烏東聯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工藝研究所）

海拉爾油田輸油管道建成投運后，各區塊實現原油管輸，極大的降低了原油拉運成本。烏東聯合站至中一加熱站輸油管道采用凈化油輸送方式[1]。但因烏東作業區產量遠遠低于管道最低輸量，烏東聯合站至中一加熱站管道已停運，烏東聯合站凈化油采用罐車拉運至蘇一聯合站。而罐車拉運增加運行成本的同時，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方式。

1 烏東聯合站

1.1 原油外運現狀

烏東聯合站建于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脫水工藝，共建有高效三相分離器2 臺，脫水能力2 000 t/d。目前實際處理量為1 100 t/d，負荷率55%，凈化原油含水率小于或等于0.5%。凈化油150～160 t/d，采用罐車拉運至蘇一聯合站卸油點[2]。另外，該脫水站現有2 座1 000 m3儲油罐，總儲油能力是2 000 m3，儲罐儲存能力12.5 d，滿足開發及裝車外輸要求。

烏東聯合站至中一加熱站輸油管道全長11.53 km，管道設計年最小輸油量12.1×104t、年最大輸油量22.21×104t，管道設計采取凈化油輸送方式。烏東聯合站主要已建設備運行現狀見表1。

表1 烏東聯合站主要已建設備運行現狀Tab.1 Main built equipment and operation status of Wudong combined station

1.2 存在的問題

烏東聯合站凈化油進入儲油罐，經裝車泵加壓裝車后拉運至蘇一聯合站卸油點，運距56.5 km，拉運費用1.35 元/(t·km)，每車約拉運凈化油24 t。2020 年拉運凈化油5.41×104t，拉運費用總計412.7萬元。拉運費用高，工作效率低，安全系數低[3]。烏東聯合站2020 年凈化油運輸費用參見表2。

表2 烏東聯合站2020 年凈化油運輸費用Tab.2 Transportation costs of purified oil at Wudong combined station in 2020

2 優化運行可行性分析

鑒于德蘇輸油管道輸含水油運行的可行性，同時根據十年開發預測，烏東聯合站十年內日產液量能夠滿足烏東聯合站至中一加熱站最小輸量要求。并且根據“十四五”海拉爾油田地面系統優化調整，烏東聯合站將降級為轉油站運行，針對烏東聯合站運行存在的問題，建議恢復烏東聯合站至中一加熱站外輸管線。

2.1 烏東作業區開發指標預測

烏東聯合站至中一加熱站輸油管道管線規格φ114 mm×4.5 mm，最大承壓6.3 MPa，管道最小輸量為336 t/d。目前德二聯合站至中一加熱站進站壓力0.6～0.7 MPa，進站溫度為36～40 ℃。

烏東作業區十年開發指標預測參見表3，未來十年，烏東作業區最大產液量527.38 t/d。

表3 烏東作業區十年指標預測Tab.3 Ten-year index forecast of Wudong operating area

烏東聯合站降級為轉油站，所產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，建立數據模型。模型中進中一加熱站壓力固定，估算在不同輸量時烏東聯合站出站的壓力和溫度，核實加熱爐及管道承壓是否滿足負荷。為了不影響德二聯合站來液匯入中一加熱站，烏東聯合站進中一加熱站壓力應同德二聯合站至中一加熱站進站壓力0.6～0.7 MPa 相當，所以模擬計算時設定烏東聯合站進中一加熱站進站壓力為0.65 MPa；烏爾遜油田原油凝固點為30 ℃左右，高于凝固點3～5 ℃輸油，所以在進中一加熱站進站溫度為35 ℃時，可用模型模擬烏東聯合站的出站溫度和壓力。其模擬后的數據為：進中一加熱站為0.65 MPa 時，烏東聯合站的出站溫度是69.25 ℃，出站壓力是0.9 MPa，此時管道最大承壓為0.9 MPa，管道滿足承壓；出站最大溫度69.25 ℃（加熱爐最大加熱溫度75 ℃），加熱爐滿足加熱需求。所以，烏東聯合站降級為轉油站，全部液量外輸至中一加熱站，進中一溫度為35 ℃，管線承壓能力及溫度可滿足管輸需求[5]。

2.2 運行能耗分析

2.2.1 外輸爐能力核實

烏東聯合站已建2 臺采暖外輸爐，外輸負荷為1.2 MW。烏東聯合站降級為轉油站后，烏東聯合站產液進站溫度平均為38 ℃，經外輸爐加熱升溫至60 ℃管輸，平均升溫22 ℃，計算外輸爐負荷及外輸爐負荷率：

式中：Q為外輸爐負荷，MW；m油為日產油量，t；C油為原油比熱容，J/kg℃；m水為日產水量，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為外輸泵負荷率。

