油庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化技術(shù)研究

文/金巧鸝，中國(guó)石油寧夏銷(xiāo)售公司

1 油庫(kù)運(yùn)行優(yōu)化模型的建立

在對(duì)油庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行方案進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中，可以從優(yōu)化模型構(gòu)建入手，通過(guò)目標(biāo)函數(shù)、約束條件等基本框架的明確，實(shí)現(xiàn)對(duì)油庫(kù)運(yùn)行方案模型的呈現(xiàn)，完成對(duì)油庫(kù)調(diào)配環(huán)節(jié)各類(lèi)因素的全面考量，提升生產(chǎn)運(yùn)行方案的科學(xué)性。

1.1 油庫(kù)目標(biāo)函數(shù)的設(shè)置

油庫(kù)主要由輸油泵、加熱爐以及鍋爐等幾大部分組成，在運(yùn)行環(huán)節(jié)，油庫(kù)能耗主要由輸油泵電力消耗，烤熱爐、鍋爐燃料能耗等極大部分組成，油庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行方案的優(yōu)化主要目的在于，在保證油庫(kù)安全有效運(yùn)行的前提下，對(duì)油庫(kù)輸油泵的運(yùn)行方案、輸出體量以及鍋爐加熱量進(jìn)行調(diào)控，以順利完成收油、存儲(chǔ)以及發(fā)油作業(yè)，不斷減少能耗，降低費(fèi)用支出。在這一思路的指導(dǎo)下，初步完成了對(duì)油庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行方案影響因素的梳理，結(jié)合過(guò)往有益經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建，油庫(kù)運(yùn)行優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為minS=epSp+ef Sf+efSb，其中Sp表示油庫(kù)輸油泵單位時(shí)間內(nèi)電能消耗情況；Sf表示油庫(kù)加熱爐單位時(shí)間內(nèi)燃料消耗情況；Sb表示油庫(kù)鍋爐單位時(shí)間內(nèi)燃料消耗情況；ep表示電力價(jià)格，ef表示燃料價(jià)格。通過(guò)目標(biāo)函數(shù)較為全面的反映出油庫(kù)在運(yùn)行環(huán)節(jié)的能量消耗以及費(fèi)用產(chǎn)生情況，這對(duì)于油庫(kù)生產(chǎn)調(diào)配方案的制定以及各項(xiàng)管控工作的開(kāi)展提供了方向性引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了方案優(yōu)化，為后續(xù)油庫(kù)管理工作的開(kāi)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.2 油庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行約束條件分析

在完成油庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，考慮到油料存儲(chǔ)的基本情況，為了兼顧不同的生產(chǎn)運(yùn)行需求，在方案優(yōu)化環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)著眼于相關(guān)變量以及參數(shù)，在相關(guān)范圍內(nèi)進(jìn)行約束，確保油庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行方案符合輸出量、水力、熱力、管道強(qiáng)度等多種因素的相關(guān)要求，增強(qiáng)油庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化方案的實(shí)際效能。

（1）油庫(kù)收油、發(fā)油約束條件

為了保持油庫(kù)自身的存儲(chǔ)與傳輸能力，在收油與發(fā)油環(huán)節(jié)，需要對(duì)輸油泵的運(yùn)行效能進(jìn)行調(diào)控，在調(diào)控過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)確保輸油泵輸量之和與油庫(kù)總輸出量保持一致。通過(guò)這種整體把控，降低了單個(gè)輸油泵輸出量管理難度，強(qiáng)化了管理的有效性，同時(shí)對(duì)于油庫(kù)輸量約束工作的開(kāi)展產(chǎn)生了一定積極作用。

（2）油庫(kù)熱力約束

油庫(kù)在運(yùn)行過(guò)程中，為了確保油料的安全性，有必要對(duì)油庫(kù)的外輸溫度進(jìn)行調(diào)控，將油庫(kù)的外輸溫度控制在最低進(jìn)站溫度，這種對(duì)油庫(kù)溫度的約束，在實(shí)際操作俺姐，可以從原油的物理性質(zhì)、輸油管道運(yùn)行狀態(tài)、管道防腐絕緣層壽命等幾個(gè)方面來(lái)考慮。從過(guò)往經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，借助于對(duì)油庫(kù)熱力的有效約束，能夠極大地增強(qiáng)油庫(kù)溫度控制能力，減少或者避免各類(lèi)安全事故的發(fā)生，對(duì)于油庫(kù)正常的生產(chǎn)與管理工作有著積極作用。

