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基于单耗的原油管输优化方法

阅读：219发布：2021-02-24

IPRDB可以提供基于单耗的原油管输优化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种基于单耗的原油管输优化方法，该方法包括：确定管输过程的有效压耗及无效压耗；确定原油管输过程的有效热耗和无效热耗；确定原油管输过程的压单耗；确定原油管输过程的热单耗；确定压单耗费用及压附加单耗率；确定热单耗费用及热附加单耗率；根据压单耗费用、压附加单耗率、热单耗费用及热附加单耗率，调整原油管输起点的油品输量、输送压力及输送温度中的至少一种参数，以使原油管输过程的耗费用最低。本发明可以为油田生产企业制订科学管输方案以提高输送效率、降低输送成本，提供理论及技术支持。，下面是基于单耗的原油管输优化方法专利的具体信息内容。

1.一种基于 单耗的原油管输优化方法，其特征在于，所述基于 单耗的原油管输优化方法包括：根据管段起点的油流带入 与管段终点的油流带出 以及原油通过管段所产生的沿程摩阻损失，确定原油管输过程的有效压 耗及无效压 耗；

根据管段起点的油温与管段终点的油温，以及原油管输过程中油温与环境温度的温差，确定原油管输过程的有效热 耗和无效热 耗；

根据原油管输过程中所投入燃料的理论最低单耗、所使用电力的理论最低单耗、管段起点的油流带入 以及所述无效压 耗、有效压 耗，确定原油管输过程的压 单耗；

根据所述燃料的理论最低单耗、电力的理论最低单耗、管段起点的油流带入 以及所述无效热 耗、有效热 耗，确定原油管输过程的热 单耗；

根据压 价值、燃料单价、所述无效压 耗以及压 单耗，确定原油管输过程的压 单耗费用及压 附加单耗率；

根据热 价值、所述燃料单价、无效热 耗以及热 单耗，确定原油管输过程的热 单耗费用及热 附加单耗率；

根据所述压 单耗费用及压 附加单耗率、热 单耗费用及热 附加单耗率，调整原油管输起点的油品输量、输送压力及输送温度中的至少一种参数，以使原油管输过程的 耗费用最低；

根据原油管输过程中所投入燃料的理论最低单耗、所使用电力的理论最低单耗、管段起点的油流带入 以及所述无效压 耗、有效压 耗，确定原油管输过程的压 单耗，包括：根据所述有效压 耗及所述管段起点的油流带入 确定原油管输过程的理论最低压单耗根据原油管输过程中所投入燃料的理论最低单耗、管段起点的油流带入 及所述无效压 耗，确定原油管输过程的附加压 燃料单耗根据原油管输过程中所使用电力的理论最低单耗、管段起点的油流带入 及所述无效压 耗，确定原油管输过程的附加压 电单耗根据所述理论最低压 单耗、附加压 燃料单耗及附加压 电单耗确定原油管输过程的压 单耗bp：其中， 为理论最低压 单耗，kg/kJ；ExpL为有效压 耗，kJ； 为原油管输过程中所投入燃料的理论最低单耗，kg/kJ；Ein为原油管输过程中管段起点的油流带入 kJ；Exph为无效压 耗，kJ； 为原油管输过程的附加压 燃料单耗，kg/kJ； 为原油管输过程的附加压 电单耗，kg/kJ； 为原油管输过程中所使用电力的理论最低单耗，kg/kJ；bp为原油管输过程的压 单耗，kg/kJ。

2.根据权利要求1所述的基于 单耗的原油管输优化方法，其特征在于，根据管段起点的油流带入 与管段终点的油流带出 以及原油通过管段所产生的沿程摩阻损失，确定原油管输过程的有效压 耗及无效压 耗，包括：根据管段起点的油流带入 与管段终点的油流带出 确定原油管输过程中的总压耗Exp：根据原油通过管段所产生的沿程摩阻损失确定原油管输过程的有效压 耗ExpL：根据所述有效压 耗ExpL及所述总压 耗Exp确定原油管输过程的无效压 耗Exph：其中，Exp为总压 耗，kJ；V为原油的体积流量，m3/h；pq为管段起点压力，Pa；pz为管段终点压力，Pa；p0为环境压力，Pa；Tq为管段起点处油温，K；Tz为管段终点处油温，K；T0为管段周围介质温度，K；ExpL为有效压 耗，kJ；λ为原油管输过程的沿程摩阻系数，无量纲参数；ρ为油品密度，kg/m3；d为管段内径，m；L为管段长度，m；ν为油品运动粘度，m2/s；Exph为无效压耗，kJ。

