原油輸送管道安全運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化

應(yīng) 斌

中原油田分公司油氣儲(chǔ)運(yùn)管理處

原油輸送管道安全運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化

應(yīng) 斌

中原油田分公司油氣儲(chǔ)運(yùn)管理處

中原油田目前采取提高出站溫度的方式降低低輸量帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，冬季輸油過程中投加降凝劑是保證管線安全運(yùn)行的有力措施。當(dāng)熱力水力核算均滿足要求時(shí)方可確定合輸點(diǎn)，否則應(yīng)重新擬定合輸點(diǎn)并重新核算，直至滿足要求。地溫計(jì)算時(shí)應(yīng)按夏季最低地溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，反推出站溫度，根據(jù)降凝劑加劑溫度、原油初餾點(diǎn)、管道保溫層、防腐層的耐壓能力等因素的要求確定各廠線的出站溫度，并重新計(jì)算降低出站溫度后的理論進(jìn)站溫度和理論停輸時(shí)間。

原油管道；低輸量；停輸時(shí)間；出站溫度

1 原油管道輸送工藝

應(yīng)對(duì)低輸量問題國(guó)外常采取摻稀油輸送和加藥改性輸送措施。隨著我國(guó)原油管道低輸量問題的出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)學(xué)者在原油流變學(xué)研究的基礎(chǔ)上，先后開展了原油熱處理、添加降凝劑和加劑綜合處理等輸送工藝技術(shù)的研究。中原油田在成熟的加熱輸送基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)役管道輸量逐年下降、開采難度不斷升高的情況，結(jié)合信息化監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)管道低輸量運(yùn)行情況的安全性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究。

2 管道安全運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化

2.1 原油基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合

原油管道安全運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化必須以管道運(yùn)行參數(shù)以及原油物性參數(shù)等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，資料數(shù)據(jù)的完整性是管道安全運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化的關(guān)鍵，資料數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及完整程度直接影響對(duì)管道實(shí)際運(yùn)行情況的分析，進(jìn)而影響參數(shù)優(yōu)化的準(zhǔn)確性以及優(yōu)化方案的制訂和效果。面對(duì)管道歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)以及原油物性等龐大、種類繁多的數(shù)據(jù)信息，科學(xué)高效地提取和組織數(shù)據(jù)、建立結(jié)構(gòu)合理的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)庫(kù)，是參數(shù)優(yōu)化必須要面對(duì)和解決的問題。

2.2 引入平均計(jì)算內(nèi)徑

隨著油田開采的延續(xù)，油田產(chǎn)量遞減，管線腐蝕穿孔越來(lái)越嚴(yán)重，需逐年對(duì)各腐蝕管段進(jìn)行更換。由于實(shí)際輸量遠(yuǎn)達(dá)不到油田初期的設(shè)計(jì)輸量，所以更換后的管徑變小，出現(xiàn)同一條管線但管徑大小不一的現(xiàn)象。在不同管徑的交接處無(wú)法準(zhǔn)確獲得相應(yīng)的溫度、壓力等輸油參數(shù)，因而在很多參數(shù)計(jì)算的過程中無(wú)法進(jìn)行分段計(jì)算。根據(jù)沿程摩阻的計(jì)算公式可知，兩段管線的沿程摩阻之和等于總摩阻，當(dāng)流體處于相同流態(tài)時(shí)，流量、平均管線溫度下的黏度、流態(tài)系數(shù)均相同，因此可對(duì)計(jì)算公式進(jìn)行簡(jiǎn)化，引入平均計(jì)算內(nèi)徑，即將該管道模擬為具有相同沿程摩阻的等管徑管道。

