原油输送管道安全运行参数的优化

应 斌

中原油田分公司油气储运管理处

原油输送管道安全运行参数的优化

应 斌

中原油田分公司油气储运管理处

中原油田目前采取提高出站温度的方式降低低输量带来的风险，冬季输油过程中投加降凝剂是保证管线安全运行的有力措施。当热力水力核算均满足要求时方可确定合输点，否则应重新拟定合输点并重新核算，直至满足要求。地温计算时应按夏季最低地温数据进行计算，反推出站温度，根据降凝剂加剂温度、原油初馏点、管道保温层、防腐层的耐压能力等因素的要求确定各厂线的出站温度，并重新计算降低出站温度后的理论进站温度和理论停输时间。

原油管道；低输量；停输时间；出站温度

1 原油管道输送工艺

应对低输量问题国外常采取掺稀油输送和加药改性输送措施。随着我国原油管道低输量问题的出现，国内学者在原油流变学研究的基础上，先后开展了原油热处理、添加降凝剂和加剂综合处理等输送工艺技术的研究。中原油田在成熟的加热输送基础上，针对现役管道输量逐年下降、开采难度不断升高的情况，结合信息化监控系统对管道低输量运行情况的安全性和经济性进行研究。

2 管道安全运行参数优化

2.1 原油基础数据整合

原油管道安全运行参数优化必须以管道运行参数以及原油物性参数等数据为基础，资料数据的完整性是管道安全运行参数优化的关键，资料数据的准确性及完整程度直接影响对管道实际运行情况的分析，进而影响参数优化的准确性以及优化方案的制订和效果。面对管道历史运行数据以及原油物性等庞大、种类繁多的数据信息，科学高效地提取和组织数据、建立结构合理的数据模型和数据库，是参数优化必须要面对和解决的问题。

2.2 引入平均计算内径

随着油田开采的延续，油田产量递减，管线腐蚀穿孔越来越严重，需逐年对各腐蚀管段进行更换。由于实际输量远达不到油田初期的设计输量，所以更换后的管径变小，出现同一条管线但管径大小不一的现象。在不同管径的交接处无法准确获得相应的温度、压力等输油参数，因而在很多参数计算的过程中无法进行分段计算。根据沿程摩阻的计算公式可知，两段管线的沿程摩阻之和等于总摩阻，当流体处于相同流态时，流量、平均管线温度下的黏度、流态系数均相同，因此可对计算公式进行简化，引入平均计算内径，即将该管道模拟为具有相同沿程摩阻的等管径管道。

2.3 集输管线运行现状分析

与长输管道相比，原油集输管道因油品的凝点低、黏度大的特点，使其运行工况相对比较复杂。现阶段采取加热输油方式，准确分析管线运行工况是优化运行参数过程中的一项关键性工作。根据整合后的历史数据，依据雷诺数计算公式计算各条管线的流态，在相同流态下，反推管道总传热系数。对各条管线的总传热系数的计算结果进行分析，按季节选取总传热系数计算取值。最终利用输油管线工艺参数优化计算数学模型对各条管线结蜡层厚度、水力热力核算、允许最小排量、安全停输时间等参数进行计算分析，充分掌握现役管道运行情况。

2.4 安全运行参数优化设计

中原油田目前采取提高出站温度的方式降低低输量带来的风险，但在输量继续降低的情况下，单纯依靠提高出站温度的方式确保管线安全将逐渐无法满足工艺的要求。因此，在不改变现有设备的情况下优化工艺参数，确保管道在安全、稳定的工况下运行具有重要意义。

（1）间歇输油方案。间歇输送常用于大管径的成品油长输管道中，原油集输管道由于其长度短、凝点高的特点应用较少，但可在原油产量低于一定值时采取间歇输送。

（2）加剂输油方案。随着中原油田各采油厂产量下降，各条输油管线管输排量日益减少，在冬季气温低的情况下，小排量运行影响到管线安全性，为此在冬季输油过程中投加降凝剂是保证管线安全运行的有力措施。截至目前，添加降凝剂也是降低含蜡原油凝点的主流方向。

（3）并行管线输油工艺优化设计。某条线因输量急剧降低，进库温度接近油品凝点，凝管风险显著增大。采用加剂输送需要增设加剂设备，改造输油工艺，依照输量下降幅度分析其投入成本过高；采用间歇输送，经理论计算后安全停输时间较短，若发生紧急情况无法延长停输时间。将低输量管道与临近管道在最近距离点进行合输，不但可以解决入库温度低、风险大的问题，同时投资少、成本低，是一种合理高效的输油方式。根据管线具体情况，合理拟定合输点，根据管线规格、长度、进站压力等已知条件进行可行性分析，在不同排量下核算允许安全停输时间，反算出站压力。当热力水力核算均满足要求时方可确定合输点，否则应重新拟定合输点并重新核算，直至满足要求。

（4）优化夏季出站温度。夏季自然地温高，散热量相对较少，相对于冬季可适当降低出站温度，以避免资源浪费，降低输油成本。根据实际输油情况，地温计算时应按夏季最低地温数据进行计算，反推出站温度，根据降凝剂加剂温度、原油初馏点、管道保温层、防腐层的耐压能力等因素的要求确定各厂线的出站温度，并重新计算降低出站温度后的理论进站温度和理论停输时间。

3 结论

进行原油输送管道安全运行参数优化研究，可确定管道低输量运行最优化方案，保证管道低输量运行的安全性和经济行，有效预防低输量管道事故的发生，降低管线运行风险系数，减少环境污染，进一步提高油气集输管道的管理水平。

（栏目主持张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.030