浅析热油管道运行管理

2022-09-12

原油的运输有公路、铁路、水路和管道输送这四种方式。由于与其他几种相比, 管道输送有其特点和突出的优越性, 使管道输送成为运输原油及其产品的理想方式。

一、输油管道的日常运行管理

密闭输送的长输管道, 任何一个输油站或或者站间管道的工况发生变化都会影响到全线。以“旁接油罐”方式运行的管道, 为保证全线均衡, 各站间需要维持基本相同的流量。为了协调全线工况, 保证安全平稳输油, 运行中实行调度管理制, 统一指挥全线运行。

各级调度员和管理人员必须了解系统和设备的特点, 了解各种客观条件变化的规律及其对运行工况的影响, 才能维持管道的安全经济运行。

这里主要分析讨论热油管道的运行管理情况。

二、热油管道的运行管理

1. 热油管道的工作特性

对于管径、长度、高差、地温及所输油品物性等条件固定的热油管道, 在运行中, 其摩阻与输量间的变化关系随管道热力工况而不同。

对于两个加热站间的管道, 在某一输量下, 其摩阻的大小随温度条件而不同, 故计算各不同输量下的摩阻时, 必须规定其热力条件, 则其管路工作特性才有确定的意义。一般有三种工况: (1) 起点出站温度一定; (2) 终点进站温度一定; (3) 在不同输量下均按其相应的经济进出站温度运行。在不同工况下, 其管路工作特性的变化趋势不同。

在实际生产中为了便于运行管理, 常采取规定出站油温的运行方式, 当流态为层流时, 以这种方式运行的热油管道将可能出现不稳定的工况, 必须特别注意。

热油管道不稳定工作的实质是当流量降低时, 管道摩阻损失的增大与泵站输出有效压力的不平衡, 会造成流量进一步降低以求得压力平衡的恶性循环。管道进入不稳定工作区则表现为管道流量不断减小、压力持续上升, 最后导致管道完全停输。热油管道是否出现不稳定区, 主要取决于油品的粘温特性和热力条件。热力因素主要包括流态、地温、出站温度、加热站间距、管道总传热系数等。

防止管道进入不稳定工作区的措施主要有两种: (1) 增大阀门开度, 减少节流或启用备用泵、调高泵转速等措施, 使泵站输出有效压力与管道的摩阻损失平衡, 增大输出压力可以使流量增加, 工作点右移, 工况恢复正常; (2) 提高出站温度, 以减少管道摩阻损失。

2. 易凝、高粘原油流变特性对管道运行安全的影响

易凝、高粘原油多采用加热输送。在加热输送管道低输量运行中, 当外界环境条件变化或运行工艺参数不恰当时, 可能出现初凝停流事故。管道输量要大于热力条件允许的最小输量, 输量低于这一低限时, 必须采取相应措施才能保证管道的安全运行。停输时间过长将使管内原油冷凝而导致再启动困难, 可能酿成凝管事故。

凝管事故是恶性重大事故。它不仅会造成管道停输, 而且往往处理困难。处理凝管事故除了造成排放原油、抢险费用、管道停输等直接经济损失外, 还会污染环境, 并影响上、下游的油田、石化企业的生产, 造成巨大的间接损失和不良的社会影响。

加热输送管道的凝管事故比较容易发生在以下情形:

(1) 管道结蜡层较厚, 在较低输量和较低油温下运行时;

(2) 投产初期油源不落实, 投产后输量达不到管道允许最低输量;

(3) 因事故停输时间过长, 油温降低过多, 管道无法正常再启动。

3. 热油管道温降的影响因素

长距离热油管道从投产开始, 在长年的生产过程中必须了解各种客观条件的变化规律, 及其对运行工况的影响, 以掌握生产的主动权。影响因素主要包括:

(1) 地温变化的影响

(2) 土壤温度场

(3) 运行参数变化对土壤温度场的影响

由于输量或加热温度的改变, 气温的急剧变化, 降雨而引起土壤温度的变化或地下水的渗流等, 都会使热管路周围的土壤温度场发生缓慢的变化, 反映在运行参数上就是反算Κ值的波动。严格地说, 埋地热油管的热力工况总是处于不稳定的动态平衡之中, 因此在分析热管道温降情况的改变时, 必须着眼于管周围土壤温度场的变化。由于土壤的热容量大, 温度场的调整过程比较缓慢, 热管道的温降按理应按非稳定传热计算。

三、热油管道的优化运行

长输管道的输量大、运输距离长、全年连续运行, 耗电和耗油量很大。运行方案是否合理, 对输油成本的影响很大。仅是用作加热炉燃料的原油就占到总输量的0.25%~0.35%, 输量低的管道, 油耗更高。

为降低管道运行能耗, 除了对管道系统的设备、流程和输送工艺等进行技术改造外, 另一途径就是在现有系统上实现优化运行, 即通过优选运行参数, 使系统能耗最低。热油管道的运行能耗包括加热原油所需的燃料消耗和电力消耗两种, 在热油管道优化运行研究和实践中一般都采用总能耗费用作为评价标准。

热油管道优化运行研究表明, 在较低输量下, 最优进站温度就是安全运行允许进站温度的下限。而在接近设计输量时, 随着输量的增大, 最优进站温度明显上升, 这是由于满输量运行管道的电能消耗在总能耗中所占比例较大, 提高管输原油的平均温度虽然增加了燃料油消耗, 但由于原油粘度降低, 可以较显著的降低管输摩阻, 从而节省电能。当然, 最优进站温度还与油、电比价有关。

四、输油管道的安全管理

在社会日益重视安全和环境保护的背景下, 油气管道系统的安全受到了更为广泛的关注。这些管道一旦泄漏或发生火灾爆炸事故, 将产生重大的损失和恶劣的影响。当前形势下, 油气管道安全的重要性和紧迫性更为突出。增强安全生产意识, 提高安全管理水平, 保障油气管道的安全运营, 是摆在我国储运工程技术人员和管理人员面前的重要任务。

摘要：易凝、高粘原油的输送过程中, 当其凝点高于管道周围的环境温度, 或者在环境温度下的油流粘度很高时, 不能直接采用等温输送的方法, 加热输送是目前最常用的方法。通过对比和归纳, 分析热油管道运行管理的方法和措施, 用以保证热油管道的安全、经济输送。

关键词：原油输送,热油管道,运行管理,安全