我國油氣儲運技術(shù)及應(yīng)用

曹志強(中國石油天然氣股份有限公司管道分公司,河北 廊坊 065000)

我國油氣儲運技術(shù)及應(yīng)用

曹志強(中國石油天然氣股份有限公司管道分公司,河北 廊坊 065000)

油氣儲運作為能源保障系統(tǒng)中的重要一環(huán)，在國民經(jīng)濟發(fā)展中已經(jīng)占有非常重要地位。近二十年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，大型設(shè)備國產(chǎn)化、自動化技術(shù)、信息技術(shù),以及完整性管理等一系列科研攻關(guān)項目的實施，我國的油氣儲運事業(yè)得到了突飛猛進的發(fā)展。油氣儲運技術(shù)和管理方面逐步由粗放式向精細(xì)化轉(zhuǎn)變、由事后應(yīng)急搶修向事前預(yù)防轉(zhuǎn)變、由分散低效模式向集中高效科研模式轉(zhuǎn)變，極大程度上促進了技術(shù)的發(fā)展和管理的提升，也保障了油氣儲運的健康平穩(wěn)發(fā)展，事故率在一定程度上也都到了控制。本文從探討油氣儲運相關(guān)技術(shù)出發(fā)，對油氣儲運現(xiàn)有技術(shù)進行了簡要的論述，對新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用前景也做了相關(guān)討論，并詳細(xì)探討了當(dāng)前在油氣儲運技術(shù)方面存在的問題和解決思路。

油氣儲運技術(shù)；完整性技術(shù)；失效控制技術(shù)；熱油流動保障技術(shù)

1 引言

二十世紀(jì)九十年代后期，我國在油氣儲運技術(shù)方面得到了快速發(fā)展，形成了東部油氣管網(wǎng)、戰(zhàn)略油氣儲備庫和大量具有自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)體系等成果。尤其是在近幾年，隨著國家在油氣管網(wǎng)、油氣儲備系統(tǒng)建設(shè)上所投入的財力、人力和物力越來越大,對國內(nèi)各城市、各地區(qū)對油氣儲運工作也就抓得越緊。同時，伴隨著管道的發(fā)展和科技的進步，長輸油氣管道也逐步向大口徑、高壓力、長距離、以及應(yīng)用更高等級鋼材等特點的趨勢發(fā)展[1]。2017年6月在中國石油管道公司召開的第四屆科技大會上還提出了：在今后10至15年乃至更長一段時間，全球高鋼級大口徑管道建設(shè)與運行、智能管網(wǎng)技術(shù)、管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性技術(shù)、新技術(shù)新材料在管道行業(yè)的應(yīng)用、液化天然氣(LNG)技術(shù)、地下油氣儲庫技術(shù)六大方面，將成為今后油氣儲運技術(shù)發(fā)展方向。

2 油氣儲運所涉及的技術(shù)

油氣儲運質(zhì)量的優(yōu)良性由油氣儲運系統(tǒng)的運行狀態(tài)決定[2]，而油氣儲運系統(tǒng)的運行狀態(tài)又完全取決于系統(tǒng)在運行過程中所使用到的完整性技術(shù)和控制技術(shù)，所以，保證油氣儲運質(zhì)量的關(guān)鍵點便是掌握并運用好油氣儲運的完整性技術(shù)和控制技術(shù)。當(dāng)然，在油氣儲運系統(tǒng)的運行過程中，除了這兩項主要技術(shù)之外，還會涉及到其他多種相關(guān)技術(shù)，如熱油管道流動保障技術(shù)、冷熱原油交替輸送技術(shù)、壓縮機維檢修技術(shù)等等。不同類型的技術(shù)在實際應(yīng)用時的特點、控制功能也大不相同。

3 油氣儲運相關(guān)技術(shù)研究新進展

3.1 完整性技術(shù)

