大庆油田有限责任公司储运销售分公司 163000
摘要：作为油田中心环节的原油储运系统，因其牵扯范围较广，是非常复杂且变化较多的动态系统。如何能够让原油储运系统可以更快速的完成输油计划，并且能够更加安全、平稳、快速的运行，是目前在储运系统中继续解决的问题，同时也是需要研究的课题，和对优化运行技术进行探讨的主要方向。以传热学、运筹学、最优化理论为理论基础，通过对原油储运系统最优化运行技术进行分析与研究，能够对储运系统的生产调度水平进行提升，让运行成本得到降低，让生产效率得到提升。为了能够对原油储运系统最优化运行技术进行研究，我们在本文中就通过具体的实验方式，并对原油储运系统中的运行规律进行分析，通过国内外研究的现状以及原油储存和输送过程水利热力特点，以大型浮顶原油储罐及输油管道作为研究对象，来对原油储运的水力、热力的过程进行分析和研讨。
关键词：原油储运；优化；储罐；测温；软件
一、国内外研究现状
原油储罐在国内外的油田中都有极为广泛的应用。原油储罐是原油储存和运输的系统中，必不可少的一种压力容器，同时也是整个储运系统中，最主要的耗能设备。为了能够让能源的损耗有所降低，很多研究人员利用理论分析的方式，来对储罐的散热损失进行有效的计算，并试图利用实验法和数值模拟建立法，对原油的储罐温降的规律进行研究。在国内，对于储罐温降计算的数值研究方法相对较少，而国外对于此类研究的贡献更加突出。国内的研究人员对原油自然温降的释放热量，储罐单位时间的散热量，罐壁和罐底单位时间内的散热量、原油加热升温的时间等，对这些数据都有过理论的计算和分析，并通过加热盘管的间歇运行方案，来达到能耗降低的效果。同时，也针对储罐能耗较为严重等问题，通过对储罐温度场的模型来进行简化，以此方式来让温度场的分布得出数值，并通过罐顶和管壁的保温层能耗程度的分析，得出罐顶最有保温层的厚度，并且找到浮顶最有保温层的相应位置。而且国内研究人员还通过大庆原油储罐作为研究对象，建立了原油储罐温降规律的数值模型，同时，利用VB软件，对计算机的程序进行编制，以此方式找到了储罐温降的相关规律。在国外，研究人员以流体均匀混合作为假设，建立了一个利用预测有关问降的简化设计的模型。Kumana与Kothari将实验关联式计算的边界处换热系数进行引进，并对稳态传热进行假设，建立了预测储罐温降的计算模型。两位研究人员通过对流温降过程的涡量-流函数的形式，对微分方程组进行控制，利用有限体积法，找到了瞬态自然对流换热过程之中的流动形态和传热的特点。同时，也对储罐的外部对流换热系数、纵横比、原油粘温关系对传热特点的影响进行研究，并做出了简化的温降计算模型。国内技术人员通过计算机仿真技术，建立系统模型，并应用计算机对真实的系统进行研究，帮助调度人员对系统运行的规律进行掌握，系统仿真技术也在油气储运工艺中，起到了重要作用。和国内的研究相比，国外在管道仿真软件开发的技术发展更快。并且美国的SSI公司也开发了在长输管道中适合应用的离线仿真软件，能够对天然气管道与液体管道的水力、热力工况都进行动态的仿真，计算的结果和现场的运行数据也能够吻合。
二、原油储存和输送过程水利热力特点
储运和运输，是原油储运调度的一个中心的环节。当前，原油储存和运输系统，通常利用大型的浮顶储罐来对原油进行储存，并利用输油管输送原油。原油储罐是整个储运系统中最为核心的一个设备。对原油在储罐内温度场变化的规律进行明确，能够对油温变化的准确性进行预测，也是进行储运系统调度过程中，仿真与调度方案优化的一个基础。储运系统是由大型的原油储库组成的，原油输送管道，是将不同储库进行连接的桥梁，同时，也是对原油水力、热力特点进行传递的一个关键的环节，能够对原油所在的输油管道内的水力、热力的变化特点，即储运系统掉地的仿真与优化调度进行优化的一个前提。
2.1原油储存中温度场变化的规律
要对原油储存过程温度场的规律变化进行有效的预测，最关键的就是对大型的浮顶储罐内的油温分布变化特点进行掌控。并在此基础上，建立能够对不同工况下，储罐内油温变化的规律进行准确的预测，对原油储存过程中，温度场变化特点的计算方法进行反应。为了能够达到目的，研究了大型浮顶原油储罐温度场的监测系统，也以此进行测试，对温度的变化数据进行掌握，对储罐在不同工况下的总传递系数进行确定，形成了预测的方法。
2.2原油管输过程中，水利热力特点的研究
储运系统中的重要组成部分就是输油管道。输油管道包括油库内不的输油管以及油库外部的输油管。油库内部的输油管距离较短，沿程磨阻和阻力以及散热的损失较小，但阀门与弯道相对较多，局部受到的损失也相对较大。这类管道可以利用列宾宗公式，对管道的磨阻进行计算。油库的外输管道，其管道距离较长，输量较大，沿程磨阻与散热损失相对较大，但局部的构建少，计算磨阻损失的时候，可以对局部的磨阻影响不计入考虑的范围。对于这类管道，水力、热力计算公式的精准度非常重要，并且常规的计算模型应用的范围较大，针对研究管道的规格与输量条件，并没有明显的优势。随意，在对研究管道的规格和输量等条件不同的时候，建立使用在研究管道特点的水力、热力计算方法，要让管道的水力、热力计算的精准度得到提升，让计算的误差减小，这也是对储运系统生产调度过程中，其仿真基础进行准确计算的基础。
四、原油储运系统生产调度方案优化技术的研究
4.1单站库运行方案的优化
原油储运系统的单站库身产运行，其过程的优化是以原油库外输任务的输送量，以及终点用户输油温度、压力等参与的前提下，以原油库的生产调度过程的总能耗减小为目标，并通过数学建模和求解，对出油管手法油公益流程、罐组分组联接方式、原油储罐维温度、外输温度等公益参数和方案的一个过程。要想让储运系统单站库运行过程得到优化，就要建立和优化数学模型，同时，能够针对模型的特点，找到高效的求解方法。
4.2长距离输油管道运行方案的优化
长距离的输油管道，其生产运行过程的优化是在输油管道外输任务的输量、重点用户的温度、压力等参数的前提之下，以降低能耗为目标，利用数学建模、求解，合理的对输油管道不同的输油站的出站温度、压力、输油泵机组、加热炉等组合方式和运行参数进行合理的确定。要想对长距离输油管道运行过程进行优化，就要针对模型的结构特点，找到提高效率的求解方法。
五、总结
原油储运系统，是原油库、外输管道、计量站等库站组成并且有多重用能设备构成的一个庞大且复杂的生产系统。原油储运系统的能耗较高，调度难度大，实现对这一系统的优化调度，能够让原油的储运过程的生产能耗降低，让生产效率得到提高。为了能够让原油储运系统生产调度过程得到优化，需要对单库站生产运行的方案进行优化，对长距离输油管道运行的方案进行优化，并分别对这两个方案的问题进行建模和优化。以此为基础，将单库站生产运行方案和长距离输油管道运输方案进行结合，从运输系统的整体调度过程中进行充分的考虑，建立多占库协同调度优化的数学模型，并对其进行求解算法。最终，我们能够通过对原油储运系统的最有调度方案进行确定，让储运系统的运行能耗得到降低，让调度决策的效率得到提高。
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