淺議國內(nèi)含蠟原油管道在低輸量條件下不穩(wěn)定性分析及其優(yōu)化運(yùn)行

王濤　王潔

摘要：我國絕大多數(shù)油田所采出的原油特點(diǎn)基本都是易凝且粘度高，所以導(dǎo)致輸送過程中均需要采取加熱等手段進(jìn)行輸送。近幾年，隨著原油開采時間的延長，各大油田都逐漸進(jìn)入高含水階段，導(dǎo)致管道在低輸量條件下的運(yùn)行問題日漸增多。加之原油輸送過程中管道結(jié)蠟問題也隨之相應(yīng)增加，因此，研究低輸量條件下的管道運(yùn)行穩(wěn)定性問題就非常必要且十分迫切。

關(guān)鍵詞：管道;運(yùn)行;低輸量

1引言

所謂的低輸量條件下的原油管道運(yùn)行狀態(tài)也就是指管道在實(shí)際運(yùn)行過程中由于各種因素影響，導(dǎo)致設(shè)計的最低允許原油輸送量超過了實(shí)際輸送量。所以，在優(yōu)化設(shè)計管道運(yùn)行過程中，最主要的組成部分也就是需要確定管道所能允許的最低輸送量。

管道輸送還有一個特點(diǎn)就是在常溫狀態(tài)下，輸送量的大小與輸送介質(zhì)油品本身的粘度和溫度沒有關(guān)系，而影響原油輸送量的一個重要因素就是摩擦阻力。此時，管道原油輸送量降低的同時，摩擦阻力也相應(yīng)減小，因此，在這種狀態(tài)下進(jìn)行原油輸送，基本不存在太大問題。其中原油油流的粘度以及原油的流速是決定原油管道輸送量和與之對應(yīng)沿程的摩擦阻力間關(guān)系重要因素。摩擦阻力損失隨著原油流速的增大而增大。與此同時，原油的流動粘度則由油流的溫度所決定。當(dāng)原油的流動速度一定時，管道中原油的粘度隨著原油油流溫度的降低而增大，此時的摩擦阻力損失也隨之增大。

針對熱油管道，當(dāng)管道原油的出站溫度一定時，隨著管道中原油流量的減小，沿程的散熱損失就會逐漸增大，同時溫降梯度也會隨之增大，導(dǎo)致管道末端的原油溫度就越低;由于原油溫度和原油管道中的流速會共同影響原油管道摩擦阻力，所以，在出站溫度一定時，隨著管道原油流量的降低，摩擦阻力呈現(xiàn)兩種變化趨勢：一種是摩擦阻力隨著油品溫度的降低而增大，而不是隨著原油輸送量的降低而減小;另一種情況是，隨著輸送油品的溫度不斷降低，含蠟原油管道中會有蠟晶不斷的析出，并逐漸的沉積到管道內(nèi)壁上，此時，管徑隨著管內(nèi)壁上凝結(jié)的蠟層厚度不斷增加而變得越小，所以就導(dǎo)致相應(yīng)的摩擦阻力損失也就越來越大。而管道中輸送原油的溫度很大程度上決定了原油管道所析出的蠟晶的多少。由此可見，摩擦阻力的增大或減小不是單純的隨原油流量的減小而影響的，而是由管道中原油溫度和流量共同決定的。

沿線的油品溫度，在原油出站溫度一定時，隨著輸送原油量的減少而降低，且導(dǎo)致原油的粘度增大。當(dāng)原油溫度不斷下降，原油粘度隨著原油溫度的變化幅度就大，此時原油粘度對摩擦阻力的影響也就越大。在這種情況下，就會發(fā)生沿程摩擦阻力隨管輸量減少而增大的現(xiàn)象。

2影響含蠟原油管道在低輸量條件下不穩(wěn)定因素分析

低輸送量條件下，熱油管道運(yùn)行過程中的自我調(diào)節(jié)能力十分有限，影響管道的穩(wěn)定運(yùn)行，不穩(wěn)定情況發(fā)生的概率大大增加。一旦發(fā)生管壓不足或者管道溫度不足的情況，就會直接影響原油輸送管道的摩擦阻力和管壓的不平衡，導(dǎo)致管道運(yùn)行過程始終處于不穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)實(shí)際情況，主要可以分為以下幾類不穩(wěn)定因素：

2.1原油管道低輸送量下導(dǎo)致散熱損失

原油的進(jìn)站溫度和熱油管道的沿線溫降都隨著管道輸送量的或降低或增大，直接影響熱油管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行。根據(jù)原油管道安全輸送的要求，一般要求原油凝固點(diǎn)低于進(jìn)站原油溫度2-3攝氏度。這就要求我們在日常工作中，盡可能將進(jìn)站原油溫度進(jìn)行適當(dāng)提高，勢必也會造成低輸送量情況下熱量的損失，造成能源浪費(fèi)。

2.2原油管道低輸送量下導(dǎo)致設(shè)備的穩(wěn)定性下降

輸油設(shè)備由于管道低輸送量狀態(tài)的影響而會產(chǎn)生一定程度的損害。尤其是離心泵長時間處于低輸量狀態(tài)下，就很容易發(fā)生低輸送量汽蝕現(xiàn)象。而一旦泵站通過采取節(jié)流等方式來實(shí)現(xiàn)高壓頭、低輸量，這種情況下就不僅會造成能源的浪費(fèi)，同時還會導(dǎo)致離心泵泵內(nèi)徑向心力的增大，從而增加軸的偏移幅度，影響軸承以及密封磨損的加快。換熱器內(nèi)熱原油的流速會因?yàn)樵凸艿赖洼斔土康倪\(yùn)行而變小，并加快了管壁的結(jié)蠟速度，降低傳熱熱效率。

2.3原油管道低輸送量下導(dǎo)致管道壓力增大

輸量的降低使輸送原油過程中所損失的能量增加了，運(yùn)行過程中為了保持低輸油成本的要求，管道通常采用壓力越站的方式運(yùn)行。所以，必須要提高原油的輸送壓力，同時這也在一定程度上使運(yùn)行成本增加。

3含蠟原油管道在低輸量條件下的優(yōu)化運(yùn)行探討

目前我國主要油田產(chǎn)出的原油多數(shù)都具有易凝性和高粘性，所以具有在常溫情況下流動性較差的特性，因此，我國現(xiàn)階段在輸送原油的主要輸送方式為加熱輸送。在加熱輸送的整個過程中消耗熱力費(fèi)用（燃料費(fèi)用）和動力費(fèi)用（電力費(fèi)用）比較大，從而就會導(dǎo)致管道的運(yùn)行成本比較高。在總輸油成本中所占比例最高、所需費(fèi)用也最高的就是其中的熱力費(fèi)用。綜上所述，對熱油管道的運(yùn)行過程進(jìn)行優(yōu)化研究，減少燃料的消耗，即降低原油的出站溫度，是管道優(yōu)化的一個主要方面。

4 結(jié)論與認(rèn)識

綜上所述，原油管道低輸送量下不僅導(dǎo)致散熱損失，還會導(dǎo)致設(shè)備的穩(wěn)定性下降，以及管道壓力增大，直接影響到原油輸送管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行，實(shí)際工作中，需要不斷對含蠟原油輸送管道運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，盡可能降低燃料消耗，提高管道輸送效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊興蘭，張鵬，張志勇，熱油管道優(yōu)化運(yùn)行研究現(xiàn)狀[J].天然氣與石油，2009，27（2）：8-12.