委內(nèi)瑞拉重油管道輸送工藝優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)性分析

張秀玲，吳浩，馬華偉，吳梁紅，沈玨新( 中國(guó)石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院 )

委內(nèi)瑞拉重油管道輸送工藝優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)性分析

張秀玲，吳浩，馬華偉，吳梁紅，沈玨新
( 中國(guó)石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院 )

中國(guó)石油在委內(nèi)瑞拉擁有大量的重油資源，目前已經(jīng)投入大量資金進(jìn)行開(kāi)發(fā)，需要修建大口徑、長(zhǎng)距離的重油管道進(jìn)行外輸。對(duì)委內(nèi)瑞拉重油管道采用加熱、加降黏劑、摻稀釋劑等不同減阻工藝方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合分析，可以看出，降黏劑價(jià)格較高導(dǎo)致加降黏劑輸送方案經(jīng)濟(jì)性較差；摻入5%稀釋劑的管輸方案經(jīng)濟(jì)性略?xún)?yōu)，但是稀釋劑的采購(gòu)存在不確定性，其運(yùn)輸和摻入會(huì)大大增加管道運(yùn)行操作的復(fù)雜性。綜合考慮工藝簡(jiǎn)單，操作便利，運(yùn)行成本低，可實(shí)施性好等因素，對(duì)于委內(nèi)瑞拉Merey16重油輸送管道推薦管徑1067毫米、設(shè)計(jì)壓強(qiáng)8兆帕、首站出站溫度為50℃，且沿線無(wú)需加熱、不加降黏劑、不摻稀釋劑的工藝方案。

委內(nèi)瑞拉；重油管道；加熱輸送；摻降黏劑輸送；摻稀釋劑輸送；經(jīng)濟(jì)性；方案優(yōu)化

中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司在委內(nèi)瑞拉擁有大量的重油資源，目前已經(jīng)投入大量資金進(jìn)行開(kāi)發(fā)。其中在委內(nèi)瑞拉擁有MPE3、胡寧4和胡寧10等區(qū)塊的重油資源，規(guī)劃重油產(chǎn)量約5000萬(wàn)噸/年。這些區(qū)塊位于委內(nèi)瑞拉內(nèi)陸地區(qū)，與沿海港口距離較遠(yuǎn)，原油需要依靠管道進(jìn)行外輸。為解決奧里諾科重油出口的問(wèn)題，2013年委內(nèi)瑞拉國(guó)家石油公司（PDVSA）與中國(guó)石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)公司組成課題組，開(kāi)展了委內(nèi)瑞拉－哥倫比亞西太平洋重油管道（簡(jiǎn)稱(chēng)委內(nèi)瑞拉重油管道）規(guī)劃研究工作。

委內(nèi)瑞拉重油管道起自委內(nèi)瑞拉奧里諾科重油帶，向西到達(dá)委內(nèi)瑞拉邊境的瓜費(fèi)塔，管道向南穿越界河進(jìn)入哥倫比亞境內(nèi)阿勞卡市，向西南沿安第斯山脈東麓敷設(shè)，到達(dá)奧里托后向西翻越海拔超過(guò)3000米的安第斯山脈，到達(dá)位于太平洋沿岸圖馬科港的管道末站，管道全長(zhǎng)為2436千米。

由于委內(nèi)瑞拉重油屬于高黏低凝重油，外輸管道運(yùn)輸量大，距離長(zhǎng)，輸送過(guò)程中可能要采取摻稀、加熱、加降黏劑等不同減阻措施，因此需要對(duì)這些管道輸送工藝方案進(jìn)行綜合對(duì)比后才能確定最優(yōu)方案。

1 委內(nèi)瑞拉重油的物性分析

課題項(xiàng)目組對(duì)近期最新的委內(nèi)瑞拉Merey16重油油樣的基礎(chǔ)物性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定，物性測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，黏溫曲線見(jiàn)圖1。從測(cè)試結(jié)果可以看出，Merey16重油含蠟量低，但膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高，導(dǎo)致其凝點(diǎn)低、密度高、黏度大。在2℃～70℃的測(cè)試溫度范圍內(nèi)，委內(nèi)瑞拉重油表現(xiàn)為牛頓流體。在委內(nèi)瑞拉當(dāng)?shù)氐販兀?7℃）條件下，Merey16重油黏度達(dá)到802.5毫帕·秒（mPa·s），采用常溫輸送比較困難，需要采用一定的工藝措施增加Merey16重油的流動(dòng)性。目前常用的重油管道輸送措施有加熱輸送、加降黏劑輸送[1-3]和摻稀釋劑輸送[4-6]。

