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1、联合站原油外输温度的节能优化方法及其控制邓寿禄（胜利油田技术检测中心，山东东营，257001）摘要：目前联合站外输原油消耗的能量主要有两方面：一是加热耗油，二是克服摩阻耗电。运行中的管线外输油温度是决定经济运行的主要参数。因此，确定一个合适的外输油温度，是外输油管线达到经济运行的关健。如何降低联合站外输过程的耗能量，是油田工程技术人员普遍关注的问题。由此，提出了联合站原油外输温度的节能优化方法及其控制。给出了联合站原油外输经济温度的目标函数、求解方法和实例计算。在此基础上，还提出了联合站外输加热炉定温加热和热效率自寻优节能控制系统。该系统能够充分利用优化所得结果，利用定温加热系统对加热炉实现加
2、热控制，同时该系统的热效率自寻优节能控制系统又能够优化加热炉的运行工况，实现联合站原油外输过程的优化运行。关键词：联合站；原油；外输温度；节能；控制Energy optimization method and its control of the temperature of Union Station Crude Oil TransportationDeng Shou-Lu(SengLi Oilfield technology Inspection Center，Dongying 257001，China)Abstract: The current Union Station of crud
3、e oil transportation energy consumption has two main aspects: one is the heating oil consumption, two is to overcome the friction power consumption。Pipeline transportation temperature operation is mainly determined by parameters of economic operation。Therefore, to determine an appropriate foreign oi
4、l temperature, is the key for oil pipeline to achieve economic operation。How to reduce the energy consumption of Union Station transportation process, oil field engineering and technical personnel concerned problems。Thus, energy saving optimization method is put forward union station crude oil tempe
5、rature and its control。The objective function calculation, solving method and examples are given in the Union Station crude oil transportation economic temperature。On this basis, also proposed the joint station heating furnace heating of constant temperature and thermal efficiency optimal energy-sav
6、ing control system。The system can make full use of the optimized results, the heating furnace to realize the heating control using constant temperature heating system, and the heat efficiency of the system since the operation condition optimization energy-saving control system and can optimize the h
7、eating furnace, realize optimized operation for crude oil transportation process。Keywords：Union Station；Crude Oil；Output Temperature；Energy Conservation ；Control1 引言油气集输系统是油田耗能的主要环节，据统计，油气集输系统能耗一般占原油生产总能耗30%40%，所消耗的热能和电能是油田节能的重点对象。油气集输系统是将各个油井生产出来的原油、天然气等混合物，进行收集、转输、分离、净化（脱水和原油稳定）、储存全过程的工艺流程的总称。其中，联
