油 气 田 环 境 保 护 ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＩ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＯＦ ＯＩＬ＆ＧＡＳ ＦＩＥＬＤＳ Ｖｏ１．２５ Ｎｏ．５・３ １・ 某油田北区轻烃管网分质分输方案研究六 粱永图 王岳 郭强。 姜夏雪 张妮 （１．中国石油大学（北京）石油工程学院；２．中国石油集团东南亚管道有限公司；３．中国石化销售有限公司北京石油分公司； ４．中海石油气电集团有限责任公司技术研发中心；５．中国石油天然气股份有限公司管道分公司管道科技研究中心） 摘 要 基于某油田北区轻烃管网目前混合输送模式带来的轻烃质量较差、系统压力偏高、外输泵能耗增 大等问题，同时考虑到未来深冷烃大幅增产规划，提出浅冷烃、原稳烃、深冷烃分质分输输送方案，确定每种烃 类的最优方案并分析其水力可行性，并将各方案与现用混合输送方案进行经济性分析。经验证，该区轻烃管网 分质分输的输送模式是经济可行的，能极大改善轻烃质量，减轻对环境的污染。 关键词 轻烃管网；分质分输；水力验证；经济分析 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－３１５８．２０１５．０５．００９ 文章编号：１００５—３１５８（２０１５）０５—００３１—０６ ０ 引 言 烃三种烃类，如图１。图１中括号内数字分别代表该 轻烃具有较好的经济效益和环保效益，对改变 管道的设计压力（ＭＰａ）、管径（ｒａｍ）、壁厚（ｍｍ）及管 和优化我国能源结构做出了重要贡献。某油田北区 长（ｋｍ）数据 ］。该管网包含的北区产烃点包括 轻烃管网白建成以来一直采用混合输送模式，导致 ＬＹＡ、ＢＹ、ＢＥＹ、ＢＥＥ、ＺＱ五个站场，各站场之间只有 一轻烃质量与经济效益的降低，同时由于轻烃回收易 条使用管线。以北区管网为试点，提出该区管网分 对环境造成破坏。随着未来深冷烃增产，该管网系 质分输的出发点主要有：①北区管网一直采用混合输 统已无法负荷增产后的轻烃输送，且由于深冷烃造 送方式，一方面严重影响烃类性质，造成下游乙烯加 成混烃的饱和蒸汽压比同温度下原稳烃和浅冷烃的 工厂的原料不稳定；另一方面，由于深冷烃、原稳烃、 饱和蒸汽压要高，从而使管网系统的压力偏高，导致 浅冷烃的饱和蒸汽压最高分别为２．１，０．８，１．２ ＭＰａ， 原稳烃和浅冷烃的外输泵能耗增大。美国成品 深冷烃的饱和蒸汽压高、密度低，挥发性极强，混输则 道采用“分储分输”模式，管理精细Ｅｌｉ。中国石油西 造成系统压力偏高、外输泵能耗偏大，从而降低了经 部管道公司已经开始对乌兰成品道进行分储分 济效益 ］。管网系统中各站场参数见表１。②根据该 输的改造＇２］。胜利东辛输道、中石化广州分公 管网的总体部署，未来管网规划中将会增加深冷烃的 司也已对原油、石脑油进行了分储分输试验研 产烃点，导致深冷烃产量增加。目前的管网系统已经 究Ｌ３ ］。本文提出该北区轻烃管网系统的改造方案， 无法负荷增产后的轻烃输送。 实现原稳烃、浅冷烃、深冷烃分质分输，并分析其水 力可行性，对多种输送方案进行经济性评价，为现场 运行改造提供依据。在满足生产和用户需求的条件 下，使该轻烃管网系统的投资和运营费用降低，由于 轻烃质量的优化实现了节能减排，从而减少了对环 境的污染。 １ 管网简介 某轻烃管网结构复杂，输送原稳烃、浅冷烃、深冷 图１ 某轻烃管网示意 ★基金项目：国家自然科学基金项目“成品道批次输送过程中的复杂传热传质机理研究”（Ｎｏ．