海上稠油管道流动安全保障研究

王培伟，王 军，柳 歆，郭 欣

(中海油研究总院有限责任公司，北京 100028)

当稠油管道停输时，虽然其油品凝点低于最低环境温度，但随着温度降低，黏度增大，导致管道置换或者冷启动压力较高[1-2]。因此，研究海上稠油管道的流动安全保障对指导生产具有重要意义[3-5]。

1 油田概况

A油田位于渤海海域，平均水深12.8 m，距依托中心处理平台B约36 km。A 油田新建2座中心处理平台A1和A2，距离2 km，A1平台所产物流经处理后输往A2平台，在A2平台越站，与A2平台自身处理后的物流，经36 km海管外输至B平台进一步处理外输。区域平台示意图见图1所示，A油田油品粘温数据见表1。

表1 A油田油品粘温数据

图1 区域平台示意图

A油田原油凝点为1 ℃，低于管道埋深处的最低环境温度(3.2 ℃)。本文主要研究在停输工况下，管道的预热、置换及再启动方案，保障稠油管道输送安全。

2 稠油管道流动安全保障研究

2.1 预热方案研究

该稠油管道初始投产和再启动时需要用热水进行预热暖管，当管道出口温度升高至一定温度后进行投产或再启动。采用A1和A2平台的加热器加热水源井水进行管道预热，预热过程中2条管道入口和出口管内壁温度变化见图2和图3。

图2 A1至A2管道入口和出口管内壁温度变化图

图3 A2至B管道入口和出口管内壁温度变化图

从图2～图3可以看出，采用加热至60 ℃，50 m3/h的水源井水进行预热，A1至A2管道预热至59 ℃，预热时间为 2 h；A2至B管道预热至39 ℃，预热时间为65 h。采用加热的水源井水预热可满足管道初始投产及再启动预热要求。

2.2 置换方案研究

A2平台设有原油电站，并与已建的B平台连网供电，分工况进行各平台停产置换研究。

(1)A1平台停产

当A1平台停产时，A1至A2管道需置换，置换流量 50 m3/h，置换时间0.8 h。置换流程见图4。

图4 置换流程图

(2)A2平台停产

当A2平台停产时，A1平台可维持A1至A2管道和A2至B管道正常生产，不用置换。

(3)B平台停产

当B平台停产时，A1至A2 管道和A2至B管道需置换。A2平台可供主电，采用水源井水置换，A1平台和A2平台各提供50 m3/h置换流量，总置换流量100 m3/h。分为两个阶段，第一阶段置换A1至A2 管道，置换时间0.8 h；第二阶段置换A2至B管道，置换时间27.8 h。置换流体进B平台污油舱存储。总置换流程见图5。

图5 置换流程图

(4)A2平台和B平台均停产

当A2平台和B平台均停产时，A1至A2 管道和A2至B管道需置换。采用平台应急电供电，置换水源为海水，A1平台和A2平台各提供50 m3/h置换流量，总置换流量100 m3/h。分为两个阶段，第一阶段置换A1至A2 管道，置换时间0.8 h；第二阶段置换A2至B管道，置换时间27.8 h。置换流体进B平台污油舱存储。总置换流程见图6。

图6 置换流程图

通过以上研究看出，在不同停输工况下，各条管道均可安全置换至下游，满足稠油管道流动安全保障要求。

2.3 再启动方案研究

该稠油凝点低于最低环境温度，停输时不会完全凝管。如果不能及时置换，理论上可采用冷启动方式，但A2至B管道在环境温度下油品黏度大，且管道较长，冷启动时间长。因此，该管道停输时应优先考虑置换。A1至A2管道冷启动时间较短，停输时可不用置换。2条管道冷启动参数见表2。

表2 管道冷启动参数

3 结 论

区域失电工况复杂，区域流动安全保障分析至关重要[6]。本文通过对A油田所在区域流动安全保障研究，包括预热、置换和再启动方案。充分利用周边水源和平台设备，设置了合理的预热、置换和再启动流程，制定了完善的流动保障方案，保障了稠油管道输送安全。