CN116263845A - 基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法及装置，涉及石油储运的技术领域，包括：获取管道设计参数、原油物理性参数、设备参数以及地貌参数，并对原油外输管道添加虚拟节点；将两种的原油进行混合，并获取混合体积比、剪切度、温度节点下的混合原油粘度，并将混合体积比以及原油物理性参数输入至预选模型中以获取预测原油粘度，对预选模型进行评价以获取预选模型评价值以获取最优预选模型；构建目标函数并建立约束方程，获取混合体积比、剪切度、温度节点以获取最优预选模型下的原油估计粘度，求取目标函数在约束方程下的最优解以获取混合原油输送系统最优方案。通过本发明可以实现生产运营的精细化管理。

Description

基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法及装置

技术领域

本发明涉及商用厨房灭火技术领域，尤其是涉及一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法及装置。

背景技术

我国生产的原油大多粘度高，易冷凝，联合站间原油输送一般采用加热输送方式，根据原油物性参数及管道水力、热力条件，沿程设置增压、加热点，沿程不同区块的原油插输进入，由油泵为油流提供压力能以克服摩擦损失和高差损失，加热装置提高输送温度以保证管道内油流温度高于凝点，防止发生凝管事件。

伴随油田开发，新建产能区块增加、开发生产部署调整都可能造成区块产量变化，都可能造成混合原油物性变化，尤其是混合原油粘度的变化，它是影响管道摩阻的重要参数，同时对系统运行温度的定义具有重要影响，是关系运行管理优化和决策的关键参数。

在实际生产中，混合原油粘度参数的获得一般需要通过专业机构采用专门设备测试获得，取样、检测、分析周期长、工作量大、效率较低，同时受取样时生产情况变化及测试分析人员经验等人为因素影响，测试结果存在一定的差异性。

近年来，油田生产数字化水平不断提升，实时获取关键参数、制定优化对策、形成运行优化调整方案，实现生产运行的精细管理、智能管控已经成为发展的必然要求。这种以人工化验、分析和经验决策的粗放式生产管理模式已不能满足需求，因此亟需对现有技术中的生产管理模式进行改进，提出优化方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法及装置，以实现生产运营的精细化管理，摆脱依靠人工化验、分析和经验的粗放式生产管理，在区块产量变化的工况下，提供高效率、可量化的原油输送优化方案。

本发明提供了一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法，具体包括如下步骤：

S1：获取管道设计参数、原油物理性参数、设备参数以及地貌参数，并对原油外输管道添加虚拟节点；

S2：将两种的原油进行混合，并获取混合体积比、剪切度、温度节点下的混合原油粘度，并将所述混合体积比以及所述原油物理性参数输入至预选模型中以获取预测原油粘度，基于所述混合体积比、所述混合原油粘度、所述预测原油粘度对所述预选模型进行评价以获取预选模型评价值，所述预选模型的数量大于一个；

S3：基于所述预选模型评价值获取最优预选模型；

S4：构建目标函数并建立约束方程，获取混合体积比、剪切度、温度节点以获取最优预选模型下的原油估计粘度，基于所述管道设计参数、原油物理性参数、设备参数、地貌参数以及所述原油估计粘度求取所述目标函数在约束方程下的最优解以获取混合原油输送系统最优方案。