3.根据权利要求1所述的基于 单耗的原油管输优化方法，其特征在于，根据管段起点的油温与管段终点的油温，以及原油管输过程中油温与环境温度的温差，确定原油管输过程的有效热 耗和无效热 耗，包括：根据管段起点的油温与管段终点的油温，确定原油管输过程的总热 耗Exq：根据油温与环境温度的温差，确定管输过程中所需的有效热 耗ExqL：

根据所述有效热 耗ExqL及所述总热 耗Exq确定原油管输过程中的无效热 耗Exqh：其中，Exq为总热 耗，kJ；ExqL为有效热 耗，kJ；Exqh为无效热 耗，kJ；ρ为油品密度，kg/m3；V为原油的体积流量，m3/h；c为油品比热容，kJ/(kg·K)；Tq为管段起点处油温，K；Tz为管段终点处油温，K；T0为管段周围介质温度，K；TL为环境温度。

4.根据权利要求1所述的基于 单耗的原油管输优化方法，其特征在于，根据所述燃料的理论最低单耗、电力的理论最低单耗、管段起点的油流带入 以及所述无效热 耗、有效热 耗，确定原油管输过程的热 单耗，包括：根据所述有效热 耗及管段起点的油流带入 确定原油管输过程的理论最低热 单耗根据所述燃料的理论最低单耗、管段起点的油流带入 及所述无效热 耗，确定原油管输过程的附加热 燃料单耗根据所述电力理论最低单耗、管段起点的油流带入 及所述无效热 耗，确定原油管输过程的附加热 电单耗根据所述理论最低热 单耗、附加热 燃料单耗及附加热 电单耗，确定原油管输过程的热 单耗bq：其中， 为理论最低热 单耗，kg/kJ；ExqL为有效热 耗，kJ；Ein为原油管输过程中管段起点的油流带入 kJ； 为原油管输过程的附加热 燃料单耗，kg/kJ； 为原油管输过程中所投入燃料的理论最低单耗，kg/kJ；Exqh为无效热 耗，kJ； 为原油管输过程的附加热 电单耗，kg/GJ； 为原油管输过程中所使用电力的理论最低单耗，kg/kJ；bq为原油管输过程的热 单耗，kg/kJ。

5.根据权利要求1所述的基于 单耗的原油管输优化方法，其特征在于，根据压 价值、燃料单价、所述无效压 耗以及压 单耗，确定原油管输过程的压 单耗费用及压 附加单耗率，包括：根据压 价值、燃料单价以及所述无效压 耗、压 单耗，确定原油管输过程的压 单耗费用cp：根据所述压 单耗费用cp、附加压 燃料单耗 以及附加压 电单耗 确定原油管输过程的压 附加单耗率ηp：其中，cp为压 单耗费用，元；c0p为压 价值，元/kJ；c0为燃料单价，元/kg。

6.根据权利要求4所述的基于 单耗的原油管输优化方法，其特征在于，根据热 价值、所述燃料单价、无效热 耗以及热 单耗，确定原油管输过程的热 单耗费用及热 附加单耗率，包括：根据热 价值、所述燃料单价以及所述无效热 耗、热 单耗，确定原油管输管输过程的热 单耗费用cq：根据所述热 单耗费用cq、附加热 燃料单耗 以及附加热 电单耗 确定原油管输过程的热 附加单耗率ηq：其中，cq为热 单耗费用，元；c0q为热 价值，元/kJ；c0为燃料单价，元/kg。

说明书全文

基于 单耗的原油管输优化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及石油管输技术领域，尤其涉及一种基于 单耗的原油管输优化法。

背景技术

[0002] 能源是人类生存和发展的重要物质基础,也是当今国际政治、经济、军事、外交关注的焦点。当前，能源问题已成为制约我国可持续发展的重大战略问题。因此，提高能源的综合利用率、减少能源消耗已经成为当前石油行业最迫切的任务。以往基于热力学第一定律建立的传统原油管输能耗指标体系，单纯从“量”的角度，评价管输过程中能量的利用程度，但难以系统、科学地对原油管输过程的用能状况进行优化。

