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原油庫輸油泵輔助調(diào)度決策方案研究

文檔作者：羅煥劉揚(yáng) 馬明利魏立新文檔來源：大慶石油學(xué)院石油工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月27日
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12油氣田地面工程第29卷第2期(2010.2)
doi:10.3969/jiss.1006-6896.2010.02.006
原油庫輸油泵輔助調(diào)度決策方案研究
羅煥劉揚(yáng)馬明利魏立新(大慶石油學(xué)院石油工程學(xué)院)
摘要:原油庫主要是用于接收、儲存和程,并且來油溫度較高,在一定時間內(nèi)儲油罐溫降
輸送原油。油庫運(yùn)行操作在安全的前提下,不會太大儲油罐進(jìn)油,液位不斷上升,進(jìn)油流程
一般是憑借經(jīng)驗來確定輸送方案,系統(tǒng)運(yùn)行操作一定要在油罐最高安全液位要求下進(jìn)行。處于
效率較低,能耗較大。根據(jù)對現(xiàn)場油庫運(yùn)行出油狀態(tài)的油罐,在出油過程中油罐液位不斷降
現(xiàn)狀的調(diào)研,總結(jié)出油庫主要的運(yùn)行流程;低,罐內(nèi)油品溫度會發(fā)生溫降。油罐出油流程操作
并根據(jù)現(xiàn)場輸油泵實(shí)際運(yùn)行狀況,建立優(yōu)化要在最低安全液位要求下進(jìn)行。
模型,編制程序進(jìn)行求解,通過計算分析得1.3原油外輸流程
到輸油泵優(yōu)化調(diào)度方案。
原油外輸流程是根據(jù)一定的外輸量要求,從儲
關(guān)鍵詞:原油庫;流程;輸油泵;優(yōu)化油罐出油,出油過程中同一個罐區(qū)的所有油罐同時
調(diào)度方案
出油。原油從油罐出來經(jīng)過輸油泵,利用輸油泵提
供的壓力輸送到終點(diǎn)。北油庫運(yùn)行5臺輸油泵,在
目前,在原油和能量十分緊張的形勢下,提倡同一時刻,根據(jù)輸油量大小選擇泵并聯(lián)運(yùn)行,原油
節(jié)能降耗對于降低油庫運(yùn)行操作成本相當(dāng)重要。油經(jīng)過輸油泵進(jìn)入外輸管道。當(dāng)原油外輸溫度不能滿
庫作業(yè)不僅要保證安全完成輸送任務(wù),還要使整體足終點(diǎn)溫度要求時,啟用加熱爐對外輸原油加熱。
運(yùn)行能耗達(dá)到最小,這是實(shí)現(xiàn)油庫長期高效、安
全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要目標(biāo)。油田原油庫用來接收、2輸油泵能耗分析
儲存、發(fā)放原油,是連接油田和煉油廠等處理原油2.1輸油泵耗能模型
加工場所的紐帶,油庫儲運(yùn)系統(tǒng)作為油田整體生
油庫原油主要是利用輸油泵提供一定的壓力外
產(chǎn)的中心關(guān)鍵環(huán)節(jié),滿足油田原油開采、儲存、計輸,泵的運(yùn)行消耗一定的電能。油庫現(xiàn)場每天外輸
量和外輸需求是其首要任務(wù),同時油庫運(yùn)行也要遵量不同,泵的運(yùn)行組合方案也不同,為了找到最合
循節(jié)能降耗的原則2
理的泵的組合方式,需計算不同情況下泵的耗電量。
1油庫運(yùn)行流程
當(dāng)油庫日輸油量計劃確定時,即可確定并聯(lián)泵
的臺數(shù),從而根據(jù)泵的額定流量大小來確定單臺泵
1.1原油進(jìn)庫流程
的流量,由揚(yáng)程與流量關(guān)系式可以計算出泵的揚(yáng)
原油進(jìn)入油庫經(jīng)過計量后進(jìn)入儲油罐,由于每程。揚(yáng)程與流量的關(guān)系式是根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行的大量數(shù)
