论油气储运技术的发展

论油气储运技术的发展

田志刚 李俊峰 乔海庆 牛广涛 中国石化管道储运公司沧州输油处 050032

摘要：多蜡原油的输送一直是我国石油管道公司管道科技中心的重点研究领域，而多蜡原油的输送工艺最大的特殊点主要来自原油的流变性。原油、天然气与成品油的输油工艺问题，原油在输送过程当中根据原油的凝点、粘度等参数变化来确定降凝剂的品种。关键词：流变性 工艺 添加剂 管道安全一、前言

管道运输是综合运输体系的重要组成部分，在国民经济发展中占有重要的地位。管道运输具有输送能力大、劳动生产率高、能耗少、成本低、运输安全可靠、输送产品损失少、易于实现自动化控制等优点，这些独特的优势使得管道业发展迅速。　

我国管道建设大致可分为三个阶段：(1)1958～1969年是我国管道建设的初始阶段，这时期由于产油量少，对建设长距离、大口径管道缺乏技术能力及建设经验，所以不论从管道建设的数量上和输油技术方面，都还处在一个落后的阶段。(2)1970～1980年是我国管道建设的高峰阶段，也是大量采用国内先进设备的阶段，在管道建设高速度发展的同时，管道的钢材质量、输油工艺、输油设备及输油通信手段等方面也在高速发展。(3)1981年以后，是我国管道建设大力引进国外先进技术和提高效益的发展阶段。这时期管道建设大量引进国外先进设备和先进技术，注重提高管道输送的经济效益，并进行大规模科研和现场实验，取得较多的科技成果，使管道输油效率大幅度提高。到目前为止，我国原油管道已经初步形成网络，管道建设、运营技术水平也有了很大提高。虽然与世界管道发达国家还有较大差距，但经过广大科技人员的努力，也取得了一定的成果，甚至在有些领域已经达到国际先进水平。

三、输送工艺

1. 原油管道

对多蜡原油而言，加热输送虽然行之有效，但加热输送能耗高、停输再启动困难等缺点迫使广大科技人员一直在寻求取代的方法，特别是东部油田处于开采中晚期，管道输量低于设计输量，甚至低于允许设计输量。在这种情况下，加热输送的热力条件不能满足管输要求，常会出现输送困难，甚至有凝管的危险。为避免管道凝管，常采用正反输交替进行，浪费了巨大的能源。在保证完成输油任务前提下，科技人员一直在寻求革新输油工艺的方法。

2. 天然气管道

天然气作为２１世纪的清洁能源已经引起各国的极大关注，管道作为天然气输送唯一的运输手段在世界发达国家得到迅速发展，天然气管道里程已经远远超过液体管道。我国由于天然气利用水平较低，早期天然气管道主要集中在四川。随着我国环保意识的增强，最近几年天然气管道得到迅速发展，相继建成了陕京、涩宁兰、沧淄等输气管道，西气东输管道已经全面开工，还将建设忠武、中俄等管道。随着管道技术的发展，必须采用先进的技术来保证管道的建设和运行，同时也给天然气管道科研提供了用武之地。

3. 成品油管道

成品油管道是一个复杂的管道输送系统，利用同一条管道要顺序输送不同品种的油品，技术要求较高。国外在成品油输送方面技术成熟，并已经成功地应用了数十年。我国真正意义上的成品油管道只有兰成渝一条，而且此条管道地理条件复杂，在引进国外先进技术的同时，我们并没有放弃自己的研究。针对兰成渝管道开展了兰成渝管道非石方段外防腐层优化选择研究、多出口成品油管道运行与管理研究、成品油管道运行工艺研究及质量预测、兰成渝管道投产方案研究和兰成渝管道维抢修技术系列课题等研究，为兰成渝管道顺利投产和运行打下良好的基础。

