烏東聯(lián)合站原油外輸方式探討

辛亞玲（大慶油田呼倫貝爾分公司地質(zhì)工藝研究所）

海拉爾油田輸油管道建成投運后，各區(qū)塊實現(xiàn)原油管輸，極大的降低了原油拉運成本。烏東聯(lián)合站至中一加熱站輸油管道采用凈化油輸送方式[1]。但因烏東作業(yè)區(qū)產(chǎn)量遠遠低于管道最低輸量，烏東聯(lián)合站至中一加熱站管道已停運，烏東聯(lián)合站凈化油采用罐車?yán)\至蘇一聯(lián)合站。而罐車?yán)\增加運行成本的同時，也有一定的安全隱患。本著降本增效的原則，尋找更加合適的原油外運方式。

1 烏東聯(lián)合站

1.1 原油外運現(xiàn)狀

烏東聯(lián)合站建于2008 年，建有脫水站、含油污水深度處理站、地下水深度處理站及變電所等。其中脫水站采取高效三相分離器熱化學(xué)脫水工藝，共建有高效三相分離器2 臺，脫水能力2 000 t/d。目前實際處理量為1 100 t/d，負荷率55%，凈化原油含水率小于或等于0.5%。凈化油150～160 t/d，采用罐車?yán)\至蘇一聯(lián)合站卸油點[2]。另外，該脫水站現(xiàn)有2 座1 000 m3儲油罐，總儲油能力是2 000 m3，儲罐儲存能力12.5 d，滿足開發(fā)及裝車外輸要求。

烏東聯(lián)合站至中一加熱站輸油管道全長11.53 km，管道設(shè)計年最小輸油量12.1×104t、年最大輸油量22.21×104t，管道設(shè)計采取凈化油輸送方式。烏東聯(lián)合站主要已建設(shè)備運行現(xiàn)狀見表1。

表1 烏東聯(lián)合站主要已建設(shè)備運行現(xiàn)狀Tab.1 Main built equipment and operation status of Wudong combined station

1.2 存在的問題

烏東聯(lián)合站凈化油進入儲油罐，經(jīng)裝車泵加壓裝車后拉運至蘇一聯(lián)合站卸油點，運距56.5 km，拉運費用1.35 元/(t·km)，每車約拉運凈化油24 t。2020 年拉運凈化油5.41×104t，拉運費用總計412.7萬元。拉運費用高，工作效率低，安全系數(shù)低[3]。烏東聯(lián)合站2020 年凈化油運輸費用參見表2。

表2 烏東聯(lián)合站2020 年凈化油運輸費用Tab.2 Transportation costs of purified oil at Wudong combined station in 2020

2 優(yōu)化運行可行性分析

鑒于德蘇輸油管道輸含水油運行的可行性，同時根據(jù)十年開發(fā)預(yù)測，烏東聯(lián)合站十年內(nèi)日產(chǎn)液量能夠滿足烏東聯(lián)合站至中一加熱站最小輸量要求。并且根據(jù)“十四五”海拉爾油田地面系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，烏東聯(lián)合站將降級為轉(zhuǎn)油站運行，針對烏東聯(lián)合站運行存在的問題，建議恢復(fù)烏東聯(lián)合站至中一加熱站外輸管線。

2.1 烏東作業(yè)區(qū)開發(fā)指標(biāo)預(yù)測

烏東聯(lián)合站至中一加熱站輸油管道管線規(guī)格φ114 mm×4.5 mm，最大承壓6.3 MPa，管道最小輸量為336 t/d。目前德二聯(lián)合站至中一加熱站進站壓力0.6～0.7 MPa，進站溫度為36～40 ℃。

烏東作業(yè)區(qū)十年開發(fā)指標(biāo)預(yù)測參見表3，未來十年，烏東作業(yè)區(qū)最大產(chǎn)液量527.38 t/d。

表3 烏東作業(yè)區(qū)十年指標(biāo)預(yù)測Tab.3 Ten-year index forecast of Wudong operating area