优选的，所述管道设计参数包括管道长度、管道内径、管道壁厚、管道设计承压；

所述原油物理性参数包括原油密度、热容、最低输送温度；

所述设备参数包括现行工况下加热炉、外输泵运行工况和储罐最低允许入口压力；

所述地貌参数包括外输管道沿线海拔高度、沿线地温以及总传热系数；

所述并对原油外输管道添加虚拟节点用于表征外输管道的拓扑结构，包括外输泵进入口节点、加热炉进入口节点、管道分段节点。

优选的，所述预选模型包括阿伦尼斯模型Ⅱ、双对数模型、双对数修正模型Ⅲ以及Cragoe修正模型的一种或多种。

优选的，所述双对数修正模型Ⅲ获取预测原油粘度的公式如下：

X_i—第i种组分原油的体积分数；

μ_m—预测原油粘度；

μ_i—第i种组分原油的粘度；

μ_jk—第j种、k种原油按1：1质量或体积比混合后的混合油粘度。

优选的，所述基于所述混合体积比、所述混合原油粘度、所述预测原油粘度对所述预选模型进行评价以获取预选模型评价值的步骤包括：

采用如下公式获取平均误差、最大绝对误差作为评价指标：

ARD—平均误差；

MRD—最大误差；

μ_p—混合原油粘度；

μ_m—混合体积比以及所述原油物理性参数输入至预选模型中获取的预测原油粘度；

采用极差变换法对所述评价指标进行归一化处理：

x_ij—评价指标值；

y_ij—标准化处理后评价指标；

采用如下公式获取综合评价矩阵以获取预选模型评价值：

E＝w^TY

w—绝对平均偏差、最大绝对偏差的权重值矩阵；

Y—经无量纲化处理后的归一化指标值矩阵。

优选的，构建目标函数并建立约束方程的步骤包括：

所述目标函数为外输泵年运行费用、加热炉年运行费用、加热炉及外输泵年折旧费用之和最小:

minf＝N^p+N^f+N_d:

N^p—外输泵年运行费用；

N^f—加热炉年运行费用；

N_d—加热炉及外输泵年折旧费用；

式中，外输泵年运行费用：

P₁—泵进口压力

P₂—泵出口压力

Q_1,2—增压介质液量

t—运行时间；

η_p—外输泵效率；

σ_e—电费；

采用如下公式获取加热炉年运行费用：

c—原油比热容；

ρ—原油密度

Q_2,3—加热介质流量

T₂—加热炉进口温度

T₃—加热炉出口温度

σ_f—加热炉燃料费用；

η_R—加热炉效率；

c_H—燃料油低位发热值；

采用如下公式获取加热炉及外输泵年折旧费用：

N_d＝D^fσ_bf+D^pσ_bp

D^f—加热炉购置费用；

σ_bf—加热炉折旧率；

D^p—外输泵购置费用；

σ_bp—外输泵折旧率；

满足如下约束条件：

管道水力约束，即：

p_i-p_i+1-F_i,i+1＝0i∈{3,4,5...n-1}

F_i,i+1—节点i到节点i+1的摩阻损失和重力势能损失之和；

Q_i,i+1—节点i到节点i+1的管段流量值；

v_i,i+1—节点i到节点i+1的原油粘度值

d_i,i+1—节点i到节点i+1的管道内径；

L_i,i+1—节点i到节点i+1的管长；

ρ_i,i+1—节点i到节点i+1的原油密度；

H_i,i+1—节点i到节点i+1的高差；

g—重力加速度

外输泵水力约束，即：

P_i-P_i+1+ΔP＝0i＝1；

P_i—节点i压力；

ΔP—外输泵增压值；

满足如下热力约束条件：

管道热力约束，即：

T_i—节点i温度；

T_huanjin—环境温度；

α_i,i+1—苏霍夫公式中的无量纲数；

b_i,i+1—苏霍夫公式中的无量纲数；

ΔI_i,i+1—油流水力坡降；

K_i,i+1—节点i到节点i+1之间的管段总传热系数；

联合站有加热炉热力约束，即：

T_i+ΔT-T_i+1＝0i＝2；

ΔT—加热炉升温值；

采用如下公式构建全局约束：

外输管道油品出口温度高于油品最低输送温度，即：

T_n≥T_min；

管道油品入口温度高于加热炉最低加热温度，即：

T₃≥T_min,f；

管道油品入口温度低于加热炉最高加热温度，即：

T₃≤T_max,f；

管线油品入口压力低于管线设计承压，即：

P₂≤P_max；

管线油品出口压力高于最低允许压力，即：

P_n≥P_min。

T_min—油品最低输送温度；

T_min,f—加热炉最低加热温度；

T_max,f—加热炉最高加热温度；

P_max—管线设计承压；

P_min—最低允许压力。

另一方面，本发明提供了一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化装置，包括：

信息获取模块：用于获取管道设计参数、原油物理性参数、设备参数以及地貌参数，并对原油外输管道添加虚拟节点；

最优模型预选模块：用于将两种的原油进行混合，并获取混合体积比、剪切度、温度节点下的混合原油粘度，并将所述混合体积比以及所述原油物理性参数输入至预选模型中以获取预测原油粘度，基于所述混合体积比、所述混合原油粘度、所述预测原油粘度对所述预选模型进行评价以获取预选模型评价值，所述预选模型的数量大于一个；

