現(xiàn)場混輸原油凝點估算新方法

賀常兵 張敬業(yè) 周靖林

（1.中國石化巴陵石化分公司，湖南 岳陽 414014；2.北京化工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100029）

凝點是指在一定條件下原油失去流動性的最高溫度，它是原油輸送工藝計算和運行方案確定中所需的基本參數(shù)之一。工程上常將輸送原油的凝點溫度作為現(xiàn)場原油輸送溫度的依據(jù)。

巴陵石化現(xiàn)場原油輸送溫度是通過輸送原油的凝點來確定的，由于現(xiàn)場輸送原油的品類多，現(xiàn)場輸送的原油多為混輸原油。目前現(xiàn)場混輸原油的凝點溫度的估算一般采用保守的方法，將混輸原油中凝點的最高值作為混輸原油的凝點溫度，從而保證了現(xiàn)場輸送原油的安全性，但會造成混合原油中的一部分低凝點原油在儲存和輸送過程中溫度加溫過高，造成蒸汽浪費或不必要的管道沿線電伴熱。巴陵石化年輸送原油約為200t/年，現(xiàn)場曾做過統(tǒng)計計算，當(dāng)原油輸送溫度降低1度時，可節(jié)約煤炭費用或相關(guān)電費約27萬/年。因此對現(xiàn)場混輸原油凝點的估算極為重要。

理論研究表明[1]：不同凝點的原油混合后，混合原油的凝點通常介于兩組分原油的凝點之間，并且與組分原油的摻混比例一般不呈線性關(guān)系。巴陵石化現(xiàn)場原油輸送的種類多，混合比例波動大，采用實驗室離線測量的方法是不現(xiàn)實的。現(xiàn)場對混輸原油凝點的準(zhǔn)確值要求不太高，一般情況下，只要混輸原油凝點的估算值溫度高于真實值即可，這樣才能保證了現(xiàn)場原油輸送的安全性。本文基于上述要求，采用了一種新的改進方法估算現(xiàn)場混輸原油的凝點值，對現(xiàn)場的實際應(yīng)用具有重要意義。

1 實驗室混合原油凝點的計算

實驗室條件下，目前常用的兩種原油混合凝點的計算方法[2，3]如下：

其中，C1,2=2(2T1,2?T1?T2)，B1,2有4種不同的計算方法：

T為兩種混合油的理論計算凝點；T1和T2是混合前兩種原油對應(yīng)的凝點；w1和w2是兩種原油混合時的質(zhì)量比例；T1,2為兩種組分原油按1∶1混合后的實測凝點。

若無法測得原油按1∶1混合后的實測凝點T1,2，則只能近似認(rèn)為 2T1,2=T1+T2，此時式（1）簡化為線性加權(quán)模型[4]

用式（1）計算可以較好的預(yù)測兩種原油的混合凝點，在實驗室得到了很好的應(yīng)用，但前提條件必須已知兩組分原油按1∶1混合后的實測凝點。在此基礎(chǔ)上，陳俊[2]等人通過對大量混合原油凝點數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合已有的凝點計算模型，提出了混合原油凝點計算的一個新經(jīng)驗關(guān)系式，利用該關(guān)系式，只須知道各組分原油的凝點，就可以計算任意混合比例條件下混合原油的凝點。

陳俊[1]等人通過分析認(rèn)為兩組分原油按 1∶1混合后，混合原油凝點的實測值與按式（2）加權(quán)計算值偏差的絕對值和兩組分原油凝點之差值的絕對值之間具有良好的相關(guān)性，通過擬合大量數(shù)據(jù)得到如下式子

其中，T1,2m為兩組分原油按 1∶1混合后的實測凝點值，T1,2c為兩組分原油按1∶1混合后由式（2）計算的加權(quán)凝點值，T1和T2是混合前兩種原油各自的凝點值。

