蘇嵯輸油管道混合原油凝點計算方法

王倩楠，張海濤，司馬英杰， 王佳楠，董良辰，周 剛

（1. 東北石油大學 石油工程學院， 黑龍江 大慶 163318；　2. 大慶油田有限責任公司儲運銷售分公司，黑龍江 大慶 163318；3. 大慶油田有限責任公司天然氣分公司， 黑龍江 大慶 163318）

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蘇嵯輸油管道混合原油凝點計算方法

王倩楠1，張海濤2，司馬英杰3， 王佳楠1，董良辰1，周 剛1

（1. 東北石油大學 石油工程學院， 黑龍江 大慶 163318；2. 大慶油田有限責任公司儲運銷售分公司，黑龍江 大慶 163318；3. 大慶油田有限責任公司天然氣分公司， 黑龍江 大慶 163318）

對呼倫貝爾與塔木察格原油不同混合比例下進行凝點測試實驗，并根據已有的混合原油凝點模型進行計算，優選了凝點計算模型。通過分析實驗數據，采用曲線擬合和最小二乘法進行模型修正兩種方法得出蘇嵯輸油管道混合原油凝點計算公式，并對修正后模型和擬合出的曲線進行驗證。實驗數據表明修正后的模型較曲線擬合公式對于計算混合原油凝點結果更精準，可使原油的凝點較已有模型計算值的最小平均絕對偏差減小75%，較最大平均絕對偏差減小99%，較最小標準偏差減小45.77%，較最大標準偏差減小75.26%。

蘇嵯；混合原油；凝點計算；數學模型

蘇嵯輸油管道主要承擔著輸送呼倫貝爾油田原油的任務，管道的設計輸量為50～85萬t/a，由于呼倫貝爾油田的開采量逐年降低，蘇嵯管道的輸油量達不到設計輸量，同時，因為塔木察格油田原油外運僅有一條南線，年通關能力25余萬t，難以滿足油田生產需要，因此，將塔木察格原油運送至海拉爾油田蘇嵯管道蘇一聯合站卸油點，由此蘇嵯管道承擔著輸送塔木察格原油和呼倫貝爾原油的重大任務。由于塔木察格原油凝點高，流動性差，兩種原油混合后的凝點難以確定，給原油的管輸及儲存作業造成了許多困難。因此，對兩種原油混合后的凝點進行實驗，并通過分析實驗數據得到關于蘇嵯輸油管道混合原油凝點的計算公式，更方便現場實際應用。

1　實驗條件

本實驗的凝點測試是按照我國石油行業標準SY/T0541《原油凝點測定法》進行的，測試的油樣均通過物理加熱脫水處理，不含水，實驗結果準確。本實驗采取的實驗方法是將原油經過恒溫水浴預熱至（50±1）℃，裝入試管中，以0.5～1 ℃/min的冷卻速度將油樣冷卻至高于預期凝點8 ℃時，每降1～2 ℃觀測一次油樣的流動性，直至將試管水平放置油樣不流動時的最高溫度即為所測凝點。

2　混合原油的凝點模型

通過查閱大量的文獻資料發現關于混合原油凝點的計算模型較多，共有線性模型、李闖文模型［1，2］、陳俊經驗公式［3-5］、劉天佑I模型［6］、劉天佑II模型［7，8］，將已有的幾種關于混合原油凝點預測模型的計算值與混合原油凝點的實測值進行對比（見表1表2），綜合考慮平均偏差、平均絕對偏差、標準偏差和最大偏差，優選出針對蘇嵯輸油管道混合原油凝點計算模型（見表3）。由計算結果可以看出，對于蘇嵯輸油管道混合原油的凝點計算，李闖文模型和劉天佑II模型偏差都較小。

表1　呼倫貝爾原油和塔木察格原油按不同比例混合后凝點的計算值和實測值（一）Table 1 The calculated values and measured values of Hulun Buir and Tamtsag mixed crude oil in different proportions（1）