５１４７４２２８）。 梁永图，２００９年毕业于中国石油大学（北京）油气储运专业，博士，教授，现任中国石油大学（北京）石油工程学院副，主要从事油气长距离 管输技术、多相管流及油气田集输技术研究工作。通信地址：北京市昌平区府学路１８号中国石油大学（北京）石油工程学院，１０２２４９ 油气田环境保护・技术研究 表１ 管网系统各站场参数 ＶｏＩ｜２５ ＮＯ．５ ２分质分输技术 分析锊网系统站场、轻烃物性、管道、外输泵、储 罐等，基于以下原则提出分质分输方案、新建管道及 泵机组改造方案：①尽量利用现有管道完成原稳烃和 由于Ｉ ＹＡ、ＢＹ、ＺＱ、ＮＹ站输送浅冷烃时各站场 共需启泵时间为２８．９ ｈ（根据平均日产量和流量计算 得出），为保证在１ ｄ内完成外输任务，以同时启泵最 少为原则考虑不同站场同时启泵的情况，提出启泵方 案如图４所示。 浅冷烃的输送，通过新建管道完成深冷烃的输送；② 各烃类产品在沿线的输送过程中不发生汽化，即管道 的沿线压力应大于各烃类产品的泡点压力；③满足轻 烃入库时的最低压力要求；④各产烃站场的外输泵应 存高效区１ 作。 ２．１浅冷 输送方案 究 ２．１．１浅冷烃外输启泵方案 北区各站场大都只产浅冷烃．因此北区管线主要 负责浅冷烃的输送。由于ＺＱ至ＺＫ的管线穿过森林 地带，基于ＨＳＥ考虑，拟通过新建管道绕过此地段， 因此提出以下两种方案。 启泵时刻 图４管网输送浅冷烃启泵方案 方案一：如图２，将Ｉ ＹＡ的浅冷烃输送至ＢＹ，再 输送至ＺＱ，新建ＺＱ至ＮＹ以及由ＮＹ至ＺＫ的管 轻烃属于成品油的一种，其水力计算可参考成品 油计算的相关公式 。北区浅冷烃输送方案一和方 线，将全部浅冷烃均经ＮＹ输送至ＺＫ。 案二水力分析结果见表２ ，浅冷烃无论是进罐还是 越库，其泵站出口压力均满足外输泵出口压力范围， 两种方案输送方案均水力町行。 表２北区管网浅冷烃输送方案水力可行性验证 ＭＰａ 图２北区浅冷烃输送方案一 方案二：如图３，将Ｉ ＹＡ的浅冷烃输送至ＢＹ，再 输送至ＺＱ，最后从ＺＱ输送至ＺＫ，新建ＮＹ至ＺＫ的 管线，将ＮＹ站浅冷烃Ａ接输送至ＺＫ。 图３北区浅冷烃输送方案二 粱永图等：某油田北区轻烃管网分质分输方案研究 ２．１．２浅冷烃输送方案比选 针对目前管网现状，为保证将全部浅冷烃统一输 送至ＺＫ，经水力验证后，可提出两套改建方案。由于两 个方案的泵站改造费用和轻烃销售收入相同，故只考虑 新建管道费用和泵站动力费用即可，方案比选见表３。 表３北区浅冷烃输送方案比选 播 启泵时刻 图６北区输送原稳烃启泵方案一 按 由表３可得，一年按３５０ ｄ计算，则方案一每年 节省动力费用４９ １６４．５元（越库为４１ ２０２元），方案 二每年节省动力费用５Ｏ ７ｌ１．５元（越库为４２ ３０８ 元）。经比较，方案一的管道建设费用为３３６万元，方 案二的管道建设费用为１３６．５万元，因此方案二为北 区浅冷烃分质分输的最优管网改建方案。 启泉时刻 图７ 北区输送原稳烃启泵方案二 对于不同站场同时启泵外输分以下情况： 方案一：ＢＥＹ与ＱＤＤ同时外输，ＢＹＹ与ＤＹＫ 同时外输。方案二：ＤＹＫ与ＱＤＤ同时外输，ＢＥＹ与 ＢＹＹ同时外输。两方案水力可行性验证结果见表４， 由于ＬＹＩ站的原稳烃产量较小（１１ ｍ ／ｄ），且该 可看出两方案均可行。 表４ 管网原稳烃输送水力可行性验证 ＭＰａ 站没有外输泵，因此新建ＢＥＹ至ＢＹＹ的管线，使 ＬＹＩ站产生的原稳烃通过地势高差自流至ＢＹＹ，将 ＢＥＹ产出的原稳烃输送至ＢＹＹ，再输至ＮＹ。