高凝原油輸送管道流動安全保障設計探討

何磊 田正印 王建

摘 要：伴隨著我國社會經濟的穩步發展，國家石油儲備戰略規模日益提高，其中，高凝原油作為石油體系的重要組成部分，其輸送安全始終關系到整個石油產業的持續發展。但是，于目前來看，由于受到不同作業管理方限制，高凝原油管道輸送往往存在一定安全隱患。對此，文章基于實際高凝原油輸送情況，詳細設計了具體的流動安全保障方案，同時也就現有熱輸送設計方案進行了優化，旨在給予相關負責人員可行的幫助，并切實促進我國石油產業的進一步發展。

關鍵詞：高凝原油;原油輸送;流動安全保障;方案設計

通常來說，外輸管道是整個油田系統的關鍵主動脈，其中，經外輸管道，含蠟點高、傾點高的高凝原油會輸送至中心處理廠處理為合格原油。但是，基于實際高凝原油輸送過程，由于管道及轉運站一般由不同部門負責管理，使得管道啟動時的預熱、低輸量運輸、停輸再啟動等環節往往無法做到協調統一。因此，我們需基于管道及轉運站的不同管理作業方法，詳細就高凝原油輸送管道流動安全保障方案進行設計，并以此確保高凝原油的輸送安全，進而確保石油產業的持續發展。

1 高凝原油輸送管道流動安全保障方案設計背景

1.1 管道預熱

從目前來看，基于高凝原油本身特性，其往往需采用加熱輸送工藝來進行傳輸，其中，所謂熱油管道，一般指的是借助土壤溫度場來發揮土壤蓄熱原理的輸送管道。但是，從實際應用過程我們發現，若以熱油管道直接投產，由于原油與管道及附近土壤溫度相差過大，使得管道將從熱油中吸收大量熱量，不僅很容易造成凝油現象，同時也極易導致管道破裂等輸送事故發生。因此，在通常情況下，為確保高凝原油輸送安全，需先就管道進行預熱處理，待管道溫度與原油溫度保持一致后，方可進行輸送。

1.2 最小安全輸量控制

在高凝原油輸送過程中，由于加熱會導致管道內最低油溫高于原油凝點，使得原油溫度很容易在徑向溫差的作用下向管道外擴散，此時若管道原油輸量降低，管內溫度會降低的更快，而一旦降至凝點以下，便會導致管道出現凝油問題，造成管道輸送的難以進行。因此，為確保管道輸送正常，應將管道輸送量控制在最小安全輸量之上。

1.3 停輸再啟動

在高凝原油輸送管道運行過程中，若因外界因素或人為操作不當導致輸送中斷，通常情況下管內油溫會呈現下降趨勢，借此很容易導致膠凝結構產生，并最終影響管道再啟動的正常進行。因此，一般需就管道停輸時間進行有效控制，并根據具體情況分別采取不同的管道保護措施。

2 加熱、熱水預熱與置換方案

2.1 安全停輸時間計算

針對管道停輸再啟動問題，若停輸時間無法控制在允許范圍內，需就管道內停留介質進行及時置換，進而借此保障管道再啟動的正常進行。其中，由于熱油管道的安全停輸時間一般與油品溫度的降低速率有關，因此可根據模擬實驗計算管道的最佳安全停輸時間，最終得出時間為14.5h。

2.2 管道置換與預熱

若管道停輸時間無法控制在允許范圍之內，需執行以下操作：首先，采用熱水置換管道內原油;其次，采用熱水對管道進行預熱;再次，采用投油置換管道內熱水;最后，重新啟動管道，繼續運輸原油。此外，由于輸送管道與轉油站分別由不同作業單位負責，因此可分別就正向預熱和反向預熱兩種方式進行考慮。

2.2.1 正向預熱

由中心處理廠進行管道熱水置換，待預熱完畢后從中心處理廠進行投油，這是正向預熱的主要應用原理。其中，在該方案設計時，需考慮以下幾個問題：首先，管道運輸量應始終保持在最低輸量以上，且一般應將轉油站溫度控制于50℃以上;其次，考慮到管道輸送介質一般為高凝原油，因此為避免隔離球出現卡球問題，置換原油過程無需設置隔離球，同時，可以外輸泵為置換泵來進行熱水置換，熱水溫度為77℃。

2.2.2 反向預熱

以轉油站為起點，分別進行熱水置換和投油置換，這是反向預熱方案的應用原理。其中，在該方案設計時，應考慮以下幾個問題：首先，與正向預熱方案一致，應將管道的最低輸量控制在允許范圍之內，同時，管道溫度應控制在模擬計算得出的52℃以上;其次，針對預熱水置換過程，一般需采用84℃的熱水來進行置換，同時，根據實驗數據，需盡可能在允許條件下提高預熱水的流量，進而起到縮減預熱時間的應用效果。

3 結束語

綜上所述，本文基于高凝原油管道輸送作業，詳細分析了流動管道安全保障方案的具體設計方法，其中得出結論如下：

首先，對于高凝原油輸送管道設計，考慮到管道及原油溫度特性，需重點就管道預熱、最小輸量控制、停輸再啟動三方面進行安全保障;其次，基于中心處理廠和轉油站由不同負責部門管控，可分別采用正向預熱、反向預熱兩種預熱方案;最后，本文只重點研究了加熱、熱水預熱與置換方案，并未涉及其他設計方案，因此還需要有關研究人員進行進一步研究。

參考文獻：

[1]李鵬程，周曉紅，汪大林，路宏.高凝原油輸送管道流動安全保障設計探討[J].油氣田地面工程，2018，37（02）：52-55.

[2]唐寧依，張公濤，錢欣，劉春雨，王越淇.海上高凝原油管道流動安全保障方案研究[J].油氣田地面工程，2018， 37（01）：47-50.

[3]朱盼.東海高凝原油降凝輸送技術研究[D].成都：西南石油大學，2014.