原油长输管道密闭输送常见问题及其对策分析

原油长输管道密闭输送常见问题及其对策分析总第247期2011年第4期SerialNo.247No.4Aug.2011原油长输管道密闭输送常见问题及其对策分析吕根群肖文娟吕昊(中国石化集团管道储运公司仪长输油处武汉430077)摘要分析了长输管道原油密闭输送中存在的问题,指出了原油输送过程中降低油气损耗,消化原油结蜡,缓解压力波动,降低摩阻等问题的解决方法.关键词原油长输密闭输送对策分析1原油密闭输送中的常见问题密闭输送作为一种先进的输油方式,其优势主要体现在密闭输送提供的全线统一的输油系统,为全管道能量的有效利用创造了良好条件,使各站间有条件互相关联,互为补充,各站间的能量盈亏可以互相接济弥补.但是,在实际运用中原油密闭长距离输送尚存在很多问题.1.1原油损耗任何形式的油品蒸发损耗都是在输送,存储容器内部发生的.油品的混油损失,是指不同种类的原油,或者是不同构成的原油,没有按照顺序传输的原则进行输送.在不同种类的原油进行输送的过程中,原油中一些粒度较大的烃类容易附着在管道内壁上,从而使得原油油品相互混合,造成了对原油固有油品闪点,质量等一系列特征参数的变化,进而导致油品纯度降低,从而造成了油品的混油损耗[1].1.2高含蜡原油结蜡问题通常所谓的结蜡是指在管道内壁上逐渐沉积了某一厚度的石蜡,胶质,凝油等及其他机械杂质的混合物,在长输管道的沉积物中原油的含量要高些.结蜡是石蜡晶体析出直接在管道内壁上形成的结蜡层.由于管道输运中普遍存在结蜡现象,严重影响管道输送能力和效率[2].1.3长输管道密闭输送时产生压力的波动大原油密闭输送的特点之一,就是要解决压力波动的控制和防范水击的问题,尤其是在输油泵启停时更加容易产生较大的压力波动,甚至水击, 收稿日期;2011—03—29危及管道的安全运行.液体管道输送能力(或流速)的突然变化(亦称扰动),会在扰动产生处引起能量不平衡,并以压力波的形式向管道上下游传播.水击现象及其危害性,是密闭输送中的一个重要问题.1.4原油长输过程中因粘黏造成的摩阻增加我国的原油绝大多数为高凝固点,高粘度和高含蜡原油(俗称三高原油),因其凝固点高于管路周围的环境温度,或在环境温度下油品粘度很高,直接在环境温度下输送难以实现.因此,必须采取降凝,降粘措施.1.5密闭输送的其他问题管道腐蚀穿孔是造成原油泄漏的主要因素.根据对输油管道腐蚀穿孔事故的统计分析,穿孔点大多数在钢丝勒伤绝缘层或绝缘层内有土块的位置,而且土壤中含水,含盐,含碱越高,对管道的腐蚀就越强.可见,管道防腐蚀绝缘层损伤及绝缘质量差的部位是造成管道腐蚀的薄弱环节.同时,地下杂散电流会引起管道电位有时高达几十V,从而为发生电化学腐蚀埋下隐患.2原油密闭输送的安全防护措施为保证长输管线的安全运行,必须掌握管道运行的固有规律,否则会造成巨大的经济损失和严重的人员伤亡.2.1合理运用输送机制,降低原油输送损耗降低混油损失的一项有力措施就是对原油输送实行顺序输送机制,所谓顺序输送,就是根据原油成分的差异,按照输送彼此之间烃分子相溶最小的原则,确定不同成分的油品按照顺序输送,以2011年第4期吕根群等:原油长输管道密闭输送常见问题及其对策分析l29 确保原油输送的混油损失最少.加强管道保温防腐设计是降低管道输送原油损耗的又一措施,即从管道设计人手,采用硬质,高性能的高分子聚合物涂层及其复合结构;采取涂层防腐与阴极保护相结合的措施.国外一般选择强制电流法,因其具有驱动电位高,保护距离长,便于监测,并可根据需要进行调整的特点,因此适用于长输管道.2.2合理热处理,防止原油结蜡防止原油结蜡的方法如下.(1)热处理输送.采用一种热处理输送工艺,处理后的原油在地温条件下等温输送.