淺析熱油管道運行管理

趙新穎（中石化管道儲運分公司 221008）

原油的運輸有公路、鐵路、水路和管道輸送這四種方式。由于與其他幾種相比，管道輸送有其特點和突出的優越性，使管道輸送成為運輸原油及其產品的理想方式。

一、輸油管道的日常運行管理

密閉輸送的長輸管道，任何一個輸油站或或者站間管道的工況發生變化都會影響到全線。以“旁接油罐”方式運行的管道，為保證全線均衡，各站間需要維持基本相同的流量。為了協調全線工況，保證安全平穩輸油，運行中實行調度管理制，統一指揮全線運行。

各級調度員和管理人員必須了解系統和設備的特點，了解各種客觀條件變化的規律及其對運行工況的影響，才能維持管道的安全經濟運行。

這里主要分析討論熱油管道的運行管理情況。

二、熱油管道的運行管理

1.熱油管道的工作特性

對于管徑、長度、高差、地溫及所輸油品物性等條件固定的熱油管道，在運行中，其摩阻與輸量間的變化關系隨管道熱力工況而不同。

對于兩個加熱站間的管道，在某一輸量下，其摩阻的大小隨溫度條件而不同，故計算各不同輸量下的摩阻時，必須規定其熱力條件，則其管路工作特性才有確定的意義。一般有三種工況：①起點出站溫度一定；②終點進站溫度一定；③在不同輸量下均按其相應的經濟進出站溫度運行。在不同工況下，其管路工作特性的變化趨勢不同。

在實際生產中為了便于運行管理，常采取規定出站油溫的運行方式，當流態為層流時，以這種方式運行的熱油管道將可能出現不穩定的工況，必須特別注意。

熱油管道不穩定工作的實質是當流量降低時，管道摩阻損失的增大與泵站輸出有效壓力的不平衡，會造成流量進一步降低以求得壓力平衡的惡性循環。管道進入不穩定工作區則表現為管道流量不斷減小、壓力持續上升，最后導致管道完全停輸。熱油管道是否出現不穩定區，主要取決于油品的粘溫特性和熱力條件。熱力因素主要包括流態、地溫、出站溫度、加熱站間距、管道總傳熱系數等。

防止管道進入不穩定工作區的措施主要有兩種：①增大閥門開度，減少節流或啟用備用泵、調高泵轉速等措施，使泵站輸出有效壓力與管道的摩阻損失平衡，增大輸出壓力可以使流量增加，工作點右移，工況恢復正常；②提高出站溫度，以減少管道摩阻損失。

2.易凝、高粘原油流變特性對管道運行安全的影響

易凝、高粘原油多采用加熱輸送。在加熱輸送管道低輸量運行中，當外界環境條件變化或運行工藝參數不恰當時，可能出現初凝停流事故。管道輸量要大于熱力條件允許的最小輸量，輸量低于這一低限時，必須采取相應措施才能保證管道的安全運行。停輸時間過長將使管內原油冷凝而導致再啟動困難，可能釀成凝管事故。

凝管事故是惡性重大事故。它不僅會造成管道停輸，而且往往處理困難。處理凝管事故除了造成排放原油、搶險費用、管道停輸等直接經濟損失外，還會污染環境，并影響上、下游的油田、石化企業的生產，造成巨大的間接損失和不良的社會影響。

加熱輸送管道的凝管事故比較容易發生在以下情形：

①管道結蠟層較厚，在較低輸量和較低油溫下運行時；

②投產初期油源不落實，投產后輸量達不到管道允許最低輸量；

③因事故停輸時間過長，油溫降低過多，管道無法正常再啟動。

3.熱油管道溫降的影響因素

長距離熱油管道從投產開始，在長年的生產過程中必須了解各種客觀條件的變化規律，及其對運行工況的影響，以掌握生產的主動權。影響因素主要包括：

①地溫變化的影響

②土壤溫度場

③運行參數變化對土壤溫度場的影響

由于輸量或加熱溫度的改變，氣溫的急劇變化，降雨而引起土壤溫度的變化或地下水的滲流等，都會使熱管路周圍的土壤溫度場發生緩慢的變化，反映在運行參數上就是反算Κ值的波動。嚴格地說，埋地熱油管的熱力工況總是處于不穩定的動態平衡之中，因此在分析熱管道溫降情況的改變時，必須著眼于管周圍土壤溫度場的變化。由于土壤的熱容量大，溫度場的調整過程比較緩慢，熱管道的溫降按理應按非穩定傳熱計算。

三、熱油管道的優化運行

長輸管道的輸量大、運輸距離長、全年連續運行，耗電和耗油量很大。運行方案是否合理，對輸油成本的影響很大。僅是用作加熱爐燃料的原油就占到總輸量的0.25%～0.35%，輸量低的管道，油耗更高。

為降低管道運行能耗，除了對管道系統的設備、流程和輸送工藝等進行技術改造外，另一途徑就是在現有系統上實現優化運行，即通過優選運行參數，使系統能耗最低。熱油管道的運行能耗包括加熱原油所需的燃料消耗和電力消耗兩種，在熱油管道優化運行研究和實踐中一般都采用總能耗費用作為評價標準。

熱油管道優化運行研究表明，在較低輸量下，最優進站溫度就是安全運行允許進站溫度的下限。而在接近設計輸量時，隨著輸量的增大，最優進站溫度明顯上升，這是由于滿輸量運行管道的電能消耗在總能耗中所占比例較大，提高管輸原油的平均溫度雖然增加了燃料油消耗，但由于原油粘度降低，可以較顯著的降低管輸摩阻，從而節省電能。當然，最優進站溫度還與油、電比價有關。

四、輸油管道的安全管理

在社會日益重視安全和環境保護的背景下，油氣管道系統的安全受到了更為廣泛的關注。這些管道一旦泄漏或發生火災爆炸事故，將產生重大的損失和惡劣的影響。當前形勢下，油氣管道安全的重要性和緊迫性更為突出。增強安全生產意識，提高安全管理水平，保障油氣管道的安全運營，是擺在我國儲運工程技術人員和管理人員面前的重要任務。

[1]楊筱蘅.《輸油管道設計與管理》.山東東營：中國石油大學出版社，2011：120-250.