油氣儲運技術面臨的挑戰與發展方向探析

辛天禹

（延安大學 石油學院，陜西 延安 716000）

隨著我國工業化的快速發展，對于能源的需求量越來越大，我國的能源產業也取得了較為快速的發展.中國幅員遼闊，地大物博，陸地和海洋蘊含了十分豐富的能源資源，為我國工業的發展提供了資源保障.而在能源開采應用過程中，油氣煉制企業在其中起著舉足輕重的作用，可以說，煉油企業的生存和發展與國民經濟和社會生活息息相關，所以近年來，國家和政府十分關注油氣煉制企業的發展狀況.在油氣走進工廠、企業、居民生活的過程中，關鍵環節——油氣儲運，是這一過程中最為重要的連跳.在發達國家，早在上個世界60年代，油氣儲運工業已經形成氣候和規模，與整個石油工業的銜接和融合也臻于完善，成熟完善的油氣儲運系統已經建立完畢.而在我國，油氣儲運的技術和系統雖然落后于發達國家，但是也取得了可喜的進步，為國民建設提供了有力的能源保障.

1 我國現有的、前景良好的油氣儲運技術分析

建國以來，我國的油氣儲運技術得到了革命性的突破，為我國工業的發展奠定了堅實的基礎.其中，能夠將我國西部豐富的資源運送到東部的油氣長輸管道，橫貫東西，集中體現了我國原油、成品油等資源在管道輸送方面的最新成就.同時，我國在大連、岱山、青島、鎮海建立了四座國家級大型地面原油儲庫，表明我國地面原油儲庫工程技術已經臻于成熟.下面，本文就幾種特殊的地域油氣儲運技術做一個簡單的分析.

1.1 海洋油氣儲運技術.雖然我國地大物博，幅員遼闊，資源豐富.但是地面油氣的儲運總量總是有一定限度的.隨著我國地面油氣資源的開采，我國陸地油氣資源總量正在不斷地減少當中.所以我國將目光轉向了更加遼闊、資源更加豐富的海洋.我國的海洋資源開發技術是從引進外國技術開始，研究人員將外國先進技術進入中國后，進行消化吸收，然后結合中國的實際情況推陳出新，形成一整套完整的技術體系.其中，海洋石油海底管道運輸系統已經趨于完善，不僅組合成了一系列科學的儲運技術，而且也積累了豐富的經驗.30年前，我國取得了南海石油勘探開發權之后，技術不斷成熟，經驗也不斷積累.目前為止，中國在遠洋海面上已經建立了石油勘探基地.但是，與外國先進、完善的技術體系相比，我國的海洋油氣儲運工程的設計和建設還存在著不足的地方.同時，我國在深水開發領域方面也面臨兩個主要難題.一是我國在復雜海底地貌和惡劣海洋環境的條件下，設計和施工長距離運送管道存在困難；二是大型水下油氣儲備建設技術不成熟.

1.2 油氣混輸技術.在國際上，油氣混輸技術已經從實驗室走向了工業應用.油氣混輸技術之所以取得如此大的進展，主要原因是油氣混輸的兩項關鍵性的技術已經得到突破.這兩項技術分別是長距離管道混熟技術和海底混輸增壓技術.在長距離管道運輸技術的突破中，挪威的一家公司功不可沒，它首先將水下多相流開采系統運用到實際工作中，這套系統是目前世界上最先進、最具有實用價值的水下多相流開采系統.此后，英國一家公司利用這項系統在墨西哥灣進行油氣輸送作業，突破了海底混熟增壓技術.與外國相比，我國的油氣混輸技術存在著明顯的不足.主要表現在三個方面：首先是在多相流動態計算軟件方面.在網絡時代，計算機已經成為各行各業的最佳幫手.能夠對油氣混輸技術起到推動作用的多相流動態計算機軟件卻沒有開發成功.而國外這個軟件已經普遍適用，并具有自

主知識產權，而我國在這方面明顯要落后，這與我國石油大國的位置名不相符；其次，國際上能夠輔助實際工程需要的油氣混輸泵種類和技術已經臻于完善，而且最大功率可以高達6000kw.而在國內，我國的油氣混輸泵比較單一，不能滿足多樣化工業生產的實際需要，而且功率只有300kw；最后，國外研制的大型段塞流捕集器容積率高達5600立方米，而且還有專門的制造商.而我國缺乏此類機器的專門制造商，而且自行研制的段塞流捕集器容積率只有300立方米，遠遠不能滿足需要.