发明内容

[0003] 为使原油管输过程的 耗费用最低，本发明提供了一种基于 单耗的原油管输优化方法，所述基于 单耗的原油管输优化方法包括：
[0004] 根据管段起点的油流带入 与管段终点的油流带出 以及原油通过管段所产生的沿程摩阻损失，确定原油管输过程的有效压 耗及无效压 耗；
[0005] 根据管段起点的油温与管段终点的油温，以及原油管输过程中油温与环境温度的温差，确定原油管输过程的有效热 耗和无效热 耗；
[0006] 根据原油管输过程中所投入燃料的理论最低单耗、所使用电力的理论最低单耗、管段起点的油流带入 以及所述无效压 耗、有效压 耗，确定原油管输过程的压 单耗；
[0007] 根据所述燃料的理论最低单耗、电力的理论最低单耗、管段起点的油流带入 以及所述无效热 耗、有效热 耗，确定原油管输过程的热 单耗；
[0008] 根据压 价值、燃料单价、所述无效压 耗以及压 单耗，确定原油管输过程的压单耗费用及压 附加单耗率；
[0009] 根据热 价值、所述燃料单价、无效热 耗以及热 单耗，确定原油管输过程的热单耗费用及热 附加单耗率；
[0010] 根据所述压 单耗费用及压 附加单耗率、热 单耗费用及热 附加单耗率，调整原油管输起点的油品输量、输送压力及输送温度中的至少一种参数，以使原油管输过程的 耗费用最低。
[0011] 在一实施例中，根据管段起点的油流带入 与管段终点的油流带出 以及原油通过管段所产生的沿程摩阻损失，确定原油管输过程的有效压 耗及无效压 耗，包括：
[0012] 根据管段起点的油流带入 与管段终点的油流带出 确定原油管输过程中的总压 耗Exp：
[0013]
[0014] 根据原油通过管段所产生的沿程摩阻损失确定原油管输过程的有效压 耗ExpL：
[0015]
[0016] 根据所述有效压 耗ExpL及所述总压 耗Exp确定原油管输过程的无效压 耗Exph：
[0017]
[0018] 其中，Exp为总压 耗，kJ；V为原油的体积流量，m3/h；pq为管段起点压力，Pa；pz为管段终点压力，Pa；p0为环境压力，Pa；Tq为管段起点处油温，K；Tz为管段终点处油温，K；T0为管段周围介质温度，K；ExpL为有效压 耗，kJ；λ为原油管输过程的沿程摩阻系数，无量纲参数；3 2
ρ为油品密度，kg/m ；d为管段内径，m；L为管段长度，m；ν为油品运动粘度，m/s；Exph为无效压耗，kJ。
[0019] 在一实施例中，根据管段起点的油温与管段终点的油温，以及原油管输过程中油温与环境温度的温差，确定原油管输过程的有效热 耗和无效热 耗，包括：
[0020] 根据管段起点的油温与管段终点的油温，确定原油管输过程的总热 耗Exq：
[0021]
[0022] 根据油温与环境温度的温差，确定管输过程中所需的有效热 耗ExqL：
[0023]
[0024] 根据所述有效热 耗ExqL及所述总热 耗Exq确定原油管输过程中的无效热 耗Exqh：
[0025]
[0026] 其中，Exq为总热 耗，kJ；ExqL为有效热 耗，kJ；Exqh为无效热 耗，kJ；ρ为油品密度，kg/m3；V为原油的体积流量，m3/h；c为油品比热容，kJ/(kg·K)；Tq为管段起点处油温，K；Tz为管段终点处油温，K；T0为管段周围介质温度，K；TL为环境温度。
[0027] 在一实施例中，根据原油管输过程中所投入燃料的理论最低单耗、所使用电力的理论最低单耗、管段起点的油流带入 以及所述无效压 耗、有效压 耗，确定原油管输过程的压 单耗，包括：
[0028] 根据所述有效压 耗及所述管段起点的油流带入 确定原油管输过程的理论最低压 单耗
[0029]
[0030] 根据原油管输过程中所投入燃料的理论最低单耗、管段起点的油流带入 及所述无效压 耗，确定原油管输过程的附加压 燃料单耗
[0031]
[0032] 根据原油管输过程中所使用电力的理论最低单耗、管段起点的油流带入 及所述无效压 耗，确定原油管输过程的附加压 电单耗
[0033]
[0034] 根据所述理论最低压 单耗、附加压 燃料单耗及附加压 电单耗确定原油管输过程的压 单耗bp：
[0035]
[0036] 其中， 为理论最低压 单耗，kg/kJ；ExpL为有效压 耗，kJ； 为原油管输过程中所投入燃料的理论最低单耗，kg/kJ；Ein为原油管输过程中管段起点的油流带入 kJ；Exph为无效压 耗，kJ； 为原油管输过程的附加压 燃料单耗，kg/kJ； 为原油管输过程的附加压 电单耗，kg/kJ； 为原油管输过程中所使用电力的理论最低单耗，kg/kJ；bp为原油管输过程的压 单耗，kg/kJ。
[0037] 在一实施例中，根据所述燃料的理论最低单耗、电力的理论最低单耗、管段起点的油流带入 以及所述无效热 耗、有效热 耗，确定原油管输过程的热 单耗，包括：
[0038] 根据所述有效热 耗及管段起点的油流带入 确定原油管输过程的理论最低热单耗
[0039]
[0040] 根据所述燃料的理论最低单耗、管段起点的油流带入 及所述无效热 耗，确定原油管输过程的附加热 燃料单耗
[0041]
[0042] 根据所述电力理论最低单耗、管段起点的油流带入 及所述无效热 耗，确定原油管输过程的附加热 电单耗
[0043]
[0044] 根据所述理论最低热 单耗、附加热 燃料单耗及附加热 电单耗，确定原油管输过程的热 单耗bq：
[0045]
[0046] 其中， 为理论最低热 单耗，kg/kJ；ExqL为有效热 耗，kJ；Ein为原油管输过程中管段起点的油流带入 kJ； 为原油管输过程的附加热 燃料单耗，kg/kJ； 为原油管输过程中所投入燃料的理论最低单耗，kg/kJ；Exqh为无效热 耗，kJ； 为原油管输过程的附加热 电单耗，kg/GJ； 为原油管输过程中所使用电力的理论最低单耗，kg/kJ；bq为原油管输过程的热 单耗，kg/kJ。
[0047] 在一实施例中，根据压 价值、燃料单价、所述无效压 耗以及压 单耗，确定原油管输过程的压 单耗费用及压 附加单耗率，包括：
[0048] 根据压 价值、燃料单价以及所述无效压 耗、压 单耗，确定原油管输过程的压单耗费用cp：
[0049]
[0050] 根据所述压 单耗费用cp、附加压 燃料单耗 以及附加压 电单耗 确定原油管输过程的压 附加单耗率ηp：
[0051]
[0052] 其中，cp为压 单耗费用，元；c0p为压 价值，元/kJ；c0为燃料单价，元/kg。
[0053] 在一实施例中，根据热 价值、所述燃料单价、无效热 耗以及热 单耗，确定原油管输过程的热 单耗费用及热 附加单耗率，包括：
[0054] 根据热 价值、所述燃料单价以及所述无效热 耗、热 单耗，确定原油管输管输过程的热 单耗费用cq：
[0055]
[0056] 根据所述热 单耗费用cq、附加热 燃料单耗 以及附加热 电单耗 确定原油管输过程的热 附加单耗率ηq：
[0057]
[0058] 其中，cq为热 单耗费用，元；c0q为热 价值，元/kJ；c0为燃料单价，元/kg。
[0059] 本发明以热力学第二定律为基础，分析原油管输过程的 单耗，建立了 单耗与原油管输过程成本的关系，弱化了二者的不确定性与复杂性，将 单耗直接与成本费用相联系，以降低原油管输过程的 耗费用。

