油气储运技术的发展

1、摘要多蜡原油的输送一直是我国石油管道公司管道科技中心的重点研究领域,而多蜡原油的 输送丄艺最大的特殊点主要来口原油的流变性。原油、天然气与成品油的输油工艺问题，原 汕在输送过程当中根据原汕的凝点、粘度等参数变化来确定降凝刺的品种。对于汕气管道完整性和失效控制技术,强调了失效控制的理念及其与完整性管理相结合 的必要性;对于热油管道流动保障技术，介绍了蜡沉积、原油流动特性及停输再川动等研究成 果;对于冷热原油交替输送技术，介绍了热力影响因素和数值模拟等研究成果;対于多和混输 技术，介绍了各种多相体系数值模拟的研究成果;对于成品汕顺序输送混汕控制技术，介绍了 混汕切割方法、混汕质量分数模型及混汕界而

2、在线跟踪等研究成果;对于腐蚀控制技术，介绍 了阴极保护系统数值模拟、杂散电流腐蚀、油流携水等研究成果;对于化学添加剂技术，介绍 了复合纳米材料、油品减阻剂、天然气减阻剂等研究成果。关键词:流变性工艺添加荆管道安全 管道输送 新技术 研究进展第一章前言管道运输是综合运输体系的重要组成部分，在国民经济发展中占有重要的地 位。管道运输具有输送能力大.劳动生产率高、能耗少、成木低、运输安全可靠、 输送产品损失少、易于实现自动化控制等优点，这哆独特的优势使得管道业发展 迅速。我国管道建设大致可分为三个阶段：(1) 1958-1969年是我国管道建设的初 始阶段，这时期由于产油量少，对建设长距离、大口径管

3、道缺乏技术能力及建设 经验，所以不从管道建设的数量上和输油技术方面，都述处在一个落后的阶段。 (2) 1970-1980年是我国管道建设的高峰阶段，也是大量采用国内先进设备的阶 段，在管道建设高速度发展的同时，管道的钢材质量、输油工艺、输油设备及输 油通信手段等方而也在高速发展。(3)1981年以后，是我国管道建设大力引进国 外先进技术和提高效益的发展阶段。这时期管道建设大量引进国外先进设备和先 进技术，注重提高管道输送的经济效益，并进行大规模科研和现场实验，取得较 多的科技成果，使管道输油效率人幅度提高。到目前为止，我国原油管道已经初 步形成网络，管道建设、运营技术水平也冇了很人提高。虽然与

4、世界管道发达国 家还有较大茅距，但经过广大科技人员的努力，也取得了一定的成果，甚至在有 些领域已经达到国际先进水平。第二章原油流变性及输送工艺我国盛产多蜡原油，多蜡原油的输送一直是我国石油管道科技屮心的重点研 究领域，而多蜡原油的输送工艺最人的特姝点主要來自原油的流变性。为此，管 道科技中心的科技人员从多蜡原油的粘度反常现象开始人手，研究揭示了在较窄 的温度范围内从牛顿流体到非牛顿流体的变化，表现为假塑性、触变性、屈服假 塑性等流变行为。乂研究了多蜡原油的温度历史和剪切历史对流变性的影响，为 多蜡原油低温输送提供了技术支持。几十年来，在原油流变学应用基础、工业应 用和测量技术等方面取得了一系列

5、成果。1. 含蜡原油相态与流型变化规律，以及表征其变化的温度参数。2. 含蜡原油触变性及其全流变曲线。3. 温度历史、剪切历史对含蜡原油流变性的影响。4. 原油流变特性改性技术及综合处理管输工艺的实施。5. 原油流变特性评价体系的初步建立与室内模拟试验方法的初步研究。将继续开展的研究还有原油析蜡点、反常点、显触点、失流点和凝点；粘度 温度、屈服值一温度关系；析蜡强度和析蜡分布：原油触变性；原油全流变曲 线和流形分析；全粘温曲线测试方法等。二.输送工艺（-）.原油管道对多蜡原油而言，加热输送虽然行之冇效，但加热输送能耗高、停输再启动困 难等缺点迫使广大科技人员一直在寻求取代的方法，特别是东部油田

