海上稠油管道流動安全保障研究

王培偉，王 軍，柳 歆，郭 欣

(中海油研究總院有限責任公司，北京 100028)

當稠油管道停輸時，雖然其油品凝點低于最低環境溫度，但隨著溫度降低，黏度增大，導致管道置換或者冷啟動壓力較高[1-2]。因此，研究海上稠油管道的流動安全保障對指導生產具有重要意義[3-5]。

1 油田概況

A油田位于渤海海域，平均水深12.8 m，距依托中心處理平臺B約36 km。A 油田新建2座中心處理平臺A1和A2，距離2 km，A1平臺所產物流經處理后輸往A2平臺，在A2平臺越站，與A2平臺自身處理后的物流，經36 km海管外輸至B平臺進一步處理外輸。區域平臺示意圖見圖1所示，A油田油品粘溫數據見表1。

表1 A油田油品粘溫數據

圖1 區域平臺示意圖

A油田原油凝點為1 ℃，低于管道埋深處的最低環境溫度(3.2 ℃)。本文主要研究在停輸工況下，管道的預熱、置換及再啟動方案，保障稠油管道輸送安全。

2 稠油管道流動安全保障研究

2.1 預熱方案研究

該稠油管道初始投產和再啟動時需要用熱水進行預熱暖管，當管道出口溫度升高至一定溫度后進行投產或再啟動。采用A1和A2平臺的加熱器加熱水源井水進行管道預熱，預熱過程中2條管道入口和出口管內壁溫度變化見圖2和圖3。

圖2 A1至A2管道入口和出口管內壁溫度變化圖

圖3 A2至B管道入口和出口管內壁溫度變化圖

從圖2～圖3可以看出，采用加熱至60 ℃，50 m3/h的水源井水進行預熱，A1至A2管道預熱至59 ℃，預熱時間為 2 h；A2至B管道預熱至39 ℃，預熱時間為65 h。采用加熱的水源井水預熱可滿足管道初始投產及再啟動預熱要求。

2.2 置換方案研究

A2平臺設有原油電站，并與已建的B平臺連網供電，分工況進行各平臺停產置換研究。

(1)A1平臺停產

當A1平臺停產時，A1至A2管道需置換，置換流量 50 m3/h，置換時間0.8 h。置換流程見圖4。

圖4 置換流程圖

(2)A2平臺停產

當A2平臺停產時，A1平臺可維持A1至A2管道和A2至B管道正常生產，不用置換。

(3)B平臺停產

當B平臺停產時，A1至A2 管道和A2至B管道需置換。A2平臺可供主電，采用水源井水置換，A1平臺和A2平臺各提供50 m3/h置換流量，總置換流量100 m3/h。分為兩個階段，第一階段置換A1至A2 管道，置換時間0.8 h；第二階段置換A2至B管道，置換時間27.8 h。置換流體進B平臺污油艙存儲。總置換流程見圖5。

圖5 置換流程圖

(4)A2平臺和B平臺均停產

當A2平臺和B平臺均停產時，A1至A2 管道和A2至B管道需置換。采用平臺應急電供電，置換水源為海水，A1平臺和A2平臺各提供50 m3/h置換流量，總置換流量100 m3/h。分為兩個階段，第一階段置換A1至A2 管道，置換時間0.8 h；第二階段置換A2至B管道，置換時間27.8 h。置換流體進B平臺污油艙存儲。總置換流程見圖6。

圖6 置換流程圖

通過以上研究看出，在不同停輸工況下，各條管道均可安全置換至下游，滿足稠油管道流動安全保障要求。

2.3 再啟動方案研究

該稠油凝點低于最低環境溫度，停輸時不會完全凝管。如果不能及時置換，理論上可采用冷啟動方式，但A2至B管道在環境溫度下油品黏度大，且管道較長，冷啟動時間長。因此，該管道停輸時應優先考慮置換。A1至A2管道冷啟動時間較短，停輸時可不用置換。2條管道冷啟動參數見表2。

表2 管道冷啟動參數

3 結 論

區域失電工況復雜，區域流動安全保障分析至關重要[6]。本文通過對A油田所在區域流動安全保障研究，包括預熱、置換和再啟動方案。充分利用周邊水源和平臺設備，設置了合理的預熱、置換和再啟動流程，制定了完善的流動保障方案，保障了稠油管道輸送安全。