（3）油庫(kù)水力約束

在油庫(kù)運(yùn)行環(huán)節(jié)，為了保證油料的進(jìn)站壓力需求，在生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化環(huán)節(jié)，還應(yīng)當(dāng)對(duì)油庫(kù)外輸壓力進(jìn)行控制，在控制環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)確保油庫(kù)自身的外輸壓力大于或者等于油庫(kù)管道所需的總壓頭，以確保油料運(yùn)輸工作的順利實(shí)現(xiàn)。油庫(kù)管道總壓頭主要由油庫(kù)管道局部摩阻、高程差值、下一油庫(kù)進(jìn)站最低壓力數(shù)值等幾部分組成。通過(guò)對(duì)上述參數(shù)的獲取，能夠確保油庫(kù)水力約束處于合理的范圍之內(nèi)，從而確保油庫(kù)管道壓力大小符合實(shí)際的油料運(yùn)輸需求。

（4）油庫(kù)設(shè)備設(shè)施約束

在油庫(kù)輸油管道運(yùn)行環(huán)節(jié)，考慮到輸油管道運(yùn)行的安全性，避免運(yùn)輸環(huán)節(jié)出現(xiàn)管道破損的情況，在油庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行方案確定的過(guò)程之中，應(yīng)當(dāng)確保油庫(kù)的外輸壓力始終低于輸油管道所允許的最大壓力，在這一情況下，輸油管道的病害發(fā)生機(jī)率才能夠得以控制，各項(xiàng)生產(chǎn)調(diào)配工作才能夠順利進(jìn)行。

2 油庫(kù)運(yùn)行優(yōu)化綜合管理模型的的構(gòu)建

在油庫(kù)運(yùn)行優(yōu)化模型構(gòu)建的過(guò)程中，考慮到輸油泵的排量、加熱爐、鍋爐等主要裝備的負(fù)載具有一定的連續(xù)，相關(guān)組件在運(yùn)行時(shí)呈現(xiàn)出離散狀態(tài)，因此在油庫(kù)運(yùn)行優(yōu)化方案模型優(yōu)化環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)采取混合變量?jī)?yōu)化的方式，切實(shí)做好綜合管理工作，通過(guò)必要的管理方式，對(duì)輸油過(guò)程之中，輸油溫度、輸油量、管道壓力與管泵進(jìn)行匹配，確定油庫(kù)運(yùn)行的最佳狀態(tài)，進(jìn)而完成油庫(kù)運(yùn)行管控工作。

通過(guò)完整的流程，能夠?qū)τ蛶?kù)輸油環(huán)節(jié)甭管的最佳運(yùn)行狀態(tài)、能量損耗情況進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合實(shí)際，獲取最優(yōu)的輸出參數(shù)，確保油庫(kù)高效運(yùn)行的同時(shí)，減少額外的費(fèi)用支出，降低油庫(kù)成本。

3 優(yōu)化模型案例分析

以大慶油田南一油庫(kù)作為第一、第二油井開(kāi)采原有的收集、計(jì)算、存儲(chǔ)助理，從1965年建成開(kāi)始，已累積安全運(yùn)行16000多天，對(duì)外運(yùn)輸原油5.8億噸?？紤]到大慶油田的生產(chǎn)能力，油田對(duì)與南一油庫(kù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，通過(guò)對(duì)開(kāi)泵方案以及加熱爐負(fù)荷的優(yōu)化，不僅大大提升南一油田的存儲(chǔ)、運(yùn)輸能力，滿(mǎn)足了原油生產(chǎn)、轉(zhuǎn)運(yùn)要求，還大大解決了油庫(kù)運(yùn)行的成本損耗，控制成本支出，有效防范各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)，大大提升了油庫(kù)的安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

油庫(kù)運(yùn)行優(yōu)化模型的建立對(duì)于提升油庫(kù)運(yùn)行管控能力有著極大的裨益，切實(shí)增強(qiáng)了油田存儲(chǔ)系統(tǒng)的安全性以及運(yùn)輸能力，滿(mǎn)足了現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于石油資源的使用需求。以運(yùn)行優(yōu)化模型的建立、求解為切入點(diǎn)，增強(qiáng)了調(diào)度決策的科學(xué)性，避免過(guò)多人為因素對(duì)于油田管理工作的影響，在減少成本投入的同時(shí)，避免存儲(chǔ)風(fēng)險(xiǎn)。