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原油库输油泵辅助调度决策方案研究

文档作者：罗焕刘扬马明利魏立新文档来源：大庆石油学院石油工程学院		点击数：	更新时间： 2021年09月27日
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12油气田地面工程第29卷第2期(2010.2)
doi:10.3969/jiss.1006-6896.2010.02.006
原油库输油泵辅助调度决策方案研究
罗焕刘扬马明利魏立新(大庆石油学院石油工程学院)
摘要:原油库主要是用于接收、储存和程,并且来油温度较高,在一定时间内储油罐温降
输送原油。油库运行操作在安全的前提下,不会太大储油罐进油,液位不断上升,进油流程
一般是凭借经验来确定输送方案,系统运行操作一定要在油罐最高安全液位要求下进行。处于
效率较低,能耗较大。根据对现场油库运行出油状态的油罐,在出油过程中油罐液位不断降
现状的调研,总结出油库主要的运行流程;低,罐内油品温度会发生温降。油罐出油流程操作
并根据现场输油泵实际运行状况,建立优化要在最低安全液位要求下进行。
模型,编制程序进行求解,通过计算分析得1.3原油外输流程
到输油泵优化调度方案。
原油外输流程是根据一定的外输量要求,从储
关键词:原油库;流程;输油泵;优化油罐出油,出油过程中同一个罐区的所有油罐同时
调度方案
出油。原油从油罐出来经过输油泵,利用输油泵提
供的压力输送到终点。北油库运行5台输油泵,在
目前,在原油和能量十分紧张的形势下,提倡同一时刻,根据输油量大小选择泵并联运行,原油
节能降耗对于降低油库运行操作成本相当重要。油经过输油泵进入外输管道。当原油外输温度不能满
库作业不仅要保证安全完成输送任务,还要使整体足终点温度要求时,启用加热炉对外输原油加热。
运行能耗达到最小,这是实现油库长期高效、安
全、经济运行的主要目标。油田原油库用来接收、2输油泵能耗分析
储存、发放原油,是连接油田和炼油厂等处理原油2.1输油泵耗能模型
加工场所的纽带,油库储运系统作为油田整体生
油库原油主要是利用输油泵提供一定的压力外
产的中心关键环节,满足油田原油开采、储存、计输,泵的运行消耗一定的电能。油库现场每天外输
量和外输需求是其首要任务,同时油库运行也要遵量不同,泵的运行组合方案也不同,为了找到最合
循节能降耗的原则2
理的泵的组合方式,需计算不同情况下泵的耗电量。
1油库运行流程
当油库日输油量计划确定时,即可确定并联泵
的台数,从而根据泵的额定流量大小来确定单台泵
1.1原油进库流程
的流量,由扬程与流量关系式可以计算出泵的扬
原油进入油库经过计量后进入储油罐,由于每程。扬程与流量的关系式是根据现场运行的大量数
个油罐有一定的储存容量,因此原油进罐存在油罐据拟合得到的,一般为二次方关系。
分配使用的问题。大庆北油库共有10个油罐,分
泵实际扬程与流量关系式为
为两个罐区,1#~8油罐是2×104m3罐区,9#、
(1)
10#油罐是5×104m3罐区。北油库目前进油流程
由泵实际运行的流量和扬程可以计算出泵的实
是同一时刻进人一个罐区,即或者进2×10m3罐际功率
区,或者进5×104m3罐区,同一个罐区的所有储
罐同时进油。
 N,=gHQ
1000
(2)
1.2原油储存流程
泵的耗电量为
原油进入储油罐后在罐内储存,油罐一般有4
 W=
(3)
种状态,即静止状态、进油状态、出油状态和边进
油边出油状态。油罐所处的状态不同,原油在罐内
泵效率与流量关系式
储存的温度变化情况也不同。北油库运行时一个罐
=++z
(4)
区进油,另一个罐区出油,因此原油储存只有进油
其中泵扬程与流量关系式中系数a、b、c,泵
和出油两种状态。
效率与流量关系式中系数x、y、z由实际运行数
处在进油状态的油罐,油罐本身处于动态过据拟合得到,运行泵不同其数值也不同。