模型选定模块：用于基于所述预选模型评价值获取最优预选模型；

方案确定模块：用于构建目标函数并建立约束方程，获取混合体积比、剪切度、温度节点以获取最优预选模型下的原油估计粘度，基于所述管道设计参数、原油物理性参数、设备参数、地貌参数以及所述原油估计粘度求取所述目标函数在约束方程下的最优解以获取混合原油输送系统最优方案。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供了一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法及装置，具体包括：S1：获取管道设计参数、原油物理性参数、设备参数以及地貌参数，并对原油外输管道添加虚拟节点；S2：将两种的原油进行混合，并获取混合体积比、剪切度、温度节点下的混合原油粘度，并将混合体积比以及原油物理性参数输入至预选模型中以获取预测原油粘度，基于混合体积比、混合原油粘度、预测原油粘度对预选模型进行评价以获取预选模型评价值，预选模型的数量大于一个；S3：基于预选模型评价值获取最优预选模型；S4：构建目标函数并建立约束方程，获取混合体积比、剪切度、温度节点以获取最优预选模型下的原油估计粘度，基于管道设计参数、原油物理性参数、设备参数、地貌参数以及原油估计粘度求取目标函数在约束方程下的最优解以获取混合原油输送系统最优方案。通过本发明提供的方法及装置可以实现生产运营的精细化管理，摆脱依靠人工化验、分析和经验的粗放式生产管理，在区块产量变化的工况下，提供高效率、可量化的原油输送优化方案。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法混合原油外输管道的工艺流程图；

图3为本发明实施例提供的一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法实施例二提供的混合原油双对数模型测试值与实测值对比图；

图4为本发明实施例提供的一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法实施例二提供的优化前后沿线压力对比图；

图5为本发明实施例提供的一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法实施例二提供的优化前后沿线温度对比图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，油田生产数字化水平不断提升，实时获取关键参数、制定优化对策、形成运行优化调整方案，实现生产运行的精细管理、智能管控已经成为发展的必然要求，基于此，本发明实施例提供的一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法及装置，可以实现生产运营的精细化管理，摆脱依靠人工化验、分析和经验的粗放式生产管理，在区块产量变化的工况下，提供高效率、可量化的原油输送优化方案。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法进行详细介绍，

如图1所示，本发明提供了一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法，具体包括如下步骤：

S1：获取管道设计参数、原油物理性参数、设备参数以及地貌参数，并对原油外输管道添加虚拟节点；

S2：将两种的原油进行混合，并获取混合体积比、剪切度、温度节点下的混合原油粘度，并将所述混合体积比以及所述原油物理性参数输入至预选模型中以获取预测原油粘度，基于所述混合体积比、所述混合原油粘度、所述预测原油粘度对所述预选模型进行评价以获取预选模型评价值，所述预选模型的数量大于一个；

S3：基于所述预选模型评价值获取最优预选模型；

S4：构建目标函数并建立约束方程，获取混合体积比、剪切度、温度节点以获取最优预选模型下的原油估计粘度，基于所述管道设计参数、原油物理性参数、设备参数、地貌参数以及所述原油估计粘度求取所述目标函数在约束方程下的最优解以获取混合原油输送系统最优方案。

