主题词：原油  低温储存  方法研究

1、  前言
大庆原油属高含腊、易凝原油，原油储存传统上利用来油温度较高的优势，进行高温储存。近年来大庆油田产量逐年递减，油温也越来越低，进行原油低温储存技术研究，保证储运安全生产，最大限度地减少冬季原油储存生产运行成本，是当务之急。
目前我公司在这方面做的工作，主要是根据生产的实际情况，利用已有的多年原油储运生产管理经验，摸索出倒罐运行方案，保证冬季生产的安全。近年来由于输量的减少及来油温度的降低，急需对原油低温储存技术进行深入细致的进一步研究。

2.  原油低温储存技术研究方向与方法的探讨
2.1  储油罐内原油的温降、温升规律及温度分布规律研究
原油的储存温度决定储油罐的运行安全和储运生产成本，研究其温降、温升规律及温度分布规律，作为储油罐群低温运行方案的设计依据，可以确保储油罐的安全运行，最大限度降低原油储存成本。研究从两个方向进行：
2.1.1  理论研究：进行储罐内原油温度分布及温降、温升规律的理论研究及计算。分别进行不同工况条件下，如储油罐处于稳罐状态、高液位状态、低液位状态、进油状态、出油状态、边进边出状态等，在不同来油温度和不同环境气象条件下（风力、风向、温度、湿度、太阳辐射、地温），储油温度分布规律及温降、温升规律的理论计算及储油热损规律的理论计算，给出不同工况条件下储油的温度分布规律及温降、温升规律及储油热损值。
图(1)
2.1.2  实验研究：进行室内模拟实验或现场实验研究，录取不同工况条件下的实验数据，并对实验数据进行分析、整理，与理论研究结果进行对比分析。
室内实验研究重点是研究处于凝析临界点附近（反常点、失流点、析蜡点）及后临界点的含蜡原油相态、流变性与罐内原油温度分布规律及温降、温升规律研究; 现场实验研究则重点研究临界点之上的罐内原油温度分布规律及温降、温升规律研究，为常规的储油罐运行方案的制定提供理论依据。
通过上述研究，确立实测的多工况条件下原油低温储存模式， 如建立某储油罐-20℃环境温度，储油罐液位高10m，罐内油温43℃，在稳罐、边进边输、进油、出油等状态下的储油罐温度分布规律及温降、温升规律，用于指导运行方案的确定。

2.2   储油罐低温储存（罐内）原油流变性研究
目前的原油流变性研究主要集中于多蜡原油输送的原油流变性研究。多年来，国内一些单位开展了一系列研究工作，初步确定了原油流变性评价体系，取得了一定的研究成果，如：
　　（１）含蜡原油相态与流型变化规律，以及表征其变化的温度参数；
　　（２）含蜡原油触变性及其全流变曲线；
　　（３）温度历史、剪切历史对含蜡原油流变性的影响；
　　（４）原油流变特性改性技术及综合处理管输工艺的实施；
　　（５）原油流变特性评价体系的初步建立与室内模拟试验方法的初步研究。
　　另外，继续开展的研究还有原油析蜡点、反常点、显触点、失流点和凝点；粘度—温度、屈服值—温度关系；析蜡强度和析蜡分布；原油触变性；原油全流变曲线和流形分析；全粘温曲线测试方法等。
 对于储油罐低温储存过程中的原油流变性研究较少。由于含蜡原油在低温下为极其复杂的流体，进行储油罐低温储存（罐内）原油流变性研究，可利用已取得的研究成果，针对储油罐低温储存的特殊性进行研究，更快地得出实用的研究成果，为实现更低温度下的原油储存奠定理论基础。

2.3  储油罐低温储存运行方案研究及安全性评估
根据储油罐温度分布规律及温降、温升规律研究和储油罐低温储存（罐内）原油流变性研究得出的研究成果，进行原油低温储存运行技术方案的研究，在保证储油罐安全运行的基础上，给出不同条件下最佳经济运行方案，主要进行以下几方面的研究：
1).不加热条件下倒罐运行方案研究。
2).加热条件下最优经济运行方案研究。
3).空罐、满罐、运行罐相结合的运行方案研究
4).超临界状态储油罐运行方案研究。
5).运行方案的可行性、安全性评估。
其中，超临界状态储油罐运行方案是指将液位较高且需长期储存的储油罐停罐，处于自然状态，使罐内原油在浮船及罐壁凝结，达到一定厚度后形成天然保温层（类似于北方冬季的冻土层），采取一定的技术措施保持这一平衡(只需较少热量供应)，使其不再继续凝结。研究重点是保持平衡的技术措施和储油罐的重新启运技术措施的研究。

2.4  原油低温储存仿真技术应用研究
随着计算机技术的不断发展，仿真技术的应用领域在不断扩大，在航空、航天、化工、核能、火电、煤炭、铁路运输、港口调度、石油、化工等方面得到广泛应用，越来越受到重视。将仿真技术应用于原油低温储存研究，与储油罐温降、温升规律及温度分布规律研究、储油罐低温储存（罐内）原油流变性研究、储油罐低温储存运行方案研究及安全性评估相结合，开发研制原油储存系统仿真软件，通过建立系统模型、仿真模型和仿真实验(仿真运行)对原油低温储存过程进行仿真，以确定最优的原油低温储存运行方案。同时进行系统仿真可大大减少研究成本，提高研究效率。软件成熟后，可进行在线仿真，由储油罐实时监测系统

