油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝的優(yōu)化策略

陳一凡

（中海油惠州石化有限公司，廣東惠州 516086）

在油氣田生產(chǎn)中，儲(chǔ)運(yùn)工藝流程是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，開(kāi)采和生產(chǎn)的油氣田產(chǎn)物經(jīng)儲(chǔ)存、運(yùn)輸后才可以進(jìn)入到銷(xiāo)售環(huán)節(jié)。可見(jiàn)，優(yōu)化油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝是提高油氣生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)，必須充分重視并做好這項(xiàng)工作。

1 油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝概述

美國(guó)早在16世紀(jì)就出現(xiàn)了油氣資源儲(chǔ)運(yùn)的工作，并且基于這一目的在城市中搭建了很多輸送油氣的管道。至今，油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)不斷發(fā)展，在我國(guó)的主要應(yīng)用為集中運(yùn)輸和管道運(yùn)輸兩種方式。油氣儲(chǔ)運(yùn)主要指對(duì)于原油和天然氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸，原油在液態(tài)形式下儲(chǔ)存簡(jiǎn)單，但天然氣以氣態(tài)存在，儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)碾y度很大，加壓儲(chǔ)存可以實(shí)現(xiàn)，但對(duì)壓力的控制必須十分精準(zhǔn)，目前多采用液化的方式將氣態(tài)的天然氣液化，便于儲(chǔ)存。長(zhǎng)距離管道運(yùn)輸目前是油氣儲(chǔ)運(yùn)的主要工藝，也是重點(diǎn)研究的技術(shù)之一。

伴隨我國(guó)生產(chǎn)力的提高，產(chǎn)生了進(jìn)一步提高油氣儲(chǔ)運(yùn)效率，減少運(yùn)輸過(guò)程中的資源浪費(fèi)并控制成本的需求，圍繞油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝優(yōu)化展開(kāi)研究已經(jīng)成為必要性的工作。

2 油氣運(yùn)輸技術(shù)

2.1 油氣混合運(yùn)輸技術(shù)

我國(guó)的油氣混合運(yùn)輸技術(shù)至今已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，解決了過(guò)去油氣運(yùn)輸困難的問(wèn)題。目前，混合運(yùn)輸主要依靠海底管道增加技術(shù)與長(zhǎng)距離管道來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且已經(jīng)全面推廣和應(yīng)用，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，油氣混合運(yùn)輸水平還有待進(jìn)一步提高。

2.2 原油運(yùn)輸技術(shù)

原油運(yùn)輸遇到的最大問(wèn)題就是對(duì)資源的損耗較大，容易出現(xiàn)原油凝結(jié)造成管道堵塞的問(wèn)題。為了避免這類(lèi)情況出現(xiàn)，需要在確保運(yùn)輸高效性的同時(shí)減少輸送量，控制能源耗損。此外還可采用混合輸送技術(shù)來(lái)預(yù)防凝結(jié)造成的管道堵塞。利用增輸改造技術(shù)，還能夠?qū)⒐艿赖耐］敃r(shí)間延長(zhǎng)，確保原油庫(kù)存充足[1]。

2.3 天然氣運(yùn)輸技術(shù)

天然氣運(yùn)輸主要運(yùn)用到了干燥技術(shù)、減阻技術(shù)和試壓技術(shù)。其中干燥技術(shù)是為了使管道在運(yùn)輸過(guò)程中保持長(zhǎng)期的干燥性。減阻技術(shù)通過(guò)在管道內(nèi)部鋪設(shè)保護(hù)膜來(lái)減少天然氣對(duì)管道的腐蝕。試壓技術(shù)的作用是檢驗(yàn)管道的抗壓強(qiáng)度與密封性是否良好，確保運(yùn)輸穩(wěn)定和安全。

2.4 化學(xué)添加劑技術(shù)

化學(xué)添加劑在促進(jìn)油氣運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)揮了重要作用。如降凝劑，它可以改變?cè)驮诘蜏丨h(huán)境下的流動(dòng)性和黏性，從而在管道中更好的流動(dòng)。