個油罐有一定的儲存容量,因此原油進(jìn)罐存在油罐據(jù)擬合得到的,一般為二次方關(guān)系。
分配使用的問題。大慶北油庫共有10個油罐,分
泵實(shí)際揚(yáng)程與流量關(guān)系式為
為兩個罐區(qū),1#~8油罐是2×104m3罐區(qū),9#、
(1)
10#油罐是5×104m3罐區(qū)。北油庫目前進(jìn)油流程
由泵實(shí)際運(yùn)行的流量和揚(yáng)程可以計算出泵的實(shí)
是同一時刻進(jìn)人一個罐區(qū),即或者進(jìn)2×10m3罐際功率
區(qū),或者進(jìn)5×104m3罐區(qū),同一個罐區(qū)的所有儲
罐同時進(jìn)油。
 N,=gHQ
1000
(2)
1.2原油儲存流程
泵的耗電量為
原油進(jìn)入儲油罐后在罐內(nèi)儲存,油罐一般有4
 W=
(3)
種狀態(tài),即靜止?fàn)顟B(tài)、進(jìn)油狀態(tài)、出油狀態(tài)和邊進(jìn)
油邊出油狀態(tài)。油罐所處的狀態(tài)不同,原油在罐內(nèi)
泵效率與流量關(guān)系式
儲存的溫度變化情況也不同。北油庫運(yùn)行時一個罐
=++z
(4)
區(qū)進(jìn)油,另一個罐區(qū)出油,因此原油儲存只有進(jìn)油
其中泵揚(yáng)程與流量關(guān)系式中系數(shù)a、b、c,泵
和出油兩種狀態(tài)。
效率與流量關(guān)系式中系數(shù)x、y、z由實(shí)際運(yùn)行數(shù)
處在進(jìn)油狀態(tài)的油罐,油罐本身處于動態(tài)過據(jù)擬合得到,運(yùn)行泵不同其數(shù)值也不同。
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油氣田地面工程第29卷第2期(2010.2)13
式中H為離心泵揚(yáng)程(m);Q為離心泵排量
式(9)即為有m種泵組合方案,每種方案中
(m3/s);N為泵的有效功率(kW);為泵效率有n臺并聯(lián)的目標(biāo)函數(shù)。下標(biāo)表示第種方案
(%)為電機(jī)效率,一般在90%~95%之間t為的第j臺泵,為泵的運(yùn)行狀態(tài)變量,=1表示
電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間(h);W為電機(jī)的耗電量(kw·)該泵運(yùn)行,=0表示該泵停運(yùn)。
2.2輸油泵進(jìn)出口壓力分析
流量約束為
油庫外輸原油是從油罐出油,油罐的出口壓力
 Q,=
(10)
對輸油泵的進(jìn)口壓力有一定影響。油罐的出口壓力
與油罐液位有關(guān),液位隨著進(jìn)出油量而變化,因此
式中Q為第i種方案中原油總外輸量;Q為
油罐運(yùn)行狀態(tài)對泵的運(yùn)行有一定影響。
第i種方案中第j臺泵的流量。
發(fā)油過程中油罐液位高度為
揚(yáng)程約束為
(11)
4
Hmn≤h≤hx
hg=ho-元D
(5)
式中H,為第i種方案中泵所提供的總揚(yáng)程;
油罐出口壓力
H和Hm為泵揚(yáng)程下限和上限。
 Peout,(h, -hge)+po (6
壓力約束為
泵進(jìn)口壓力為
 Pipout≤ Pipout mi
(12)
p=poupgh-△
(7)
式中ppou為第i種方案中泵出口壓力 Pipout min
式中h為油罐液位高度(m);h為發(fā)油初始為泵出口壓力最低限定值
時刻油罐的液位高度(m);h為油罐出口高度3.2輸油泵運(yùn)行實(shí)例分析
(m);q為單位時間油罐發(fā)油量(m3/h);t為發(fā)
大慶北油庫現(xiàn)場運(yùn)行5臺輸油泵,2、3#泵
油過程持續(xù)時間(h);D為油罐直徑(m);為油型號為KDY650-134×3,額定流量650m3/h
品的平均密度(kg/m3);g為重力加速度(m/s2);額定揚(yáng)程400m;4、5#、6*泵型號為KDY550