式（3）兩邊去掉絕對值，得到

與式（1）相比，C1,2相當(dāng)于

當(dāng)兩組分原油按1∶1混合后的實測凝點值T1,2未知時，式（1）化為

式（6）中C1,2的符號有時取正，有時取負(fù)，但就多數(shù)兩組分混合原油而言，C1,2取正號[6]。對于兩組分中高粘度原油時，C1,2一般取負(fù)號。

通過計算表明：式（6）對混合原油凝點的計算結(jié)果與現(xiàn)有實驗室模型的計算結(jié)果的準(zhǔn)確性相當(dāng)，估算的混合原油凝點值一般在真實值附近波動。通過這種方法，不用測量原油按 1∶1混合后的實測凝點T1,2，即可估算出混輸原油的真實值，相對于以往的傳統(tǒng)的方法有較大的改進。

2 改進的混合原油凝點計算

現(xiàn)場混合原油輸送時，原油輸送溫度是通過現(xiàn)場混合輸送原油的凝點值來估算的。由于現(xiàn)場原油的輸送對安全性要求較高，采用式（6）計算時，計算值與混合原油凝點的真實值較為接近，準(zhǔn)確性得到了保證。但當(dāng)式（6）得到的計算值比真實混合原油凝點低時，采用該種方法估算混合原油的凝點就不能保證原油輸送的安全要求，會產(chǎn)生一系列的安全隱患，這在現(xiàn)場一般是不允許的。

筆者通過多年的現(xiàn)場經(jīng)驗，對陳俊等人的方法進行了改進，改進后的計算方法較為保守，但對安全性要求較高的現(xiàn)場更為實用，通過這種方法計算中的混合原油凝點值一般比真實值要高，比線性加權(quán)計算的值更為準(zhǔn)確，具體計算方法如下。

對于二組分原油，由于現(xiàn)場無法測得原油按1∶1混合后的實測凝點T1,2，首先估算出混合原油的加權(quán)凝點值Tmid

式中，T1和T2是混合前兩種原油對應(yīng)的凝點值，并且假定T1是高凝點原油，T2是低凝點原油，即T1＞T2。

混合原油的凝點值可以用下式來表示

式中，C1,2=±0.698w1w2|T1?Tmid|[1]，B1,2有兩種計算方法

1）B1,2=1?w1/2+w2/2。

2）B1,2=1+w1/2?w2/2。

考慮到現(xiàn)場的實際情況，現(xiàn)場輸送的原油可能是高粘度油，也有可能是低粘度油，C1,2的正負(fù)不確定，故B1,2C1,2的計算結(jié)果有4種

采用式（8）的方法計算得到的混合原油凝點值，從本質(zhì)說相當(dāng)于計算高凝點原油和加權(quán)凝點原油按一定比例混合的凝點值。加權(quán)凝點原油指的是原油的凝點值等于高凝點原油和低凝點原油混合計算得到的凝點加權(quán)值，它僅僅在理論上存在，現(xiàn)實中并不一定真的存在。

當(dāng)采用式（8）計算混合原油的凝點值時，應(yīng)遵守以下準(zhǔn)則：①對于不同組分原油混合后的凝點值，一般偏向于高凝點油的凝點即凝點上升現(xiàn)象，故B1,2C1,2一般選取4種計算結(jié)果中的最大值；②當(dāng)高凝點原油的比重占到混合油的80%以上時，混合原油的凝點可以取4個計算結(jié)果中的較大值（一般選取次大值）；③當(dāng)計算得到的混合凝點值都不在高凝點原油值和加權(quán)凝點原油值之間時，混合原油凝點值取高凝點原油值。

3 計算實例

3.1 兩組分混合原油凝點計算

兩組分混合原油凝點分別為鄯善原油T1=19.5℃，輪2原油T2=?20℃。兩組分原油按1∶1混合后的凝點為T1,2m=14℃，實驗數(shù)據(jù)來自文獻[1]。

將表1數(shù)據(jù)畫成曲線，曲線如圖1所示。橫軸為輪2原油所占比例，縱軸為混合原油的凝點值。由圖中可以直觀的看出，采用改進后的方法計算混合原油凝點值一般比真實的凝點值要高，這對于準(zhǔn)確性要求不高的現(xiàn)場混輸原油凝點估算已經(jīng)可以滿足基本要求。

