我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)及應(yīng)用

曹志強(qiáng)(中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道分公司,河北 廊坊 065000)

我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)及應(yīng)用

曹志強(qiáng)(中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道分公司,河北 廊坊 065000)

油氣儲(chǔ)運(yùn)作為能源保障系統(tǒng)中的重要一環(huán)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中已經(jīng)占有非常重要地位。近二十年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，大型設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù),以及完整性管理等一系列科研攻關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施，我國(guó)的油氣儲(chǔ)運(yùn)事業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)和管理方面逐步由粗放式向精細(xì)化轉(zhuǎn)變、由事后應(yīng)急搶修向事前預(yù)防轉(zhuǎn)變、由分散低效模式向集中高效科研模式轉(zhuǎn)變，極大程度上促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展和管理的提升，也保障了油氣儲(chǔ)運(yùn)的健康平穩(wěn)發(fā)展，事故率在一定程度上也都到了控制。本文從探討油氣儲(chǔ)運(yùn)相關(guān)技術(shù)出發(fā)，對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的論述，對(duì)新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用前景也做了相關(guān)討論，并詳細(xì)探討了當(dāng)前在油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)方面存在的問(wèn)題和解決思路。

油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)；完整性技術(shù)；失效控制技術(shù)；熱油流動(dòng)保障技術(shù)

1 引言

二十世紀(jì)九十年代后期，我國(guó)在油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)方面得到了快速發(fā)展，形成了東部油氣管網(wǎng)、戰(zhàn)略油氣儲(chǔ)備庫(kù)和大量具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)體系等成果。尤其是在近幾年，隨著國(guó)家在油氣管網(wǎng)、油氣儲(chǔ)備系統(tǒng)建設(shè)上所投入的財(cái)力、人力和物力越來(lái)越大,對(duì)國(guó)內(nèi)各城市、各地區(qū)對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)工作也就抓得越緊。同時(shí)，伴隨著管道的發(fā)展和科技的進(jìn)步，長(zhǎng)輸油氣管道也逐步向大口徑、高壓力、長(zhǎng)距離、以及應(yīng)用更高等級(jí)鋼材等特點(diǎn)的趨勢(shì)發(fā)展[1]。2017年6月在中國(guó)石油管道公司召開的第四屆科技大會(huì)上還提出了：在今后10至15年乃至更長(zhǎng)一段時(shí)間，全球高鋼級(jí)大口徑管道建設(shè)與運(yùn)行、智能管網(wǎng)技術(shù)、管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性技術(shù)、新技術(shù)新材料在管道行業(yè)的應(yīng)用、液化天然氣(LNG)技術(shù)、地下油氣儲(chǔ)庫(kù)技術(shù)六大方面，將成為今后油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展方向。

2 油氣儲(chǔ)運(yùn)所涉及的技術(shù)

油氣儲(chǔ)運(yùn)質(zhì)量的優(yōu)良性由油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)決定[2]，而油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)又完全取決于系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中所使用到的完整性技術(shù)和控制技術(shù)，所以，保證油氣儲(chǔ)運(yùn)質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)便是掌握并運(yùn)用好油氣儲(chǔ)運(yùn)的完整性技術(shù)和控制技術(shù)。當(dāng)然，在油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，除了這兩項(xiàng)主要技術(shù)之外，還會(huì)涉及到其他多種相關(guān)技術(shù)，如熱油管道流動(dòng)保障技術(shù)、冷熱原油交替輸送技術(shù)、壓縮機(jī)維檢修技術(shù)等等。不同類型的技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的特點(diǎn)、控制功能也大不相同。

3 油氣儲(chǔ)運(yùn)相關(guān)技術(shù)研究新進(jìn)展

3.1 完整性技術(shù)

完整性技術(shù)是為消除油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)在功能上和結(jié)構(gòu)上可能存在的威脅，持續(xù)不斷對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別和評(píng)價(jià)，通過(guò)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、檢驗(yàn)等技術(shù)和管理手段，獲取與專業(yè)管理相結(jié)合的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)完整性信息，制定相應(yīng)的技術(shù)和管理措施，將風(fēng)險(xiǎn)控制在合理、可接受的范圍內(nèi)，最終達(dá)到儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行的目的[3-6]。