pu為油罐出口壓力(Pa);po為當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?5×4,額定流量550m3/h,額定揚(yáng)程300m
(Pa);p為輸油泵進(jìn)口壓力(a);h為油罐到輸油庫每天接收并輸送原油,每天外輸量有一定的計
油泵管道摩阻損失,當(dāng)管道不長時可以忽略(m);劃,以2008年6月份輸油泵現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)作為分
△Z為高程差(m)
析基礎(chǔ),根據(jù)建立的輸油泵優(yōu)化模型,通過編程計
泵的出口壓力與外輸管道終點(diǎn)壓力有關(guān),原油算求解,得到不同輸量下泵的開泵方案。根據(jù)輸油
外輸?shù)浇K點(diǎn)有一定的壓力限定要求,由此可以得到泵運(yùn)行數(shù)據(jù)以及計算可以得到以下分析結(jié)果
泵出口壓力最低限定值。
(1)2#、3#泵的額定流量和額定揚(yáng)程大于
 Pou min min+prgh+(Z-Za)(8)4#、5#、6泵的額定流量和額定揚(yáng)程,泵的匹配
式中p為滿足外輸終點(diǎn)壓力要求的泵出組合根據(jù)外輸量大小和壓力要求進(jìn)行選擇,可以選
口壓力最低限定值(Pa); min為外輸管道終點(diǎn)進(jìn)擇同型號或不同型號泵并聯(lián)運(yùn)行,使泵的總耗電量
站壓力最低限定值(Pa);H為外輸管道沿程摩阻達(dá)到最小的方案就是泵的最優(yōu)組合方式。
損失(m);Z2-Z為高程差(m)
(2)如果日輸量不大,在2.3×104t以下,可
為了滿足輸送壓力需要,泵的出口壓力必須滿以選擇4、5#、6#泵中的兩臺泵并聯(lián)運(yùn)行,泵管
足 EPout Ppout min如果泵出口壓力太大,可以調(diào)壓差較小,比較節(jié)能,并且5、6泵投用了變
節(jié)泵后閥門來控制泵的出口壓力。
頻,如果輸量很小可以采用變頻調(diào)速以降低能耗。
3輸油泵優(yōu)化運(yùn)行方案
(3)如果日輸量較大,大于2.3×10t時,可
以選擇2、5泵或2、6泵或4、5#、6#泵并
3.1輸油泵優(yōu)化運(yùn)行模型
聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)輸油泵數(shù)據(jù)可知,當(dāng)2泵與其它泵
在實(shí)際操作中泵的運(yùn)行既要滿足輸量、壓力要
求,又要保證節(jié)能。不同輸油泵并聯(lián)時,泵的流量并聯(lián)時,2泵的泵管壓差較大,造成一定的節(jié)流
損失,而且2泵未投用變頻,在流量不是特別大
分配不同,泵的總耗電量也不同,以耗電量最小為
目標(biāo)函數(shù),以壓力和流量等作為約束條件,從而可
的時候啟用2泵可能浪費(fèi)電能。
以求出泵的最優(yōu)組合方案。
4結(jié)語
目標(biāo)函數(shù)為
油庫作為油田原油儲運(yùn)的重要節(jié)點(diǎn),在原油儲
minQy,H(9)運(yùn)優(yōu)化體系中起著關(guān)鍵的作用,合理的油庫運(yùn)行流
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14油氣田地面工程第29卷第2期(2010.2)
doi:10.3969/j.issn.1006-6896.2010.02.007
復(fù)合驅(qū)中堿型對儲層的影響研究
李洋雷群2蕭漢敏2劉衛(wèi)東2孫靈輝2
(1.中國科學(xué)院滲流流體力學(xué)研究所;2.中國石勘探開發(fā)研究院廊坊分院
摘要:二類油層不同于主力油層的地質(zhì)條件及儲層物性條件,使得以往的用于主力油層體系
配方、注入方式等無法全盤套用。其中,堿型如何選擇對開發(fā)的影響很大,需要深入研究復(fù)合驅(qū)
強(qiáng)堿配方體系和弱堿配方體系對不同滲透率儲層的適應(yīng)性。研究了強(qiáng)堿NaOH和弱堿Na2CO3與