二、原油流变性

我国盛产多蜡原油，多蜡原油的输送一直是我国石油管道科技中心的重点研究领域，而多蜡原油的输送工艺最大的特殊点主要来自原油的流变性。为此，管道科技中心的科技人员从多蜡原油的粘度反常现象开始入手，研究揭示了在较窄的温度范围内从牛顿流体到非牛顿流体的变化，表现为假塑性、触变性、屈服假塑性等流变行为。又研究了多蜡原油的温度历史和剪切历史对流变性的影响，为多蜡原油低温输送提供了技术支持。几十年来，在原油流变学应用基础、工业应用和测量技术等方面取得了一系列成果。

1. 含蜡原油相态与流型变化规律，以及表征其变化的温度参数。

2. 含蜡原油触变性及其全流变曲线。

3. 温度历史、剪切历史对含蜡原油流变性的影响。4. 原油流变特性改性技术及综合处理管输工艺的实施。5. 原油流变特性评价体系的初步建立与室内模拟试验方法的初步研究。

将继续开展的研究还有原油析蜡点、反常点、显触点、失流点和凝点；粘度—温度、屈服值—温度关系；析蜡强度和析蜡分布；原油触变性；原油全流变曲线和流形分析；全粘温曲线测试方法等。

四、油品添加剂

这里所说的油品添加剂主要指降凝剂和减阻剂。在加剂输送工艺中，初期只是针对原油对化学剂进行筛选，对什么样的原油选择什么样的降凝剂只是简单的从加剂后原油的凝点、粘度等参数变化来确定降凝剂的效果，而不了解降凝剂的化学组成和结构，这就极大地限制了降凝剂的筛选。随着对降凝剂的化学组成和结构的了解以及降凝机理的研究和掌握，广大的科研人员已经不仅仅满足于使用国外降凝剂，开始合成自己的降凝剂。管道科技中心先后研制成功了GY2GY3NJN型大庆原油新型降凝剂、苏丹原油降凝剂，降凝效果超过国外同类产品。特别是苏丹混合油高效降凝剂和输送工艺的研究，使含蜡量高达34.64％的苏丹混合油在长达1506公里的管

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科技信息

道上最终实现全年常温输送，沿线减少建设四座加热站，节省总投资达6000万美元，并在随后的生产运行过程中，多次实现了事故性长时间停输后顺利再启动，有利地保障了管道的安全运行。苏丹混合油高效降凝剂的改性效果和本身的物性均优于国外同类降凝剂产品，达到国际领先水平。

减阻剂是一种广泛用于原油、成品油管道输送的化学添加剂。在压力不变的情况下使用减阻剂可以提高管道的输量，在输量一定的条件下使用减阻剂可以降低管道的压力，节约能源，提高管道的安全系数。

和新型化的方向发展。

国外先进的原油管道普遍采用密闭输送工艺、高效加热炉和节能型输油泵；运用高度自动化的计算机仿真系统模拟管道运行和事故工况，进行泄漏检测，优化管线的调度管理；对现役管道定期进行安全检测和完整性评价。

目前，我国与美国、前苏联、印尼等国的长输原油管道均广泛采用加热输送工艺。就工艺方法本身而言，我国与国外的水平相当，但在管线的运行管理和主要输送设备的有效利用水平上还存在着一定的差距。

1. 加热炉应用技术现状

加热炉是热输原油管道的主要耗能设备，前苏联主要采用直接式加热炉，美国直接和间接式加热炉都采用。我国20世纪80年代后期开始大量采用间接式加热炉，与国外相比，国内加热炉的自动化程度不高，主要部件像换热器、炉管等的耐腐蚀性差，热媒炉系统自动控制和调节系统的实际使用水平偏低，余热回收装置普遍存在腐蚀、积灰、传热效率不高的问题。今后应从节能角度出发，大力开展燃烧节能新技术、新设备的研究，尤其是新型高效燃烧器、余热回收装置、燃油添加剂的研制。

2. 输油泵调速节能技术

据统计，国内输油泵运行效率比国外先进水平低10％～20％，有相当数量的泵处于部分负荷下工作，工作流量远低于额定流量，而工作压力远高于额定压力。传统上采用阀门节流虽然在实际使用中很有效，但造成大量的能源浪费，是一种不经济的运行方式。目前，国外大型输油泵普遍采用电机调速控制，节电率可达40％，节能效果十分显著。