從表1和圖1中均可以看出，對于絕大部分情形，本文提供的計算方法能較好地滿足現(xiàn)場應(yīng)用要求：計算凝點不低于實測凝點，僅有一組計算數(shù)據(jù)低于但十分接近于實測凝點?？紤]到實際測量中的誤差，可以得出結(jié)論：本文改進的計算方法能在高凝點時具有較大的安全裕度，低凝點時同實測值相比具有很好的擬合度。為了驗證該結(jié)論，我們又將該方法的計算值和巴陵石化的實測值進行了比較。

圖1 二組分混合原油實測凝點與不同計算方法結(jié)果比較

3.2 巴陵石化現(xiàn)場數(shù)據(jù)凝點數(shù)據(jù)估算

將式（8）的方法用于現(xiàn)場混輸原油的計算中，番禺原油T1=34℃，泊南原油T2=14℃，具體計算結(jié)果如表 2所示。兩組分原油按 1∶1混合后的凝點為 T1,2m=28℃。實驗數(shù)據(jù)來自于巴陵石化供銷部提供的數(shù)據(jù)。

表2 巴陵石化現(xiàn)場混輸原油凝點估算（℃）

從表2中可以看出，本文的計算方法能較好地模擬巴陵石化的混合原油凝點，且具有一定的安全裕度。同時，計算的凝點相對于混合原油中的最高凝點來說，計算的凝點有了較大幅度的下降，平均凝點下降約3℃。因此，對于巴陵石化的輸油工藝來說，本文的方法能較大幅度地降低能源消耗，且?guī)缀醪恍枰黾有碌脑O(shè)備，因而具有良好的應(yīng)用前景。

3.3 現(xiàn)場應(yīng)用

為實現(xiàn)快速凝點快速估算使其能滿足現(xiàn)場應(yīng)用，我們開發(fā)了相關(guān)計算軟件。在該軟件中，對各種可能的原油性質(zhì)通過事先添加到數(shù)據(jù)庫并提供相關(guān)的修改功能，混合比例則是根據(jù)現(xiàn)場的相關(guān)操作數(shù)據(jù)或操作工人直接調(diào)配得到。實際輸出的為建議輸送溫度（混合凝點加沿程溫降再加一些安全裕度），圖2為現(xiàn)場應(yīng)用截圖，表3為現(xiàn)場二組分原油的建議輸送溫度?，F(xiàn)場中因快速卸油需要，實際輸油溫度一般較高。但根據(jù)我們提供的建議溫度數(shù)據(jù)，現(xiàn)場已全面停止使用沿程管線電伴熱措施試運行兩個多月，各項監(jiān)測數(shù)據(jù)表明系統(tǒng)運行良好，實現(xiàn)了較大幅度的節(jié)能降耗。

圖2 現(xiàn)場調(diào)度操作界面

表3 現(xiàn)場應(yīng)用記錄數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

1）在現(xiàn)場原油輸送過程中，當(dāng)兩組分原油按1∶1混合后的凝點值無法測量，即可采用改進后的方法估算原油在任意混合比例下的混合原油凝點值，估算的混輸原油凝點值一般高于混輸原油的真實凝點值，比較符合現(xiàn)場的安全性要求。

2）改進后的計算模型在一定程度上保證了原油模型的計算精度，比較適用于對真實混合原油凝點值要求不高，但對安全性要求較高的現(xiàn)場。

3）新模型的計算方法在現(xiàn)場具有很好的可操作性，計算方法快捷簡便，一定程度上降低了能耗，節(jié)約了能源。

4）盡管本文的方法是針對巴林石化特定的環(huán)境改進的，但是我們的計算例題表明，該方法也能較好地應(yīng)用到其他具有混合輸油的企業(yè)中。

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[2]朱海山, 汪大林. 渤南油田群混合原油凝固點變化規(guī)律研究[J]. 中國海上油氣, 2006,(18).

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