油气储运技术面临的挑战与发展方向探析

辛天禹

（延安大学 石油学院，陕西 延安 716000）

随着我国工业化的快速发展，对于能源的需求量越来越大，我国的能源产业也取得了较为快速的发展.中国幅员辽阔，地大物博，陆地和海洋蕴含了十分丰富的能源资源，为我国工业的发展提供了资源保障.而在能源开采应用过程中，油气炼制企业在其中起着举足轻重的作用，可以说，炼油企业的生存和发展与国民经济和社会生活息息相关，所以近年来，国家和政府十分关注油气炼制企业的发展状况.在油气走进工厂、企业、居民生活的过程中，关键环节——油气储运，是这一过程中最为重要的连跳.在发达国家，早在上个世界60年代，油气储运工业已经形成气候和规模，与整个石油工业的衔接和融合也臻于完善，成熟完善的油气储运系统已经建立完毕.而在我国，油气储运的技术和系统虽然落后于发达国家，但是也取得了可喜的进步，为国民建设提供了有力的能源保障.

1 我国现有的、前景良好的油气储运技术分析

建国以来，我国的油气储运技术得到了革命性的突破，为我国工业的发展奠定了坚实的基础.其中，能够将我国西部丰富的资源运送到东部的油气长输管道，横贯东西，集中体现了我国原油、成品油等资源在管道输送方面的最新成就.同时，我国在大连、岱山、青岛、镇海建立了四座国家级大型地面原油储库，表明我国地面原油储库工程技术已经臻于成熟.下面，本文就几种特殊的地域油气储运技术做一个简单的分析.

1.1 海洋油气储运技术.虽然我国地大物博，幅员辽阔，资源丰富.但是地面油气的储运总量总是有一定限度的.随着我国地面油气资源的开采，我国陆地油气资源总量正在不断地减少当中.所以我国将目光转向了更加辽阔、资源更加丰富的海洋.我国的海洋资源开发技术是从引进外国技术开始，研究人员将外国先进技术进入中国后，进行消化吸收，然后结合中国的实际情况推陈出新，形成一整套完整的技术体系.其中，海洋石油海底管道运输系统已经趋于完善，不仅组合成了一系列科学的储运技术，而且也积累了丰富的经验.30年前，我国取得了南海石油勘探开发权之后，技术不断成熟，经验也不断积累.目前为止，中国在远洋海面上已经建立了石油勘探基地.但是，与外国先进、完善的技术体系相比，我国的海洋油气储运工程的设计和建设还存在着不足的地方.同时，我国在深水开发领域方面也面临两个主要难题.一是我国在复杂海底地貌和恶劣海洋环境的条件下，设计和施工长距离运送管道存在困难；二是大型水下油气储备建设技术不成熟.

1.2 油气混输技术.在国际上，油气混输技术已经从实验室走向了工业应用.油气混输技术之所以取得如此大的进展，主要原因是油气混输的两项关键性的技术已经得到突破.这两项技术分别是长距离管道混熟技术和海底混输增压技术.在长距离管道运输技术的突破中，挪威的一家公司功不可没，它首先将水下多相流开采系统运用到实际工作中，这套系统是目前世界上最先进、最具有实用价值的水下多相流开采系统.此后，英国一家公司利用这项系统在墨西哥湾进行油气输送作业，突破了海底混熟增压技术.与外国相比，我国的油气混输技术存在着明显的不足.主要表现在三个方面：首先是在多相流动态计算软件方面.在网络时代，计算机已经成为各行各业的最佳帮手.能够对油气混输技术起到推动作用的多相流动态计算机软件却没有开发成功.而国外这个软件已经普遍适用，并具有自

主知识产权，而我国在这方面明显要落后，这与我国石油大国的位置名不相符；其次，国际上能够辅助实际工程需要的油气混输泵种类和技术已经臻于完善，而且最大功率可以高达6000kw.而在国内，我国的油气混输泵比较单一，不能满足多样化工业生产的实际需要，而且功率只有300kw；最后，国外研制的大型段塞流捕集器容积率高达5600立方米，而且还有专门的制造商.而我国缺乏此类机器的专门制造商，而且自行研制的段塞流捕集器容积率只有300立方米，远远不能满足需要.