8、合站是油气集输系统组成的重要环节，联合站耗能几乎占整个油气集输系统耗能的三分之二。联合站耗能的组成主要包括三部分：脱水过程耗能、原油外输过程耗能和污水处理过程耗能，联合站原油外输过程耗能约占联合站总耗能的三分之一。实际生产中，由于原油集输系统的不稳定性，外输油流量、粘度、温度、压力经常发生变化，这种变化对联合站原油外输过程的经济运行会带来影响。因此，如何降低联合站原油外输过程的耗能是油田工程技术人员普遍关注的问题。1,2联合站原油外输管道是按照工艺流程的要求设计安装的，用以实现原油的外输。如何减少热量的损失，节约能源，在建设节约型社会的今天更显得十分重要。在原油外输管线的设计中，要确定管线是否
9、需要保温，确定保温或不保温管线各自的安全性、可行性和经济性。3目前联合站外输原油消耗的能量主要有两方面：一是加热耗油，二是克服摩阻耗电。运行中的管线外输油温度是决定经济运行的主要参数。外输油温度高耗油多，但温度高时粘度相应变低，使摩阻减小而耗电量少，反之结果亦反。因此，确定一个合适的外输油温度，是外输油管线达到经济运行的关健。4本文从联合站原油外输现状出发，研究联合站原油外输温度的节能优化方法，设计联合站原油外输温度的合理控制方案，从而，实现油气集输系统的安全、有效、经济运行。2 胜利油田联合站原油外输状况目前，胜利油田有大小各种类型联合站56座，年处理和外输原油量达到2650万吨。胜利油田油
10、品性质属于高含硫原油，油品性质较差。胜利集输系统处理的原油又分稠油、重质原油、中质原油、轻质原油，其中，稠油、重质原油、中质原油、轻质原油平均综合能耗（kgce/t）分别为：10.94、11.30、7.38和11.53；胜利油田冬季集输系统平均吨油综合能耗为9.69kgce/t，联合站平均综合能耗为6.57kgce/t。胜利油田联合站能耗组成主要为电力消耗和燃料（油、气）消耗。电力消耗主要包括脱水泵、外输泵、污水泵、提升泵、压缩机等的电力消耗，表1列出了部分联合站主要类型脱水泵、外输泵和污水泵的技术参数；燃料消耗主要包括脱水加热炉、外输加热炉和稳定加热炉的燃油或燃气消耗，表2列出了部分联合站主
11、要类型脱水加热炉和外输加热炉的技术参数。5表1 部分联合站主要类型脱水泵、外输泵和污水泵的技术参数类型序号规格型号额定流量/m3/h额定扬程/m匹配电机规格型号电机参数额电功率/kW额定电压/V额定电流/A转速/r/min脱水泵1150F-7816278BJ02-91-2553801002969210sh-6A46854YB315S-4110380198142038sh-928865YBXH280S-275380/660135/782975外输泵1JS150-200150200YB315L1-216038029329802100KY100-250100250YB315M-21323802982
12、9803SNHG5300R46E200YB235M2-6200380/660365/211970污水泵110SH-648654Y315M-413238023514862250SS52A48652Y315S-41103801351480312SH-9B68465YB315M-41323802371486表2 部分联合站主要类型脱水加热炉和外输加热炉的技术参数类型设备名称规格型号/kW燃料种类脱水加热炉水套加热炉HJ1750-Y/2.5-Y/Q，1750原油水套加热炉HJ3500-Y/2.5-Y/Q，3500原油立式管式加热炉2700KW-152，2700天然气外输加热炉水套加热炉HJ1750-Y
13、/2.5-Y/Q ，1750原油真空相变炉ZKJ1000-Yz/4.0-Q，1000天然气导热油炉YQL-900Q，900天然气联合站的外输能耗同样包括电力消耗和燃料消耗，耗能设备主要是外输泵和外输加热炉，如表1所示，外输泵额定功率大的有200kW，小的有132kW；如表2所示，外输加热炉额定功率大的有1750kW，小的有900kW。从相关部门获悉，外输能耗占整个联合站能耗的1/3。例如，胜利油田孤东四号联合站在测试期间外输油量为48.86t/h，燃油消耗量129kg/h，蒸汽消耗量4.47GJ/h，电能消耗量4.47kW.h/h，联合站的综合能耗为8.51kgce/t，其中外输电能消耗2.5
14、1kW.h/t，外输燃料消耗1.49kg/t，外输单耗为2.84kgce/t。可见，外输能耗是联合站耗能的重要环节，如何减少联合站外输能耗，直接影响到联合站甚至整个集输系统的能耗水平。63 联合站原油外输温度的节能优化方法3.1联合站原油外输经济温度的目标函数7 , 83.1.1联合站原油外输能耗费用的计算联合站原油外输能耗费用S由燃料费用SR和动力费用SP组成。即 （1）其中， (2) (3)式中 能源费用，元/（tkm）； 燃料费用，元/（tkm）； 动力费用，元/（tkm）； 原油的平均比热容，kJ/(kg)； 燃料油（气）热值，kJ/kg或kJ/m3； 站间的摩阻损失，m； 加热站间距，km； 加热炉热效率； 泵机组效率； 原油出站温度，； 输送末端温度，； 燃料油（气）价格，元/t或元/1000m3； 电力价格，元/（kWh）。 以上原油物性参数按平均温度计算。3.1.2动力费用的计算 (4)令则 式中 原油在平均温度下下的运动粘度，m2/s； 下原油的运动粘度，m2/s； 粘度指数，1/。 原油体积流量，m3/s； 原油的流态系数； 管道内径，m。 其它符号同前。 3.1.3燃料费用的计算令则 （5