烏東聯(lián)合站降級為轉(zhuǎn)油站，所產(chǎn)液量全部輸送至中一加熱站，輸送液量高于管道最小輸量336 t/d的要求?；诖?，建立數(shù)據(jù)模型。模型中進中一加熱站壓力固定，估算在不同輸量時烏東聯(lián)合站出站的壓力和溫度，核實加熱爐及管道承壓是否滿足負荷。為了不影響德二聯(lián)合站來液匯入中一加熱站，烏東聯(lián)合站進中一加熱站壓力應(yīng)同德二聯(lián)合站至中一加熱站進站壓力0.6～0.7 MPa 相當(dāng)，所以模擬計算時設(shè)定烏東聯(lián)合站進中一加熱站進站壓力為0.65 MPa；烏爾遜油田原油凝固點為30 ℃左右，高于凝固點3～5 ℃輸油，所以在進中一加熱站進站溫度為35 ℃時，可用模型模擬烏東聯(lián)合站的出站溫度和壓力。其模擬后的數(shù)據(jù)為：進中一加熱站為0.65 MPa 時，烏東聯(lián)合站的出站溫度是69.25 ℃，出站壓力是0.9 MPa，此時管道最大承壓為0.9 MPa，管道滿足承壓；出站最大溫度69.25 ℃（加熱爐最大加熱溫度75 ℃），加熱爐滿足加熱需求。所以，烏東聯(lián)合站降級為轉(zhuǎn)油站，全部液量外輸至中一加熱站，進中一溫度為35 ℃，管線承壓能力及溫度可滿足管輸需求[5]。

2.2 運行能耗分析

2.2.1 外輸爐能力核實

烏東聯(lián)合站已建2 臺采暖外輸爐，外輸負荷為1.2 MW。烏東聯(lián)合站降級為轉(zhuǎn)油站后，烏東聯(lián)合站產(chǎn)液進站溫度平均為38 ℃，經(jīng)外輸爐加熱升溫至60 ℃管輸，平均升溫22 ℃，計算外輸爐負荷及外輸爐負荷率：

式中：Q為外輸爐負荷，MW；m油為日產(chǎn)油量，t；C油為原油比熱容，J/kg℃；m水為日產(chǎn)水量，t；C水為水比熱容，J/kg℃；Δt為溫度差，℃；P額定為加熱爐額定功率，MW；q為外輸泵負荷率。

根據(jù)公式（1）、（2）計算出外輸爐負荷及負荷率，對1 臺外輸爐檢修時外輸爐能力核實。烏東聯(lián)合站外輸爐負荷統(tǒng)計見表4。

表4 烏東聯(lián)合站外輸爐負荷統(tǒng)計Tab.4 Load statistics of external furnace at Wudong combined station

經(jīng)計算，烏東聯(lián)合站一臺外輸爐檢修時，外輸爐最大負荷率為78.9%，外輸能力滿足需求[6]。

2.2.2 外輸泵能力核實

烏東聯(lián)合站已建3 臺外輸泵（MCH80-50×10，Q=16 m3/h，H=500 m），運二備一。烏東聯(lián)合站產(chǎn)液全部外輸，2022 年日產(chǎn)液最高，計算每小時外輸量及外輸泵負荷率：

式中：M為外輸量，m3/h；ρ為原油密度，t/m3；M額定為額定外輸量，m3/h。

根據(jù)公式（3）、（4）計算出外輸泵負荷率，烏東聯(lián)合站外輸泵負荷統(tǒng)計見表5。

表5 烏東聯(lián)合站外輸泵負荷統(tǒng)計Tab.5 Load statistics of external pump at Wudong combined station

經(jīng)計算，烏東聯(lián)合站一臺外輸泵備用，外輸泵最大負荷率為72.7%，外輸泵能力滿足外輸需求[7]。

2.2.3 蘇一聯(lián)污水站回注平衡

烏東聯(lián)合站降級為轉(zhuǎn)油站、原油管輸后，含水油管輸至中一加熱站，再同德二聯(lián)來液混輸至蘇一聯(lián)脫水站。蘇一聯(lián)脫水站采用工藝為“五合一”脫水工藝，設(shè)計處理規(guī)模6 744 t/d，目前實際處理量3 609 t/d。蘇一聯(lián)合站接收污水包括該站自產(chǎn)污水、德二聯(lián)輸入污水、烏東聯(lián)輸入污水。烏東聯(lián)放出部分污水回摻水，其余污水全部外輸。根據(jù)開發(fā)十四五規(guī)劃數(shù)據(jù)，蘇一聯(lián)污水平衡表（十四五）見表6，結(jié)合地面系統(tǒng)優(yōu)化改造情況，在蘇一聯(lián)合站接收德二聯(lián)、烏東聯(lián)來污水后，從2021 年的下半年開始、2022—2025 年間，進入蘇一聯(lián)污水站的所有含油污水可全部實現(xiàn)就地處理、回注平衡[8]。

