现场混输原油凝点估算新方法

贺常兵 张敬业 周靖林

（1.中国石化巴陵石化分公司，湖南 岳阳 414014；2.北京化工大学信息科学与技术学院，北京 100029）

凝点是指在一定条件下原油失去流动性的最高温度，它是原油输送工艺计算和运行方案确定中所需的基本参数之一。工程上常将输送原油的凝点温度作为现场原油输送温度的依据。

巴陵石化现场原油输送温度是通过输送原油的凝点来确定的，由于现场输送原油的品类多，现场输送的原油多为混输原油。目前现场混输原油的凝点温度的估算一般采用保守的方法，将混输原油中凝点的最高值作为混输原油的凝点温度，从而保证了现场输送原油的安全性，但会造成混合原油中的一部分低凝点原油在储存和输送过程中温度加温过高，造成蒸汽浪费或不必要的管道沿线电伴热。巴陵石化年输送原油约为200t/年，现场曾做过统计计算，当原油输送温度降低1度时，可节约煤炭费用或相关电费约27万/年。因此对现场混输原油凝点的估算极为重要。

理论研究表明[1]：不同凝点的原油混合后，混合原油的凝点通常介于两组分原油的凝点之间，并且与组分原油的掺混比例一般不呈线性关系。巴陵石化现场原油输送的种类多，混合比例波动大，采用实验室离线测量的方法是不现实的。现场对混输原油凝点的准确值要求不太高，一般情况下，只要混输原油凝点的估算值温度高于真实值即可，这样才能保证了现场原油输送的安全性。本文基于上述要求，采用了一种新的改进方法估算现场混输原油的凝点值，对现场的实际应用具有重要意义。

1 实验室混合原油凝点的计算

实验室条件下，目前常用的两种原油混合凝点的计算方法[2，3]如下：

其中，C1,2=2(2T1,2−T1−T2)，B1,2有4种不同的计算方法：

T为两种混合油的理论计算凝点；T1和T2是混合前两种原油对应的凝点；w1和w2是两种原油混合时的质量比例；T1,2为两种组分原油按1∶1混合后的实测凝点。

若无法测得原油按1∶1混合后的实测凝点T1,2，则只能近似认为 2T1,2=T1+T2，此时式（1）简化为线性加权模型[4]

用式（1）计算可以较好的预测两种原油的混合凝点，在实验室得到了很好的应用，但前提条件必须已知两组分原油按1∶1混合后的实测凝点。在此基础上，陈俊[2]等人通过对大量混合原油凝点数据的分析，结合已有的凝点计算模型，提出了混合原油凝点计算的一个新经验关系式，利用该关系式，只须知道各组分原油的凝点，就可以计算任意混合比例条件下混合原油的凝点。

陈俊[1]等人通过分析认为两组分原油按 1∶1混合后，混合原油凝点的实测值与按式（2）加权计算值偏差的绝对值和两组分原油凝点之差值的绝对值之间具有良好的相关性，通过拟合大量数据得到如下式子

其中，T1,2m为两组分原油按 1∶1混合后的实测凝点值，T1,2c为两组分原油按1∶1混合后由式（2）计算的加权凝点值，T1和T2是混合前两种原油各自的凝点值。

式（3）两边去掉绝对值，得到

与式（1）相比，C1,2相当于

当两组分原油按1∶1混合后的实测凝点值T1,2未知时，式（1）化为

式（6）中C1,2的符号有时取正，有时取负，但就多数两组分混合原油而言，C1,2取正号[6]。对于两组分中高粘度原油时，C1,2一般取负号。

通过计算表明：式（6）对混合原油凝点的计算结果与现有实验室模型的计算结果的准确性相当，估算的混合原油凝点值一般在真实值附近波动。通过这种方法，不用测量原油按 1∶1混合后的实测凝点T1,2，即可估算出混输原油的真实值，相对于以往的传统的方法有较大的改进。

2 改进的混合原油凝点计算

现场混合原油输送时，原油输送温度是通过现场混合输送原油的凝点值来估算的。由于现场原油的输送对安全性要求较高，采用式（6）计算时，计算值与混合原油凝点的真实值较为接近，准确性得到了保证。但当式（6）得到的计算值比真实混合原油凝点低时，采用该种方法估算混合原油的凝点就不能保证原油输送的安全要求，会产生一系列的安全隐患，这在现场一般是不允许的。

笔者通过多年的现场经验，对陈俊等人的方法进行了改进，改进后的计算方法较为保守，但对安全性要求较高的现场更为实用，通过这种方法计算中的混合原油凝点值一般比真实值要高，比线性加权计算的值更为准确，具体计算方法如下。

