克—乌管道稠稀油混输的优化运行

克—乌管道稠稀油混输的优化运行

袁亮1买斌虎2石远1沈晓燕1

1新疆油田公司工程技术研究院2新疆油田公司重油公司

针对克—乌管道稠稀混输要求，建立了以稀油掺混比例最小以及管输过程能耗最低的多目标函数的稠稀混输运行方案优化数学模型。将主观赋权与客观赋权有机结合，确定了不同子目标函数值的组合权重。以稠油输送任务6 000 t/d为例，对克—乌管道混输运行方案进行优化模拟计算，确定该任务输量下，稀稠比例6∶4为最优，同时给出管线运行的相关优化参数。

稠稀混输；能耗；多目标函数；优化；组合权重

新疆油田随着风城超稠油SAGD开采技术的突破和建设新疆大庆的需要，风城稠油产量不断增加，部分超稠油需通过已建的克—乌两条管道进行掺稀油外输。因此，有必要开展克—乌管道混输优化运行技术研究，在确保完成稠油输送任务的前提下，减小稀油掺混比例，降低输油能耗，提高在役管道的经济效益。

1 稠稀油混输优化模型建立

整体设定输油能耗最低和稀油掺混比例最小两个优化目标，采用非线性多目标规划方法构建目标函数。

式中C为日输油能耗（kJ/d）；a1为权重；N为稠稀油掺混比例；a2为权重；Cp为热泵站动力能耗（kJ/d）；Ch为热力能耗（J/d）；i为站号；n为热泵站号；G′、G″为两条管道日输混油量（t/d）（注：两条线的输量分配额优化方法比较简单，这里不作说明）；H′i、H″i为两条管道第i站的泵提供的扬程（m）；η′pi、η″pi为两条管道第i站的泵效率；c为原油比热容（kJ/(kg·℃)）；T′ri、T″ri分别为两条管道第i站的出站温度（℃）；T′zi、T″zi为两条管道第i站的进站温度（℃）；η′hi、η″hi为两条管道第i站加热炉效率。

出站温度约束为

进站温度约束为

出站压力约束为

进站压力约束为

泵站特性约束为

加热炉特性约束为

式（6）～（11）中：Pri为第i站出站压力（Pa），为第i站允许最高出站压力（Pa）；Pzi为第i站进站压力（Pa）；为第i站允许最低进站压力（Pa）；为第i站最高升压值（Pa）；Ai、Bi分别为第i站泵站系数；Q为体积流量；m为原油流态系数；ΔTi为第i站最大升温值（℃）；Sri为第i站加热炉有效热负荷（kW）；为第i站最大出站温度；为第i站最低进站温度。

2 求解过程

具体求解过程见图1。

图1 多目标优化迭代计算流程

本文采用极大型评价指标进行量纲的归一化处理。

将层次分析法和熵值法确定的权重进行组合，得到新的组合权重。

（3）令α和β表示主、客观方法的相对重要程度，满足0≤α≤1，0≤β≤1，且α+β=1，满足

3 模拟计算

以输送稠油任务6 000 t/d为例对混输运行方案进行模拟计算，计算结果见表1。

表1 目标值评价结果

由表1看出，在稀油比例最小的情况下由于沿线温降较大，摩阻大，能耗损失巨大，目标值较大；而日输油能耗最低的方案，由于稀稠油比例较大，其目标值也不是最小。最终确定稀稠油比例为6∶4作为最优输送方案。

从运行数据可以反映出各站需控制的出站温度和出站压力情况，为克—乌管道今后的生产运行提供参考。

4 结论

（1）针对克—乌管道稠稀混输要求，建立了以稀油掺混比例最小以及管输过程能耗最低的多目标函数的稠稀混输运行方案优化数学模型。

（2）将主观赋权与客观赋权有机结合，确定了不同子目标函数值的组合权重。

（3）以稠油输送任务6 000 t/d为例，对克—乌管道混输运行方案进行优化模拟计算，确定该任务输量下，稀稠比例6∶4为最优，同时给出管线运行的相关优化参数，为今后克—乌管道不同任务输量下的高效运行提供理论支持。

（栏目主持 杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.011