完整性技術(shù)是為消除油氣儲運系統(tǒng)在功能上和結(jié)構(gòu)上可能存在的威脅，持續(xù)不斷對油氣儲運系統(tǒng)運行過程中面臨的風(fēng)險因素進行識別和評價，通過監(jiān)測、檢測、檢驗等技術(shù)和管理手段，獲取與專業(yè)管理相結(jié)合的儲運系統(tǒng)完整性信息，制定相應(yīng)的技術(shù)和管理措施，將風(fēng)險控制在合理、可接受的范圍內(nèi)，最終達到儲運系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟合理運行的目的[3-6]。

油氣儲運系統(tǒng)運行中所才用到的完整性技術(shù)具有保證系統(tǒng)運行安全的作用。實際應(yīng)用中，完整性技術(shù)所控制的兩個范疇主要包括油氣儲運設(shè)備和儲運技術(shù)的管理，對保障油氣儲運系統(tǒng)的安全運行有著重要意義。完整性技術(shù)所包含的兩項管理內(nèi)容主要有：理念、體系以及系統(tǒng)的業(yè)務(wù)范圍等等。油氣儲運中所應(yīng)用到的完整性技術(shù)的根本目的是保證油氣儲運的安全，它所采用的方法是問題預(yù)防法，也就是指以預(yù)防為主，盡量提前采取措施來對油氣儲運系統(tǒng)運行中所存在的問題進行預(yù)防處理，以免這些問題真的在系統(tǒng)運行中發(fā)生，從而給油氣儲運質(zhì)量造成巨大的影響。

3.2 控制技術(shù)

我們這里所提到的控制技術(shù)主要只指油氣儲運中的失效控制技術(shù)，而所謂失效控制技術(shù)，就是指一種專門針對油氣儲運系統(tǒng)運行失效現(xiàn)象進行診斷、處理的技術(shù)，目的同樣是保護油氣儲運的安全[7,8]。目前國內(nèi)在失效控制技術(shù)方面開展了大量的研究工作，如中石油管道工程研究院與中石油西部管道分公司在西部建立的大口徑、高鋼級全尺寸爆破試驗基地。同時中國石油管道科技研究中心完整性研究所還建立了企業(yè)級的失效數(shù)據(jù)庫[9]，為失效控制技術(shù)的發(fā)展和完善奠定了比較好的基礎(chǔ)。

從我國目前的油氣儲運情況來看，盡管有這失效控制這一技術(shù)的存在，但在實際應(yīng)用時并沒有引起廣大群眾的重視，所以油氣儲運系統(tǒng)在真正運行時所采用的安全性保障技術(shù)還是完整性技術(shù)。在功能定位上，失效控制技術(shù)主要側(cè)重于設(shè)計與建設(shè)階段，包括材料選擇、斷裂控制、系統(tǒng)控制等，完整性管理主要側(cè)重于儲運設(shè)備設(shè)施的運行過程，但是，目前兩種技術(shù)都向油氣儲運設(shè)備設(shè)施的全生命周期延伸。事實上，想要更好、更全面的對油氣儲運系統(tǒng)的運行安全進行保障，除了傳統(tǒng)中常用的完整性技術(shù)以后，還可將失效控制技術(shù)應(yīng)用到其中，將失效控制和完整性管理有機地結(jié)合起來,有利于全方位保障油氣管道的安全運行,最大限度杜絕惡性事故的發(fā)生。

3.3 熱油管道流動保障技術(shù)

油氣儲運相關(guān)技術(shù)中，除了完整性技術(shù)和失效控制技術(shù)這兩種主要技術(shù)之外，還有一些比較細(xì)化、次要的技術(shù)，作用功能同樣是保障油氣儲運的安全運行，熱油管道流動保障技術(shù)便是其中一種。“流動保障”是國外20世紀(jì)90年代中期提出的一個概念，主要針對深水油氣田開發(fā)中遇到的流動障礙，如管道中的蠟和瀝青沉積、水合物、嚴(yán)重段塞流及凝管等進行相關(guān)的分析，保障管道系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)順暢流動的安全技術(shù)措施[10]。