6、处于开采中 晚期，管道输馈低于设计输量，茯至低丁允许设计输量。在这种情况下，加热输 送的热力条件不能满足管输要求，常会出现输送困难，甚至有凝管的危险。为避 免管道凝管，常采用正反输交替进行，浪费了巨大的能源。在保证完成输油任务 前提下，科技人员一直在寻求革新输油工艺的方法。（二）.天然气管道天然气为2 1世纪的清洁能源已经引起各国的极大关注，管道作为天然气输 送唯一的运输手段在世界发达国家得到迅速发展，天然气管道里程己经远远超过 液体管道。我国由于天然气利用水平较低。早期天然气管道主要集屮在四川。随 着我国环保意识的壇强。最近几年天然气管道得到迅速发展，相继建成了陕京、 涩宁兰、沧淄等输气管道

7、，西气东输管道已经全面开工，还将建设忠武，中俄等 管道。随着管道技术的发展，必须采用先进的技术来保证管道的建设和运行，同 时也给天然气管道科研提供了用武之地。（三）成品油管道成品油管道是一个复杂的管道输送系统，利用同一条管道要顺序输送不同品 种的油品，技术耍求较高。国外在成品油输送方面技术成熟，并已经成功地应用 丁数十年。我国真正意义上的成品油管道只冇兰成渝条，而冃此条管道地理条 件复杂，在引进国先进技术的同时，我们并没有放弃口己的研究。针对兰成渝管 道开展了兰成渝管道非石方段外防腐层优化选择研究、多出口成品油道运行与管 理研究、成品油管道运行工艺研处及质量预测、兰成渝管道投产方案研究和兰成

8、渝管道维抢修技术系列课题等研究，为兰成渝管道顺利投产和运行打卜良好的基 础。第三章油品添加剂及管道安全一. 油品添加剂这里所说的油詁添加剂主要指降凝剂和减阻剂。在加剂输送工艺屮，初期只 是针对原油对化学剂进行筛选，对什么样的原油选择什么样的降凝剂只是简m的 从加剂后原油的凝点、粘度等参数变化来确定降凝剂的效果，而不了解降凝剂的 化学组成和结构，这就极大地限制了降凝剂的筛选。随着对降凝剂的化学组成和 结构的了解以及降凝机理的研究和掌握，广大的科研人员己经不仅仅满足于使用 国外降凝剂，开始合成自己的降凝剂。管道科技屮心先后研制成功了gy2gy3njn 型人庆原油新型降凝剂、苏丹原油降凝剂，降凝效果

9、超过国外同类产品。特别是 苏丹混合油高效降凝剂和输送工艺的研究.使含蜡量高达34. 64%的苏丹混合油 在长达1506公里的臂道上最终实现全年常温输送，沿线减少建设四座加热站，节 省总投资达6000力美元，并在随后的生产运行过程中，多次实现了事故性长时间 停输后顺利再肩动，有利地保障了管道的安全运行。苏丹混合油高效降凝剂的改 性效果和本身的物性均优于国外同类降凝荆产品，达到国际领先水平。减阻剂是 一种广泛用于原油、成品油管道输送的化学添加剂。在压力不变的情况下使用减 阻剂可以提高管道的输量，在输量一定的条件卜使用减阻剂可以降低管道的压 力，节约能源，捉高管道的安全系数。二. 管道安全我国原油管

10、道主要集屮在东部，多数已经运行20-30年。在今后相当长的一 段时间内，东部管道还将肩负原油输送的重要使命，如何保证在役原油管道的安 全、高效运营，将是今后的主要工作。耍保证管道安全运行，首先要知道管道的 安全状况，预知管道的薄弱区和事故隐患所在，通过视情维修、更换来最大限度 地降低管道的运营风险，提高管道的运营管理水平。国外主要对在役管道实行风 险管理，美国法律明确规定对新建管道要进行风险评估，在役管道要定期进行评 估。（一）加强管道的内检测管道的内检测数据是安全评价和风险分析的基础，因此美国管道安全办公室 就颁布49cfr192和49cfr195两个文件，规定了内检测的要求。我国也于200