ＤＹＫ 的原稳烃也输送至ＮＹ，再至ＺＫ，ＱＤＤ的原稳烃通过 ＮＹ与ＺＫ之间的管线可以直接输送至ＺＫ。具体输 送方案见图５。 图５北区原稳烃输送方案 ２．２．２原稳烃输送方案比选 ２．２．１原稳烃外输启泵方案 针对目前管网现状，为保证将北区所生产的全部 原稳烃统一输送至ＺＫ，经水力验证后，有两套可行的 启泵方案，所以根据泵站动力费用最小的原则确定最 ＢＥＹ、ＢＹＹ、ＤＹＫ、ＱＤＤ输送原稳烃时各站场共 需启泵时间为３１．８ ｈ，同样以启泵最少为原则，提出 两种启泵方案，见图６和图７。 优启泵方案。方案比选见表５，方案一每天可节省泵 油气田环境保护・技术研究 站动力费用３５３．５９元（越库为２２２．３８元）。方案二 输送深冷烃时各站场共需启泵时间为４７．７ ｈ。 故需要考虑不同站场同时启泵的情况。为保证在 １ ｄ之内完成外输任务，以同时启泵最少为原则，至 每天可节省泵站动力费用３５４．９１元（越库为２３１．２ 元）。由此可见，方案二为北区原稳烃分质分输管网 改建方案的最优方案。 表５北区原稳烃启泵方案比选 少要有三个站场同时启泵，其方案有很多种，考虑深 冷烃进入ＺＫ的最低压力要求（２．１ ＭＰａ），为保证深 冷烃输送所要求的最低压力满足泵的出口压力范 围，需进行进一步的验证，而ＢＥＥ、ＢＹＥ、ＢＹＹ的总 启泵时间为２６．７ ｈ，因此这三个外输泵站必有两个 站需同时启泵，为使沿程压降最小，提出该启泵方 案，见图１０。 按 启泵时刻 一● ’ ●－ 、 Ｉ 一 、 一 ２．３．１深冷外输启泵方案 图１０北区输送深冷烃启泵方案 由于ＢＥＥ、ＤＹＫ和ＱＤＤ站在未来会有大量的 深冷烃注入，而且ＢＥＥ站是一个正在建设中的站场， 其水力验证见表６，从表６可看出，无论是进站还 是越库，ＢＹＥ站以及ＢＹＹ站的外输泵均无法提供足够 因此针对北区管网提出深冷烃的输送方案如下：将 ＢＹＥ的深冷烃输送至ＢＹＹ，再将它们经ＺＳ节点输 送至ＮＹ，并由ＮＹ站输送至ＺＫ，ＱＤＤ的深冷烃经 ＱＤＤ节点可以直接输送至ＺＫ。至于ＢＥＥ站产出的 深冷烃，需要新建管道，在此有两种输送方案，一种是 的压力，因此需要更换外输泵，要求在输量为３０ ｍ ／ｈ 时，ＢＹＥ站外输泵提供６．２ ＭＰａ的压力，ＢＹＹ站外 输泵提供５．２ ＭＰａ的压力。其余各站的出口压力均 满足外输泵的出口压力范围，该方案水力可行。 表６管网深冷烃输送水力可行性验证 ＭＰａ 将ＢＥＥ的深冷烃输送至ＢＹＥ，一种是将ＢＥＥ的深冷 烃输送至ＢＹＹ，具体输送方案见图８和图９。 回 ＼、 ２．３．２深冷烃输送方案比选 针对目前管网现状，考虑到某些站场新产出深冷 烃，为保证将全部深冷烃统一输送至ＺＫ，经水力验证 后，可提出两套改建方案。由于两个方案的泵站改造 费用和轻烃销售收入相同，故只需考虑新建管道费用 图９北区深冷烃输送方案二 和泵站动力费用，方案比选见表７。 梁永图等：某油田北区轻烃管网分质分输方案研究 方案二 表７北区深冷烃输送方案比选 髓 ¨ Ｅ Ｙ ｆ Ｄ 班 趴 Ｎ 叩 ８ ５ １ ２ 表８ 轻烃管网系统分质分输方案新建管道参数及费用 …墓羹 嚣ｋｍ 麓韶ｒａｍ ｒｎｍ ｋｍ 由表８可知，分质分输时管道总建设费用为８４２．１ 由表７可得，方案一每天可节省泵站动力费用 ２７８．５７元（越库为１７１．２元）。方案二每天可节省泵 站动力费用２７７．２元（越库为ｌ６９．８３元）。一年按 ３５０ ｄ计算，则方案一每年节省动力费用９７ ４９９．