附图说明

[0060] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
[0061] 图1所示为本发明实施例基于 单耗的原油管输优化方法的流程示意图；
[0062] 图2所示为本发明实施例确定原油管输过程的有效压 耗及无效压 耗的流程示意图；
[0063] 图3所示为本发明实施例确定原油管输过程的有效热 耗和无效热 耗的流程示意图；
[0064] 图4所示为本发明实施例确定原油管输过程的压 单耗的流程示意图；
[0065] 图5所示为本发明实施例确定原油管输过程的热 单耗的流程示意图；
[0066] 图6所示为本发明实施例确定原油管输过程的压 单耗费用及压 附加单耗率的流程示意图；
[0067] 图7所示为本发明实施例确定原油管输过程的热 单耗费用及热 附加单耗率的流程示意图；
[0068] 图8所示为本发明实施例油品出站温度与压 附加单耗费用的关系曲线；
[0069] 图9所示为本发明实施例油品出站温度与热 附加单耗费用的关系曲线；
[0070] 图10所示为本发明实施例油品出站温度与压 单耗费用的关系曲线；
[0071] 图11所示为本发明实施例油品出站温度与热 单耗费用的关系曲线；
[0072] 图12所示为本发明实施例油品输量与压 附加单耗费用的关系曲线；
[0073] 图13所示为本发明实施例油品输量与热 附加单耗费用的关系曲线；
[0074] 图14所示为本发明实施例油品输量与压 单耗费用的关系曲线；
[0075] 图15所示为本发明实施例油品输量与热 单耗费用的关系曲线。

