原油輸送管道安全運行參數(shù)的優(yōu)化

應(yīng) 斌

中原油田分公司油氣儲運管理處

原油輸送管道安全運行參數(shù)的優(yōu)化

應(yīng) 斌

中原油田分公司油氣儲運管理處

中原油田目前采取提高出站溫度的方式降低低輸量帶來的風(fēng)險，冬季輸油過程中投加降凝劑是保證管線安全運行的有力措施。當(dāng)熱力水力核算均滿足要求時方可確定合輸點，否則應(yīng)重新擬定合輸點并重新核算，直至滿足要求。地溫計算時應(yīng)按夏季最低地溫數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，反推出站溫度，根據(jù)降凝劑加劑溫度、原油初餾點、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，并重新計算降低出站溫度后的理論進(jìn)站溫度和理論停輸時間。

原油管道；低輸量；停輸時間；出站溫度

1 原油管道輸送工藝

應(yīng)對低輸量問題國外常采取摻稀油輸送和加藥改性輸送措施。隨著我國原油管道低輸量問題的出現(xiàn)，國內(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)對管道低輸量運行情況的安全性和經(jīng)濟性進(jìn)行研究。

2 管道安全運行參數(shù)優(yōu)化

2.1 原油基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合

原油管道安全運行參數(shù)優(yōu)化必須以管道運行參數(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管道實際運行情況的分析，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。面對管道歷史運行數(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，是參數(shù)優(yōu)化必須要面對和解決的問題。

2.2 引入平均計算內(nèi)徑

隨著油田開采的延續(xù)，油田產(chǎn)量遞減，管線腐蝕穿孔越來越嚴(yán)重，需逐年對各腐蝕管段進(jìn)行更換。由于實際輸量遠(yuǎn)達(dá)不到油田初期的設(shè)計輸量，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)計算的過程中無法進(jìn)行分段計算。根據(jù)沿程摩阻的計算公式可知，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，流量、平均管線溫度下的黏度、流態(tài)系數(shù)均相同，因此可對計算公式進(jìn)行簡化，引入平均計算內(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 集輸管線運行現(xiàn)狀分析

與長輸管道相比，原油集輸管道因油品的凝點低、黏度大的特點，使其運行工況相對比較復(fù)雜。現(xiàn)階段采取加熱輸油方式，準(zhǔn)確分析管線運行工況是優(yōu)化運行參數(shù)過程中的一項關(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)計算公式計算各條管線的流態(tài)，在相同流態(tài)下，反推管道總傳熱系數(shù)。對各條管線的總傳熱系數(shù)的計算結(jié)果進(jìn)行分析，按季節(jié)選取總傳熱系數(shù)計算取值。最終利用輸油管線工藝參數(shù)優(yōu)化計算數(shù)學(xué)模型對各條管線結(jié)蠟層厚度、水力熱力核算、允許最小排量、安全停輸時間等參數(shù)進(jìn)行計算分析，充分掌握現(xiàn)役管道運行情況。

2.4 安全運行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計

中原油田目前采取提高出站溫度的方式降低低輸量帶來的風(fēng)險，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輸管道中，原油集輸管道由于其長度短、凝點高的特點應(yīng)用較少，但可在原油產(chǎn)量低于一定值時采取間歇輸送。

（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的主流方向。

（3）并行管線輸油工藝優(yōu)化設(shè)計。某條線因輸量急劇降低，進(jìn)庫溫度接近油品凝點，凝管風(fēng)險顯著增大。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)理論計算后安全停輸時間較短，若發(fā)生緊急情況無法延長停輸時間。將低輸量管道與臨近管道在最近距離點進(jìn)行合輸，不但可以解決入庫溫度低、風(fēng)險大的問題，同時投資少、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，根據(jù)管線規(guī)格、長度、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間，反算出站壓力。當(dāng)熱力水力核算均滿足要求時方可確定合輸點，否則應(yīng)重新擬定合輸點并重新核算，直至滿足要求。

（4）優(yōu)化夏季出站溫度。夏季自然地溫高，散熱量相對較少，相對于冬季可適當(dāng)降低出站溫度，以避免資源浪費，降低輸油成本。根據(jù)實際輸油情況，地溫計算時應(yīng)按夏季最低地溫數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，反推出站溫度，根據(jù)降凝劑加劑溫度、原油初餾點、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，并重新計算降低出站溫度后的理論進(jìn)站溫度和理論停輸時間。

3 結(jié)論

進(jìn)行原油輸送管道安全運行參數(shù)優(yōu)化研究，可確定管道低輸量運行最優(yōu)化方案，保證管道低輸量運行的安全性和經(jīng)濟行，有效預(yù)防低輸量管道事故的發(fā)生，降低管線運行風(fēng)險系數(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