优选的，所述管道设计参数包括管道长度、管道内径、管道壁厚、管道设计承压；

所述原油物理性参数包括原油密度、热容、最低输送温度；

所述设备参数包括现行工况下加热炉、外输泵运行工况和储罐最低允许入口压力；

所述地貌参数包括外输管道沿线海拔高度、沿线地温以及总传热系数；

所述并对原油外输管道添加虚拟节点用于表征外输管道的拓扑结构，包括外输泵进入口节点、加热炉进入口节点、管道分段节点。

优选的，所述预选模型包括阿伦尼斯模型Ⅱ、双对数模型、双对数修正模型Ⅲ以及Cragoe修正模型的一种或多种。

优选的，所述双对数修正模型Ⅲ获取预测原油粘度的公式如下：

X_i—第i种组分原油的体积分数；

μ_m—预测原油粘度；

μ_i—第i种组分原油的粘度；

μ_jk—第j种、k种原油按1：1质量或体积比混合后的混合油粘度。

优选的，所述基于所述混合体积比、所述混合原油粘度、所述预测原油粘度对所述预选模型进行评价以获取预选模型评价值的步骤包括：

采用如下公式获取平均误差、最大绝对误差作为评价指标：

ARD—平均误差；

MRD—最大误差；

μ_p—混合原油粘度；

μ_m—混合体积比以及所述原油物理性参数输入至预选模型中获取的预测原油粘度；

采用极差变换法对所述评价指标进行归一化处理：

x_ij—评价指标值；

y_ij—标准化处理后评价指标；

采用如下公式获取综合评价矩阵以获取预选模型评价值：

E＝w^TY

w—绝对平均偏差、最大绝对偏差的权重值矩阵；

Y—经无量纲化处理后的归一化指标值矩阵。

优选的，构建目标函数并建立约束方程的步骤包括：

所述目标函数为外输泵年运行费用、加热炉年运行费用、加热炉及外输泵年折旧费用之和最小:

minf＝N^p+N^f+N_d:

N^p—外输泵年运行费用；

N^f—加热炉年运行费用；

N_d—加热炉及外输泵年折旧费用；

式中，外输泵年运行费用：

P₁—泵进口压力

P₂—泵出口压力

Q_1,2—增压介质液量

t—运行时间；

η_p—外输泵效率；

σ_e—电费；

采用如下公式获取加热炉年运行费用：

c—原油比热容；

ρ—原油密度

Q_2,3—加热介质流量

T₂—加热炉进口温度

T₃—加热炉出口温度

σ_f—加热炉燃料费用；

η_R—加热炉效率；

c_H—燃料油低位发热值；

采用如下公式获取加热炉及外输泵年折旧费用：

N_d＝D^fσ_bf+D^pσ_bp

D^f—加热炉购置费用；

σ_bf—加热炉折旧率；

D^p—外输泵购置费用；

σ_bp—外输泵折旧率；

满足如下约束条件：

管道水力约束，即：

p_i-p_i+1-F_i,i+1＝0i∈{3,4,5...n-1}

F_i,i+1—节点i到节点i+1的摩阻损失和重力势能损失之和；

Q_i,i+1—节点i到节点i+1的管段流量值；

v_i,i+1—节点i到节点i+1的原油粘度值

d_i,i+1—节点i到节点i+1的管道内径；

L_i,i+1—节点i到节点i+1的管长；

ρ_i,i+1—节点i到节点i+1的原油密度；

H_i,i+1—节点i到节点i+1的高差；

g—重力加速度

外输泵水力约束，即：

P_i-P_i+1+ΔP＝0 i＝1；

P_i—节点i压力；

ΔP—外输泵增压值；

满足如下热力约束条件：

管道热力约束，即：

T_i—节点i温度；

T_huanjin—环境温度；

α_i,i+1—苏霍夫公式中的无量纲数；

b_i,i+1—苏霍夫公式中的无量纲数；

ΔI_i,i+1—油流水力坡降；

K_i,i+1—节点i到节点i+1之间的管段总传热系数；

联合站有加热炉热力约束，即：

T_i+ΔT-T_i+1＝0 i＝2；

ΔT—加热炉升温值；

采用如下公式构建全局约束：

外输管道油品出口温度高于油品最低输送温度，即：

T_n≥T_min；

管道油品入口温度高于加热炉最低加热温度，即：

T₃≥T_min,f；

管道油品入口温度低于加热炉最高加热温度，即：

T₃≤T_max,f；

管线油品入口压力低于管线设计承压，即：

P₂≤P_max；

管线油品出口压力高于最低允许压力，即：

P_n≥P_min。

T_min—油品最低输送温度；

T_min,f—加热炉最低加热温度；

T_max,f—加热炉最高加热温度；

P_max—管线设计承压；

P_min—最低允许压力。

实施例二：

结合图2至图5，本发明提供的实施例二对本发明提供的实施例一进行了阐述：

在本发明提供的实施例二中，按照两种汇入原油混合体积比为0:100、两种汇入原油混合体积比为1:1，两种汇入原油混合体积比为100:0、正产运行混合体积比、0.6倍正产运行混合体积比及1.5倍正常运行混合体积比配制混合原油；在原油最低输送温度到80℃之间，以5℃为间隔确定温度点；剪切率分别取10s-1、100s-1。测定不同混合体积比、不同剪切率、不同温度节点下混合原油粘度，生成评价结果，如表1所述

