高凝原油输送管道流动安全保障设计探讨

何磊 田正印 王建

摘 要：伴随着我国社会经济的稳步发展，国家石油储备战略规模日益提高，其中，高凝原油作为石油体系的重要组成部分，其输送安全始终关系到整个石油产业的持续发展。但是，于目前来看，由于受到不同作业管理方限制，高凝原油管道输送往往存在一定安全隐患。对此，文章基于实际高凝原油输送情况，详细设计了具体的流动安全保障方案，同时也就现有热输送设计方案进行了优化，旨在给予相关负责人员可行的帮助，并切实促进我国石油产业的进一步发展。

关键词：高凝原油;原油输送;流动安全保障;方案设计

通常来说，外输管道是整个油田系统的关键主动脉，其中，经外输管道，含蜡点高、倾点高的高凝原油会输送至中心处理厂处理为合格原油。但是，基于实际高凝原油输送过程，由于管道及转运站一般由不同部门负责管理，使得管道启动时的预热、低输量运输、停输再启动等环节往往无法做到协调统一。因此，我们需基于管道及转运站的不同管理作业方法，详细就高凝原油输送管道流动安全保障方案进行设计，并以此确保高凝原油的输送安全，进而确保石油产业的持续发展。

1 高凝原油输送管道流动安全保障方案设计背景

1.1 管道预热

从目前来看，基于高凝原油本身特性，其往往需采用加热输送工艺来进行传输，其中，所谓热油管道，一般指的是借助土壤温度场来发挥土壤蓄热原理的输送管道。但是，从实际应用过程我们发现，若以热油管道直接投产，由于原油与管道及附近土壤温度相差过大，使得管道将从热油中吸收大量热量，不仅很容易造成凝油现象，同时也极易导致管道破裂等输送事故发生。因此，在通常情况下，为确保高凝原油输送安全，需先就管道進行预热处理，待管道温度与原油温度保持一致后，方可进行输送。

1.2 最小安全输量控制

在高凝原油输送过程中，由于加热会导致管道内最低油温高于原油凝点，使得原油温度很容易在径向温差的作用下向管道外扩散，此时若管道原油输量降低，管内温度会降低的更快，而一旦降至凝点以下，便会导致管道出现凝油问题，造成管道输送的难以进行。因此，为确保管道输送正常，应将管道输送量控制在最小安全输量之上。

1.3 停输再启动

在高凝原油输送管道运行过程中，若因外界因素或人为操作不当导致输送中断，通常情况下管内油温会呈现下降趋势，借此很容易导致胶凝结构产生，并最终影响管道再启动的正常进行。因此，一般需就管道停输时间进行有效控制，并根据具体情况分别采取不同的管道保护措施。

2 加热、热水预热与置换方案

2.1 安全停输时间计算

针对管道停输再启动问题，若停输时间无法控制在允许范围内，需就管道内停留介质进行及时置换，进而借此保障管道再启动的正常进行。其中，由于热油管道的安全停输时间一般与油品温度的降低速率有关，因此可根据模拟实验计算管道的最佳安全停输时间，最终得出时间为14.5h。

2.2 管道置换与预热

若管道停输时间无法控制在允许范围之内，需执行以下操作：首先，采用热水置换管道内原油;其次，采用热水对管道进行预热;再次，采用投油置换管道内热水;最后，重新启动管道，继续运输原油。此外，由于输送管道与转油站分别由不同作业单位负责，因此可分别就正向预热和反向预热两种方式进行考虑。

2.2.1 正向预热

由中心处理厂进行管道热水置换，待预热完毕后从中心处理厂进行投油，这是正向预热的主要应用原理。其中，在该方案设计时，需考虑以下几个问题：首先，管道运输量应始终保持在最低输量以上，且一般应将转油站温度控制于50℃以上;其次，考虑到管道输送介质一般为高凝原油，因此为避免隔离球出现卡球问题，置换原油过程无需设置隔离球，同时，可以外输泵为置换泵来进行热水置换，热水温度为77℃。

2.2.2 反向预热

以转油站为起点，分别进行热水置换和投油置换，这是反向预热方案的应用原理。其中，在该方案设计时，应考虑以下几个问题：首先，与正向预热方案一致，应将管道的最低输量控制在允许范围之内，同时，管道温度应控制在模拟计算得出的52℃以上;其次，针对预热水置换过程，一般需采用84℃的热水来进行置换，同时，根据实验数据，需尽可能在允许条件下提高预热水的流量，进而起到缩减预热时间的应用效果。

3 结束语

综上所述，本文基于高凝原油管道输送作业，详细分析了流动管道安全保障方案的具体设计方法，其中得出结论如下：

首先，对于高凝原油输送管道设计，考虑到管道及原油温度特性，需重点就管道预热、最小输量控制、停输再启动三方面进行安全保障;其次，基于中心处理厂和转油站由不同负责部门管控，可分别采用正向预热、反向预热两种预热方案;最后，本文只重点研究了加热、热水预热与置换方案，并未涉及其他设计方案，因此还需要有关研究人员进行进一步研究。

参考文献：

[1]李鹏程，周晓红，汪大林，路宏.高凝原油输送管道流动安全保障设计探讨[J].油气田地面工程，2018，37（02）：52-55.

[2]唐宁依，张公涛，钱欣，刘春雨，王越淇.海上高凝原油管道流动安全保障方案研究[J].油气田地面工程，2018， 37（01）：47-50.

[3]朱盼.东海高凝原油降凝输送技术研究[D].成都：西南石油大学，2014.