油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)行中所才用到的完整性技術(shù)具有保證系統(tǒng)運(yùn)行安全的作用。實(shí)際應(yīng)用中，完整性技術(shù)所控制的兩個(gè)范疇主要包括油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備和儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的管理，對(duì)保障油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著重要意義。完整性技術(shù)所包含的兩項(xiàng)管理內(nèi)容主要有：理念、體系以及系統(tǒng)的業(yè)務(wù)范圍等等。油氣儲(chǔ)運(yùn)中所應(yīng)用到的完整性技術(shù)的根本目的是保證油氣儲(chǔ)運(yùn)的安全，它所采用的方法是問(wèn)題預(yù)防法，也就是指以預(yù)防為主，盡量提前采取措施來(lái)對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)行中所存在的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防處理，以免這些問(wèn)題真的在系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生，從而給油氣儲(chǔ)運(yùn)質(zhì)量造成巨大的影響。

3.2 控制技術(shù)

我們這里所提到的控制技術(shù)主要只指油氣儲(chǔ)運(yùn)中的失效控制技術(shù)，而所謂失效控制技術(shù)，就是指一種專門針對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)行失效現(xiàn)象進(jìn)行診斷、處理的技術(shù)，目的同樣是保護(hù)油氣儲(chǔ)運(yùn)的安全[7,8]。目前國(guó)內(nèi)在失效控制技術(shù)方面開展了大量的研究工作，如中石油管道工程研究院與中石油西部管道分公司在西部建立的大口徑、高鋼級(jí)全尺寸爆破試驗(yàn)基地。同時(shí)中國(guó)石油管道科技研究中心完整性研究所還建立了企業(yè)級(jí)的失效數(shù)據(jù)庫(kù)[9]，為失效控制技術(shù)的發(fā)展和完善奠定了比較好的基礎(chǔ)。

從我國(guó)目前的油氣儲(chǔ)運(yùn)情況來(lái)看，盡管有這失效控制這一技術(shù)的存在，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)并沒(méi)有引起廣大群眾的重視，所以油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)在真正運(yùn)行時(shí)所采用的安全性保障技術(shù)還是完整性技術(shù)。在功能定位上，失效控制技術(shù)主要側(cè)重于設(shè)計(jì)與建設(shè)階段，包括材料選擇、斷裂控制、系統(tǒng)控制等，完整性管理主要側(cè)重于儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行過(guò)程，但是，目前兩種技術(shù)都向油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備設(shè)施的全生命周期延伸。事實(shí)上，想要更好、更全面的對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)行安全進(jìn)行保障，除了傳統(tǒng)中常用的完整性技術(shù)以后，還可將失效控制技術(shù)應(yīng)用到其中，將失效控制和完整性管理有機(jī)地結(jié)合起來(lái),有利于全方位保障油氣管道的安全運(yùn)行,最大限度杜絕惡性事故的發(fā)生。

3.3 熱油管道流動(dòng)保障技術(shù)

油氣儲(chǔ)運(yùn)相關(guān)技術(shù)中，除了完整性技術(shù)和失效控制技術(shù)這兩種主要技術(shù)之外，還有一些比較細(xì)化、次要的技術(shù)，作用功能同樣是保障油氣儲(chǔ)運(yùn)的安全運(yùn)行，熱油管道流動(dòng)保障技術(shù)便是其中一種。“流動(dòng)保障”是國(guó)外20世紀(jì)90年代中期提出的一個(gè)概念，主要針對(duì)深水油氣田開發(fā)中遇到的流動(dòng)障礙，如管道中的蠟和瀝青沉積、水合物、嚴(yán)重段塞流及凝管等進(jìn)行相關(guān)的分析，保障管道系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)順暢流動(dòng)的安全技術(shù)措施[10]。