根據公式（1）、（2）計算出外輸爐負荷及負荷率，對1 臺外輸爐檢修時外輸爐能力核實。烏東聯合站外輸爐負荷統計見表4。

表4 烏東聯合站外輸爐負荷統計Tab.4 Load statistics of external furnace at Wudong combined station

經計算，烏東聯合站一臺外輸爐檢修時，外輸爐最大負荷率為78.9%，外輸能力滿足需求[6]。

2.2.2 外輸泵能力核實

烏東聯合站已建3 臺外輸泵（MCH80-50×10，Q=16 m3/h，H=500 m），運二備一。烏東聯合站產液全部外輸，2022 年日產液最高，計算每小時外輸量及外輸泵負荷率：

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。

根據公式（3）、（4）計算出外輸泵負荷率，烏東聯合站外輸泵負荷統計見表5。

表5 烏東聯合站外輸泵負荷統計Tab.5 Load statistics of external pump at Wudong combined station

經計算，烏東聯合站一臺外輸泵備用，外輸泵最大負荷率為72.7%，外輸泵能力滿足外輸需求[7]。

2.2.3 蘇一聯污水站回注平衡

烏東聯合站降級為轉油站、原油管輸后，含水油管輸至中一加熱站，再同德二聯來液混輸至蘇一聯脫水站。蘇一聯脫水站采用工藝為“五合一”脫水工藝，設計處理規模6 744 t/d，目前實際處理量3 609 t/d。蘇一聯合站接收污水包括該站自產污水、德二聯輸入污水、烏東聯輸入污水。烏東聯放出部分污水回摻水，其余污水全部外輸。根據開發十四五規劃數據，蘇一聯污水平衡表（十四五）見表6，結合地面系統優化改造情況，在蘇一聯合站接收德二聯、烏東聯來污水后，從2021 年的下半年開始、2022—2025 年間，進入蘇一聯污水站的所有含油污水可全部實現就地處理、回注平衡[8]。

表6 蘇一聯污水平衡表（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

烏東聯合站降級為轉油站后，燃料系統需改造，新建30 m3燃料油罐1 座，70 m3沉降罐1 座。此項工程將在海拉爾油田整體地面規劃中改造，總投資137.8 萬元。三相分離器分離出的高含水油輸至1 000 m3儲油罐沉降。在儲油罐出口匯管上設取樣閥，現場人工化驗，若油品合格時，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，泵輸回已建三相分離器[9]。臨時可以利用1 000 m3儲油罐作為燃料油罐，將儲油罐出口管線與燃料油泵進口管線相連接。

3 管輸與汽運費用對比

3.1 汽運費用

第一部分是拉運裝車電費，目前烏東聯合站凈化油自三相分離器油氣水分離后凈化油進入緩沖油罐，緩沖油罐裝車泵24 h 啟運，上午8 時至下午16時裝車時間開啟大泵（額定功率為18.5 kW），不裝車時循環啟運小泵（額定功率為15 kW）[10-11]；第二部分費用是拉運費；第三部分費用是破乳劑費用，目前汽運每天破乳劑用量為60 kg，加藥濃度46 mg/L，年用藥劑21 t，費用為21 萬元。

3.2 管輸費用

除第一年燃料油改造一次投資費用137.8 萬元外，第一部分是外輸加熱燃料費（烏東聯合站產液經三相分離器放出回摻水，產液進外輸爐加熱升溫至60 ℃進入儲油罐加壓外輸）；第二部分費用是外輸電費；第三部分費用是破乳劑費用（管輸運行時，經過試算在產液經分離器分離、沉降罐沉降后，燃料油含水率低于5%時能滿足燃燒器條件），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，費用為4.55 萬元；第四部分費用是管道試壓及沖洗費，主要費用為熱洗泵車臺班費及水費，為2 萬元。

將兩種方式進行費用對比：汽運（罐車拉運凈化油）費用包括裝車電費、拉運費用、破乳劑費用，管輸費用包括外輸燃料油費用、外輸電費、破乳劑費用、管道試壓及沖洗費和燃料油改造一次投資費用。烏東聯合站管輸與汽運費用對比（預估）見表7。根據十年產量預測綜合預測兩種集輸方式總費用對比，管輸費用明顯低于罐車拉運費用。

表7 烏東聯合站管輸與汽運費用對比（預估）Tab.7 Comparison between pipeline cost and motor transport costs at Wudong combined station（Estimated）萬元

4 結論

1）通過模型計算，得出了烏東聯合站管輸參數，可以用模型分析結果指導生產運行，能實現管道優化運行，降低生產運行成本。

2）用管輸方式代替汽車拉運，能夠提高安全性、集輸效率，降低生產運行成本。

3）一個油田的原油外運方式不是一成不變的，應根據生產實際適時調整，在烏東聯合站管輸年運行費用低于汽運的情況下，應適時調整原油外運方式。