(jiàn)表6，結(jié)合地面系統(tǒng)優(yōu)化改造情況，在蘇一聯(lián)合站接收德二聯(lián)、烏東聯(lián)來(lái)污水后，從2021 年的下半年開(kāi)始、2022—2025 年間，進(jìn)入蘇一聯(lián)污水站的所有含油污水可全部實(shí)現(xiàn)就地處理、回注平衡[8]。

表6 蘇一聯(lián)污水平衡表（十四五）Tab.6 Balancing table of sewage station with USSR（the14th Five-Year Plan）m3/d

2.2.4 燃料油系統(tǒng)

烏東聯(lián)合站降級(jí)為轉(zhuǎn)油站后，燃料系統(tǒng)需改造，新建30 m3燃料油罐1 座，70 m3沉降罐1 座。此項(xiàng)工程將在海拉爾油田整體地面規(guī)劃中改造，總投資137.8 萬(wàn)元。三相分離器分離出的高含水油輸至1 000 m3儲(chǔ)油罐沉降。在儲(chǔ)油罐出口匯管上設(shè)取樣閥，現(xiàn)場(chǎng)人工化驗(yàn)，若油品合格時(shí)，泵輸至新建的30 m3燃料油緩沖罐作為燃料；若油品不合格時(shí)，泵輸回已建三相分離器[9]。臨時(shí)可以利用1 000 m3儲(chǔ)油罐作為燃料油罐，將儲(chǔ)油罐出口管線(xiàn)與燃料油泵進(jìn)口管線(xiàn)相連接。

3 管輸與汽運(yùn)費(fèi)用對(duì)比

3.1 汽運(yùn)費(fèi)用

第一部分是拉運(yùn)裝車(chē)電費(fèi)，目前烏東聯(lián)合站凈化油自三相分離器油氣水分離后凈化油進(jìn)入緩沖油罐，緩沖油罐裝車(chē)泵24 h 啟運(yùn)，上午8 時(shí)至下午16時(shí)裝車(chē)時(shí)間開(kāi)啟大泵（額定功率為18.5 kW），不裝車(chē)時(shí)循環(huán)啟運(yùn)小泵（額定功率為15 kW）[10-11]；第二部分費(fèi)用是拉運(yùn)費(fèi)；第三部分費(fèi)用是破乳劑費(fèi)用，目前汽運(yùn)每天破乳劑用量為60 kg，加藥濃度46 mg/L，年用藥劑21 t，費(fèi)用為21 萬(wàn)元。

3.2 管輸費(fèi)用

除第一年燃料油改造一次投資費(fèi)用137.8 萬(wàn)元外，第一部分是外輸加熱燃料費(fèi)（烏東聯(lián)合站產(chǎn)液經(jīng)三相分離器放出回?fù)剿a(chǎn)液進(jìn)外輸爐加熱升溫至60 ℃進(jìn)入儲(chǔ)油罐加壓外輸）；第二部分費(fèi)用是外輸電費(fèi)；第三部分費(fèi)用是破乳劑費(fèi)用（管輸運(yùn)行時(shí)，經(jīng)過(guò)試算在產(chǎn)液經(jīng)分離器分離、沉降罐沉降后，燃料油含水率低于5%時(shí)能滿(mǎn)足燃燒器條件），每日破乳劑用量為13 kg，加藥濃度約為10 mg/L，年用藥劑4.55 t，費(fèi)用為4.55 萬(wàn)元；第四部分費(fèi)用是管道試壓及沖洗費(fèi)，主要費(fèi)用為熱洗泵車(chē)臺(tái)班費(fèi)及水費(fèi)，為2 萬(wàn)元。

將兩種方式進(jìn)行費(fèi)用對(duì)比：汽運(yùn)（罐車(chē)?yán)\(yùn)凈化油）費(fèi)用包括裝車(chē)電費(fèi)、拉運(yùn)費(fèi)用、破乳劑費(fèi)用，管輸費(fèi)用包括外輸燃料油費(fèi)用、外輸電費(fèi)、破乳劑費(fèi)用、管道試壓及沖洗費(fèi)和燃料油改造一次投資費(fèi)用。烏東聯(lián)合站管輸與汽運(yùn)費(fèi)用對(duì)比（預(yù)估）見(jiàn)表7。根據(jù)十年產(chǎn)量預(yù)測(cè)綜合預(yù)測(cè)兩種集輸方式總費(fèi)用對(duì)比，管輸費(fèi)用明顯低于罐車(chē)?yán)\(yùn)費(fèi)用。

表7 烏東聯(lián)合站管輸與汽運(yùn)費(fèi)用對(duì)比（預(yù)估）Tab.7 Comparison between pipeline cost and motor transport costs at Wudong combined station（Estimated）萬(wàn)元

4 結(jié)論

1）通過(guò)模型計(jì)算，得出了烏東聯(lián)合站管輸參數(shù)，可以用模型分析結(jié)果指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行，能實(shí)現(xiàn)管道優(yōu)化運(yùn)行，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。

2）用管輸方式代替汽車(chē)?yán)\(yùn)，能夠提高安全性、集輸效率，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。

3）一個(gè)油田的原油外運(yùn)方式不是一成不變的，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際適時(shí)調(diào)整，在烏東聯(lián)合站管輸年運(yùn)行費(fèi)用低于汽運(yùn)的情況下，應(yīng)適時(shí)調(diào)整原油外運(yùn)方式。