1.3 天然气水合物储运技术.在20世纪90年代，我国已经注意到天然气的价值并进行了相关的研究.中科院、中国石油大学、上海理工大学等单位先后参与进来.但是目前，我国在天然气水合物储运技术方面还比不行国际水平，此项技术还处于实验室和利用小型装置进行先导性中试的技术.在技术开发过程中，主要有两个难点难以突破.一是水合物连续制成技术；二是低成本存储和释放技术.

2 我国油气储运技术中存在的问题

2.1 石油天然气在储运过程中的损耗难以避免.和化工原料一样，石油和天然气在储运过程中会有所损耗，这是无法避免的.损耗的主要原因是由于阳光的照射形成油气的挥发，造成石油和天然气的固有量下降.石油天然气在储运过程中的损耗是十分缓慢的，在某种程度上甚至不为人所知，但是损耗过程却是持续的，等到发现的时候，损耗量已经十分巨大.2005年，我国对于国内11所石油企业进行测试，测试结果显示，石油天然气因蒸发而形成的损耗量占总产量的3%.如果按这个比例计算，那全国每年发散于大气中的油气资源总量十分惊人.此外，油气具有易燃易爆的特性，如果挥发到空气中的油气浓度超过一定标准，一个小小的火星就有可能引起爆炸.所以，无论是从节能方面还是从安全方面来看，油气损耗问题都不容忽视.

2.2 油气储运过程中的腐蚀问题不容小觑.在工业化快速发展的今天，管道输油为我国工业发展提供了源源不断的资源，其优点已经为人所认可.但是其缺点——易腐蚀，也是客观存在的.目前，我国输油管道主要采取三种钢管来进行焊接：螺旋焊缝钢管、直缝电阻焊钢管和碳素钢无缝钢管.由此形成的输油管道或者架空，暴露于空气中，或者被深埋地下.可是不管采用何种方式，金属管道都会和环境发生介质接触，在化学作用或电化学作用下，输油管道表面会逐渐被腐蚀.如果输油管道表面发生腐蚀，那么管道的外形会变形、色泽还暗淡、机械性能大大降低，这会大大影响输送的油漆质量，同时输油管道的使用寿命也会大大缩短.此外，如果输油管道的外表腐蚀严重的话，那么油气会散发到环境中，污染空气和地质环境，不仅仅降低油气输送的总量，而且会对环境形成威胁，所以弄清楚油气输送管道的腐蚀原因并采取有效的措施是十分必要的.

2.3 油气管道输送理论和工艺还不成熟.目前，我国的含蜡高粘易凝原油输送技术、添加降凝剂综合处理管输工艺、高性能减阻剂及其应用技术等已经达到国际先进水平.但是我国的油气输送理论和工艺还不能与发达国家相比肩.我国有多个油田，每个油田的原油物件各不相同，所以我国的原油输送多数采用加热输送方法.这种方法的缺点是能耗高.此外，我国的油气管道输送网络建立技术还很欠缺，还远远比不上外国以数据库为基础、以工作站为中心，各专业计算机配套合作的网络系统.硬件设施和软件开发也远远不能够满足需要，还需要进口，引进外国的先进技术.

3 关于我国油气储运方式的建议

3.1 加大油气回收工作的力度.在油气运输的过程中，因蒸发而形成的损耗时时存在，但是因为油气损耗的表现形式比较隐蔽，不容易被人所觉察，而且油气运输过程中，没有标准的指标约束，所以，油气的损耗量常常被认为是计量误差，而不受重视.但是实际上，日积月累，油气的耗损量是十分巨大的.据不完全统计，全国每年的油气耗损量足够一个企业一年的使用量.而且，油气散发到空气中或地下，污染了空气或地下环境，给安全工业生产带来困难，所以油气的回收问题并不是无关紧要的消失.近年来，我国采用了浸没式液下装车工艺，相比于传统的喷溅式装车工艺而言，这种新技术大大降低了油气的耗损率.但是就全国范围来看，每年，还是有几千吨油气不可避免地排入到空气中，形成空气污染和火灾隐患.要彻底解决油气损耗问题，就必须采取强有力的手段来加大挥发油气的控制和回收.

