風城稠油外輸管道工藝設計

郭峰 霍軍良 李廣斌 卜艷菊

1新疆石油勘察設計研究院 2遼河油田茨榆坨采油廠

風城稠油在50℃條件下表觀黏度為2×104~1 000×104mPa·s，20 ℃密度為0.96~0.98 g/cm3，屬于典型的超稠油，常規輸送難度極大。風城稠油外輸管道是我國第一條長距離輸送超稠油的管道，長為102.26 km。

1 工藝設計

1.1 確定管道外輸起點溫度

稠油處理站凈化原油溫度為95℃，經過計算，設計起點溫度為95℃可以滿足要求。

1.2 稠油外輸泵的選擇和外輸壓力確定

雙螺桿泵具有壓力脈動小（1.5%～3%），運轉平穩，振動和噪音很低的特點，可以滿足不同的流量和壓力要求；同時，雙螺桿工作效率高、使用壽命長。根據風城稠油特點，選用雙螺桿泵。

目前8MPa及以下壓力的螺桿泵制造工藝較成熟且應用較多。從減少中間泵站，節省投資、簡化運營管理等方面考慮，本工程最大外輸壓力確定為不超過8MPa。

1.3 稠油管道外輸工藝的確定

本工程結合風城油田發展和下游煉廠的依托條件，確定輸送工藝采用稀釋法。

稀釋輸送工藝的關鍵是稀釋劑的選擇、對摻稀后的稠油進行評價分析及稀釋劑摻入比的確定，進而確定稀釋輸送工藝具體方案。

1.3.1 超稠油稀釋劑的選擇

風城超稠油經過常減壓蒸餾得到的不同餾分可用于生產變壓器油、冷凍機油等具有環烷基特色的潤滑油產品。而柴油餾分可以通過克石化公司現有裝置獲得，來源充足，與其他稀釋劑相比柴油餾分不影響稠油終端產品品質，可以實現回收利用，且還具有稠油分離工藝簡單、成本低等優勢。最終確定以柴油餾分作為稀釋劑。

1.3.2 超稠油摻柴的影響分析

對風城某井油樣摻柴油餾分降黏模擬計算，混合前的稠油溫度范圍為100～130℃，柴油餾分溫度為常溫20℃，分別計算不同柴油餾分摻量下（10%～40%）的混油黏度，得出黏溫關系見圖1。摻柴后，稠油降黏效果較為明顯，混合油品在較低溫時也表現出很好的流動性；而且剪切應力和剪切速率成線性關系，動力黏度在給定的壓力、溫度條件下為定值，流體表現為牛頓流體。

圖1 超稠油在各摻柴量下的黏溫曲線

1.3.3 超稠油摻柴油餾分后環道模擬試驗

通過對風城稠油摻柴油餾分后的混合油樣進行環道模擬得出稠油在管輸過程中的流動特征，確定稠油外輸管道摻柴比。

（1）壓降與流量隨流動時間的變化規律。風城稠油摻入不同量的柴油餾分后，流量隨時間變化一般比較穩定；隨溫度的降低，相同流量下的管流壓降明顯增大。

（2）摻入不同比例柴油餾分后的降黏效果。柴油餾分對風城稠油的降黏效果好，添加20%柴油餾分后，各溫度下的降黏率都在95%以上，柴油餾分加量大于25%以后，繼續增大柴油餾分加量不能顯著降低稠油黏度。因此確定柴油餾分摻入量為20%～25%。

2 安全措施

根據風城稠油的特點，做了以下安全措施：

（1）柴油餾分管道和稠油管道同溝敷設，設計壓力均為8MPa，中間設6座閥室可將稠油管道和柴油餾分管道聯通；在風城首站增加高壓離心泵，使在事故狀態下，能用柴油餾分頂輸并置換稠油。

（2）冬季投產方式選擇預熱啟動法。

3 結語

（1）超稠油管道外輸工藝設計受多方面因素制約，要結合油田發展和下游煉廠的依托條件，提出合理的設計思路，保證油田產能建設和煉廠加工的產品特色及規模，做到設計在技術上合理，經濟上效益顯著。

（2）對超稠油管道輸送應進行多方面比選，采用降黏方法，應根據超稠油流向及稀釋劑的供應情況采用合適的稀釋劑，并減小稀釋劑對稠油品質的破壞，確保其超稠油經濟價值最大化。

（3）在生產運行中，由于稠油脫水處理所需的摻柴量遠小于稠油外輸所需的摻柴量，建議在稠油處理工藝中增加多個摻柴點，降低稠油脫水之前摻柴量，并在外輸之前進行補充以滿足外輸要求。