(2)添加降凝剂输送.(3)间歇输送.间歇输送主要是利用夏季地温高的特点,采取夏季间歇输送运行方式,进一步降低输送量.间歇输送可降低输油成本,不需对设备进行改造,还可避免采取正反输时流程的切换作业.(4)压力处理输送.(5)扩径输送(低输量管道).如果管道不具备清蜡条件,为了缓解管道出现的恶劣工况,确保安全运行,可采用注入热流体或提高原油的出站温度进行溶蜡扩径.2.3采用微波加热,杜绝粘黏现象发生当管线输送重质,高凝点原油或油品时,根据工艺和经济方面的要求,要采用某些技术提高管线输送量或对管线伴热,目前主要采用以下技术: ①在管线进口处将原油加热,并使原油在温度降到低于凝点温度之前到达输送终点;②在低于凝点温度时泵送原油;③加入烃稀释剂,如低蜡原油或轻蒸馏液;④注水以便在原油和管壁之间形成分隔层;⑤将水和原油混合,形成乳化液;⑥在进入管线前加工原油以改变蜡的晶体结构, 降低凝点和稠度;⑦通过蒸汽伴热和电伴热来加热原油和管道;③注防蜡剂,减阻剂;⑨太阳能加热管线等.由于微波加热不同于传统的加热方式,可避免传统加热方式的不足,不需由表及里的热传导, 而是通过微波在介质内部的能量耗散来直接加热物料.微波加热较之传统加热方法具有独特的优势,如选择加热物料的性能要升温速率快,热效率高,加热均匀,易于控制等.2.4调节管道压力长输管道的水力瞬变对输油生产的影响主要有2个方面:①水击增压力有可能造成管道或设备超压;②水击减压力有可能造成下游泵站进站压力超低限或引起管道高点产生液柱分离[3].为避免这些影响,主要从以下几点进行控制. (1)调节阀.调节阀的功能是通过改变管道的压力消耗特性,从而改变管道的输送能力.采用密闭输送的管道,需采用自控调节阀.出站调节阀对泵站进出站压力同时具有调节作用.对于一台泵突然停运,一般通过调节阀调节可以维持管道运行.管道运行时,调节阀的最大调节幅度和最小开度设置,应考虑全线压力分配最优化.(2)泵站逻辑停泵.采用密闭输送工艺的管道,泵站逻辑停泵是一种非常必要的压力控制与保护措施.某中间泵站停电,对下游泵站,采用出站阀调节和逻辑停1台泵,可以维持泵站在能耗最小原则下以较大排量运行;对于上游泵站,当出站调节阀开度调整到一定程度时,可逻辑停1台泵并逻辑调整调节阀开度,维持泵站在能耗最小原则下以较大排量运行.对于调节阀瞬间关闭或首站停电,泵站逻辑停泵措施可以很快使管道停运.(3)回流保护.回流保护用于保护泵站进站压力,防止进站压力过低影响输油泵运行.回流保护适用于并联泵站进站压力低限保护,效果好于逻辑停泵措施.回流阀最好采用机械控制,如果使用电动阀,须有双回路供电,确保可靠. (4)泄压保护.一般泄压保护为最后一级紧急性保护措施,用于防止常用保护措施动作失灵造成的管道超压.泄压阀应采用机械控制执行装置,确保可靠.(5)超前保护.超前保护是建立在管线数据实现全线自动控制与采集基础上的一项保护技术.超前保护借助于信号传输速度远大于压力波速的特点,当管道发生严重水力瞬变时,由扰动源向上下游泵站发出信号,上下游泵站接收到信号后,制造一个相反的压力波,使之与扰动压力波相遇叠加,对管道实施超前保护.2.5周期检修原油长输设备大多数管道泄漏事故都是由自然腐蚀引起的,因此应该采取有效的腐蚀防护措施,并进行周期性的检修.阴极保护和牺牲阳极保护可以保证管线长时间稳定运行,其中阴极保护效果较好,但覆盖层老化的管道实施阴极保护极为困难.按管13O吕根群等:原油长输管道密闭输送常见问题及其对策分析2011年第4期道所处的各种条件来考虑不!授保护方法,可以很好地控制腐蚀,延长管道寿命.