蘇丹六區(qū)原油管道安全運(yùn)行的保障

王志會 中國石化中原石油工程設(shè)計(jì)有限公司

蘇丹六區(qū)原油管道安全運(yùn)行的保障

王志會 中國石化中原石油工程設(shè)計(jì)有限公司

根據(jù)PE公司（PETRO—ENERGY E&P Co．Ltd．）的生產(chǎn)計(jì)劃，蘇丹六區(qū)將產(chǎn)出原油先通過管道輸送至GNPOC的BV2閥室，再通過GNPOC公司的輸油管道將原油輸送至下游港口。輸油管道系統(tǒng)輸送工藝設(shè)計(jì)應(yīng)包括水力和熱力計(jì)算，并進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)水力分析，提出輸油管道在密閉輸送中瞬變流動(dòng)過程的控制方法。采用SPS（Stoner Pipeline Simulator）軟件對管道的輸送工藝進(jìn)行模擬分析，取得了不同的輸量下管道末站進(jìn)站的最高原油溫度和系統(tǒng)允許的停輸時(shí)間。項(xiàng)目建成后的投產(chǎn)試運(yùn)轉(zhuǎn)表明，管輸系統(tǒng)中所采用的安全保障技術(shù)和措施在現(xiàn)場運(yùn)行情況良好，能夠及時(shí)應(yīng)對各種模擬工況，有效地保障了系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

蘇丹六區(qū)；原油管道；安全運(yùn)行；SPS

根據(jù)PE公司（PETRO-ENERGY E&P Co. Ltd.）的生產(chǎn)計(jì)劃，蘇丹六區(qū)的原油產(chǎn)量在2014年將達(dá)到40 000桶/天，為了保障產(chǎn)出原油的順利外輸，PE公司新建了從六區(qū)輸油首站（PS#1）至GNPOC公司BV2閥室的輸油管道，將產(chǎn)出原油先通過該管道輸送至GNPOC的BV2閥室，再通過GNPOC公司的輸油管道將原油輸送至下游港口。

1 管道安全運(yùn)行的潛在風(fēng)險(xiǎn)

長輸管道由于其線長、點(diǎn)多、連續(xù)性強(qiáng)，輸油站的突然停電、管道穿孔或破裂、加熱爐緊急放空和定期檢修、閥門的更換等，都是輸油生產(chǎn)中并非罕見的，流程的安排要方便這類事故的處理。

通過對原油管輸系統(tǒng)的預(yù)測性分析，可能導(dǎo)致該工程管輸系統(tǒng)停運(yùn)的突發(fā)事件有如下幾種：①管輸系統(tǒng)上游的CPF站發(fā)生故障，無法向輸油首站輸送原油；②輸油首站或末站系統(tǒng)故障，輸油主泵或原油加熱系統(tǒng)無法正常運(yùn)行；③管輸系統(tǒng)下游的GNPOC公司管道發(fā)生故障，無法接受本系統(tǒng)輸送的原油；④本系統(tǒng)原油輸送管道發(fā)生故障，需要停輸。

通過以上分析可以看出，本系統(tǒng)的安全運(yùn)行不僅受限于其自身的安全措施和突發(fā)事件影響，同時(shí)還受限于上游原油處理系統(tǒng)和下游原油外輸系統(tǒng)的影響。為了保障管輸系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運(yùn)行，在做好日常操作、管理、維護(hù)的同時(shí)，需要針對原油停輸事故做好緊急應(yīng)對措施，防止發(fā)生事故。

2 管道安全運(yùn)行保障技術(shù)

本工程管道輸送的原油傾點(diǎn)溫度為39℃，首站輸出原油的最高溫度為80℃，GNPOC公司BV2閥室接收原油的溫度為80℃。為保障原油的正常輸送要求，末站進(jìn)站溫度應(yīng)維持在45℃左右，同時(shí)在任何情況下應(yīng)保證管道和設(shè)備內(nèi)原油溫度不低于42℃，以防止管道內(nèi)原油凝固發(fā)生凝管事故。

輸油管道系統(tǒng)輸送工藝設(shè)計(jì)應(yīng)包括水力和熱力計(jì)算，并進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)水力分析，提出輸油管道在密閉輸送中瞬變流動(dòng)過程的控制方法。

本工程采用SPS（Stoner Pipeline Simulator）軟件對管道的輸送工藝進(jìn)行模擬分析，取得了不同的輸量下管道末站進(jìn)站的最高原油溫度和系統(tǒng)允許的停輸時(shí)間。

根據(jù)管道溫降和壓降模擬計(jì)算結(jié)果，確定輸油主泵和原油加熱設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)對整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行、控制參數(shù)進(jìn)行精確配置，保障管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.1 管道、設(shè)備外保溫+電伴熱系統(tǒng)

