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原油庫輸油泵輔助調度決策方案研究

文檔作者：羅煥劉揚馬明利魏立新文檔來源：大慶石油學院石油工程學院		點擊數：	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度決策方案研究
羅煥劉揚馬明利魏立新(大慶石油學院石油工程學院)
摘要:原油庫主要是用于接收、儲存和程,并且來油溫度較高,在一定時間內儲油罐溫降
輸送原油。油庫運行操作在安全的前提下,不會太大儲油罐進油,液位不斷上升,進油流程
一般是憑借經驗來確定輸送方案,系統(tǒng)運行操作一定要在油罐最高安全液位要求下進行。處于
效率較低,能耗較大。根據對現場油庫運行出油狀態(tài)的油罐,在出油過程中油罐液位不斷降
現狀的調研,總結出油庫主要的運行流程;低,罐內油品溫度會發(fā)生溫降。油罐出油流程操作
并根據現場輸油泵實際運行狀況,建立優(yōu)化要在最低安全液位要求下進行。
模型,編制程序進行求解,通過計算分析得1.3原油外輸流程
到輸油泵優(yōu)化調度方案。
原油外輸流程是根據一定的外輸量要求,從儲
關鍵詞: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
調度方案
出油。原油從油罐出來經過輸油泵,利用輸油泵提
供的壓力輸送到終點。北油庫運行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,根據輸油量大小選擇泵并聯運行,原油
節(jié)能降耗對于降低油庫運行操作成本相當重要。油經過輸油泵進入外輸管道。當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,還要使整體足終點溫度要求時,啟用加熱爐對外輸原油加熱。
運行能耗達到最小,這是實現油庫長期高效、安
全、經濟運行的主要目標。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
產的中心關鍵環(huán)節(jié),滿足油田原油開采、儲存、計輸,泵的運行消耗一定的電能。油庫現場每天外輸
量和外輸需求是其首要任務,同時油庫運行也要遵量不同,泵的運行組合方案也不同,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油庫運行流程
當油庫日輸油量計劃確定時,即可確定并聯泵
的臺數,從而根據泵的額定流量大小來確定單臺泵
1.1原油進庫流程
的流量,由揚程與流量關系式可以計算出泵的揚
原油進入油庫經過計量后進入儲油罐,由于每程。揚程與流量的關系式是根據現場運行的大量數
個油罐有一定的儲存容量,因此原油進罐存在油罐據擬合得到的,一般為二次方關系。
分配使用的問題。大慶北油庫共有10個油罐,分
泵實際揚程與流量關系式為
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)。北油庫目前進油流程
由泵實際運行的流量和揚程可以計算出泵的實
是同一時刻進人一個罐區(qū),即或者進2×10m3罐際功率
區(qū),或者進5×104m3罐區(qū),同一個罐區(qū)的所有儲
罐同時進油。
 N,=gHQ
1000
(2)
1.2原油儲存流程
泵的耗電量為
原油進入儲油罐后在罐內儲存,油罐一般有4
 W=
(3)
種狀態(tài),即靜止狀態(tài)、進油狀態(tài)、出油狀態(tài)和邊進
油邊出油狀態(tài)。油罐所處的狀態(tài)不同,原油在罐內
泵效率與流量關系式
儲存的溫度變化情況也不同。北油庫運行時一個罐
=++z
(4)
區(qū)進油,另一個罐區(qū)出油,因此原油儲存只有進油
其中泵揚程與流量關系式中系數a、b、c,泵
和出油兩種狀態(tài)。
效率與流量關系式中系數x、y、z由實際運行數
處在進油狀態(tài)的油罐,油罐本身處于動態(tài)過據擬合得到,運行泵不同其數值也不同。
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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臺并聯的目標函數。下標表示第種方案
(%)為電機效率,一般在90%~95%之間t為的第j臺泵,為泵的運行狀態(tài)變量,=1表示
電機運轉時間(h);W為電機的耗電量(kw·)該泵運行,=0表示該泵停運。
2.2輸油泵進出口壓力分析
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)
對輸油泵的進口壓力有一定影響。油罐的出口壓力
與油罐液位有關,液位隨著進出油量而變化,因此
式中Q為第i種方案中原油總外輸量;Q為
油罐運行狀態(tài)對泵的運行有一定影響。
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程;
油罐出口壓力
H和Hm為泵揚程下限和上限。
 Peout,(h, -hge)+po (6
壓力約束為
泵進口壓力為
 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輸油泵運行實例分析
(m);q為單位時間油罐發(fā)油量(m3/h);t為發(fā)
大慶北油庫現場運行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);額定揚程400m;4、5#、6*泵型號為KDY550