2 重油管道輸送工藝優(yōu)化方案經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法

為了便于對(duì)加熱輸送、摻稀釋劑、加降黏劑工藝方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)，首先必須統(tǒng)一各種方案的評(píng)價(jià)基礎(chǔ)，即無(wú)論采用何種工藝手段，都是在8兆帕（MPa）的設(shè)計(jì)壓強(qiáng)下，以最低的輸送成本將100萬(wàn)桶/日的Merey16重油從首站運(yùn)輸?shù)侥┱?。通過(guò)經(jīng)濟(jì)性比選，確定加熱輸送、不同降黏劑加入量、不同稀釋劑摻入量條件下的最優(yōu)輸送方案。7種管輸方案主要輸送工藝參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 委內(nèi)瑞拉Merey16原油物性

圖1 委內(nèi)瑞拉重油的黏溫曲線

重油管輸方案經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法及參數(shù)設(shè)定如下。

表2 Merey16重油7種不同管輸工藝方案參數(shù)

1）測(cè)算各方案的采購(gòu)成本。采購(gòu)成本與進(jìn)入管道首站的原油成本，以及降黏方案和摻稀方案在管道首站注入的藥劑成本有關(guān)。為了便于比較，將藥劑成本折算到管道實(shí)際輸量下的單桶成本。計(jì)算公式如下：

2）測(cè)算各方案在實(shí)際輸量下的管輸費(fèi)。管輸費(fèi)測(cè)算模型采用中委雙方聯(lián)合工作組完成規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)的測(cè)算模型。

3）測(cè)算各方案原油到達(dá)管道末站的終端成本。管道末站的原油終端成本=采購(gòu)成本+管輸費(fèi)。

4）根據(jù)原油摻稀釋劑、加降黏劑后的API度和含硫量的變化，測(cè)算各方案管道末站的原油銷(xiāo)售價(jià)格，銷(xiāo)售價(jià)格越高帶來(lái)的收益越多。原油在摻稀釋劑、加降黏劑后的API度增大，含硫量降低，會(huì)提升原油銷(xiāo)售價(jià)格。原油價(jià)格變化與API度、含硫量的變化之間存在如下關(guān)系[7]：

從式（2）、（3）可以看出，原油價(jià)格隨其API度的增大而增加，隨其含硫量的增大而減小。原油在摻稀釋劑、加降黏劑后的API度增大，含硫量降低，這會(huì)稍提升原油銷(xiāo)售價(jià)格。

5）確定輸送總成本。輸送總成本為管道末站原油終端成本扣除加劑后原油提升價(jià)值的成本值。

輸送總成本越低的方案其經(jīng)濟(jì)性越好。綜合經(jīng)濟(jì)性分析流程如圖2所示。

圖2 管輸成本的綜合經(jīng)濟(jì)性分析流程

6）Merey16重油價(jià)格選取。根據(jù)委內(nèi)瑞拉國(guó)家石油公司公布的2015年下半年的委內(nèi)瑞拉一攬子油價(jià)，確定Merey16重油價(jià)格為40美元/桶。考慮到國(guó)際油價(jià)最近幾年可能繼續(xù)下跌或反彈，本報(bào)告還對(duì)Merey16重油價(jià)格為30美元/桶、50美元/桶的情況進(jìn)行了分析。

7）稀釋劑價(jià)格確定。本研究采用石腦油為稀釋劑。石腦油作為一種國(guó)際市場(chǎng)常見(jiàn)的油品，其價(jià)格與WTI原油價(jià)格存在一定的關(guān)系。根據(jù)普氏價(jià)格的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，石腦油一般與原油存在10美元/桶的價(jià)差。當(dāng)Merey16重油價(jià)格為30美元/桶、40美元/桶、50美元/桶時(shí)，稀釋劑價(jià)格按40美元/桶、50美元/桶、60美元/桶計(jì)算。

8）降黏劑價(jià)格確定。適用于委內(nèi)瑞拉重油的SDY-3型油溶性降黏劑在中國(guó)國(guó)內(nèi)的價(jià)格一般為1.5萬(wàn)元/噸，考慮運(yùn)輸?shù)轿瘍?nèi)瑞拉奧里諾科重油帶的費(fèi)用，本文按350美元/桶測(cè)算。

3 重油管道輸送工藝優(yōu)化方案綜合經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)上述經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)參數(shù)，測(cè)算委內(nèi)瑞拉重油管道采用不同輸送工藝方案時(shí)，在管道起點(diǎn)的采購(gòu)成本（包括100萬(wàn)桶/日的Merey16重油的采購(gòu)成本和加入的藥劑的采購(gòu)成本），將Merey16重油或者摻稀釋劑、加降黏劑后的混合重油輸送到終點(diǎn)后的管輸費(fèi)與終端成本，以及Merey16重油加入降黏劑、稀釋劑之后自身價(jià)值發(fā)生的改變，結(jié)果如表3所示。

從上述測(cè)算結(jié)果可以看出：

1）降黏劑的采購(gòu)價(jià)格明顯高于稀釋劑的采購(gòu)價(jià)格，導(dǎo)致加降黏劑的重油采購(gòu)成本遠(yuǎn)高于摻稀釋劑的重油采購(gòu)成本。例如在油價(jià)40美元/桶時(shí)，降黏劑加入量為5%時(shí)（降黏方案3）的采購(gòu)成本比摻稀釋劑5%時(shí)（摻稀方案1）的采購(gòu)價(jià)格高14.9美元/桶，甚至比摻稀釋劑20%時(shí)的采購(gòu)價(jià)格仍高13.18美元/桶。

