低输量含蜡原油管道安永线输送工艺研究

低输量含蜡原油管道安永线输送工艺研究

1安永线原油管道缺乏节能潜力安塞-永平管道项目（以下简称安萨管道）属于延长石油管道公司，包括8个管道。线路全长135.8公里，管道不同，设计部门压力6.4mpa。4.0mpa，储油能力185万吨。该管线将杏子川、子长、蟠龙、瓦窑堡四个采油厂的原油输往永坪炼油厂。管线投产以来,实际输量一直低于管线的最小设计输量,处于低输量运行状态。线路走向见图1。安永线原油管道的特点是插入点多,管径和输量变化大,运行管理极为复杂。另外原油管道的设计方案是按照年最低月平均地温和当时预测的最小和最大输量确定的,给出的方案也很少,无法满足实际生产的需要。随着各采油厂产量的变化,各段管道的输量发生了很大变化,有的甚至超出了管道的最小和最大设计输量范围。在这样的情形下,如果管道输量高于最大设计输量运行,采用运行温度设计输量下的温度,就会造成热能和电能的浪费;如果管道冬季输量低于最小设计输量运行,运行温度采用设计输量下的温度,管道就有发生凝管的危险。安永线原油管道缺乏不同季节不同输量下具有指导意义的安全、经济运行技术方案。例如,由于缺少低输量管道安全运行温度的参考指标,为了避免管道低输量运行时可能发生的凝管问题,一些输油站过分提高原油的出站温度,导致了热能的极大浪费。另外,如果各输油站一年四季都采用设计输量下的温度参数,夏季、秋季原油进站温度过高,也会导致热能的浪费。因此,安永线高耗能生产运行问题长期存在,具有较大的节能潜力。就安永线出现的以上问题,对其运行工况及各种数据进行分析研究,制定出适合安永线低输量含蜡长输原油管道的最佳运行方案,确保安永线安全经济运行。2行方案及分析结论每月选择上、中、下旬3个地温,每个地温按最大输量、最小输量和平均输量3种流量进行模拟计算,模拟计算的工况总数为3×3×12=108种。考虑管线一般事故的处理时间不超过24h,故对每一种工况进行模拟时停输时间取24h。安永线一月份安全经济运行方案如表1所示。对这108种运行方案进行分析,得到以下分析结论:(1)根据计算结果,在1年中大部分工况下,安永线各输油站不进行二次加热(即出站温度取油田来油温度或换热器进口温度)即可满足管线停输再启动过程的要求,个别工况(最大数量时)需要某些输油站二次加温(但升温幅度不大,一般不超过8℃),否则不能满足对管线输量的要求。(2)各站出站压力、出站温度以及永坪站进站温度随全年地温变化明显,冬季二月下旬地温最低,出站压力最高,永坪末站进站温度最低;夏季八月中旬地温最高,出站压力最低,永坪末站进站温度最高。(3)对比全年三种流量的额运行方案可知,各站的出站压力和温度受管线输量的影响明显,最大流量运行时各出站压力最大,永坪进站温度高;最小流量运行时出站压力最小,永坪进站温度低;平均流量运行时各站出站压力及永坪进站温度介于两者之间。3共停输结束时数据分析在安全经济运行方案确定的基础上,对安永线全年108种安全经济运行方案进行了停输再启动过程仿真模拟计算,计算结果可为安永线的安全运行提供科学依据。对比冬季和夏季工况数据可知,管线内的温降速率受地温的影响明显,冬季地温低于夏季,停输过程管线温降速率明显高于夏季。停输结束时(再启动开始时),冬季管线内的温度低于夏季,再启动过程达到稳定所需的时间长于夏季,再启动所需压力也比夏季大。对于夏季,地温最高可达20℃左右,高于安永线原油的凝点,停输24h管线内温度仍较高,不会发生凝管事故;而冬季地温最低可达4.9℃,停输24h,管内油温下降较多,管线内温度较低,大部分管段内的原油变化为非牛顿流体,油品表观粘度明显升高,且再启动所需压力明显增大,在此情况下,管道内的流态一般均为层流,如果再启动时流量过低,就会使管线进入不稳定区,若操作不善,就有发生初凝、停输事故的危险。因此,当管线发生停输工况时,应尽量缩短停输时间(尤其是在冬季),并在管线再启动时尽量提高出站温度和出站压力,确保管线能够以大流量再启动,从而缩短管内油温和周围土壤温度场恢复的时间,确保管线的再启动安全。4安永线燃料、用电费用及其他必要参数计算通过安永线原油物性和流变性研究、运行工况分析、经济运行方案研究及停输再启动过程工况分析,制定了安永线一年不同月份不同输量下的安全经济运行方案。该方案的最大特点是在保证安永线运行安全的前提下,大幅度降低了输油温度,必将大幅度降低安永线运行的燃料消耗,但由于运行温度降低,电力消耗会有所增加。本文对安全经济运行方案与实际运行方案之间的燃料消耗和电力消耗进行对比,分析本研究制定的安全经济运行方案的经济效益。(一)燃料费用节省计算燃料费用是指安永线各输油站上用于加热原油使出站温度升高所消耗的燃料费用。最优运行方案与实际运行方案相比所节省的燃料费用可根据每个站两种运行方案的运行温差来计算,计算公式如下:式中:△SE—节省的燃料费,元/月;Cy—原油比热,J/(kg·℃);根据安永线各站普遍使用蒸汽换热器加热原油且蒸汽锅炉使用煤作燃料的实际,按标准煤进行燃料费用计算,按照国际燃烧值标准,标准煤的燃烧值BH=7000kcal/kguf0bb2.9×107J/kg,按照我国常用煤炭折算标准煤的系数为0.8计算,标准煤价格为1000元/t。取安永线原油比热为2000J/(kg·℃),各站加热设备效率取80%。计算每个月节省的燃料费。在此仅给出1月份燃料费用节省计算进行示例,如表2所示,同理可得到其他月份燃料节省费用,如表3所示。(二)电费增加量计算电力费用指用于支付安永线各站输油泵机组所消耗电能的费用。由于制定的安全经济运行方案的运行温度低于实际运行温度,各站同等流量下出站压力会有所升高,将导致电力费用增加,增加的电力费用可根据安全经济运行方案所对应的出站压力与实际运行压力只差计算,计算公式如下:式中:△Sp—增加的电力费用,元/月;Pori—实际运行出站压力,Pa;Popt—安全经济运行方案所对应的出站压力,G—管道输量,t/月;uf072—原油的密度,kg/m3;g—重力加速度,g=9.806m/s2;该公式可计算出安永线每月各站增加的电力费用,根据我国工业用电费用标准,取电力价格为0.7元/kWh,各站泵机组效率取80%。计算每个月的电费增加量。在此仅给出一月电力费用增加值计算进行示例,如表4所示,同理可得到其他月份电力费用增加值,如表5所示。由燃料费用节省量和电力费用增加量计算结果可知,与实际运行方案相比,安永线采用该安全经济运行方案运行,每年可节约燃料费用135.3万元,增加电力费用3.16万元。因此,该安全经济运