对原油油段性质进行跟踪、控制并重定义的方法及用途与流程

本发明涉及多油种原油长距离运输的储运过程中的原油油段的性质进行跟踪、控制并重新定义的方法，具体涉及一种通过对不同运输方式的油段的性质进行跟踪、按照性能差异度尽可能减少混油、对混油后的性质进行补偿，对最终形成混油的油段重新定义其性质，并依此选择能满足后续的加工工艺要求的工艺，从而实现能源的有效利用。

背景技术：

1、不同的原油性质有差异，针对不同原油的性质会设计不同的加工工艺路线及产品方案。

2、目前，原油的运输方案主要有油轮为工具的海上运输、以管道为工具的管道运输、以油罐车或者火车为工具的陆路油罐运输方式等等。原油在经过多种运输并在不同运输过程中的需要通过储罐转接的工况下，不同原油将发生混油，其性质的变化较大，会影响到后续的加工，包括加工工艺的选择。

3、海上运输、陆路油罐运输均是基于不同尺寸的单一封闭空间，原油在运输的过程中不易发生混油，或者说混油的量可控，装货和卸货时的原油性质容易保持一致或者原油性质的微小变化可以忽略。但是，下列几种运输方式接续使用将带来不可忽视的原油性质的改变：

4、(1)原油经过海上运输后会卸至原油储罐中、原油储罐中为保持安全运行会设计最低运行液位(即存在罐底原油)，基于罐底油的存在，原油卸至储罐中后会与罐底油混合形成一种新的性质的混合原油；

5、(2)原油在通过长输管道从原油罐向目的地运输，对于长距离的管道运输过程，基于管道的高差变化、不同油种的密度、粘度等性质差异，以及在运输过程中不同流速的切换甚至启停输地发生，也会在相邻油段之间产生混油，如果在运输途中有旁接储罐来平衡不同管道段水力系统引起的流速差异而产生的原油混合；

6、(3)在原油运输到目的地后进入原油储罐，原油储罐中仍有罐底原油与之混合，经过从接卸油轮至原油罐的混合、旁接罐的混合、输送过程中相邻油段的混油以及到目的地后与罐底油的混合。

7、原油混合后，在对该原油进行炼制时，该原油的性质已经发生了变化，加工过程中各中间原料性质和数量也会相应发生变化，这会造成装置控制参数、各加工装置的负荷、产品性质和数量都会发生变化。在相关原油性质差异大时，会使得装置运行超设计，不仅会给装置运行带来风险，也会给产品能否合格带来风险，这也就会不得不面临加工艺的选择问题。而在原油加工过程中要针对相应的原油性质才能有效的作好工艺选择和工艺调整。这种因原油运输过程的混合带来的变化是需要控制的，从而能够保证石油加工过程的可控。

8、因此，对于加工多个油种、没有清晰分割油段设施的管道、不能单油种使用专用油罐的工况下，原油长距离运输的储运过程中原油的性质将发生改变，性质发生变化后的原油若仍然按照既定工艺加工生产必将背离原工艺设计的要求。

9、cn113655019a公开了一种管输原油的混油界面检测方法，该方法采用近红外光谱技术及导数加和技术，实时对混油界面进行检测与跟踪。该方法在线采集管输原油的近红外光谱，对光谱数据进行矢量归一化预处理后，计算连续测定的光谱样本序列在各波数点下的吸光度标准偏差及其标准偏差的一阶导数，计算光谱特征区内各波数点下的一阶导数加和值，以分析管输原油的混油程度。该方法建模简单，即使面对密度相近的原油，也可准确判断原油混油界面的开始、中间和结束阶段，以便指导收油站及时进行原油切割收油。这对于提高原油管输调度过程的灵活性，提升管输灵活性等具有重要价值。