2.3 集輸管線運(yùn)行現(xiàn)狀分析

與長(zhǎng)輸管道相比，原油集輸管道因油品的凝點(diǎn)低、黏度大的特點(diǎn)，使其運(yùn)行工況相對(duì)比較復(fù)雜?，F(xiàn)階段采取加熱輸油方式，準(zhǔn)確分析管線運(yùn)行工況是優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)過程中的一項(xiàng)關(guān)鍵性工作。根據(jù)整合后的歷史數(shù)據(jù)，依據(jù)雷諾數(shù)計(jì)算公式計(jì)算各條管線的流態(tài)，在相同流態(tài)下，反推管道總傳熱系數(shù)。對(duì)各條管線的總傳熱系數(shù)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，按季節(jié)選取總傳熱系數(shù)計(jì)算取值。最終利用輸油管線工藝參數(shù)優(yōu)化計(jì)算數(shù)學(xué)模型對(duì)各條管線結(jié)蠟層厚度、水力熱力核算、允許最小排量、安全停輸時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，充分掌握現(xiàn)役管道運(yùn)行情況。

2.4 安全運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

中原油田目前采取提高出站溫度的方式降低低輸量帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，但在輸量繼續(xù)降低的情況下，單純依靠提高出站溫度的方式確保管線安全將逐漸無(wú)法滿足工藝的要求。因此，在不改變現(xiàn)有設(shè)備的情況下優(yōu)化工藝參數(shù)，確保管道在安全、穩(wěn)定的工況下運(yùn)行具有重要意義。

（1）間歇輸油方案。間歇輸送常用于大管徑的成品油長(zhǎng)輸管道中，原油集輸管道由于其長(zhǎng)度短、凝點(diǎn)高的特點(diǎn)應(yīng)用較少，但可在原油產(chǎn)量低于一定值時(shí)采取間歇輸送。

（2）加劑輸油方案。隨著中原油田各采油廠產(chǎn)量下降，各條輸油管線管輸排量日益減少，在冬季氣溫低的情況下，小排量運(yùn)行影響到管線安全性，為此在冬季輸油過程中投加降凝劑是保證管線安全運(yùn)行的有力措施。截至目前，添加降凝劑也是降低含蠟原油凝點(diǎn)的主流方向。

（3）并行管線輸油工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)。某條線因輸量急劇降低，進(jìn)庫(kù)溫度接近油品凝點(diǎn)，凝管風(fēng)險(xiǎn)顯著增大。采用加劑輸送需要增設(shè)加劑設(shè)備，改造輸油工藝，依照輸量下降幅度分析其投入成本過高；采用間歇輸送，經(jīng)理論計(jì)算后安全停輸時(shí)間較短，若發(fā)生緊急情況無(wú)法延長(zhǎng)停輸時(shí)間。將低輸量管道與臨近管道在最近距離點(diǎn)進(jìn)行合輸，不但可以解決入庫(kù)溫度低、風(fēng)險(xiǎn)大的問題，同時(shí)投資少、成本低，是一種合理高效的輸油方式。根據(jù)管線具體情況，合理擬定合輸點(diǎn)，根據(jù)管線規(guī)格、長(zhǎng)度、進(jìn)站壓力等已知條件進(jìn)行可行性分析，在不同排量下核算允許安全停輸時(shí)間，反算出站壓力。當(dāng)熱力水力核算均滿足要求時(shí)方可確定合輸點(diǎn)，否則應(yīng)重新擬定合輸點(diǎn)并重新核算，直至滿足要求。

（4）優(yōu)化夏季出站溫度。夏季自然地溫高，散熱量相對(duì)較少，相對(duì)于冬季可適當(dāng)降低出站溫度，以避免資源浪費(fèi)，降低輸油成本。根據(jù)實(shí)際輸油情況，地溫計(jì)算時(shí)應(yīng)按夏季最低地溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，反推出站溫度，根據(jù)降凝劑加劑溫度、原油初餾點(diǎn)、管道保溫層、防腐層的耐壓能力等因素的要求確定各廠線的出站溫度，并重新計(jì)算降低出站溫度后的理論進(jìn)站溫度和理論停輸時(shí)間。

3 結(jié)論

進(jìn)行原油輸送管道安全運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化研究，可確定管道低輸量運(yùn)行最優(yōu)化方案，保證管道低輸量運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)行，有效預(yù)防低輸量管道事故的發(fā)生，降低管線運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，減少環(huán)境污染，進(jìn)一步提高油氣集輸管道的管理水平。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.030