2. 建立判定标准

管道何时更换管段、何时更换涂层、何种情况下不必维修，必须有合适的标准，标准太高会造成不必要的维修和资金的浪费，标准太低会使一些需要采取措施的管段不能得到及时的更换和维修，造成管道风险加大。国外管道公司多数参照ASTMB31G标准。

3. 进行管道风险评估和寿命预测

国外在风险和残余寿命评估方面起步较早，如NOVA公司拥有着15600公里管道，多数已经运营30年，他们集中技术力量研制风险评估专家系统软件，对所属管道进行全面的评估，对风险较高的管段加以整治，使管道进入了允许的风险范围，管道事故率极低。我国在此方面起步较晚。几年来科技中心会同大学、研究院所、兄弟单位一起开展了管道的安全评价方法及数据库研究，原油长输管道的风险评估与风险管理研究，马惠宁管道水土灾害防治，腐蚀管道安全评定研究等研究工作，取得一系列研究成果，为管道的评价打下了一个良好的基础。

3. 原油储罐的自动计量系统

目前，原油储罐的计量方法主要有两种：一种是基于体积的计量方法，另一种是基于质量的计量方法。国外大多数石油公司基本采用体积计量方式，其油罐自动计量系统由测量系统和计算机监控系统两部分组成，其中对罐内油品平均温度的测量是决定计量精度的一个关键问题。

五、管道安全

我国原油管道主要集中在东部，多数已经运行20～30年。在今后相当长的一段时间内，东部管道还将肩负原油输送的重要使命，如何保证在役原油管道的安全、高效运营，将是今后的主要工作。要保证管道安全运行，首先要知道管道的安全状况，预知管道的薄弱区和事故隐患所在，通过视情维修、更换来最大限度地降低管道的运营风险，提高管道的运营管理水平。国外主要对在役管道实行风险管理，美国法律明确规定对新建管道要进行风险评估，在役管道要定期进行评估。

1. 加强管道的内检测

管道的内检测数据是安全评价和风险分析的基础，因此美国管道安全办公室就颁布49CFR192和49CFR195两个文件，规定了内检测的要求。我国也于2000年4月颁布了国务院17号令，明确规定了新建管道和已建管道必须定期进行内检测。我国也引进了管道内检测器，但检测率不高，应扩大检测范围，并建立档案和检测数据库。

七、结束语

进入21世纪以来，国际和国内油气管道事业正以迅猛的速度发展。管道的发展离不开科技的进步，因此我们将紧紧围绕管道业务的发展组织科技攻关，努力攻克一批重点关键技术，不断提高管道核心技术水平。多年来，科技中心取得了一系列科研成果，以此为基础，管道科技中心在未来3至5年内将重点致力于培育支持油气储运工艺技术群、管道化学添加剂技术群、管道完整性技术群、管道工程与运营管理技术群和油气输送生产安全高效优化技术群等五项自有核心技术的形成，全面保证以科技创新来促进油气储运技术的发展。

六、国外原油管道输送技术的发展趋势

目前，世界范围内的高粘、易凝原油管道长距离输送基本上仍是采用加热和稀释两种工艺。针对现役管道输量逐年下降，稠油开采日益增多的实际，以提高管道运行安全性、节能降耗为目的的各种新技术、组合工艺的研究日益成为热点，像物理场处理、磁处理、振动降粘、悬浮、乳化、膜袋、充气降粘、充饱和气增加输量、混输和顺序输送等多种工艺的研究，有些已进入工业试验与短距离试输阶段。总的来说，国外原油管道的输送工艺正朝着多元化

参考文献：

1. 尚风山，题目：《原油管道输送方式优选》刊名：《油气储运》 2004年. 第23卷.

2. 题目：金会军，《输油管道工程基础稳定性研究》刊名：《油气储运》 2003年. 第13卷.

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