1.3 天然氣水合物儲運技術.在20世紀90年代，我國已經注意到天然氣的價值并進行了相關的研究.中科院、中國石油大學、上海理工大學等單位先后參與進來.但是目前，我國在天然氣水合物儲運技術方面還比不行國際水平，此項技術還處于實驗室和利用小型裝置進行先導性中試的技術.在技術開發過程中，主要有兩個難點難以突破.一是水合物連續制成技術；二是低成本存儲和釋放技術.

2 我國油氣儲運技術中存在的問題

2.1 石油天然氣在儲運過程中的損耗難以避免.和化工原料一樣，石油和天然氣在儲運過程中會有所損耗，這是無法避免的.損耗的主要原因是由于陽光的照射形成油氣的揮發，造成石油和天然氣的固有量下降.石油天然氣在儲運過程中的損耗是十分緩慢的，在某種程度上甚至不為人所知，但是損耗過程卻是持續的，等到發現的時候，損耗量已經十分巨大.2005年，我國對于國內11所石油企業進行測試，測試結果顯示，石油天然氣因蒸發而形成的損耗量占總產量的3%.如果按這個比例計算，那全國每年發散于大氣中的油氣資源總量十分驚人.此外，油氣具有易燃易爆的特性，如果揮發到空氣中的油氣濃度超過一定標準，一個小小的火星就有可能引起爆炸.所以，無論是從節能方面還是從安全方面來看，油氣損耗問題都不容忽視.

2.2 油氣儲運過程中的腐蝕問題不容小覷.在工業化快速發展的今天，管道輸油為我國工業發展提供了源源不斷的資源，其優點已經為人所認可.但是其缺點——易腐蝕，也是客觀存在的.目前，我國輸油管道主要采取三種鋼管來進行焊接：螺旋焊縫鋼管、直縫電阻焊鋼管和碳素鋼無縫鋼管.由此形成的輸油管道或者架空，暴露于空氣中，或者被深埋地下.可是不管采用何種方式，金屬管道都會和環境發生介質接觸，在化學作用或電化學作用下，輸油管道表面會逐漸被腐蝕.如果輸油管道表面發生腐蝕，那么管道的外形會變形、色澤還暗淡、機械性能大大降低，這會大大影響輸送的油漆質量，同時輸油管道的使用壽命也會大大縮短.此外，如果輸油管道的外表腐蝕嚴重的話，那么油氣會散發到環境中，污染空氣和地質環境，不僅僅降低油氣輸送的總量，而且會對環境形成威脅，所以弄清楚油氣輸送管道的腐蝕原因并采取有效的措施是十分必要的.

2.3 油氣管道輸送理論和工藝還不成熟.目前，我國的含蠟高粘易凝原油輸送技術、添加降凝劑綜合處理管輸工藝、高性能減阻劑及其應用技術等已經達到國際先進水平.但是我國的油氣輸送理論和工藝還不能與發達國家相比肩.我國有多個油田，每個油田的原油物件各不相同，所以我國的原油輸送多數采用加熱輸送方法.這種方法的缺點是能耗高.此外，我國的油氣管道輸送網絡建立技術還很欠缺，還遠遠比不上外國以數據庫為基礎、以工作站為中心，各專業計算機配套合作的網絡系統.硬件設施和軟件開發也遠遠不能夠滿足需要，還需要進口，引進外國的先進技術.

3 關于我國油氣儲運方式的建議

3.1 加大油氣回收工作的力度.在油氣運輸的過程中，因蒸發而形成的損耗時時存在，但是因為油氣損耗的表現形式比較隱蔽，不容易被人所覺察，而且油氣運輸過程中，沒有標準的指標約束，所以，油氣的損耗量常常被認為是計量誤差，而不受重視.但是實際上，日積月累，油氣的耗損量是十分巨大的.據不完全統計，全國每年的油氣耗損量足夠一個企業一年的使用量.而且，油氣散發到空氣中或地下，污染了空氣或地下環境，給安全工業生產帶來困難，所以油氣的回收問題并不是無關緊要的消失.近年來，我國采用了浸沒式液下裝車工藝，相比于傳統的噴濺式裝車工藝而言，這種新技術大大降低了油氣的耗損率.但是就全國范圍來看，每年，還是有幾千噸油氣不可避免地排入到空氣中，形成空氣污染和火災隱患.要徹底解決油氣損耗問題，就必須采取強有力的手段來加大揮發油氣的控制和回收.