2）隨著降黏劑和稀釋劑加入量的增加，管道實(shí)際輸量增大，每桶原油的管輸費(fèi)降低，無(wú)論是加降黏劑還是摻稀釋劑后的管輸費(fèi)均小于加熱方案。此外，對(duì)比油價(jià)為30、40、50美元/桶時(shí)的管輸費(fèi)，各方案在3個(gè)油價(jià)下的管輸費(fèi)差別很小，最大差距不足0.5美元/桶，可見(jiàn)油價(jià)變化對(duì)管輸費(fèi)的影響較小。

3）各方案的終端成本以摻稀方案1最低，加熱方案次之，且只比摻稀方案1高0.01美元/桶。摻稀方案2、3的終端成本僅比加熱方案稍高，差別在1美元/桶左右。對(duì)于加降黏劑方案，由于降黏劑采購(gòu)成本較高，其終端成本均明顯高于摻稀方案和加熱方案，當(dāng)油價(jià)40美元/桶、降黏劑加入量達(dá)到5%時(shí)，終端成本比加熱方案高15.13美元/桶，比摻稀5%的方案高15.14美元/桶。

4）Merey16重油在加降黏劑、摻稀后原油含硫量、API度發(fā)生改變，導(dǎo)致原油價(jià)值有了一定的提升。降黏劑加入后主要是降低了原油的含硫量，對(duì)原油價(jià)值影響很小。稀釋劑加入后不但降低了原油的含硫量，還提高了原油的API度，而且稀釋劑摻入量越大，對(duì)原油價(jià)值的影響越大。

綜合上述分析，摻稀輸送方案經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于加降黏劑輸送方案，與加熱方案相比則基本相當(dāng)。綜合考慮稀釋劑來(lái)源的不確定性，需要將稀釋劑運(yùn)輸?shù)焦艿朗渍静⒕珳?zhǔn)摻入，以及摻稀提升重油品質(zhì)后價(jià)值實(shí)現(xiàn)的難度等因素，實(shí)施方案時(shí)仍然推薦加熱方案，即采用1067毫米管徑，管道設(shè)計(jì)壓強(qiáng)為8兆帕，首站加熱溫度50℃，中間站不加熱的全線密閉輸送工藝方案。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)加熱方案、不同的加降黏劑量、不同摻稀量的管輸工藝方案進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)性分析，可以看出，由于降黏劑價(jià)格較高，加降黏劑輸送方案的經(jīng)濟(jì)性較差。

表3 加熱輸送/加降黏劑/摻稀釋劑不同方案經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)結(jié)果單位：美元/桶

采用摻入5%稀釋劑的輸送方案的經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于加降黏劑輸送的方案。在油價(jià)40美元/桶時(shí)，摻入5%稀釋劑的管輸方案與加熱方案相比，其管道終端成本低于加熱方案終端成本0.01美元/桶，其經(jīng)濟(jì)性略?xún)?yōu)，但鑒于稀釋劑的采購(gòu)存在不確定性，運(yùn)輸和摻入也會(huì)大大增加管道運(yùn)行操作的復(fù)雜性。

綜合考慮工藝簡(jiǎn)單，操作便利，運(yùn)行成本低，可實(shí)施性好等因素，對(duì)于委內(nèi)瑞拉Merey16重油輸送管道推薦不加降黏劑、不摻稀釋劑、管徑1067毫米、設(shè)計(jì)壓強(qiáng)8兆帕、首站出站溫度為50℃的加熱工藝方案。

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編 輯：龐孟昌

編 審：張一馳

Economic analysis on transportation process optimization of Venezuelan heavy-oil pipeline

ZHANG Xiuling, WU Hao, MA Huawei, WU Lianghong, SHEN Juexin
(PetroChina Planning and Engineering Institute)

CNPC, with a lot of heavy oil resources and a large amount of investment in development, needs large-diameter and long-distance heavy-oil pipelines to outer transportation in Venezuela. According to comprehensive analysis on the economy of heavy-oil pipeline with different reducing measures such as heating, adding viscosity reducer and adding diluent, it shows that high price viscosity reduction leads the poor economy. The process of adding 5% diluent is slightly more economical, but the uncertainty exists in procurement of diluents and transportation and incorporation of diluent greatly increase the complexity of pipeline operation. The paper recommends adopting the process scheme with Φ1067mm pipe diameter without additives and dilution, 8.0MPa for design pressure, 50℃ heating temperature at initial station and no-heating along the pipeline for Venezuela Merey16 heavy oil pipeline by considering factors such as difficulty, operation convenience, lower OPEX and better practicability.

Venezuela; heavy-oil pipeline; heating transportation; viscosity reduction transportation; diluent transportation; economy; process optimization

2016-12-01