具体实施方式

[0076] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0077] 在本发明中，为方便起见，将被分析的能量系统总体称为系统，系统总体最初投入的原材料或燃料称为燃料，系统总体最终产出的有用部分称为产品，其余的部分称为废弃。
[0078] 图1所示为本发明实施例基于 单耗的原油管输优化方法的流程示意图。如图1所示，基于 单耗的原油管输优化方法包括：
[0079] 步骤1、根据管段起点的油流带入 与管段终点的油流带出 以及原油通过管段所产生的沿程摩阻损失，确定原油管输过程的有效压 耗及无效压 耗。
[0080] 原油管道输送过程中主要存在两个方面的 能耗损，一是油流通过管段所产生的沿程摩阻损失，即压 耗；二是由于输送油品温度与环境温度的温差所引起的散热损失引起的，即热 耗，无论是压 耗还是热 耗，都有一部分能损是为了完成输送任务必须消耗的，称为有效 耗；另一部分是由于泄漏等人为可避免因素造成的，称为无效 耗。
[0081] 其中，有效压 耗是指原油输送过程所必须的前进推进 只有消耗一定量的压才使得原油由管段的起点运送至管段终点。无效压 耗则是由于管道管壁受腐蚀变得不均匀，或含蜡原油输送过程中蜡沉积造成有效通过面积减小等因素导致的，是总压 耗与有效压无效压 耗的差值。
[0082] 将管输过程的 耗划分后，管输过程的改进就可以从笼统的“减少 耗”改变为“减少无效 耗”，对管输过程的有效 耗和无效 耗进行分析和计算，以用于优化实际工程的过程参数。
[0083] 在一实施例中，步骤1包括以下步骤，如图2所示。
[0084] S11、根据管段起点的油流带入 与管段终点的油流带出 确定原油管输过程中的总压 耗Exp：
[0085]
[0086] S12、根据原油通过管段所产生的沿程摩阻损失确定原油管输过程的有效压 耗ExpL：
[0087]
[0088] S13、根据所述有效压 耗ExpL及所述总压 耗Exp确定原油管输过程的无效压 耗Exph：
[0089]
[0090] 其中，Exp为总压 耗，kJ；V为原油的体积流量，m3/h；pq为管段起点压力，Pa；pz为管段终点压力，Pa；p0为环境压力，Pa；Tq为管段起点处油温，K；Tz为管段终点处油温，K；T0为管段周围介质温度，K；ExpL为有效压 耗，kJ；λ为原油管输过程的沿程摩阻系数，无量纲参数；3 2
ρ为油品密度，kg/m ；d为管段内径，m；L为管段长度，m；ν为油品运动粘度，m/s；Exph为无效压耗，kJ。
[0091] 步骤2、根据管段起点的油温与管段终点的油温，以及原油管输过程中油温与环境温度的温差，确定原油管输过程的有效热 耗和无效热 耗。
[0092] 有效热 耗是由于所输送的原油与周围环境之间存在温差，只有消耗一定量的热才可以保证原油的安全输送。
[0093] 无效热 耗是指长距离的输送过程中可能发生泄漏，或管壁的保温层被部分破坏，以至于管段终点的实际油温低于终点的理论油温，属于热油管输过程中的可避免 损，是总热 耗与有效热 耗的差值。
[0094] 在一实施例中，可以运用苏霍夫公式确定管段的沿程温降规律，从而得到管段终点的理论油温，通过理论油温计算出的热 耗是由于输送油流与环境之间的温差导致的，为维持原油安全输送所必须消耗的热 耗，即有效热 耗。
[0095] 在一实施例中，步骤2包括以下步骤，如图3所示。
[0096] S21、根据管段起点的油温与管段终点的油温，确定原油管输过程的总热 耗Exq：
[0097]
[0098] S22、根据油温与环境温度的温差，确定管输过程中所需的有效热 耗ExqL：
[0099]
[0100] S23、根据所述有效热 耗ExqL及所述总热 耗Exq确定原油管输过程中的无效热耗Exqh：
[0101]
[0102] 其中，Exq为总热 耗，kJ；ExqL为有效热 耗，kJ；Exqh为无效热 耗，kJ；c为油品比热容，kJ/(kg·K)；TL为环境温度。