对阴极保护方案选择应着重考虑以下几点:①带覆盖层的钢质管道,在正常条件下,阴极保护准数应选用一0.85V;②位于杂散电流影响区,与其他管道相连接或硫酸盐强腐蚀区的管道,应考虑另外的阴极保护准数;③受覆盖层剥离,杂散电流影响的管道保护,可借助检测站与管道相连的埋地电阻探针进行腐蚀监测;④在潮湿的硫酸盐化环境中的管道,阴极保护准数选用100mV的电位,可降低钢管的腐蚀速率.2.6预防腐蚀穿孔(I)防止土壤腐蚀.首先要选用耐腐蚀的管材,作好防腐绝缘层;其次是增加管路之间的过渡电阻,以减少腐蚀电流;再次对管路进行阴极保护和作好杂散电流的防护.(2)控制管路的内壁腐蚀.管路内腐蚀主要是硫化氢,氧,水及细菌的腐蚀.水,氧,硫是生成锈和硫化亚铁的主要因素.因此,脱出水,氧,硫可以控制输油管道的内壁腐蚀.在管路中加人少量的缓腐剂,在管路内壁采用防腐涂料,采用耐腐蚀合金钢非金属材料,都是行之有效的措施.2.7做好长输规划,力避风险原油长输管线的规划设计是保证安全运行,确定管线结构框架和制定事故预防措施的基础. 首先需要进行大量的测绘工作,并对测绘结果作出详细分析,以避免潜在的风险.总体规划时,应依照国家和地区的长期发展规划以及石油资源情况选择线路和直径,所选择的路线要求经济,安全,并避开地震多发区,高山峡谷,大河和人口稠密的城镇.管线的安全投资要进行可行性和风险评估[|].总体设计应首先考虑如下几方面:①合理选择管径并设置泵站,尽量选择适用于环境的高质量钢管,考虑壁厚和管线的抗压能力,减少泵站和加热站数量以减少投资,运用从泵到泵的密闭输送模式减少能耗和环境污染;②按电力负荷等级采用双电源或双回路,保证电力供应安全,特殊情况要配备应急电源或内燃机发电机组;③确保泵,加热炉以及其他设备的正常工作,且高效可靠地运行;④应该采用可靠,先进的监控系统和安全防范措施.2.8加强原油长输管道输送过程的安全控制安全包括设备或系统安全,人身和公众安全,职业卫生健康和环境安全.现代化的安全管理要从主要抓事故原因分析调查,总结,转变为事前对隐患的预测和控制,把风险降低到当前可以接受的水平.除了进行安全管理外,还应对输送计划, 线路,设备,技术和调度等进行管理,而调度管理是运行组织的核心,应精心安排,严格执行.泵站的关键设备要及时检查维修以避免突发性损失. 对于易受自然腐蚀和人为破坏的主要部位要加以保护并进行巡查.当然还应考虑长输管道与周围设施以及与之配套的原油长输站库和储罐等的安全要求.2.9培养我国原油运输的专业标准化人才当前我国石油企业标准化人才无论是素质还是数量,都不能满足我国原油输送技术的需要.因此,相关部门应加强培训精通石油行业专业和标准化知识的专业人才.现代化的安全管理要从抓事故原因分析调查,总结,转变为事前对隐患的预测和控制,把风险降低到当前可以接受的水平. 3结语通过在实践工作中运用上述方法和措施,原油在长输管道输送过程中存在的易损耗,高含蜡原油结蜡,管道压力波动大,粘黏度大造成摩阻增加,管道腐蚀等问题得到了有效的解决.事实证明,进一步深入研究各种因素对原油长输管线安全输送的影响,开发具有高可信度的安全输送防护技术,并加速长输原油管道密闭输送技术的广泛应用,将对我国原油长输管线管理起到积极的促进作用,从而实现经济效益和社会效益双赢.参考文献[1]张灯贵,王英波.原油库的油品损耗及其控制[J].油气储运,2005,24(3):46-48.[2]赵文德.高含蜡原油的长距离管道输送[J].中国高新技术企业,2009(13):12-14.L3]张国忠,亓强.长距离输油管道密闭输送与压力调节保护[J].油气田地面工程,2002(2):21.[4]蒲前梅,王志华.原油长输管道安全防护技术浅析[J].油气田地面工程,2009,28(11):63—64.。