不同礦物的溶蝕作用,進(jìn)行了堿分別在人造巖心和天然巖心中的流動實(shí)驗。實(shí)驗結(jié)果表明,強(qiáng)堿
對儲層滲透率的影響大于弱堿,在滲透率較低的二類儲層開展復(fù)合驅(qū)時,體系配方應(yīng)以弱堿為主。
關(guān)鍵詞:三元復(fù)合驅(qū);二類儲層;儲層物性;NaOH;Na2CO3
1一類和二類儲層的特征對比
布最廣泛的礦物類型之一,不僅對外來化學(xué)驅(qū)替劑
具有強(qiáng)烈的敏感性,也是造成巖石堿耗的主要原
二類儲層與一類儲層相比具有顯著的差異,主因。三元體系中的堿可與黏土礦物中的伊利石、高
要表現(xiàn)在兩個方面:一是地質(zhì)條件差別較大二類嶺土等發(fā)生反應(yīng)結(jié)垢,在孔喉處形成堵塞引起滲透
儲層主要以三角洲分流平原沉積和三角洲內(nèi)前緣沉率下降其堿耗主要來自于表面離子交換、離子
積為主,有少量泛濫平原沉積和外前緣沉積,總體間的交換、氫氧化物的沉淀、碳酸鹽沉淀、硅酸鹽
上呈現(xiàn)河道砂發(fā)育規(guī)模小,小層數(shù)多,單層厚度沉淀以及新礦物的形成等。此外,由于黏土礦物端
薄,滲透率明顯變低,砂體連通性差,平面及縱向面帶有少量正電荷,如果這些帶正電荷的部位暴露
非均質(zhì)嚴(yán)重等特征。二是儲層物性差別較大。對在巖石表面,就會吸附氫氧根離子、碳酸根離子
23口檢查井資料進(jìn)行統(tǒng)計表明,與一類儲層(PI)等,從而造成一定的堿耗。
相比,二類儲層(SII)孔隙半徑明顯變小,黏土
含量及泥質(zhì)含量顯著增加,粒度中值明顯降低。相3實(shí)驗材料與方法
對較差的儲層物性條件,要求二類儲層復(fù)合體系配
實(shí)驗中所用試劑均為分析純。稱取單一礦物
方及復(fù)合驅(qū)方案進(jìn)一步改善及優(yōu)化。
5g,按1:10固液比加入堿液(或復(fù)合體系),為
二類儲層泥質(zhì)含量的增加及粒度中值的降低均了分析不同時間硅離子、鋁離子濃度變化,每組配
導(dǎo)致比表面的增大,加之黏土含量的增加共同造成置相同的平行樣品各5瓶。經(jīng)離心分離一定時間
三元體系中化學(xué)劑的吸附損失增大。1類和Ⅱ類儲后,應(yīng)用原子吸收光譜法分析液相中的硅、鋁離子
層的礦物組成基本相同,但是Ⅱ類儲層中黏土礦物含量。
含量遠(yuǎn)大于1類儲層中黏土礦物含量。
相對堿耗的計算公式為
2儲層礦物與堿的作用
 Co-C
= Co100%
(1)
二類儲層黏土礦物含量高,而黏土礦物屬敏感
式中Cn為相對堿耗(%);C為堿的原始濃度
性礦物,遇儲層外流體易發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng),使儲(mmol/mL);C為作用后的堿濃度(mmol/mL)
層滲透率大幅度降低2。黏土礦物作為儲層中分堿在巖心中的動態(tài)流動實(shí)驗方法:在地層
程和相關(guān)運(yùn)行設(shè)備的優(yōu)化匹配組合對于油庫節(jié)能降現(xiàn)場運(yùn)行要求。
耗非常重要。輸油泵的組合要根據(jù)外輸量大小來選參考文獻(xiàn)
擇,在滿足輸量和壓力的情況下,使耗電量達(dá)到最【光臣董文蘭張志廉油庫設(shè)計與管理[M]東營石油大學(xué)
小是確定輸油泵優(yōu)化匹配方案的關(guān)鍵。利用建立的
出版社1994.
2]陳冬利,劉深年大型油庫的安全運(yùn)行與節(jié)能管理[]油氣儲
輸油泵優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,通過編程求解得到不同輸量
運(yùn),2008,27(2):50-52.55.
下泵的優(yōu)化調(diào)度方案,與實(shí)際情況吻合,能夠滿足
(欄主持楊軍)
發(fā)計
基金論文:國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目(《205ch22I305Y《)
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