中国油气管网运行关键技术及展望

管道是连接油气产业链上下游的关键纽带,是现代能源体系和现代综合交通体系的重要组成部分。在油气体制深化改革和“碳达峰、碳中和”战略目标下,油气管道正朝着大型化、网络化、多元化的方向发展,为大规模复杂管网的运行管理带来了新的机遇和挑战。基于我国油气管网发展现状,聚焦系统分析、仿真优化、运行监测和新型管道输送4个关键领域,剖析了油气管网运行相关研究的发展动态以及面临的难点,包括管网系统可靠性和韧性评估技术、管网运行仿真和调运优化技术、管道本体监测与修复技术以及氢气、甲醇、液氨、LNG管道输送技术等。针对“全国一张网”新阶段和“多能源互补”新动向,总结了数字孪生、智能调控、智能预警、多网融合等前瞻性技术攻关方向,旨在推动我国油气管网安全、高效、绿色转型。最后,提出展望:现阶段,需要立足我国能源资源禀赋,加快适应新形势下的管网运营模式,发挥油气管网在“全国一张网”发展新阶段下的能源大动脉作用;未来,需要稳步推进多元介质的管网灵活输送,挖掘油气管网在综合立体交通和综合能源系统中的发展潜力。

考虑配送成本和油库利用率的成品油配送系统多目标优化

成品油配送是指将多种油品从上游炼厂依据运输计划输送至下游销售油库的过程,除了要保障成品油配送系统的经济效益,还应尽量维持成品油配送设施的高利用效率,提高成品油配送系统的整体运行效率。目前,对于成品油配送系统优化,已有国内外成品油配送计划制定通常以配送成本最低为目标,而忽略了中转油库的利用效率。而且,作为成品油配送系统中的重要节点,中转油库的库存管理极为关键,若油库库存管理混乱无效或效率低下,不仅不利于成品油配送系统的高效运行,甚至会影响成品油的正常供应。本文针对中转油库,基于现有研究基础上,引入周转次数、人均周转量、吨油运行成本、吨油作业时间4个油库利用率评价指标,并基于此评价投入使用的中转油库是否处于高效运行状态。此后,综合考虑油品运输和中转油库运行成本以及中转油库利用效率,对炼厂供应能力、销售油库需求、运输能力、油库库存等约束进行考虑,并以成品油配送系统成本最小和中转油库周转次数最大为目标函数,构建了成品油配送系统的多目标混合整数线性规划模型,并采用增广—约束方法对模型进行求解。研究成果成功应用于我国西北地区某成品油配送系统,经过现场真实数据的验证可得:中转油库的周转次数和人均周转量最高可分别提升48.1%和54.3%,吨油运行成本和吨油作业时间最高可分别降低52.8%和58.3%。本研究成果对区域成品油供输计划、中转油库运行计划的制定具有一定的指导意义。

西南某管道顺序输送航煤质量指标分析

随着航空工业的发展,航煤需求量日益增长,利用成品油管道顺序输送航煤可有效保证机场供油的稳定。为了研究航煤经长距离、大落差成品油管道顺序输送后质量指标的变化情况,在西南某管道开展了航煤顺序输送现场试验,通过对管道沿线各个站场的航煤批次进行采样、化验得到航煤的各项质量指标。基于此总结航煤顺序输送过程中电导率、馏程质量指标以及混油体积的变化规律,并对比了航煤顺序输送过程中现场实际混油量和汽柴混油量计算经验关系式的计算值。结果表明:航煤在西南某管道顺序输送过程中,电导率呈起伏状变化,馏程几乎不变,航煤经西南某管道顺序输送后,电导率及馏程均符合要求,验证了利用成品油管道增输航煤是可行的;此外,汽柴混油量计算经验关系式对航煤-柴油混油量的计算结果与现场实际值的最大误差为31.2%,最小误差为4%,平均误差为17.1%,由此可知汽柴混油量计算经验关系式亦可用于航煤顺序输送过程混油量的估算。该研究成果可为成品油管道航煤顺序输送方案的制定提供参考。

油田注水管网能耗优化控制

注水系统的能耗在油田开发总能耗中占比很大,对水驱管网进行优化能达到降低能耗提高油田收益的目的。由于油田注水管网的复杂性和注水井数目的庞大,水驱管网的优化比较困难,目前很多学者对油田注水开采进行的研究多是针对油藏模拟展开的,对注水管网优化的研究相对较少。因此在满足各种技术和操作约束的条件下,以管网运行费用最小为目标函数建立模型,计算出注水站最佳注水方案及每口注水井的节流压力降。将模型应用于2个注水泵站和11个注水井的环状油田注水管网中,结果表明该模型在保证油田注水管网能耗最低的情况下,90.9%的注水井注水量偏差小于10%,61.5%的注水井偏差在5%以下,注水量偏差在可接受范围之内。

大落差成品油管道水联运投产全过程模拟

投产试运是保证成品油管道后续安全运行的关键环节,需要提前制定安全可靠的投产方案。目前,投产方案大多依据实践经验进行编制,无法准确预测投产过程中管道沿线各点水力状况。为了确保大落差成品油管道投产过程的安全可靠,针对水联运投产的3个阶段,分别建立了相应的数学模型。利用这些模型,计算了大落差成品油管道投产过程中全线的水力参数;预测了充水扫线阶段全线不满流段的分布位置和长度;给出了投产过程各个阶段的配泵方案;实现了油水置换过程中油水混合物体积和油水界面的监测。研究结果可为大落差成品油管道投产方案的制定提供参考。