10、cn102606887a公开了一种成品油管道顺序输送混油界面位置的判定方法，它采用动态当量管道长度理论的分段管道模型、用密度仪测量的密度值变化来修正判定过程的混油界面位置判定方法，其步骤：1)分段计算判定：利用管道站场的干线流量仪表，将管道混油界面位置的计算变成若干个具有注入和分输测量值的管段混油界面计算；2)密度数值修正：利用管道站场的干线密度检测仪表，在混油界面位置判定过程中，利用管道上已知的混油界面位置来对中间判定结果进行修正；3)当量管道长度：利用管道上已知的混油界面位置作为判定结果，倒推出管道长度；当量管道长度在判定过程中不断进行修正，使下一次的判定结果具有更高的精度。它界面计算精度高，到站报警准确性高。

11、cn113433088a公开了一种原油长输管线混油段精细化监测方法，该方法针对原油在输油站间长输管线中的运输过程，利用近红外光谱仪扫描管道内油品光谱，采用优化方法求解混油段油近油品的不足，提升了管道输送的灵活性；另一方面，可以对混油段进行精细化检测，实时给出量化比例，这对指导炼化企业进行精益化、集约化生产具有重要参考价值。

12、cn114321727a公开了一种采用长距离管道输送化学流体的输送工艺，所述化学流体为粘稠流体或含有易沉淀的固体或悬浮物的溶液，包括：1、管道补偿量的控制：沿整个输送管道，间隔设置多个u形弯来吸收管道由于膨胀或收缩引起的变形量，按δl＝α*l*δt控制总的补偿量；α为管道的热膨胀系数，l为管道的长度，δt为相应地理区域的季节温差，δl是在长度l，温差δt情况下的管道变形量；2、流速的控制：通过在输送线路中设置若干个扬程泵并结合流体特性按△p＝a*l*ρ*v 2/2d控制管道内流体流速；△p为流体输送的阻力，a为流体的阻力系数，ρ为流体的密度，l为管道的长度，d为管道的直径，v为流体速度。

13、cn209977514u公开了一种用于石油输送的伸缩补偿管道，包括第一补偿装置以及位于第一补偿装置的一端的第二补偿装置，所述第一补偿装置的一端固定连接有第二输送管，所述第二补偿装置的一端固定连接有第一输送管。本实用新型通过材质较软的紫铜材质的摩擦环与外套管的内壁滑动连接，可以避免外套管的内壁受损，提高了补偿管道的使用寿命，通过弹性密封圈连接嵌入在伸缩管和外套管的连接处，可以有效地防止伸缩管和外套管的接头处漏油，提高了管道输送的安全性，通过伸缩弹簧连接伸缩管和外套管，可以在管道内压力恢复正常值时，使伸缩管和外套管自动复位，提高了补偿管道的实用性。

14、论文《马-南管线顺序输送混油计算与切割方案研究》(韦雪蕾等，广东化工2021年第14期)针对不同品质的原油在长输管道内的顺序输送的问题，分析了油品管道顺序输送过程中的混油机理及混油量的计算方法，结合马-南管道不同输量下的混油量计算，提出在管道顺序输送全过程中混油界面跟踪与切割方法及减少混油量的具体措施，为减少顺序输送的混油损失，保证油品质量提供参考。

15、论文《原油顺序输送水平管混油段的分析》(王琪等，当代化工，2014年10月刊)针对目前从港口输往炼油厂的油品多样性，以大庆和胜利油品为例建立了水平原油管段顺序输送模型，应用fluentt软件进行了三维数值模拟，得出了混油浓度变化图象和曲线，表明在原油管道顺序输送过程中粘度差的影响。总结出油品分散规律，给出了切割的长度，为找到最佳切割点提供依据。

16、论文《甬沪宁输油管道顺序输送混油量的分析》(于占民，石油工业技术监督，2010年6月刊)分析了输油管道顺序输送时，两种不同油品在接触界面处产生混油的原因和影响混油量的主要因素，以及确定混油界面的主要方法。并对甬沪宁输油管道顺序输送混油界面处的混油量进行了分析，提出在管道顺序输送全过程中减少混油量的具体措施。

17、论文《原油顺序输送的现状与展望》(朱莹等，管道技术与设备，2008年第3期)该通过对国内外现有油品顺序输送管道的发展情况的了解以及对国内外油品顺序输送中的混油机理、界面检测、界面隔离、减少混油措施等现有技术进行总结对国产原油－进口原油顺序输送所应解决的问题进行了阐述最后提出对顺序输送技术的展望并提出应该急需研究的油品顺序输送所应注意的相关技术问题。