提供实时数据驱动，实时模拟原油低温储存全过程，实现最优控制及预测，方便生产管理，提高原油低温储存系统的安全性，并进行仿真的原油低温储存系统工艺及操作培训。

2.5    降凝技术在原油低温储存中的应用研究
目前已有不少国家应用加降凝剂输送原油的方法，取得了良好的效果和经济效益。降凝技术在长输管道投产、长输管道常温输送、延长停输时间以及再启动等方面应用已有不少成功的例子。荷兰大陆石油公司在北海的一条原油管道长20.4km，管径286mm，原油倾点24℃。加入降凝剂200ppm使倾点降至0℃。1988年2 月由于沉船事故管道停输24d。当时海水温度在6--7℃，再启动很顺利。
降凝技术在输油管道上的成功应用，同样可以应用于原油低温储存系统中。有关含蜡原油的室内试验结果表明，除胜利原油外，大庆、任丘、中原、马岭等原油加剂综合处理后可以降凝10—15℃，低温降粘率达80%以上。降凝10—15℃，对于原油储存而言，意味着更小的储存温差，可大大减少原油储存的热损总量，减少原油储存的加热成本。
降凝技术在原油低温储存中的应用需进行细致的研究，如选择合适的药剂、合理的配比浓度、简单有效的配比工艺、长期储存的降凝效果是研究的重点。同时由于加剂综合处理后输油温度低，为析蜡、结蜡提供了外部条件，应进行原油析蜡及罐壁结蜡规律的研究以及室内试验与现场应用之间的相关性研究也是必要的。
热处理只改善低温流动性与降凝技术作用相似，降低原油凝点，但由于热处理效果的复现性和恢复性决定了原油热处理不能适用于原油低温储存。
从我国各主要油田原油的热处理试验看来，在最优热处理温度下，不同时期多次试验的结果相近，试验的复现性是好的。但大多数原油呈现出较强的恢复性，如表（1）所示为三种原油在经最优热处理温度加热后在34℃下恒温静置6—7d的凝点恢复情况,其余流变参数也恢复至未处理情况。
表（1）原油热处理后凝点的恢复情况
原油类别 热处理温度℃ 热处理后的凝点℃ 静置时间t h 静置后的凝点℃
大庆原油 60 24 132 32.5
濮阳混合原油 90 25.5 144 28
胜利原油 110 20.5 144 29.7

3.  储运销售分公司原油低温储存技术研究方案。
由于含蜡原油在低温下为极其复杂的流体，原油低温储存研究成果较少，进行这方面的研究点多面广，选择不同的研究方向，需采取不同的研究方法。根据我公司的实际情况确定以下原油低温储存研究技术方案。
  研究目标：
(1).进行储油罐温降、温升规律及温度分布规律研究
(2).研究一套适合我公司的储油罐低温储存运行方案，并进行安全性评估。
(3).开发一套储油罐低温运行监测系统
  储油罐低温运行监测系统技术方案
3.2.1  系统硬件构成：
系统由工控机数据采集系统、数据通信控制器、现场仪表（温度传感器、液位计、环境参数（风力、风向、温度、湿度、辐射、地温）传感器组成。
3.2.2  监测参数点的选择： 

图（3）原油低温储存监测系统监测点位置图
根据原油低温储存技术研究的需要，选取关键点，在储油罐的不同部位（罐壁、量油口、浮盘人口、浮盘支架等部位的不同高度）及库区工艺管线上安装测温传感器，同时安装环境参数（风力、风向、温度、湿度、照度、地温）监测传感器，并与已建的储罐液位检测系统或生产参数监测系统进行数据通信，获取其储罐液位、生产工艺状态等参数，形成一套完整的储油罐低温运行监测系统，实现储油罐的纵、横向多点温度参数及液位参数、工艺管线运行参数、环境参数（风力、风向、温度、湿度、照度、地温）等进行连续监测、记录、报警、打印等。

3.2.3  系统的软件构成：主要由以下几个软件组成：
a． 油罐群低温运行监测系统数据采集与通信软件
该软件主要用于储油罐群低温运行监测参数的采集、记录、存储、打印以及与已建DCS系统的数据通信等。
b． 油罐低温运行数据分析软件
主要用于原油低温储存数值分析，对数据进行处理与分析，对不同工况、不同环境条件下储油罐温降、温升规律及储油罐热损规律进行理论计算和实测分析，确定不同工况条件下，储油罐温降、温升规律和储油罐的热损值及热损规律，并完成多工况储油罐温降、温升规律的建模工作。
c． 油罐低温储存运行方案优化分析与安全性评估软件。
根据储油罐温降、温升规律及温度分布规律，建立多种工况条件下的原油低温储存模式，进行原油低温储存运行技术方案优化设计，确定不同条件下最佳经济运行方案，同时对其给出的优化方案进行安全评估。
主要优化及评估以下几种运行方案：
1).不加热条件下倒罐运行方案优化。
2).加热条件下最优经济运行方案优化。
3). 运行方案的可行性、安全性评估。
3.2.4  原油低温储存技术展望
原油低温储存技术是一项刚刚开始研究的新技术，但因其起步较晚，有着较多可供借鉴的成熟的研究方法和研究成果。在此基础上进行原油低温储存技术研究，能够取得较好的研究成果。能有效地解决我公司目前存在的原油低温储存的技术问题。

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