５元 （越库为５９ ９２０元），方案二每年节省动力费用 ９７ ０２０元（越库为５９ ４４０．５元）。方案一的新建管道 费用为２２２．６万元，方案二的新建管道费用为８８．２ 万元。按投资回收期法计算 ”］，方案一的投资回收期 为２２ ａ，方案二的投资回收期为９ ａ。由此可见，方案 万元。 要保持输量不变而降低泵的扬程，目前有两种改 造方案，一种是切割叶轮，另一种是换泵处理。换泵 的费用要明显高于切割叶轮的费用，在方案比选时， 考虑泵的使用年限以及折旧等因素，从管网的长期规 划考虑，将换泵作为首选的改造方案，将切割叶轮作 为第二改造方案。由于改造过程耗时较短，可在一年 内完成，因此将泵站改造费用与管网改造后一年内所 节省的动力费用作比较，如果换泵费用小于所节省的 二为北区原稳烃分质分输管网改建方案的最优启泵 方案。 动力费用，则将该方案下的所有泵进行更换，重新选 择更为合适的泵；如果换泵费用大于所节省的动力费 用，同时切割叶轮的费用又小于所节省的动力费用， 则将该方案下的所有泵均进行切割叶轮处理；如果切 割叶轮的费用大于所节省的动力费用，则继续维持现 状，不对该方案下的泵做任何处理。计算得管网泵站 改造费用如表９所示Ｉ 。 ３经济性分析 从新建管道费用、泵站改造费用、泵站动力费用 角度将分质分输方案与管网目前采用的混合输送模 式进行经济性对比。 目前新建管道采用Ｉ ２４５ＮＢ型管材，据调查，该 种管材价格为５ ５００～６ ５００元／ｔ，取６ ０００元／ｔ计， 其他修建管道费用可近似为是管道钢材价格的 ２０ ，管径为１５９ ｍｍ，壁厚取７ ｍｍ，钢的密度７．８５ 表９ 轻烃管网系统分质分输方案泵站改造费用 方案 换泵费用／万元切割叶轮费用／Ｚ；元改造方式 ｔ／ｍ ，则可计算出每公里管道的修建费用约为２１ 万元 。 对于ＺＫ需要新建的深冷烃储罐，查询相关 ＬＮＧ储罐的价格，一个２ ０００ １ＴＩ。的深冷烃储罐建设 成本大约为１Ｏ０万元，与其相关的配套设施建设费 用约占总成本的３Ｏ ，这样新建两个深冷烃储罐， 总建设费用为２６０万元。计算得出管网新建管道费 用见表８。 由表９可知，外输泵作切割叶轮处理的改造总费 用为１２．５万元。 ： ． ０ ． √ 誓 ｌ ＿泵站的动力费用比较结果分别见表３、表５和 表７，此处不赘述。 ・３６・ 油气田环境保护・技术研究 Ｖ。１．２５ Ｎｏ．５ ：３．４轻烃销售收入 现场运行改造提供依据。经验证，分质分输输送模式 在满足生产和用户需求的条件下，使该轻烃管网系统 的投资和运营费用降低，能耗减少，环保效益更高。 参考文献 目前汽油的市场价为８ ０００元／ｔ，考虑市场的承 受能力，混烃的价格为３ １９４元／ｔ，参考我国每次的石 油价格调整，如按相同幅度，则深冷烃的售价最多上调 ６０元／ｔ。已知液化天然气的出厂价格为２ ０００元／ｔ，液 化石油气（主要成分是Ｃ ）出厂价格为４ ５００元／ｔ，假 设价格与含碳量成正比，则Ｃ 的价格为２ ８３３元／ｔ， Ｃ。的价格为３ ６６７元／ｔ。因深冷烃的主要成分是Ｃ。 ［１］于达，谢萍，黄忠胜，等．对我国成品道建设的几点 思考［Ｊ］．油气储运，２０１４，３３（１）：１—４． ［２］郭祚，张道全，刘鹏，等．西部成品道末站混油切割 改进措施［Ｊ］．油气储运，２０１１，３０（７）：５２０—５２２． ［３］支淑民，史培玉．胜利东辛输道生产运行优化的试 验研究Ｄ］．油气田地面工程，２００８，２７（３）：２９—３０． ［４］黄志全．加大炼油化工优化力度提高乙烯收率［Ｊ］．广东 化工，２００３（１）：２２—２４． 和ｃ。