表1生成入口混合原油的粘度模型评价结果

由此可知，在本发明提供的实施例二中，双对数修正模型Ⅲ为最优预选模型，因此通过双对数修正模型Ⅲ局获取原油估计粘度。

在本发明提供的实施例中，将优化的方案与现行的运行方案进行了对比，具体见表2：

表2生成优化运行方案与现行运行方案费用对比

效果对比	优化后运行方案	现行运行方案
			加热炉年运行费用,元	820948	1117380
外输泵年运行费用,元	118957	113992
			外输泵年折旧费用,元	15000	15000
加热炉年折旧费用,元	50000	50000
			年总运行费用,元	1004905	1296372

实施例三：

本发明实施例三提供了一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化装置，包括：

信息获取模块：用于获取管道设计参数、原油物理性参数、设备参数以及地貌参数，并对原油外输管道添加虚拟节点；

最优模型预选模块：用于将两种的原油进行混合，并获取混合体积比、剪切度、温度节点下的混合原油粘度，并将所述混合体积比以及所述原油物理性参数输入至预选模型中以获取预测原油粘度，基于所述混合体积比、所述混合原油粘度、所述预测原油粘度对所述预选模型进行评价以获取预选模型评价值，所述预选模型的数量大于一个；

模型选定模块：用于基于所述预选模型评价值获取最优预选模型；

方案确定模块：用于构建目标函数并建立约束方程，获取混合体积比、剪切度、温度节点以获取最优预选模型下的原油估计粘度，基于所述管道设计参数、原油物理性参数、设备参数、地貌参数以及所述原油估计粘度求取所述目标函数在目标函数下的最优解以获取混合原油输送系统最优方案。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：获取管道设计参数、原油物理性参数、设备参数以及地貌参数，并对原油外输管道添加虚拟节点；

S2：将两种的原油进行混合，并获取混合体积比、剪切度、温度节点下的混合原油粘度，并将所述混合体积比以及所述原油物理性参数输入至预选模型中以获取预测原油粘度，基于所述混合体积比、所述混合原油粘度、所述预测原油粘度对所述预选模型进行评价以获取预选模型评价值，所述预选模型的数量大于一个；

S3：基于所述预选模型评价值获取最优预选模型；

S4：构建目标函数并建立约束方程，获取混合体积比、剪切度、温度节点以获取最优预选模型下的原油估计粘度，基于所述管道设计参数、原油物理性参数、设备参数、地貌参数以及所述原油估计粘度求取所述目标函数的在约束方程下的最优解以获取混合原油输送系统最优方案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管道设计参数包括管道长度、管道内径、管道壁厚、管道设计承压；

所述原油物理性参数包括原油密度、热容、最低输送温度；

所述设备参数包括现行工况下加热炉、外输泵运行工况和储罐最低允许入口压力；

所述地貌参数包括外输管道沿线海拔高度、沿线地温以及总传热系数；

所述并对原油外输管道添加虚拟节点用于表征外输管道的拓扑结构，包括外输泵进入口节点、加热炉进入口节点、管道分段节点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预选模型包括阿伦尼斯模型Ⅱ、双对数模型、双对数修正模型Ⅲ以及Cragoe修正模型的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述双对数修正模型Ⅲ获取预测原油粘度的公式如下：

X_i—第i种组分原油的体积分数；

μ_m—预测原油粘度；

μ_i—第i种组分原油的粘度；

μ_jk—第j种、k种原油按1：1质量或体积比混合后的混合油粘度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述混合体积比、所述混合原油粘度、所述预测原油粘度对所述预选模型进行评价以获取预选模型评价值的步骤包括：

采用如下公式获取平均误差、最大绝对误差作为评价指标：

ARD—平均误差；

MRD—最大误差；

μ_p—混合原油粘度；

μ_m—混合体积比以及所述原油物理性参数输入至预选模型中获取的预测原油粘度；

采用极差变换法对所述评价指标进行归一化处理：

x_ij—评价指标值；

y_ij—标准化处理后评价指标；

采用如下公式获取综合评价矩阵以获取预选模型评价值：

E＝w^TY

w—绝对平均偏差、最大绝对偏差的权重值矩阵；

Y—经无量纲化处理后的归一化指标值矩阵。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建目标函数并建立约束方程的步骤包括：