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油气田地面工程第29卷第2期(2010.2)13
式中H为离心泵扬程(m);Q为离心泵排量
式(9)即为有m种泵组合方案,每种方案中
(m3/s);N为泵的有效功率(kW);为泵效率有n台并联的目标函数。下标表示第种方案
(%)为电机效率,一般在90%~95%之间t为的第j台泵,为泵的运行状态变量,=1表示
电机运转时间(h);W为电机的耗电量(kw·)该泵运行,=0表示该泵停运。
2.2输油泵进出口压力分析
流量约束为
油库外输原油是从油罐出油,油罐的出口压力
 Q,=
(10)
对输油泵的进口压力有一定影响。油罐的出口压力
与油罐液位有关,液位随着进出油量而变化,因此
式中Q为第i种方案中原油总外输量;Q为
油罐运行状态对泵的运行有一定影响。
第i种方案中第j台泵的流量。
发油过程中油罐液位高度为
扬程约束为
(11)
4
Hmn≤h≤hx
hg=ho-元D
(5)
式中H,为第i种方案中泵所提供的总扬程;
油罐出口压力
H和Hm为泵扬程下限和上限。
 Peout,(h, -hge)+po (6
压力约束为
泵进口压力为
 Pipout≤ Pipout mi
(12)
p=poupgh-△
(7)
式中ppou为第i种方案中泵出口压力 Pipout min
式中h为油罐液位高度(m);h为发油初始为泵出口压力最低限定值
时刻油罐的液位高度(m);h为油罐出口高度3.2输油泵运行实例分析
(m);q为单位时间油罐发油量(m3/h);t为发
大庆北油库现场运行5台输油泵,2、3#泵
油过程持续时间(h);D为油罐直径(m);为油型号为KDY650-134×3,额定流量650m3/h
品的平均密度(kg/m3);g为重力加速度(m/s2);额定扬程400m;4、5#、6*泵型号为KDY550
pu为油罐出口压力(Pa);po为当地大气压力75×4,额定流量550m3/h,额定扬程300m
(Pa);p为输油泵进口压力(a);h为油罐到输油库每天接收并输送原油,每天外输量有一定的计
油泵管道摩阻损失,当管道不长时可以忽略(m);划,以2008年6月份输油泵现场运行数据作为分
△Z为高程差(m)
析基础,根据建立的输油泵优化模型,通过编程计
泵的出口压力与外输管道终点压力有关,原油算求解,得到不同输量下泵的开泵方案。根据输油
外输到终点有一定的压力限定要求,由此可以得到泵运行数据以及计算可以得到以下分析结果
泵出口压力最低限定值。
(1)2#、3#泵的额定流量和额定扬程大于
 Pou min min+prgh+(Z-Za)(8)4#、5#、6泵的额定流量和额定扬程,泵的匹配
式中p为满足外输终点压力要求的泵出组合根据外输量大小和压力要求进行选择,可以选
口压力最低限定值(Pa); min为外输管道终点进择同型号或不同型号泵并联运行,使泵的总耗电量
站压力最低限定值(Pa);H为外输管道沿程摩阻达到最小的方案就是泵的最优组合方式。
损失(m);Z2-Z为高程差(m)
(2)如果日输量不大,在2.3×104t以下,可
为了满足输送压力需要,泵的出口压力必须满以选择4、5#、6#泵中的两台泵并联运行,泵管
足 EPout Ppout min如果泵出口压力太大,可以调压差较小,比较节能,并且5、6泵投用了变
节泵后阀门来控制泵的出口压力。
频,如果输量很小可以采用变频调速以降低能耗。
3输油泵优化运行方案
(3)如果日输量较大,大于2.3×10t时,可
以选择2、5泵或2、6泵或4、5#、6#泵并
3.1输油泵优化运行模型
联运行。根据输油泵数据可知,当2泵与其它泵
在实际操作中泵的运行既要满足输量、压力要
求,又要保证节能。不同输油泵并联时,泵的流量并联时,2泵的泵管压差较大,造成一定的节流
损失,而且2泵未投用变频,在流量不是特别大
分配不同,泵的总耗电量也不同,以耗电量最小为
目标函数,以压力和流量等作为约束条件,从而可
的时候启用2泵可能浪费电能。
以求出泵的最优组合方案。
4结语
目标函数为
油库作为油田原油储运的重要节点,在原油储