对于我国石油天然气资源的开采和输送而言，成产规模大、储运系统多、加油站更是如星罗棋布，这导致油气回收工作十分复杂.在这种情况下，单一的油气回收方式显然不能够满足我国油气储运工作的要求.所以要解决我国油气挥发问题，最主要的关键点还是根据不同的需要研发不同的油气回收办法和技术.目前，在我国油气资源的回收方面，冷凝法油气回收技术已经比较成熟，能够适用于多数环境条件下的油气回收需要，运用范围较为广泛.它利用复叠制冷循环来制造低温，将油气的温度进行分阶段降低，最终将油气中的轻烃转化为液体来实现再次利用.但是冷凝法油气回收工艺也不是十全十美的.运用它要付出较高的代价，高成本使得国内一些企业对它望而却步.除了冷凝法回收技术之外，常温常压吸收法也是我国石油企业常用的一种油气回收办法.这种技术被广泛应用，它的装置和运行成本都较小，能够较好地弥补冷凝法的不足.操作也比较简单，所以被作为油气回收技术的重点项目进行研究.但这项技术还不是尽善尽美，其中筛选和开发性能良好的吸收液是技术上的难关.

此外，油气回收这个大课题中，正在研究的、具有广泛应用前景的技术有薄膜选择渗透回收油蒸汽法，膜分离技术发.前者基本上不使用动力驱动，方法简单，能够和油品蒸发损耗过程相匹配，是一个非常具有市场价值的科研专题.后者过程没有相变，耗能较少，对于热敏性物质和难分离物质来说，是一个不错的选择.

3.2 做好油气管道工程建设的准备工作.对于石油企业来说，效益最大化是最高的追求.所以油气管道在修建之前，一定要做好相关的准备工作.首先，要根据实际实际的地形、经过省市等情况来制定一个合理的战略决策，其次是选择合理的铺线地理环境.在油田和炼厂之间选择最佳路线，既要是两地之间的直线距离，又要注意沿线没有特殊的地理环境，如地震带、高难度的河流等等.此外，管道的直径、压力、钢材等因素也要进行优化，在保证工程安全的基础上，最大程度地降低费用.

4 我国油气储运技术未来发展的方向

4.1 自动化.自动化是油气储运技术未来发展的一个主要方向.在油气的储运过程中，利用自动化技术对于管道输流量进行控制，不仅能够大大提高管道输油效率，而且能够节省燃料油，控制环境污染.此外，利用自动化设备来控制流量还可以控制降低加热炉的温度，在炼油过程中，加热炉的温度决定了原油的粘度.所以降低加热炉的加热温度，能够有效地增加原油的粘度，降低管输量.这是因为如果原油的粘度过大的话，那么在同一时间内能够通过管道的原油量就会降低，也就是说原油的粘稠度决定了管输量.所以，利用自动控制来降低加热炉的温度，可以确保原油的粘度减小，管输量的的增大.根据上述理论，自动化技术还可以控制输油的参数，提高输油管道的输油效率.同时，计算机的软件编程技术可以使自动化技术的运用更上一层楼，根据预先设置好的输油参数，计算机恩能够根据流量控制的原理和方法，在无人看管的情况下，自动调节加热炉的温度，以达到对管输流量最优化控制的目的.

4.2 化学添加剂.未来的油气储运必然少不了化学添加剂的使用，所以化学添加剂也就成了未来油气储运技术发展的一个方向.添凝剂又被称为流动改性剂，它的主要用途在于改变含蜡原油的低温流动性，使得含蜡原油在较低的温度上，也能够自如流畅地流动，进而提高管道运输的安全性和经济性.但是在实际运用过程中，专家发现表面活性剂类和高分子聚合物类的降凝剂的效果并不如想象中的好，经过不断研究实验，新型的流动改性剂-复合纳米材料被发现并应用到工业生产之中，这种材料在改善含蜡原油的低温流动性方面要优于传统的降凝剂，它通过改变含蜡原油中石蜡的洁净状态，增大晶面距离，减小晶粒尺寸来提高原油的低温流动性.诸如此类的化学添加剂还有许多，所以说化学添加剂也是未来油气储运技术的主要方向.

4.3 油气存储技术.地下油气储存储地点主要是地下水封洞库.因为地下水封洞库位于地下，所以在安全性、环保型和经济性等方面具有地面库无可比拟的优点.所以，地下水封洞库也是未来油气存储事业发展和突破的重点.近年来，我国在地下水封洞库的设计和建设方面取得了一些进展，但是关键性的技术还不够完善.所以，在未来的一段时间内，地下水封洞库的选址研究、建造技术、布局的优化、水幕的设计和应用、防渗漏技术、地下水控制技术、复杂地理环境施工技术等将成为未来地下油气存储重点应该解决的问题.只有这样才能够充分发挥地下油气存储的优势.

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