對于我國石油天然氣資源的開采和輸送而言，成產規模大、儲運系統多、加油站更是如星羅棋布，這導致油氣回收工作十分復雜.在這種情況下，單一的油氣回收方式顯然不能夠滿足我國油氣儲運工作的要求.所以要解決我國油氣揮發問題，最主要的關鍵點還是根據不同的需要研發不同的油氣回收辦法和技術.目前，在我國油氣資源的回收方面，冷凝法油氣回收技術已經比較成熟，能夠適用于多數環境條件下的油氣回收需要，運用范圍較為廣泛.它利用復疊制冷循環來制造低溫，將油氣的溫度進行分階段降低，最終將油氣中的輕烴轉化為液體來實現再次利用.但是冷凝法油氣回收工藝也不是十全十美的.運用它要付出較高的代價，高成本使得國內一些企業對它望而卻步.除了冷凝法回收技術之外，常溫常壓吸收法也是我國石油企業常用的一種油氣回收辦法.這種技術被廣泛應用，它的裝置和運行成本都較小，能夠較好地彌補冷凝法的不足.操作也比較簡單，所以被作為油氣回收技術的重點項目進行研究.但這項技術還不是盡善盡美，其中篩選和開發性能良好的吸收液是技術上的難關.

此外，油氣回收這個大課題中，正在研究的、具有廣泛應用前景的技術有薄膜選擇滲透回收油蒸汽法，膜分離技術發.前者基本上不使用動力驅動，方法簡單，能夠和油品蒸發損耗過程相匹配，是一個非常具有市場價值的科研專題.后者過程沒有相變，耗能較少，對于熱敏性物質和難分離物質來說，是一個不錯的選擇.

3.2 做好油氣管道工程建設的準備工作.對于石油企業來說，效益最大化是最高的追求.所以油氣管道在修建之前，一定要做好相關的準備工作.首先，要根據實際實際的地形、經過省市等情況來制定一個合理的戰略決策，其次是選擇合理的鋪線地理環境.在油田和煉廠之間選擇最佳路線，既要是兩地之間的直線距離，又要注意沿線沒有特殊的地理環境，如地震帶、高難度的河流等等.此外，管道的直徑、壓力、鋼材等因素也要進行優化，在保證工程安全的基礎上，最大程度地降低費用.

4 我國油氣儲運技術未來發展的方向

4.1 自動化.自動化是油氣儲運技術未來發展的一個主要方向.在油氣的儲運過程中，利用自動化技術對于管道輸流量進行控制，不僅能夠大大提高管道輸油效率，而且能夠節省燃料油，控制環境污染.此外，利用自動化設備來控制流量還可以控制降低加熱爐的溫度，在煉油過程中，加熱爐的溫度決定了原油的粘度.所以降低加熱爐的加熱溫度，能夠有效地增加原油的粘度，降低管輸量.這是因為如果原油的粘度過大的話，那么在同一時間內能夠通過管道的原油量就會降低，也就是說原油的粘稠度決定了管輸量.所以，利用自動控制來降低加熱爐的溫度，可以確保原油的粘度減小，管輸量的的增大.根據上述理論，自動化技術還可以控制輸油的參數，提高輸油管道的輸油效率.同時，計算機的軟件編程技術可以使自動化技術的運用更上一層樓，根據預先設置好的輸油參數，計算機恩能夠根據流量控制的原理和方法，在無人看管的情況下，自動調節加熱爐的溫度，以達到對管輸流量最優化控制的目的.

4.2 化學添加劑.未來的油氣儲運必然少不了化學添加劑的使用，所以化學添加劑也就成了未來油氣儲運技術發展的一個方向.添凝劑又被稱為流動改性劑，它的主要用途在于改變含蠟原油的低溫流動性，使得含蠟原油在較低的溫度上，也能夠自如流暢地流動，進而提高管道運輸的安全性和經濟性.但是在實際運用過程中，專家發現表面活性劑類和高分子聚合物類的降凝劑的效果并不如想象中的好，經過不斷研究實驗，新型的流動改性劑-復合納米材料被發現并應用到工業生產之中，這種材料在改善含蠟原油的低溫流動性方面要優于傳統的降凝劑，它通過改變含蠟原油中石蠟的潔凈狀態，增大晶面距離，減小晶粒尺寸來提高原油的低溫流動性.諸如此類的化學添加劑還有許多，所以說化學添加劑也是未來油氣儲運技術的主要方向.

4.3 油氣存儲技術.地下油氣儲存儲地點主要是地下水封洞庫.因為地下水封洞庫位于地下，所以在安全性、環保型和經濟性等方面具有地面庫無可比擬的優點.所以，地下水封洞庫也是未來油氣存儲事業發展和突破的重點.近年來，我國在地下水封洞庫的設計和建設方面取得了一些進展，但是關鍵性的技術還不夠完善.所以，在未來的一段時間內，地下水封洞庫的選址研究、建造技術、布局的優化、水幕的設計和應用、防滲漏技術、地下水控制技術、復雜地理環境施工技術等將成為未來地下油氣存儲重點應該解決的問題.只有這樣才能夠充分發揮地下油氣存儲的優勢.

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