在我國(guó)的產(chǎn)油區(qū)，如大慶油田、長(zhǎng)慶油田和勝利油田，產(chǎn)出的原油80%以上為凝點(diǎn)較高的含蠟原油，其管道輸送流動(dòng)性一直是國(guó)內(nèi)研究的重要課題。國(guó)內(nèi)之所以要發(fā)展和應(yīng)用熱油管道流動(dòng)保障技術(shù)是因?yàn)樵陉懮嫌蜌鈨?chǔ)運(yùn)行業(yè)，或者說(shuō)在熱油管道的使用過(guò)程中，如果長(zhǎng)期使用，管道跟深水油氣田遇到的情況一樣，很可能會(huì)出現(xiàn)蠟沉積現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象的存在對(duì)管道流動(dòng)性有著嚴(yán)重影響，連帶著油氣儲(chǔ)運(yùn)質(zhì)量和運(yùn)輸效率也會(huì)有所下降，甚至有可能導(dǎo)致凝管等事故。目前，在熱油管道流動(dòng)保障技術(shù)研究方面，中國(guó)石油管道科技研究中心形成的降凝劑、減阻劑、以及SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控等技術(shù)方面在世界上處于比較領(lǐng)先的地位，也為我國(guó)油品高效輸送創(chuàng)造了非常有利的條件。

4 油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

4.1 實(shí)現(xiàn)科學(xué)化決策和管理

油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)維修的方法，運(yùn)用現(xiàn)代化的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控(如SCADA系統(tǒng)、安全預(yù)警系統(tǒng)等)、定期檢測(cè)(如管道內(nèi)檢測(cè)、外檢測(cè)和站場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)等)等技術(shù)，結(jié)合信息化和數(shù)字化技術(shù)對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行科學(xué)、精密的測(cè)量，對(duì)采集到的信息進(jìn)行科學(xué)計(jì)算與管理，根據(jù)實(shí)際測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行科學(xué)決策，實(shí)時(shí)的對(duì)工藝流程、運(yùn)行狀態(tài)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的設(shè)備設(shè)施等進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)化的生產(chǎn)、合理的決策與管理。油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)和管理方面也逐步由粗放式向精細(xì)化轉(zhuǎn)變、由事后應(yīng)急搶修向事前預(yù)防轉(zhuǎn)變、由分散低效模式向集中高效科研模式轉(zhuǎn)變，極大程度上促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展和管理的提升，也保障了油氣儲(chǔ)運(yùn)的健康平穩(wěn)發(fā)展，事故率在一定程度上也都到了控制。

4.2 提高運(yùn)行效率

在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行中，針對(duì)泵罐閥爐等站場(chǎng)工藝設(shè)備運(yùn)作的現(xiàn)狀進(jìn)行了不斷地改進(jìn)，管道輸送系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，通過(guò)技術(shù)改革和管理提升來(lái)提高其運(yùn)行效率。運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)手段對(duì)泵的進(jìn)出口壓力、管道運(yùn)行流量、壓力、溫度、以及管道線路的振動(dòng)等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控與管理，來(lái)確定泵罐閥爐的輸出功率，確定巡護(hù)的重點(diǎn)位置，確定維護(hù)維修的關(guān)鍵設(shè)備等。采用避免泵口過(guò)濾器的摩擦損失、加大對(duì)出口閥組的節(jié)流，避免第三方損壞，避免過(guò)度的維護(hù)維修等等技術(shù)措施，提高整體運(yùn)行效率。

5 結(jié)語(yǔ)

油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)在石油工業(yè)化生產(chǎn)中有著廣闊的發(fā)展空間與潛質(zhì)，其在實(shí)際的儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中提高了生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的整體運(yùn)作效率與水平，保證了生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的安全與環(huán)保，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益的統(tǒng)一，并且為各大油田和管道運(yùn)營(yíng)企業(yè)的油氣生產(chǎn)與儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域提供了技術(shù)指導(dǎo)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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曹志強(qiáng)，男，河北廊坊人，研究方向：工程技術(shù)。