对于二组分原油，由于现场无法测得原油按1∶1混合后的实测凝点T1,2，首先估算出混合原油的加权凝点值Tmid

式中，T1和T2是混合前两种原油对应的凝点值，并且假定T1是高凝点原油，T2是低凝点原油，即T1＞T2。

混合原油的凝点值可以用下式来表示

式中，C1,2=±0.698w1w2|T1−Tmid|[1]，B1,2有两种计算方法

1）B1,2=1−w1/2+w2/2。

2）B1,2=1+w1/2−w2/2。

考虑到现场的实际情况，现场输送的原油可能是高粘度油，也有可能是低粘度油，C1,2的正负不确定，故B1,2C1,2的计算结果有4种

采用式（8）的方法计算得到的混合原油凝点值，从本质说相当于计算高凝点原油和加权凝点原油按一定比例混合的凝点值。加权凝点原油指的是原油的凝点值等于高凝点原油和低凝点原油混合计算得到的凝点加权值，它仅仅在理论上存在，现实中并不一定真的存在。

当采用式（8）计算混合原油的凝点值时，应遵守以下准则：①对于不同组分原油混合后的凝点值，一般偏向于高凝点油的凝点即凝点上升现象，故B1,2C1,2一般选取4种计算结果中的最大值；②当高凝点原油的比重占到混合油的80%以上时，混合原油的凝点可以取4个计算结果中的较大值（一般选取次大值）；③当计算得到的混合凝点值都不在高凝点原油值和加权凝点原油值之间时，混合原油凝点值取高凝点原油值。

3 计算实例

3.1 两组分混合原油凝点计算

两组分混合原油凝点分别为鄯善原油T1=19.5℃，轮2原油T2=−20℃。两组分原油按1∶1混合后的凝点为T1,2m=14℃，实验数据来自文献[1]。

将表1数据画成曲线，曲线如图1所示。横轴为轮2原油所占比例，纵轴为混合原油的凝点值。由图中可以直观的看出，采用改进后的方法计算混合原油凝点值一般比真实的凝点值要高，这对于准确性要求不高的现场混输原油凝点估算已经可以满足基本要求。

从表1和图1中均可以看出，对于绝大部分情形，本文提供的计算方法能较好地满足现场应用要求：计算凝点不低于实测凝点，仅有一组计算数据低于但十分接近于实测凝点。考虑到实际测量中的误差，可以得出结论：本文改进的计算方法能在高凝点时具有较大的安全裕度，低凝点时同实测值相比具有很好的拟合度。为了验证该结论，我们又将该方法的计算值和巴陵石化的实测值进行了比较。

图1 二组分混合原油实测凝点与不同计算方法结果比较

3.2 巴陵石化现场数据凝点数据估算

将式（8）的方法用于现场混输原油的计算中，番禺原油T1=34℃，泊南原油T2=14℃，具体计算结果如表 2所示。两组分原油按 1∶1混合后的凝点为 T1,2m=28℃。实验数据来自于巴陵石化供销部提供的数据。

表2 巴陵石化现场混输原油凝点估算（℃）

从表2中可以看出，本文的计算方法能较好地模拟巴陵石化的混合原油凝点，且具有一定的安全裕度。同时，计算的凝点相对于混合原油中的最高凝点来说，计算的凝点有了较大幅度的下降，平均凝点下降约3℃。因此，对于巴陵石化的输油工艺来说，本文的方法能较大幅度地降低能源消耗，且几乎不需要增加新的设备，因而具有良好的应用前景。

3.3 现场应用

为实现快速凝点快速估算使其能满足现场应用，我们开发了相关计算软件。在该软件中，对各种可能的原油性质通过事先添加到数据库并提供相关的修改功能，混合比例则是根据现场的相关操作数据或操作工人直接调配得到。实际输出的为建议输送温度（混合凝点加沿程温降再加一些安全裕度），图2为现场应用截图，表3为现场二组分原油的建议输送温度。现场中因快速卸油需要，实际输油温度一般较高。但根据我们提供的建议温度数据，现场已全面停止使用沿程管线电伴热措施试运行两个多月，各项监测数据表明系统运行良好，实现了较大幅度的节能降耗。

图2 现场调度操作界面

表3 现场应用记录数据

4 结论

1）在现场原油输送过程中，当两组分原油按1∶1混合后的凝点值无法测量，即可采用改进后的方法估算原油在任意混合比例下的混合原油凝点值，估算的混输原油凝点值一般高于混输原油的真实凝点值，比较符合现场的安全性要求。

2）改进后的计算模型在一定程度上保证了原油模型的计算精度，比较适用于对真实混合原油凝点值要求不高，但对安全性要求较高的现场。

3）新模型的计算方法在现场具有很好的可操作性，计算方法快捷简便，一定程度上降低了能耗，节约了能源。

4）尽管本文的方法是针对巴林石化特定的环境改进的，但是我们的计算例题表明，该方法也能较好地应用到其他具有混合输油的企业中。

[1]陈俊, 张劲军, 张帆. 计算混合原油凝点的一种新方法[J]. 石油大学学报,2003,(27).

[2]朱海山, 汪大林. 渤南油田群混合原油凝固点变化规律研究[J]. 中国海上油气, 2006,(18).

[3]刘天佑,孙维中,高艳清,徐诚.多组分混合原油常温输送技术[J].油气储运, 1999, 18(9)∶1-7.

[4]刘天佑,张秀杰,徐诚.新疆混合原油凝固点的计算[J].油气储运,1993, 12(2)∶37-42,45.

[5]李传宪.原油流变学[M].山东东营∶中国石油大学出版社，2006∶175-178.