11、0年4 月颁布了国务院17号令，明确规定了新建管道和已建管道必须定期进行内检测。 我国也引进了管道内检测器，但检测率不高，应扩人检测范围，并建立档案和检 测数据库。（二）建立判定标准管道何时更换管段、何时更换涂层、何种情况下不必维修，必须有合适的标 准，标准太高会造成不必要的维修和资金的浪费，标准太低会使-些需要采取措 施的管段不能得到及时的更换和维修，（三）进行管道风险评估和寿命预测国外在风险和残余寿命评估方而起步较早，血flnova公司拥冇着15600公里 管道，多数己经运营30年，他们集中技术力量研制风险评估专家系统软件，对所 属管道进行全面的评估，对风险较高的管段加以整治，使管道进入了

12、允许的风险 范围，管道事故率极低。我国在此方面起步较晩。几年來科技中心会同大学、研 究院所、兄弟单位一起开展了管道的安全评价方法及数据库研究，原油长输管道 的风险评与风险管理研究，马惠宁管道水土灾害防治，腐蚀管道安全评定研究等 研究工作，取得一系列研究成果，为管道的评价打下了一个良好的基础。第四章国外原油管道输送技术的发展趋势目前，世界范围内的高粘、易凝原油管道长距离输送基本上仍是采用加热和 稀释两种工艺。针对现役管道输量逐年下降，稠油开采日益增多的实际，以提高 管道运行安全性、节能降耗为目的的各种新技术、组合工艺的研究日益成为热点, 像物理场处理、磁处量、混输和顺序输送等多种工艺的研究，有些

13、己进入工业试 验与短距离试输阶段。总的来说.国外原油管道的输送工艺正朝着多元化和新型 化的方向发展。国外先进的原油管道普遍采用密闭输送工艺、高效加热炉和节能 型输油泵；运用高度口动化的计算机仿真系统模拟管道运行和事故工况，进行泄 漏检测，优化管线的调度管理；对现役管道定期进行安全检测和完整性评价。 目前，我国与美国、前苏联、卬尼等国的长输原油管道均广泛采用加热输送工艺。 就t艺方法木身而言，我国与国外的水平相当，但在管线的运行管理和主要输送 设备的有效利用水平上还存在着一定的差距。1. 加热炉应用技术现状加热炉是热输原油管道的主要耗能设备，前苏联主要采用直接式加热炉，美 国汽接和间接式加热炉都

14、采用。我国20il_纪80年代后期开始大量采用间接式加 热炉，与国外相比，国内加热炉的自动化程度不高，主要部件像换热器、炉管等 的耐腐蚀性差，热媒炉系统自动控制和调节系统的实际使用水平偏低，余热冋收 装置普遍存在腐蚀、积灰、传热效率不高的问题。今后应从节能角度岀发，大力 开展燃烧节能新技术、新设备的研究，尤其是新型高效燃烧器、余热回收装置、 燃油添加剂的研制。2. 输油泵调速节能技术据统计，国内输油泵运行效率比国外先进水平低10%20%,有相当数舗的 泵处于部分负荷下工作，工作流蕈远低于额定流量，而工作压力远高于额定压力。 传统上采用阀门节流虽然在实际使用中很有效，但造成大龍的能源浪费，是一种

15、 不经济的运行方式。目前，国外大型输油泵普遍采用电机调速控制，节电率可达 40%,节能效果十分湿著。3. 原油储罐的自动计量系统目前，原油储罐的计量方法主要有两种：一种是基于体积的计量方法，另一 种是基于质茸的计量方法。国外大多数石油公司基本采用体积计量方式，其油罐 自动计量系统由测髦系统和计算机监控系统两部分组成，其中对罐内油品平均温 度的测量是决定计量精度的一个关键问题。总结进入21世纪以来，国际和国内油气管道事业正以迅猛的速度发 展。管道的发展离不开科技的进步，因此我们将紧紧围绕管道业务 的发展组织科技攻关，努力攻克一批重点关键技术，不断提高管道 核心技术水平。多年來，科技中心取得了一系列科研成果，以此为 基础，管道科技屮心在未来3至5年内将重点致力于培育支持油气储 运工艺技术群、管道化学添加剂技术群、管道完整性技术群、管道 工程与运营管理技术群和油气输送生产安全高效优化技术群等五项 自冇核心技术的形成，全面保证以科技创新來促进油气储运技术的 发展。致谢这次毕业论文能够最终顺利完成，首先，感谢权红梅、杨斌等几位老师，我 时刻体会着儿位老师的教学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，我想 这是够我一生受用的人格魅力。从专业课学习，课题选择、开题，到系统开发、 论文写作，整个过程老师都倾