通過管道和油罐的散熱量計(jì)算，對于站內(nèi)管道均采用40 mm厚保溫層保溫，油罐采用80 mm保溫層保溫；同時(shí)對站內(nèi)管道、設(shè)備按正常生產(chǎn)流程、輔助流程和事故流程分別增設(shè)電伴熱帶。對首站500 m3事故油罐和首、末站10 m3排污罐選用電加熱棒進(jìn)行罐內(nèi)原油加熱，末站20 000 m3油罐選用導(dǎo)熱油雙盤管加熱系統(tǒng)，500 m3事故油罐和20 000 m3油罐內(nèi)配攪拌器。

2.2 主泵電伴熱+柴油清掃系統(tǒng)

通過SPS軟件的水力分析模擬，當(dāng)管道輸量不超過40 000桶/天時(shí)，首、末站均只需要啟動(dòng)1臺輸油泵即可滿足生產(chǎn)工藝需要，另外1臺主泵作為備用泵停運(yùn)。當(dāng)主泵短時(shí)間內(nèi)停運(yùn)時(shí)，可啟動(dòng)電伴熱系統(tǒng)對停運(yùn)主泵及其附屬管道進(jìn)行伴熱，防止發(fā)生凝管事故；而當(dāng)主泵長時(shí)間停運(yùn)時(shí)，采用電伴熱帶對主泵及其附屬管道進(jìn)行伴熱是不經(jīng)濟(jì)的，同時(shí)也會減少電伴熱帶的使用壽命，在這種情況下啟動(dòng)柴油清掃系統(tǒng)對長期停運(yùn)的主泵進(jìn)行清掃，防止主泵內(nèi)原油凝固。

2.3 原油增壓輸送系統(tǒng)

在對PS#1站進(jìn)行擴(kuò)建時(shí)，將新增的2臺輸油主泵與已建4臺輸油主泵并聯(lián)連接，以保證任意1臺主泵或其動(dòng)力系統(tǒng)故障都不會影響兩條管道的原油外輸系統(tǒng)運(yùn)行，最大限度地保障了管輸系統(tǒng)的安全運(yùn)行和設(shè)備的有效利用。

首站主泵采用調(diào)頻電機(jī)（配置軟啟動(dòng)）進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；末站位置偏僻附近無電源可用，因此采用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)。柴油機(jī)配置柴油供應(yīng)系統(tǒng)，柴油供應(yīng)系統(tǒng)由2座200 m3柴油儲罐、2座10 m3柴油日用罐、2臺提升泵和2臺喂油泵組成，且油罐液位和對應(yīng)的油泵啟停系統(tǒng)連鎖，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)燃料柴油供應(yīng)，最大限度地保證主泵的安全運(yùn)行。

2.4 末站事故原油存儲和反輸系統(tǒng)

末站內(nèi)新建1座20 000 m3內(nèi)浮頂油罐作為事故原油儲存罐，當(dāng)下游GNPOC管道系統(tǒng)和末站原油外輸系統(tǒng)或加熱系統(tǒng)出現(xiàn)臨時(shí)故障時(shí)，可將正常生產(chǎn)流程切換至事故流程，末站進(jìn)站原油進(jìn)入事故油罐儲存，故障解除后恢復(fù)正常生產(chǎn)流程；若末站事故油罐裝滿前事故狀態(tài)仍未解除，則切換至反輸流程，將罐內(nèi)原油通過末站輸油主泵反輸至首站上游集中處理站（CPF）的原油儲罐，形成CPF站原油儲罐與末站事故油罐之間的內(nèi)循環(huán)，始終保持原油溫度高于凝點(diǎn)溫度且處于流動(dòng)狀態(tài)，防止原油凝固。

2.5 水擊泄放系統(tǒng)

對于原油管道而言，當(dāng)管道系統(tǒng)中的閥門快速啟閉、輸油主泵的突然停運(yùn)，以及流程切換引起介質(zhì)流向、流速的突然改變都會產(chǎn)生水擊，嚴(yán)重的水擊將導(dǎo)致管道的變形甚至破裂，同時(shí)影響泵機(jī)組的運(yùn)行。

采用SPS軟件對整個(gè)管道系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，計(jì)算不同事故工況下的水擊壓力。根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果，在首站出站ESDV閥前和末站進(jìn)站ESDV閥前設(shè)置水擊泄放系統(tǒng)（水擊泄放系統(tǒng)由水擊泄放閥、泄放管路和事故油罐組成），防止由于首末站ESDV閥的突然關(guān)閉或主泵突然停機(jī)造成的水擊危害。

3 應(yīng)用效果

項(xiàng)目建成后的投產(chǎn)試運(yùn)轉(zhuǎn)表明，管輸系統(tǒng)中所采用的安全保障技術(shù)和措施在現(xiàn)場運(yùn)行情況良好，能夠及時(shí)應(yīng)對各種模擬工況，有效地保障了系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期的效果。經(jīng)過2年多的連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行也證明了這些安全保障技術(shù)和措施的可靠性，為蘇丹六區(qū)類似項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)行提供了一定的參考經(jīng)驗(yàn)。

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.008