2.5 管道失效控制技術(shù)

管道失效控制技術(shù)可增加油氣管道運(yùn)輸?shù)陌踩裕A(yù)防管道斷裂、變形、腐蝕以及爆炸等問(wèn)題的出現(xiàn)，是管道儲(chǔ)運(yùn)的保障性技術(shù)措施[2]。

3 油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題分析

3.1 安全問(wèn)題

盡管我國(guó)圍繞油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝的研究不斷深入，但與國(guó)外應(yīng)用的技術(shù)相比，還存在很大差距，技術(shù)應(yīng)用水平較低。另外，在儲(chǔ)運(yùn)理論的研究上，目前還處于匱乏狀態(tài)，總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)不足。我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展和推廣速度加快后，在油氣儲(chǔ)運(yùn)及管道建設(shè)等工作中也開(kāi)始投入應(yīng)用，但是目前油氣管網(wǎng)的自動(dòng)化程度還處于相對(duì)較低的水平，油氣儲(chǔ)運(yùn)時(shí)刻存在安全威脅。石油屬于危險(xiǎn)的易燃易爆物質(zhì)，一旦泄漏到空氣中，與火星接觸，造成的安全事故后果將不堪設(shè)想。而天然氣如果進(jìn)入到大氣中，會(huì)導(dǎo)致空氣中的有毒氣體增加，對(duì)人們的健康和生命安全造成極大的威脅。也正是因?yàn)檫@一因素，導(dǎo)致石油和天然氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸存在更大的難度，提高油氣儲(chǔ)運(yùn)的安全性應(yīng)作為工藝優(yōu)化研究的首個(gè)要點(diǎn)，同時(shí)也需要通過(guò)勤加檢查來(lái)預(yù)防泄漏問(wèn)題出現(xiàn)。

3.2 管道問(wèn)題

金屬管道是遠(yuǎn)距離油氣儲(chǔ)運(yùn)常用的管道類(lèi)型，它是由碳鋼無(wú)縫鋼管等材料構(gòu)成的。金屬管道會(huì)在油氣輸送過(guò)程中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，逐漸發(fā)生顏色和形狀變化，管道的使用壽命較短，油氣儲(chǔ)運(yùn)的質(zhì)量和效率也會(huì)受到影響。如果未能及時(shí)更換管道，或忽略了腐蝕問(wèn)題，很有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的漏油事故，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染[3]。這也是未來(lái)油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝優(yōu)化需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

4 油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝的優(yōu)化策略

4.1 做好前期的油氣管道工程建設(shè)

做好油氣運(yùn)輸管道的前期工程建設(shè)，才能為油氣儲(chǔ)運(yùn)的安全性、經(jīng)濟(jì)性打下最重要的基礎(chǔ)。在管道工程建設(shè)中，需要本著效益最大化的目標(biāo)，制定出戰(zhàn)略性的規(guī)劃。比如，在選擇含蠟高黏易凝原油管道的管徑時(shí)，考慮到油的流速在接近層流區(qū)時(shí)，混油段會(huì)急劇上升，為了盡早在建成后應(yīng)用，一般會(huì)選擇口徑較小的管道，必要情況下可以再進(jìn)行第二條的建設(shè)，這樣能夠滿(mǎn)足需求，同時(shí)節(jié)約資金。輸氣管道也是同理，如果一直難以達(dá)到設(shè)計(jì)的輸量，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本增加，可以先建成一條口徑較小的管道，在輸量上升時(shí)增加壓氣站，在達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)性條件時(shí)再建立新的運(yùn)輸線。