pu為油罐出口壓力(Pa);po為當地大氣壓力75×4,額定流量550m3/h,額定揚程300m
(Pa);p為輸油泵進口壓力(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,當管道不長時可以忽略(m);劃,以2008年6月份輸油泵現場運行數據作為分
△Z為高程差(m)
析基礎,根據建立的輸油泵優(yōu)化模型,通過編程計
泵的出口壓力與外輸管道終點壓力有關,原油算求解,得到不同輸量下泵的開泵方案。根據輸油
外輸到終點有一定的壓力限定要求,由此可以得到泵運行數據以及計算可以得到以下分析結果
泵出口壓力最低限定值。
(1)2#、3#泵的額定流量和額定揚程大于
 Pou min min+prgh+(Z-Za)(8)4#、5#、6泵的額定流量和額定揚程,泵的匹配
式中p為滿足外輸終點壓力要求的泵出組合根據外輸量大小和壓力要求進行選擇,可以選
口壓力最低限定值(Pa); min為外輸管道終點進擇同型號或不同型號泵并聯運行,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#泵中的兩臺泵并聯運行,泵管
足 EPout Ppout min如果泵出口壓力太大,可以調壓差較小,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速以降低能耗。
3輸油泵優(yōu)化運行方案
(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)化運行模型
聯運行。根據輸油泵數據可知,當2泵與其它泵
在實際操作中泵的運行既要滿足輸量、壓力要
求,又要保證節(jié)能。不同輸油泵并聯時,泵的流量并聯時,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
目標函數,以壓力和流量等作為約束條件,從而可
的時候啟用2泵可能浪費電能。
以求出泵的最優(yōu)組合方案。
4結語
目標函數為
油庫作為油田原油儲運的重要節(jié)點,在原油儲
minQy,H(9)運優(yōu)化體系中起著關鍵的作用,合理的油庫運行流
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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
復合驅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.中國科學院滲流流體力學研究所;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,需要深入研究復合驅
強堿配方體系和弱堿配方體系對不同滲透率儲層的適應性。研究了強堿NaOH和弱堿Na2CO3與
不同礦物的溶蝕作用,進行了堿分別在人造巖心和天然巖心中的流動實驗。實驗結果表明,強堿
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合驅時,體系配方應以弱堿為主。
關鍵詞:三元復合驅;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,不僅對外來化學驅替劑
具有強烈的敏感性,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
要表現在兩個方面:一是地質條件差別較大二類嶺土等發(fā)生反應結垢,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
上呈現河道砂發(fā)育規(guī)模小,小層數多,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
非均質嚴重等特征。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
含量及泥質含量顯著增加,粒度中值明顯降低。相3實驗材料與方法
對較差的儲層物性條件,要求二類儲層復合體系配
實驗中所用試劑均為分析純。稱取單一礦物
方及復合驅方案進一步改善及優(yōu)化。
5g,按1:10固液比加入堿液(或復合體系),為
二類儲層泥質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。經離心分離一定時間
三元體系中化學劑的吸附損失增大。1類和Ⅱ類儲后,應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)生物理化學反應,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)流動實驗方法:在地層
程和相關運行設備的優(yōu)化匹配組合對于油庫節(jié)能降現場運行要求。
耗非常重要。輸油泵的組合要根據外輸量大小來選參考文獻
擇,在滿足輸量和壓力的情況下,使耗電量達到最【光臣董文蘭張志廉油庫設計與管理[M]東營石油大學
小是確定輸油泵優(yōu)化匹配方案的關鍵。利用建立的
出版社1994.
2]陳冬利,劉深年大型油庫的安全運行與節(jié)能管理[]油氣儲
輸油泵優(yōu)化數學模型,通過編程求解得到不同輸量
運,2008,27(2):50-52.55.
下泵的優(yōu)化調度方案,與實際情況吻合,能夠滿足
(欄主持楊軍)
發(fā)計
基金論文:國家重點基礎研究發(fā)展計劃項目(《205ch22I305Y《)
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