[0103] 步骤3、根据原油管输过程中所投入燃料的理论最低单耗、所使用电力的理论最低单耗、管段起点的油流带入 以及所述无效压 耗、有效压 耗，确定原油管输过程的压单耗。
[0104] 管输过程的压 单耗包括理论最低压 单耗和附加压 单耗。其中，理论最低压单耗是单位产品所含的压 值与单位燃料所含的压 值的比值；附加压 单耗包括附加压 燃料单耗和附加压 电单耗。
[0105] 在无任何附加损失的理想系统中，投入系统的燃料的总 值与产品的总 值是相等的。
[0106] 在一实施例中，步骤3包括以下步骤，如图4所示。
[0107] S31、根据所述有效压 耗及所述管段起点的油流带入 确定原油管输过程的理论最低压 单耗
[0108]
[0109] 在实际过程中会有产品的附加压 单耗，附加压 单耗为实际压 单耗与理论最低压 单耗的差值，为系统各部分附加压 单耗的总和。
[0110] S32、根据原油管输过程中所投入燃料的理论最低单耗、管段起点的油流带入 及所述无效压 耗，确定原油管输过程的附加压 燃料单耗
[0111]
[0112] S33、根据原油管输过程中所使用电力的理论最低单耗、管段起点的油流带入 及所述无效压 耗，确定原油管输过程的附加压 电单耗
[0113]
[0114] S34、根据所述理论最低压 单耗、附加压 燃料单耗及附加压 电单耗确定原油管输过程的压 单耗bp：
[0115]
[0116] 其中，Ein为管段起点的油流带入 kJ； 为理论最低压 单耗，kg/kJ； 为原油管输过程中所投入燃料的理论最低单耗，kg/kJ；Ein为原油管输过程中管段起点的油流带入 kJ； 为原油管输过程的附加压 燃料单耗，kg/kJ； 为原油管输过程的附加压电单耗，kg/kJ； 为原油管输过程中所使用电力的理论最低单耗，kg/kJ；bp为原油管输过程的压 单耗，kg/kJ。
[0117] 步骤4、根据所述燃料的理论最低单耗、电力的理论最低单耗、管段起点的油流带入 以及所述无效热 耗、有效热 耗，确定原油管输过程的热 单耗。
[0118] 管输过程的热 单耗包括理论最低热 单耗和附加热 单耗。其中，理论最低热单耗是单位产品所含的热 值与单位燃料所含的热 值的比值；附加热 单耗包括附加热 燃料单耗和附加热 电单耗。
[0119] 在一实施例中，步骤4包括以下步骤，如图5所示：
[0120] S41、根据所述有效热 耗及管段起点的油流带入 确定原油管输过程的理论最低热 单耗
[0121]
[0122] 在实际过程中会有产品的附加热 单耗，它是实际热 单耗与理论最低热 单耗的差值，为系统各部分附加热 单耗的总和。
[0123] S42、根据所述燃料的理论最低单耗、管段起点的油流带入 及所述无效热 耗，确定原油管输过程的附加热 燃料单耗
[0124]
[0125] S43、根据所述电力理论最低单耗、管段起点的油流带入 及所述无效热 耗，确定原油管输过程的附加热 电单耗
[0126]
[0127] S44、根据所述理论最低热 单耗、附加热 燃料单耗及附加热 电单耗，确定原油管输过程的热 单耗bq：
[0128]
[0129] 其中， 为理论最低热 单耗，kg/kJ； 为原油管输过程的附加热 燃料单耗，kg/kJ；bq为原油管输过程的热 单耗，kg/kJ； 为原油管输过程的附加热 电单耗，kg/GJ。
[0130] 步骤5、根据压 价值、燃料单价、所述无效压 耗以及压 单耗，确定原油管输过程的压 单耗费用及压 附加单耗率。
[0131] 在一实施例中，步骤5包括以下步骤，如图6所示。
[0132] S51、根据压 价值、燃料单价以及所述无效压 耗、压 单耗，确定原油管输过程的压 单耗费用cp：
[0133]
[0134] S52、根据所述压 单耗费用cp、附加压 燃料单耗 以及附加压 电单耗 确定原油管输过程的压 附加单耗率ηp：
[0135]