18、论文《原油顺序输送的混油界面跟踪与切割》(钟仕荣等，油气储运，2005年第8期)介绍了甬沪宁进口原油管道的流程和所输油品的特点,原油在管道顺序输送时产生混油段的机理、以及降低混油量的方法和几种混油界面的跟踪方法,给出了甬沪宁进口原油管道在顺序输送不同原油时跟踪混油界面的技术和适用于该管道在顺序输送过程中计算混油长度的经验公式,指出了适合该管道所输油品特点的混油段切割指导原则。

19、论文《云南石化公司原油物料的平衡研究》(荣登科，科学管理，2018年第8期)讨论了10座原油罐的功能及分配，讨论了沙轻、沙中、科威特原油的输送顺序，及油罐罐容分配，确定原油收发计划，及马德岛发油和安宁末站接收油段的物料平衡。

20、总之，目前缺乏针对对多油种原油经过多种运输方式所带来的混油性质改变的重新定义的办法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于：对于加工多个油种、没有清晰管控原油性质和数量、分割油段设施的管道、不能单油种使用专用油罐的工况下，明晰原油的性质，对不同运输方式的油段的性质进行跟踪、按照性能差异度尽可能减少混油、对混油后的性质进行补偿，对最终形成混油的油段重新定义其性质，根据重定义后的性质性质相应的加工工艺，以充分发挥不同油种的能效，用最适宜的加工工艺、最经济的加工成本、最稳定的生产过程生产出既定的产品。

2、要跟踪原油在储运过程中的性质变化并对混油油段的性质进行重定义，这就需要对原油的每一个关键节点进行控制并且对原油的性质进行跟踪。本发明通过对原油进行性质跟踪并在每一个关键节点对原油性质进行补偿实现对原油油段性质跟踪并重定义的，其技术方案包括：

3、一、油段的性质跟踪及补偿方法

4、1.针对原油储存和转运过程中的油段的性质补偿方法，包括：

5、(1)记录上一次接卸油轮原油的油种，将卸油臂至罐中的量按上一次接卸原油的性质对本次接卸的原油的性质进行补偿，对于以体积相关的性质参数按相应的体积比进行补偿、对于以质量相关的参数按质量比进行性质补偿，卸油臂至罐的管线一经建成为一固定体积，假设自接卸上一批次原油后管线内充满上一批次的原油，质量是体积和相应原油密度的函数。油轮中原油如未混装视为某一单一油种，其性质数据选取依据为：参考装卸港检测油种的api度选取事先作过评价的相应油种对应的api度下的全套理化性质作为性质补偿计算基础数据。

6、(2)记录原油罐的罐底油的油种和数量，将罐底油对进入该罐的原油进行性质补偿，对于与体积相关的性质参数按相应的体积比进行补偿、对于与质量相关的参数按质量比进行性质补偿。所述记录原油罐的罐底油的油种时对于混油则记录混油的性质；

7、(3)记录卸油后留在卸油臂至油罐的管线的油种和数量，用于下一次接卸原油的补偿。

8、(4)在该罐原油外输时按整罐原油作为一个油段、也可以同时输送多个整罐原油作为一个油段，此油段的体积量为实际管道输送的量，通常输送到运行安全液位，而安全液位的高度是高于进出口管线的接口位置。

9、(5)在油段到达目的地时，用在线密度计测管输混油段的长度，根据油种的性质和后续加工艺的安排确定混油段进入的油罐，重新对该油段进行补偿。

10、(6)油段到达目的地前记录油罐的罐底油性质及体积，将罐底油对该油段进行性质补偿，接卸完管输油段的油罐液位不能高于油罐运行的高高限值。

11、(7)将补偿后的油段再进行性质分析，并与补偿结果进行对比，形成下一次补偿的经验值，优化下一个油段的补偿效果。

12、进一步地，为了降低罐底油性质的不确定性带来的会降低补偿的准确度问题，需要尽可能降低罐底油的安全运行高度，方法包括：先用生产泵(功率较大)将罐底油保持在其运行高度、再用功率较小的泵让原油罐的浮盘缓慢落下形成一个较低的运行液位高度。在计算油段位置时，用每日的计量数据进行核准重新更新油段的位置，以便于在关键节点进行补偿。