表2　呼倫貝爾原油和塔木察格原油按不同比例混合后凝點的計算值和實測值（二）Table 2 The calculated values and measured values of Hulun Buir and Tamtsag mixed crude oil in different proportions（2）

續表

表3　凝點計算模型誤差Table 3 Pour point computational model error

3　蘇嵯管道混油凝點曲線擬合及模型修正

3.1曲線擬合

根據已有的凝點計算模型和修正模型，發現李闖文和劉天佑模型都必須需要兩種組分原油1：1混合后的凝點值，計算起來有一定的局限性，而線性模型和陳俊的經驗公式的誤差相對于其他的模型會偏大。因此，考慮擬合出一個回歸式只需要兩種原油的混合比例便可以計算混合原油的凝點，而不需要兩種組分原油1：1混合后的凝點值。由此，分析實驗數據，發現混合原油凝點的實測值和高凝點原油摻入的比例有良好的相關性，由此進行擬合，得到的回歸式為：y=-4.0676x2+13.486x+21.98，其中，y代表混合原油的凝點，x代表高凝點原油的摻混比例，見圖1。

圖1　塔木察格原油摻入比例與混油凝點的關系曲線Fig.1 The relation curve of Tamtsag oil mixing proportion and crude oil pour point

3.2模型修正

通過實驗數據分析出李闖文模型和劉天佑II模型計算結果較準確，由此為提高混合原油凝點的計算精確度，得到蘇嵯輸油管道混合原油凝點的計算公式，對計算結果較好的模型進行修正。通過實驗數據作散點圖可以看出，混合原油比例和混合原油凝點的關系是非線性回歸模型。非線性回歸模型一般記為

其中，yi為因變量；非隨機向量xi=(xi1，xi2，……xik)是自變量；θ=(θ0，θ1，……，θp)為未知參數向量；εi為隨機誤差項并且滿足獨立同分布假定。

對于非線性回歸模型，使用最小二乘法估計參數θ，求使得

利用如上的非線性回歸求解方法，分析實驗數據，對混合原油凝點模型進行回歸和參數求解，并通過整合修正已有的幾種模型，得到蘇嵯輸油管道不同比例混輸原油的凝點計算模型。

式中，T為混合原油凝點，xi，xk分別為第i，k兩種組分原油中低凝點、高凝點組分原油的質量分數，Ti，Tk分別為低凝點原油和高凝點原油的凝點。

曲線擬合和模型修正二種方法的計算值與實測值的誤差見表4。

表4　呼倫貝爾原油和塔木察格原油混合后凝點的計算值和實測值對比Table 4 Comparison of calculated and measured values of pour point of Hulun Buir and Tamtsag mixed oil

運用同樣的偏差計算方法來計算針對于蘇嵯輸油管道混合原油凝點模型的偏差。經過分析，曲線擬合的最大偏差為 0.310，平均偏差為 0.025，平均絕對偏差為 0.132，標準偏差為 0.160，模型修正的最大偏差為0.450，平均偏差為0.005 ，平均絕對偏差為 0.176，標準偏差為 0.141。由數據可以看出，兩種計算方法對蘇嵯輸油管道混合原油凝點的計算結果較已有的模型更加準確，與已有計算模型相比，曲線擬合較最大平均偏差減小96.32%，較最小平均絕對偏差減小 42.61%，較最大平均絕對偏差減小 80.87%，較最小標準偏差減小38.46%，較最大標準偏差減小71.92%。模型修正較最小平均偏差減小 75%，較最大平均偏差減小99%，較最小平均絕對偏差減小 23.47%，較最大平均絕對偏差減小 74.49%，較最小標準偏差減小45.77%，較最大標準偏差減小75.26%。為使所得的經驗公式具有普適性，排除實驗數據的偶然性，因此對兩種公式進行驗證。