minQy,H(9)运优化体系中起着关键的作用,合理的油库运行流
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14油气田地面工程第29卷第2期(2010.2)
doi:10.3969/j.issn.1006-6896.2010.02.007
复合驱中碱型对储层的影响研究
李洋雷群2萧汉敏2刘卫东2孙灵辉2
(1.中国科学院渗流流体力学研究所;2.中国石勘探开发研究院廊坊分院
摘要:二类油层不同于主力油层的地质条件及储层物性条件,使得以往的用于主力油层体系
配方、注入方式等无法全盘套用。其中,碱型如何选择对开发的影响很大,需要深入研究复合驱
强碱配方体系和弱碱配方体系对不同渗透率储层的适应性。研究了强碱NaOH和弱碱Na2CO3与
不同矿物的溶蚀作用,进行了碱分别在人造岩心和天然岩心中的流动实验。实验结果表明,强碱
对储层渗透率的影响大于弱碱,在渗透率较低的二类储层开展复合驱时,体系配方应以弱碱为主。
关键词:三元复合驱;二类储层;储层物性;NaOH;Na2CO3
1一类和二类储层的特征对比
布最广泛的矿物类型之一,不仅对外来化学驱替剂
具有强烈的敏感性,也是造成岩石碱耗的主要原
二类储层与一类储层相比具有显著的差异,主因。三元体系中的碱可与黏土矿物中的伊利石、高
要表现在两个方面:一是地质条件差别较大二类岭土等发生反应结垢,在孔喉处形成堵塞引起渗透
储层主要以三角洲分流平原沉积和三角洲内前缘沉率下降其碱耗主要来自于表面离子交换、离子
积为主,有少量泛滥平原沉积和外前缘沉积,总体间的交换、氢氧化物的沉淀、碳酸盐沉淀、硅酸盐
上呈现河道砂发育规模小,小层数多,单层厚度沉淀以及新矿物的形成等。此外,由于黏土矿物端
薄,渗透率明显变低,砂体连通性差,平面及纵向面带有少量正电荷,如果这些带正电荷的部位暴露
非均质严重等特征。二是储层物性差别较大。对在岩石表面,就会吸附氢氧根离子、碳酸根离子
23口检查井资料进行统计表明,与一类储层(PI)等,从而造成一定的碱耗。
相比,二类储层(SII)孔隙半径明显变小,黏土
含量及泥质含量显著增加,粒度中值明显降低。相3实验材料与方法
对较差的储层物性条件,要求二类储层复合体系配
实验中所用试剂均为分析纯。称取单一矿物
方及复合驱方案进一步改善及优化。
5g,按1:10固液比加入碱液(或复合体系),为
二类储层泥质含量的增加及粒度中值的降低均了分析不同时间硅离子、铝离子浓度变化,每组配
导致比表面的增大,加之黏土含量的增加共同造成置相同的平行样品各5瓶。经离心分离一定时间
三元体系中化学剂的吸附损失增大。1类和Ⅱ类储后,应用原子吸收光谱法分析液相中的硅、铝离子
层的矿物组成基本相同,但是Ⅱ类储层中黏土矿物含量。
含量远大于1类储层中黏土矿物含量。
相对碱耗的计算公式为
2储层矿物与碱的作用
 Co-C
= Co100%
(1)
二类储层黏土矿物含量高,而黏土矿物属敏感
式中Cn为相对碱耗(%);C为碱的原始浓度
性矿物,遇储层外流体易发生物理化学反应,使储(mmol/mL);C为作用后的碱浓度(mmol/mL)
层渗透率大幅度降低2。黏土矿物作为储层中分碱在岩心中的动态流动实验方法:在地层
程和相关运行设备的优化匹配组合对于油库节能降现场运行要求。
耗非常重要。输油泵的组合要根据外输量大小来选参考文献
择,在满足输量和压力的情况下,使耗电量达到最【光臣董文兰张志廉油库设计与管理[M]东营石油大学
小是确定输油泵优化匹配方案的关键。利用建立的
出版社1994.
2]陈冬利,刘深年大型油库的安全运行与节能管理[]油气储
输油泵优化数学模型,通过编程求解得到不同输量
运,2008,27(2):50-52.55.
下泵的优化调度方案,与实际情况吻合,能够满足
(栏主持杨军)
发计
基金论文:国家重点基础研究发展计划项目(《205ch22I305Y《)
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