13、进一步地，仅补偿油段性质的情况包括：

14、属于所述(1)及(3)情况下的卸油臂至油罐的管线中不同性质的油种等体积的置换；

15、属于所述(2)及(4)情况下的不同批次油段使用相同油罐留存罐底油量相同量而油种不同；

16、属于所述(5)情况下的前后两段混油量相同、两个混油段分别进到存储各自油段的油罐中；

17、2.针对管道输送过程中的油段的性质跟踪及补偿方法

18、(1)针对用于平衡不同水力系统而产生的流速不均衡、启停时间不同而产生输送量的不同的管道旁接罐的油段的跟踪及补偿方法

19、(a)当上游管道流速大或者处于输送状态、下游管道流速小或者正准备启动尚未正常运行时，该状态会将上游在输的油段中的原油存储到旁接原油罐中，这时要将该油段进行补偿、补偿的量为油段减少的量，减少的量即旁接罐储量增加的量；

20、(b)当上游管道流速小或者处于停输状态、下游管道输送量大或者处于正常运行的状态，该状态会将旁接罐中的原油输送到下游的管道中，从而影响了当时正经过的油段中，该油段将根据旁接罐下降的库存量和旁接罐中原油的性质对正经过的油段进行补偿。

21、(2)针对不同批次的原油在输入管道形成油段进行运输的油段的跟踪及补偿方法

22、不同批次的原油在输入管道形成油段进行运输，油段的大概位置根据生产数据，如流速、发油罐液位下降的数和该油罐的罐容表计算出的油段的体积、管输的时间、油管当时的运行温度和压力，再根据既定的管容量进行计算，每日根据原油计量交接点的日交接数据，按计量的精度计算油段的位置，并根据计量精度的数据进行位置补偿。

23、进一步地，对油段性质与数量同时进行补偿的情况包括：

24、属于所述1和2中因不同性质的原油的混入油段或者切出油段而发生数量包括油段的体积和质量发生变化的所有情况。

25、二、对原油油段的性质进行控制的方法

26、经过储运过程补偿的油段到达目的地为了减少混油量，将接油罐事先进行处理。处理方式为：将生产泵抽到的液位通常在低报线上，而此时的液位还比较高，再用抽底油泵将接油罐液位降低至安全最低限时，该油罐具备接油的条件。再将补偿过的油段接入该油罐中待调合使用。如果罐底油性质与补偿过的油段性质相当，且罐容能满足该油段的接油，则该罐可以不用事先做处理。如果该罐罐容不能满足该补偿过的油段的接油，则准备另一个罐底油类似的原油罐接卸该油段。

27、三、通过油段的性质补偿及控制后选择加工工艺

28、1.对于多套加工艺的炼油厂，性质补偿考虑混入的不同油种的性质和数量，先按线性关系计算，计算的结果作为工艺方向选择的依据。

29、2.油段到厂入罐后，再取样分析评价，评价出的数据作为生产日计划的计算依据。

30、3.根据两个相邻油段的性质特点、混油长度，先根据线性关系拟算该混油进入到哪一个油段中更有利于后续的加工工艺对原油性质的要求，并根据原油及产品市场情况进行效益对比。根据对比结果，将混油段作为更有益的方案的油段中进行性质和数量的补偿，另一相邻油段则进行相应数量的补偿。

31、本发明的有益效果：

32、本发明的通过对不同运输方式的油段的性质进行跟踪、按照性能差异度尽可能减少混油、对混油后油段的性质和数量进行补偿，对最终形成混油的油段重新定义其性质，并依此选择能满足后续的加工工艺要求的工艺，实现了能源的有效利用；该方法可用于多油种、多工艺、多产品的石油炼制企业有效利用资源。