所述目标函数为外输泵年运行费用、加热炉年运行费用、加热炉及外输泵年折旧费用之和最小:

minf＝N^p+N^f+N_d:

N^p—外输泵年运行费用；

N^f—加热炉年运行费用；

N_d—加热炉及外输泵年折旧费用；

式中，外输泵年运行费用：

P₁—泵进口压力

P₂—泵出口压力

Q_1,2—增压介质液量

t—运行时间；

η_p—外输泵效率；

σ_e—电费；

采用如下公式获取加热炉年运行费用：

c—原油比热容；

ρ—原油密度

Q_2,3—加热介质流量

T₂—加热炉进口温度

T₃—加热炉出口温度

σ_f—加热炉燃料费用；

η_R—加热炉效率；

c_H—燃料油低位发热值；

采用如下公式获取加热炉及外输泵年折旧费用：

N_d＝D^fσ_bf+D^pσ_bp

D^f—加热炉购置费用；

σ_bf—加热炉折旧率；

D^p—外输泵购置费用；

σ_bp—外输泵折旧率；

满足如下约束条件：

管道水力约束，即：

p_i-p_i+1-F_i,i+1＝0i∈{3,4,5...n-1}

F_i,i+1—节点i到节点i+1的摩阻损失和重力势能损失之和；

Q_i,i+1—节点i到节点i+1的管段流量值；

v_i,i+1—节点i到节点i+1的原油粘度值

d_i,i+1—节点i到节点i+1的管道内径；

L_i,i+1—节点i到节点i+1的管长；

ρ_i,i+1—节点i到节点i+1的原油密度；

H_i,i+1—节点i到节点i+1的高差；

g—重力加速度

外输泵水力约束，即：

P_i-P_i+1+ΔP＝0i＝1；

P_i—节点i压力；

ΔP—外输泵增压值；

满足如下热力约束条件：

管道热力约束，即：

T_i—节点i温度；

T_huanjin—环境温度；

α_i,i+1—苏霍夫公式中的无量纲数；

b_i,i+1—苏霍夫公式中的无量纲数；

ΔI_i,i+1—油流水力坡降；

K_i,i+1—节点i到节点i+1之间的管段总传热系数；

联合站有加热炉热力约束，即：

T_i+ΔT-T_i+1＝0i＝2；

ΔT—加热炉升温值；

采用如下公式构建全局约束：

外输管道油品出口温度高于油品最低输送温度，即：

T_n≥T_min；

管道油品入口温度高于加热炉最低加热温度，即：

T₃≥T_min,f；

管道油品入口温度低于加热炉最高加热温度，即：

T₃≤T_max,f；

管线油品入口压力低于管线设计承压，即：

P₂≤P_max；

管线油品出口压力高于最低允许压力，即：

P_n≥P_min。

T_min—油品最低输送温度；

T_min,f—加热炉最低加热温度；

T_max,f—加热炉最高加热温度；

P_max—管线设计承压；

P_min—最低允许压力。

7.一种基于粘度预测的联合站间混合原油输送系统优化装置，其特征在于，包括：

信息获取模块：用于获取管道设计参数、原油物理性参数、设备参数以及地貌参数，并对原油外输管道添加虚拟节点；

最优模型预选模块：用于将两种的原油进行混合，并获取混合体积比、剪切度、温度节点下的混合原油粘度，并将所述混合体积比以及所述原油物理性参数输入至预选模型中以获取预测原油粘度，基于所述混合体积比、所述混合原油粘度、所述预测原油粘度对所述预选模型进行评价以获取预选模型评价值，所述预选模型的数量大于一个；

模型选定模块：用于基于所述预选模型评价值获取最优预选模型；

方案确定模块：用于构建目标函数并建立约束方程，获取混合体积比、剪切度、温度节点以获取最优预选模型下的原油估计粘度，基于所述管道设计参数、原油物理性参数、设备参数、地貌参数以及所述原油估计粘度求取所述目标函数在约束方程下的最优解以获取混合原油输送系统最优方案。

Images