在選線方面也要尤其注意，合理選線尤為重要。油田與煉廠之間的油氣輸送管道，必須合理控制其直線長(zhǎng)度與線距長(zhǎng)度的比。在實(shí)際情況中，油氣管道往往是市場(chǎng)性的，干線會(huì)多饒路程奔向市場(chǎng)，這與再建一條直線相比顯然更為經(jīng)濟(jì)，這也決定了油氣管道的選線是極為復(fù)雜的。此外，在選線中還需要盡可能將高震級(jí)的活動(dòng)帶、采空區(qū)、河流等避開(kāi)，設(shè)計(jì)出多種方案進(jìn)行比較，考慮到經(jīng)濟(jì)性和安全性，擇優(yōu)選擇。最后是重要參數(shù)的選擇。在確定了輸量后，需要對(duì)管道直徑、壓力、管道壁厚度、所用鋼材的等級(jí)等進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，輸氣管道還需要確定壓比[4]。

油氣儲(chǔ)運(yùn)工程的管道施工屬于大型工程，需要的人工、機(jī)械數(shù)量較多，用時(shí)較長(zhǎng)，成本較高，工程地域跨度大，并且對(duì)精準(zhǔn)度的要求極高。當(dāng)前，焊機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用較過(guò)去相比已經(jīng)將施工效率及精準(zhǔn)性提高到了新的標(biāo)準(zhǔn)上，施工時(shí)間至少縮短了十倍，安全性也大幅提升，實(shí)為優(yōu)質(zhì)的施工技術(shù)。

4.2 確保數(shù)據(jù)計(jì)算精準(zhǔn)

油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)對(duì)于力學(xué)、溫度、密度質(zhì)量等參數(shù)需要進(jìn)行精密的計(jì)算，必須得出準(zhǔn)確的結(jié)果，否則工藝設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用參數(shù)錯(cuò)誤將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重誤差，造成不可估量的后果。油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝的計(jì)算軟件如今已經(jīng)普及，可利用軟件完成數(shù)據(jù)計(jì)算、分析，并進(jìn)行實(shí)際效果的模擬，從根本上提高油氣運(yùn)輸工藝設(shè)計(jì)水平。

4.3 優(yōu)化油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝的管道設(shè)計(jì)

（1）在油氣儲(chǔ)運(yùn)的原油管道設(shè)計(jì)中，需要規(guī)避凝管的問(wèn)題，因此常常采用正反輸交替進(jìn)行的方式，在這種情況下會(huì)造成巨大的能源浪費(fèi)，因此目前業(yè)內(nèi)人士也一直在尋找新的輸油工藝。這里提出幾點(diǎn)利用價(jià)值較高的新工藝。首先是增輸改造以及混合輸送技術(shù)。特別是在我國(guó)西部地區(qū)的油田，隨著原油產(chǎn)量的不斷增加，最初建立起來(lái)的管道已經(jīng)老化，無(wú)法滿(mǎn)足較高的輸送量需求，更需要采用管道增輸技術(shù)。目前，我國(guó)在研究新型儲(chǔ)運(yùn)工藝時(shí)普遍運(yùn)用油氣管道仿真軟件，并且還引進(jìn)國(guó)外更加先進(jìn)的技術(shù)軟件，嘗試進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和利用。利用現(xiàn)有的軟件技術(shù)，完全可以達(dá)到降低現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)的作用，使油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝得到優(yōu)化和提高，滿(mǎn)足儲(chǔ)運(yùn)需求。

（2）需要對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝中的原油管道設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。管道的建設(shè)和運(yùn)行必須得到可靠的保障，需要充分運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)，目前我國(guó)正圍繞天然氣管道展開(kāi)科研工作，已經(jīng)取得了一些矚目的成果。伴隨西氣東輸管道建設(shè)的全面開(kāi)展，內(nèi)涂層減阻技術(shù)研究全面開(kāi)展，該技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，并且廣為應(yīng)用，但是在我國(guó)還有一定的完善空間，但這也證明了該技術(shù)對(duì)于優(yōu)化天然氣儲(chǔ)運(yùn)是切實(shí)可行的，有利用和研究的價(jià)值。但是，管道內(nèi)涂層會(huì)受到許多因素的影響，如管道的粗糙程度、直徑大小、管道長(zhǎng)度等，成本不固定，在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)需要設(shè)計(jì)出合理化的方案，盡可能控制經(jīng)濟(jì)成本。此外還有天然氣管道空氣干燥技術(shù)，同樣也是天然氣管道投產(chǎn)的基礎(chǔ)性保障。