在我國的產(chǎn)油區(qū)，如大慶油田、長慶油田和勝利油田，產(chǎn)出的原油80%以上為凝點較高的含蠟原油，其管道輸送流動性一直是國內(nèi)研究的重要課題。國內(nèi)之所以要發(fā)展和應(yīng)用熱油管道流動保障技術(shù)是因為在陸上油氣儲運行業(yè)，或者說在熱油管道的使用過程中，如果長期使用，管道跟深水油氣田遇到的情況一樣，很可能會出現(xiàn)蠟沉積現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象的存在對管道流動性有著嚴(yán)重影響，連帶著油氣儲運質(zhì)量和運輸效率也會有所下降，甚至有可能導(dǎo)致凝管等事故。目前，在熱油管道流動保障技術(shù)研究方面，中國石油管道科技研究中心形成的降凝劑、減阻劑、以及SCADA系統(tǒng)實時監(jiān)控等技術(shù)方面在世界上處于比較領(lǐng)先的地位，也為我國油品高效輸送創(chuàng)造了非常有利的條件。

4 油氣儲運技術(shù)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用

4.1 實現(xiàn)科學(xué)化決策和管理

油氣儲運技術(shù)的不斷發(fā)展和完善改變了傳統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)、運行和維護維修的方法，運用現(xiàn)代化的安全監(jiān)測監(jiān)控(如SCADA系統(tǒng)、安全預(yù)警系統(tǒng)等)、定期檢測(如管道內(nèi)檢測、外檢測和站場無損檢測等)等技術(shù)，結(jié)合信息化和數(shù)字化技術(shù)對運行參數(shù)進行科學(xué)、精密的測量，對采集到的信息進行科學(xué)計算與管理，根據(jù)實際測量的結(jié)果進行科學(xué)決策，實時的對工藝流程、運行狀態(tài)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的設(shè)備設(shè)施等進行實時優(yōu)化，實現(xiàn)了科學(xué)化的生產(chǎn)、合理的決策與管理。油氣儲運技術(shù)和管理方面也逐步由粗放式向精細(xì)化轉(zhuǎn)變、由事后應(yīng)急搶修向事前預(yù)防轉(zhuǎn)變、由分散低效模式向集中高效科研模式轉(zhuǎn)變，極大程度上促進了技術(shù)的發(fā)展和管理的提升，也保障了油氣儲運的健康平穩(wěn)發(fā)展，事故率在一定程度上也都到了控制。

4.2 提高運行效率

在實際的生產(chǎn)運行中，針對泵罐閥爐等站場工藝設(shè)備運作的現(xiàn)狀進行了不斷地改進，管道輸送系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，通過技術(shù)改革和管理提升來提高其運行效率。運用自動化技術(shù)手段對泵的進出口壓力、管道運行流量、壓力、溫度、以及管道線路的振動等參數(shù)進行實時的監(jiān)控與管理，來確定泵罐閥爐的輸出功率，確定巡護的重點位置，確定維護維修的關(guān)鍵設(shè)備等。采用避免泵口過濾器的摩擦損失、加大對出口閥組的節(jié)流，避免第三方損壞，避免過度的維護維修等等技術(shù)措施，提高整體運行效率。

5 結(jié)語

油氣儲運技術(shù)在石油工業(yè)化生產(chǎn)中有著廣闊的發(fā)展空間與潛質(zhì)，其在實際的儲運過程中提高了生產(chǎn)儲運系統(tǒng)的整體運作效率與水平，保證了生產(chǎn)儲運過程中的安全與環(huán)保，實現(xiàn)了社會效益、經(jīng)濟效益與環(huán)保效益的統(tǒng)一，并且為各大油田和管道運營企業(yè)的油氣生產(chǎn)與儲運領(lǐng)域提供了技術(shù)指導(dǎo)和實踐經(jīng)驗。

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[7]李鶴林.油氣管道失效控制技術(shù)[C]//全國失效分析學(xué)術(shù)會議,2011:401-410.

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[10]李莉,苗青,佟文強,等.油氣管道流動保障技術(shù)發(fā)展趨勢[J].中國工程科學(xué),2010,12(2):47-51.

曹志強，男，河北廊坊人，研究方向：工程技術(shù)。