風(fēng)城稠油外輸管道工藝設(shè)計(jì)

郭峰 霍軍良 李廣斌 卜艷菊

1新疆石油勘察設(shè)計(jì)研究院 2遼河油田茨榆坨采油廠

風(fēng)城稠油在50℃條件下表觀黏度為2×104~1 000×104mPa·s，20 ℃密度為0.96~0.98 g/cm3，屬于典型的超稠油，常規(guī)輸送難度極大。風(fēng)城稠油外輸管道是我國第一條長距離輸送超稠油的管道，長為102.26 km。

1 工藝設(shè)計(jì)

1.1 確定管道外輸起點(diǎn)溫度

稠油處理站凈化原油溫度為95℃，經(jīng)過計(jì)算，設(shè)計(jì)起點(diǎn)溫度為95℃可以滿足要求。

1.2 稠油外輸泵的選擇和外輸壓力確定

雙螺桿泵具有壓力脈動(dòng)小（1.5%～3%），運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)和噪音很低的特點(diǎn)，可以滿足不同的流量和壓力要求；同時(shí)，雙螺桿工作效率高、使用壽命長。根據(jù)風(fēng)城稠油特點(diǎn)，選用雙螺桿泵。

目前8MPa及以下壓力的螺桿泵制造工藝較成熟且應(yīng)用較多。從減少中間泵站，節(jié)省投資、簡化運(yùn)營管理等方面考慮，本工程最大外輸壓力確定為不超過8MPa。

1.3 稠油管道外輸工藝的確定

本工程結(jié)合風(fēng)城油田發(fā)展和下游煉廠的依托條件，確定輸送工藝采用稀釋法。

稀釋輸送工藝的關(guān)鍵是稀釋劑的選擇、對摻稀后的稠油進(jìn)行評價(jià)分析及稀釋劑摻入比的確定，進(jìn)而確定稀釋輸送工藝具體方案。

1.3.1 超稠油稀釋劑的選擇

風(fēng)城超稠油經(jīng)過常減壓蒸餾得到的不同餾分可用于生產(chǎn)變壓器油、冷凍機(jī)油等具有環(huán)烷基特色的潤滑油產(chǎn)品。而柴油餾分可以通過克石化公司現(xiàn)有裝置獲得，來源充足，與其他稀釋劑相比柴油餾分不影響稠油終端產(chǎn)品品質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)回收利用，且還具有稠油分離工藝簡單、成本低等優(yōu)勢。最終確定以柴油餾分作為稀釋劑。

1.3.2 超稠油摻柴的影響分析

對風(fēng)城某井油樣摻柴油餾分降黏模擬計(jì)算，混合前的稠油溫度范圍為100～130℃，柴油餾分溫度為常溫20℃，分別計(jì)算不同柴油餾分摻量下（10%～40%）的混油黏度，得出黏溫關(guān)系見圖1。摻柴后，稠油降黏效果較為明顯，混合油品在較低溫時(shí)也表現(xiàn)出很好的流動(dòng)性；而且剪切應(yīng)力和剪切速率成線性關(guān)系，動(dòng)力黏度在給定的壓力、溫度條件下為定值，流體表現(xiàn)為牛頓流體。

圖1 超稠油在各摻柴量下的黏溫曲線

1.3.3 超稠油摻柴油餾分后環(huán)道模擬試驗(yàn)

通過對風(fēng)城稠油摻柴油餾分后的混合油樣進(jìn)行環(huán)道模擬得出稠油在管輸過程中的流動(dòng)特征，確定稠油外輸管道摻柴比。

（1）壓降與流量隨流動(dòng)時(shí)間的變化規(guī)律。風(fēng)城稠油摻入不同量的柴油餾分后，流量隨時(shí)間變化一般比較穩(wěn)定；隨溫度的降低，相同流量下的管流壓降明顯增大。

（2）摻入不同比例柴油餾分后的降黏效果。柴油餾分對風(fēng)城稠油的降黏效果好，添加20%柴油餾分后，各溫度下的降黏率都在95%以上，柴油餾分加量大于25%以后，繼續(xù)增大柴油餾分加量不能顯著降低稠油黏度。因此確定柴油餾分摻入量為20%～25%。

2 安全措施

根據(jù)風(fēng)城稠油的特點(diǎn)，做了以下安全措施：

（1）柴油餾分管道和稠油管道同溝敷設(shè)，設(shè)計(jì)壓力均為8MPa，中間設(shè)6座閥室可將稠油管道和柴油餾分管道聯(lián)通；在風(fēng)城首站增加高壓離心泵，使在事故狀態(tài)下，能用柴油餾分頂輸并置換稠油。

（2）冬季投產(chǎn)方式選擇預(yù)熱啟動(dòng)法。

3 結(jié)語

（1）超稠油管道外輸工藝設(shè)計(jì)受多方面因素制約，要結(jié)合油田發(fā)展和下游煉廠的依托條件，提出合理的設(shè)計(jì)思路，保證油田產(chǎn)能建設(shè)和煉廠加工的產(chǎn)品特色及規(guī)模，做到設(shè)計(jì)在技術(shù)上合理，經(jīng)濟(jì)上效益顯著。

（2）對超稠油管道輸送應(yīng)進(jìn)行多方面比選，采用降黏方法，應(yīng)根據(jù)超稠油流向及稀釋劑的供應(yīng)情況采用合適的稀釋劑，并減小稀釋劑對稠油品質(zhì)的破壞，確保其超稠油經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大化。

（3）在生產(chǎn)運(yùn)行中，由于稠油脫水處理所需的摻柴量遠(yuǎn)小于稠油外輸所需的摻柴量，建議在稠油處理工藝中增加多個(gè)摻柴點(diǎn)，降低稠油脫水之前摻柴量，并在外輸之前進(jìn)行補(bǔ)充以滿足外輸要求。