4　驗 證

為了使回歸的經驗公式更加準確的用于計算蘇嵯輸油管道不同混合比例原油的凝點，排除由于實驗比例相近而擬合出的曲線的片面性，在相同的實驗條件和實驗方法下，測量呼倫貝爾原油和塔木察格原油按照10：1，9：1，……，2：1等9組混合比例下的混合原油凝點，驗證兩種方法的準確性，使經驗公式更方便的應用于現場。兩種模型計算結果如表5，見圖2。

表5　驗證模型準確性計算結果Table 5 Verifying the accuracy of the model calculation results

圖2　驗證模型準確性計算結果Fig.2 Verifying the accuracy of the model calculation results

（1）通過實驗數據對已有的凝點計算模型進行分析、優選，得出李闖文模型和劉天佑II模型對于蘇嵯輸油管道混合原油凝點的計算偏差較小。

（2）對實驗數據進行分析，得出兩種針對蘇嵯輸油管道混合原油凝點計算公式，用9組數據進行驗證，結果表明模型修正的誤差更小，計算結果更準確。

（3）新方法對混合原油凝點的計算結果較現有模型的計算結果的準確性高，平均偏差減小99%，平均絕對偏差減小 74.49%，最大標準偏差減小75.26%。

［1］ 李闖文.混合原油流變學及其配伍規律的研究［D］. 北京：石油大學石油天然氣工程學院，1992.

［2］ 賀常兵，張敬業，周靖林.現場混輸原油凝點估算新方法［J］. 技術與應用，2011（09）：45-48.

［3］ 陳俊，張勁軍，張帆.計算混合原油凝點的一種新方法［J］. 石油大學學報（自然科學版），2003（05）：76-80.

［4］ 蔣文學.新疆混合原油凝點、粘度計算模型研究及其應用［D］. 北京：中國石油大學（北京），2005.

［5］ 羅會玖，李靜，王義，等. 中洛管道混合原油凝點和粘度的測量與計算［J］ . 油氣儲運， 2010，30（2）：141-143+159.

［6］ 劉天佑，孫維中，高艷清，徐誠.多組分混合原油常溫輸送技術［J］.油氣儲運，1999，18（9）：1-7.

［7］ 劉天佑，張秀杰，徐誠.新疆混合原油凝固點的計算［J］. 油氣儲運，1993，12（2）：37- 42，45.

［8］ 徐誠，張秀杰，劉天佑.多組分混合原油凝點與粘度的圖示方法［J］.油氣田地面工程，1995，14（2）：16-18.

The Calculation Method of Pour Point of Mixed Crude Oil of Suecuo Oil Pipeline

WANG Qian-nan1, ZHANG Hai-tao2, SIMA Ying-jie3, WANG Jia-nan1, DONG liang-chen1, ZHOU gang1
（1. College of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China；2. Storage and Transportation Sales Branch of Daqing Oil Field, Heilongjiang Daqing 163318，China; 3. Natural Gas Branch of Daqing Oil Field, Heilongjiang Daqing 163318，China )

The pour point of mixed oil of Hulun Buir oil and Tamtsag oil under different mixing ratio was tested, and the pour point was calculated by different mixed oil pour point models, suitable calculation model of mixed oil pour point was determined. Through analysis of the experimental data, model updating by curve fitting and least square method, calculation formula of Suecuo oil pipeline mixed crude oil pour point was obtained, and the revised models and fitted curve were verified. The experimental data show that the modified model is more accurate than curve fitting formula for calculating pour point of mixed crude oil. The minimum average absolute deviation of the crude oil pour point reduces 75 percent ,the maximum average absolute deviation of the crude oil pour point reduces 99 percent, the minimum standard deviation reduces 45.77 percent, the maximum average standard deviation reduces 75.26 percent than the existing models.

Suecuo; mixed crude oil; pour point calculation; mathematical model

5　結 論

TE 832

A

1671-0460（2016）05-1065-04

嚴寒地區高含蠟原油儲存工藝方案優化技術研究，項目號：2014D-5006-0607

2016-01-12

王倩楠（1992-），女，遼寧錦州人，2010年畢業于東北石油大學油氣儲運工程專業，研究方向：原油流變。E-mail：471470840@qq.com。