[0136] 其中，cp为压 单耗费用，元；c0p为压 价值，元/kJ；c0为燃料单价，元/kg。
[0137] 步骤6、根据热 价值、所述燃料单价、无效热 耗以及热 单耗，确定原油管输过程的热 单耗费用及热 附加单耗率。
[0138] 在一实施例中，步骤6包括以下步骤，如图7所示。
[0139] S61、根据热 价值、所述燃料单价以及所述无效热 耗、热 单耗，确定原油管输管输过程的热 单耗费用cq：
[0140]
[0141] S62、根据所述热 单耗费用cq、附加热 燃料单耗 以及附加热 电单耗 确定原油管输过程的热 附加单耗率ηq：
[0142]
[0143] 其中，cq为热 单耗费用，元；c0q为热 价值，元/kJ；c0为燃料单价，元/kg。
[0144] 步骤7、根据所述压 单耗费用及压 附加单耗率、热 单耗费用及热 附加单耗率，调整原油管输起点的油品输量、输送压力及输送温度中的至少一种参数，以使原油管输过程的 耗费用最低。
[0145] 本发明以热力学第二定律为基础，分析原油管输过程的 单耗，建立了 单耗与原油管输过程成本的关系，弱化了二者的不确定性与复杂性，将 单耗直接与成本费用相联系，可以为油田生产企业制订科学的管输方案，提高输送效率，降低输送成本。
[0146] 以某油田一输油管道为例，利用本发明提供的方法，分析管道运行单耗变化。表1所示为上述输油管道的基本运行参数。
[0147] 表1管道基本参数
[0148]基本参数名称/单位 数据 基本参数名称/单位 数据
管道长度/m 20056 管道导热系数/W/m·℃ 45.15
管道内径/mm 150 保温层导热系数/W/m·℃ 0.032
保温层厚度/mm 40 油品密度/kg/m3 826
环境温度/K 268.15 起点压力/kPa 906
起点温度/K 333.15 终点压力/kPa 301
终点温度/K 317.15 输量(即体积流量)/m3/h 36
粘度/Pa·s(30℃) 0.281 粘度/Pa·s(50℃) 0.033
[0149] 原油输送过程的推进离不开燃料和电力成本的支撑，其中，燃料价格c0根据实际情况选取，在本实施例中，燃料价格c0取94×10-3元/kg。对于加热输送过程所需燃料的理论最低单耗 及理论最低单耗费用cfmin，可由下面两个等式求得：
[0150]
[0151]
[0152] 原油管输过程中所使用电力的理论最低单耗 及电力的理论最低单耗费用cemin可由以下两式求得：
[0153]
[0154]
[0155] 其中，eF为燃料的比 GJ/kg；eP为产品的比 GJ/kg。
[0156] 具体实施时，可以通过雷诺数计算公式求得该油品的雷诺数，结合实际油品两点温度拟合方程确定该管段的沿程摩阻系数。由式(1)～(6)和表1，以及当前管段的沿程摩阻系数及油品比热容(油品比热容的值取2.09kg/kg·K)，计算出此输油管道各有效 耗与无效 耗的值，根据各 耗值和 单耗计算公式可计算出此管道输送原油过程的各单耗值。通常情况下，油流带入 的数值为热 和压 之和，具体地应视温度、流量等参数变化而定。
[0157] 根据压 价值、燃料单价以及所述无效压 耗、压 单耗，利用式(15)确定管输过程的压 单耗费用，其中压 价值c0p取43.72×10-8元/J：
[0158]
[0159] 其次，根据所述压 单耗费用cp、附加压 燃料单耗 以及附加压 电单耗利用式(16)确定原油管输过程的压 附加单耗率ηp：
[0160]
[0161] 同理，根据热 价值、所述燃料单价以及无效热 耗、热 单耗，利用式(17)确定原油管输管输过程的热 单耗费用cq，其中热 价值 取5.89×10-8元/J：
[0162]
[0163] 根据所述热 单耗费用cq、附加热 燃料单耗 以及附加热 电单耗 利用式(18)确定原油管输过程的热 附加单耗率ηq：根据热 附加单耗率，即附加热 单耗占总热 单耗的比例为：
[0164]