4.4 做好油氣儲(chǔ)運(yùn)管道的維護(hù)和保養(yǎng)

油氣儲(chǔ)運(yùn)管道腐蝕屬于常見(jiàn)問(wèn)題，這不僅會(huì)減少管道的使用壽命，造成輸運(yùn)效率低等問(wèn)題，還會(huì)帶來(lái)安全隱患，而這類(lèi)問(wèn)題是可以通過(guò)加強(qiáng)日常維護(hù)來(lái)規(guī)避的。導(dǎo)致管道腐蝕的原因有很多，其中包括長(zhǎng)期缺少管道維護(hù)，反復(fù)儲(chǔ)運(yùn)。針對(duì)這種情況，應(yīng)該委托專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)做好管道的維護(hù)工作，定時(shí)檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)了解管道腐蝕情況，及時(shí)采取維護(hù)及防腐蝕的措施，延長(zhǎng)管道的使用壽命。此外，一些需要大量利用石油和天然氣的化工企業(yè)也要主動(dòng)承擔(dān)起維護(hù)管道的責(zé)任。

4.5 深化體系建設(shè)

油氣儲(chǔ)運(yùn)的標(biāo)準(zhǔn)化體系存在一些明顯的問(wèn)題，急需根據(jù)當(dāng)前我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)的實(shí)際需求，與國(guó)際企業(yè)對(duì)標(biāo)，重新建立標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、深入化的體系。企業(yè)內(nèi)部應(yīng)該重新梳理業(yè)務(wù)流程，確認(rèn)不同業(yè)務(wù)下需對(duì)應(yīng)哪一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)化，結(jié)合企業(yè)施行的管理體系，建立起與體系相一致的更加細(xì)致的操作規(guī)程[5]。此外，為了處理好油氣儲(chǔ)運(yùn)工程建設(shè)及運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性問(wèn)題，應(yīng)圍繞工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)的一體化建設(shè)開(kāi)展工作。

4.6 利用衛(wèi)星遙感技術(shù)

現(xiàn)階段，我國(guó)油氣長(zhǎng)距離輸送工程已經(jīng)開(kāi)始利用遙感技術(shù)，利用衛(wèi)星遙感代替人工勘測(cè)，降低了工作量，提高了精準(zhǔn)度，油氣運(yùn)輸?shù)男室驳玫搅舜蠓岣撸苊饬擞捎谌藶樵斐傻恼`差引起的問(wèn)題。此外，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)還能夠分析不同地區(qū)的地理環(huán)境，并提供出優(yōu)質(zhì)的管道設(shè)計(jì)方案，避開(kāi)一些特殊區(qū)域，減少地震等因素對(duì)油氣運(yùn)輸?shù)挠绊憽Ｎ磥?lái)，相信衛(wèi)星遙感技術(shù)在油氣儲(chǔ)運(yùn)中的應(yīng)用將會(huì)更加深入化、全面化，對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行優(yōu)化，解決許多棘手的問(wèn)題，需要展開(kāi)深入的科研工作，提供油氣儲(chǔ)運(yùn)優(yōu)化的技術(shù)支持。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，各行各業(yè)都處于快速進(jìn)步和發(fā)展階段，對(duì)于能源的需求較高，在大量開(kāi)采石油、天然氣的同時(shí)，做好油氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸工作也是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)。目前，我國(guó)采用的油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝還不成熟，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比拉開(kāi)了很大差距，資源浪費(fèi)多、安全隱患大、輸運(yùn)效率低等問(wèn)題仍然存在，這也在一定程度上制約了工業(yè)化發(fā)展的腳步。未來(lái)，要在借鑒國(guó)外優(yōu)秀技術(shù)的同時(shí)，研發(fā)高科技手段，對(duì)現(xiàn)有的油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，為我國(guó)的戰(zhàn)略發(fā)展提供可靠保障。