表6 蘇一聯(lián)污水平衡表（十四五）Tab.6 Balancing table of sewage station with USSR（the14th Five-Year Plan）m3/d

2.2.4 燃料油系統(tǒng)

烏東聯(lián)合站降級為轉(zhuǎn)油站后，燃料系統(tǒng)需改造，新建30 m3燃料油罐1 座，70 m3沉降罐1 座。此項工程將在海拉爾油田整體地面規(guī)劃中改造，總投資137.8 萬元。三相分離器分離出的高含水油輸至1 000 m3儲油罐沉降。在儲油罐出口匯管上設(shè)取樣閥，現(xiàn)場人工化驗，若油品合格時，泵輸至新建的30 m3燃料油緩沖罐作為燃料；若油品不合格時，泵輸回已建三相分離器[9]。臨時可以利用1 000 m3儲油罐作為燃料油罐，將儲油罐出口管線與燃料油泵進口管線相連接。

3 管輸與汽運費用對比

3.1 汽運費用

第一部分是拉運裝車電費，目前烏東聯(lián)合站凈化油自三相分離器油氣水分離后凈化油進入緩沖油罐，緩沖油罐裝車泵24 h 啟運，上午8 時至下午16時裝車時間開啟大泵（額定功率為18.5 kW），不裝車時循環(huán)啟運小泵（額定功率為15 kW）[10-11]；第二部分費用是拉運費；第三部分費用是破乳劑費用，目前汽運每天破乳劑用量為60 kg，加藥濃度46 mg/L，年用藥劑21 t，費用為21 萬元。

3.2 管輸費用

除第一年燃料油改造一次投資費用137.8 萬元外，第一部分是外輸加熱燃料費（烏東聯(lián)合站產(chǎn)液經(jīng)三相分離器放出回摻水，產(chǎn)液進外輸爐加熱升溫至60 ℃進入儲油罐加壓外輸）；第二部分費用是外輸電費；第三部分費用是破乳劑費用（管輸運行時，經(jīng)過試算在產(chǎn)液經(jīng)分離器分離、沉降罐沉降后，燃料油含水率低于5%時能滿足燃燒器條件），每日破乳劑用量為13 kg，加藥濃度約為10 mg/L，年用藥劑4.55 t，費用為4.55 萬元；第四部分費用是管道試壓及沖洗費，主要費用為熱洗泵車臺班費及水費，為2 萬元。

將兩種方式進行費用對比：汽運（罐車?yán)\凈化油）費用包括裝車電費、拉運費用、破乳劑費用，管輸費用包括外輸燃料油費用、外輸電費、破乳劑費用、管道試壓及沖洗費和燃料油改造一次投資費用。烏東聯(lián)合站管輸與汽運費用對比（預(yù)估）見表7。根據(jù)十年產(chǎn)量預(yù)測綜合預(yù)測兩種集輸方式總費用對比，管輸費用明顯低于罐車?yán)\費用。

表7 烏東聯(lián)合站管輸與汽運費用對比（預(yù)估）Tab.7 Comparison between pipeline cost and motor transport costs at Wudong combined station（Estimated）萬元

4 結(jié)論

1）通過模型計算，得出了烏東聯(lián)合站管輸參數(shù)，可以用模型分析結(jié)果指導(dǎo)生產(chǎn)運行，能實現(xiàn)管道優(yōu)化運行，降低生產(chǎn)運行成本。

2）用管輸方式代替汽車?yán)\，能夠提高安全性、集輸效率，降低生產(chǎn)運行成本。

3）一個油田的原油外運方式不是一成不變的，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實際適時調(diào)整，在烏東聯(lián)合站管輸年運行費用低于汽運的情況下，應(yīng)適時調(diào)整原油外運方式。