[0165] 通过以上压 单耗费用和热 单耗费用的数值对比分析可以发现，在热油管道输送过程中，热 单耗值相对较高，因此热 单耗费用比压 单耗费用高出很多。随着长距离管输不可逆过程的不断进行，散热损失逐渐增大，致使可避免 消耗即附加单耗值逐渐增大， 效率明显降低，且压 附加单耗率相较热 附加单耗率要小。
[0166] 通过上述分析计算，可以得到不同管道输送参数运行下的各单耗值、附加单耗费用。以出站温度为例，由对燃料的理论最低单耗计算公式可发现，改变出站温度会导致所需燃料附加单耗的变化，则相应的压 附加单耗费用和热 附加单耗费用也会随出站温度变化。根据实际计算分析可得到以下数据，如表2所示。
[0167] 表2管输过程油品不同出站温度对应的附加单耗费用
[0168]
[0169]
[0170] 根据表2可得到压 附加单耗费用与油品出站温度的关系曲线，以及热 附加单耗费用与油品出站温度的关系曲线，分别如图8、图9所示。
[0171] 由图8和图9可看出，随着油品出站温度的升高，压 附加单耗费用呈减少的趋势，而热 附加单耗费用逐渐升高，且升高幅度逐渐增大。这是由于油品渐升高的出站温度降低了油品粘度，使不可避免压 耗有所减少，而此时出站温度的升高使环境温度与油品温度温差变大，导致了温降速度加快，因此无效热 耗有所增加。虽然由于油品出站温度变高导致了附加单耗费用的增加，但此时理论最低单耗也同样增大。
[0172] 在油品出站温度不同的情况下，总压 单耗费用和总热 单耗费用及对应的理论最低单耗费用见表3。
[0173] 表3管输过程油品不同出站温度对应的单耗费用
[0174]
[0175]
[0176] 由表3中的数据可以得到压 单耗费用与油品出站温度的关系曲线，以及热 单耗费用与油品出站温度的关系曲线，分别如图10、图11所示。
[0177] 通过图10和图11所示的压 单耗费用和热 单耗费用变化规律曲线可以看出，随着出站温度的升高，压 单耗费用和热 单耗费用与压 附加单耗费用和热 附加单耗费用的变化趋势大致保持一致，热 单耗费用随着油品出站温度的增加而逐渐增大的。
[0178] 在改变油品流量后，通过计算得到压 附加单耗费用和热 附加单耗费用的变化规律见表4。
[0179] 表4管输过程油品不同输量情况下对应的各 流单耗费用
[0180]
[0181]
[0182] 由表4可得到压 附加单耗费用与油品输量的关系曲线(图12)、热 附加单耗费用与油品输量的关系曲线(图13)、压 单耗费用与油品输量的关系曲线(图14)、热 单耗费用与油品输量的关系曲线(图15)。
[0183] 由图12所示的压 附加单耗费用与油品输量的关系曲线可以看出，压 附加单耗随着油品输量增大，其变化趋势先略有减小后逐渐增大，这是由于随着管输过程输量的增加，无效压 耗与输入 增大趋势的差距导致其比值变化而引起的。如图13所示，热 附加单耗随着油品输量的增加呈逐渐减小的趋势，也是由于无效热 耗逐渐减小引起的。
[0184] 由图14所示的压 单耗费用与油品输量的关系曲线可以看出，随着油品输量的增加，压 单耗费用也是逐渐增加的，这是因为随着有效压 耗值逐渐升高，使理论最低压单耗费用增加，从而使之与附加压 单耗费用的和变大。由图15所示，热 单耗费用初期下降趋势较快而后期下降较缓慢，这是由于有效热 耗值逐渐减小，使得理论最低热 单耗费用逐渐减小，而附加热 单耗费用也是逐渐减小的，减小趋势较缓慢。
[0185] 相较与油品输量、油品出站温度对 耗费用的影响，管段起点的油品输送压力对管输过程 耗费用的影响较小，因此本实施例省略对管段起点的油品输送压力与 耗费用关系的分析。
[0186] 本发明可以为油田生产企业制订科学管输方案以提高输送效率、降低输送成本，提供理论及技术支持。
[0187] 本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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