，假设它们含量各占５Ｏ ，取深冷烃的价格为 Ｃ。和Ｃ。的中间价格，即３ ２５０元／ｔ，涨幅为５６元／ｔ。 经管网改造后，其深冷烃产量为１ ０８６ ｔ／ｄ，则每年轻 烃的销售收入可增加２ １２８．５６万元。 ３．５结论 ［５］曹洪伟．基于顺序输送的轻烃单输方式研究［Ｊ］．中国石 油和化工标准与质量，２０１１（９）：５６—５７． 因深冷烃的售价要依据当地市场状况，其轻烃销 售收入的不确定性较大，如果保持原来的售价不变， 仅考虑新建管道费用、泵站改造费用、泵站动力费用， Ｅ６］梁永图，张妮，姜夏雪，等．轻烃管网顺序输送的可行性 研究［Ｊ］．天然气工业，２ｏ１４，３４（４）：１２１—１２４． Ｅ７］杨筱衡．输道设计与管理ＥＭ］，北京：中国石油大学 出版社，２００６． 可计算出投资回收期为９ ａ，小于石油行业标准。若 考虑资金的时间价值，则期初投入为４４５．２万元，每 年收益５０万元，则投资回收期为１５ ａ。尽管投资回 ［８］陈庆勋．成品油顺序输送分输和变管径混油量的计算 ［Ｊ］．油气储运，１９９９，１８（１）：７－８． ［９］王晶香，张雪梅．建设项目财务评价指标——投资回收 期浅析［Ｊ］．建筑管理现代化，２００４（２）：１３—１６． ［１Ｏ］张鹏，姜云，段永红，等．新建油气管道完整性管理系统 模型设计与开发口］．天然气勘探与开发，２０１０，３３（４）： ７７—８２． 收期较长，但在计算中并没有考虑轻烃销售收入，售 价每吨增长１元，每年的轻烃销售收入可增加３８万 元。而且输送方式改变之后，减少了下游炼厂轻烃处 理的任务，所带来的长期经济效益十分显著。 ４ 结束语 本研究基于未来该轻烃管网系统规划，考虑管网 系统所存在的问题而提出。通过对该轻烃管网系统 的整体改造，来实现对不同类型烃液的单储单送，同时 ［１１］高发光，陈向新．长输管道线路的长度确定［ｊ］．油气储 运，１９９８，１８（１）：２０－２１． ［１２］初飞雪，张守云，郭丽．等温输道总费用工艺参数分 析［Ｊ］．油气储运，２００５，２４（１０）：１３—１６． （收稿日期 ２０１５－０４—３０） （编辑石津铭） 提出原稳烃、浅冷烃以及深冷烃分质分输方案，分析其 水力可行性，并且对多种输送方案进行经济性评价，为 １—８月全全生产事故总量下降 监管总局新闻发言人黄教９月２４日在新闻发布会上表示，１月至８月，全全生产形势总体平稳，事故总 量下降，各类事故起数和死亡人数同比分别下降。 黄毅说，１月至８月，煤矿安全生产成效明显，煤矿事故起数和死亡人数同比分别下降３３。５ 和３８．６ ，较大事故起数 和死亡人数同比分剐下降１８．２ 和１Ｏ．６ ，重大事故同比分别下降７７．８ 和７７．９ ，连续２９个月未发生特别重大事故。 监管总局统计司李万春说，天津港“８・１２”事故发生后，各地区、各有关部门迅速开展了以危化品为重 点的安全生产大检查和专项整治。 据介绍，安全生产大检查中发现的主要问题有：一是大检查还存在薄弱环节，“上热下冷”、“政热企冷”的现象依然存 在。二是部分地方部门监管责任落实不到位、执法不严格，导致一些重大隐患、非法违法行为长期存在得不到治理。三是 企业主体责任落实不到位，隐患排查治理不彻底。督查组抽查的６３０多家企业中，８Ｏ 多的企业还存在不同程度 的问题和隐患。四是安全基础依然脆弱，全国不具备安全保障能力的小矿山、小化工，仍占总数的８Ｏ％以上，油气管道存 在的７ ｏｏｏ处重大隐患还未彻底整改。五是危险化学品安全管理的一些深层次问题亟待解决。 （摘编自工人日报２Ｏ１５一。９—２５）
