原油管道输送工艺新进展

原油管道输送工艺新进展

原油长距离输送历史悠久。现在世界管道总面积超过200万公里。近年来，管道工业的快速发展和新技术、新技术的繁荣，以及数字管道的发展。输油方式的确定在输油工艺方面，目前基本上采用密闭输油，在此基础上，再根据所输不同原油的性质和当地条件，采用不同的输油方式，如加热、热处理降凝、加轻油稀释、掺水、添加化学剂、振动筛处理、磁化处理及顺序输送等。尤其是成品油输送工艺国外已很成熟，能够在同一条管线输送上百种油品，大批量输送。1降凝剂的应用在原油中掺入化学添加剂，主要目的是为了减阻、降凝，对于掺水输送的管道主要起表面活性剂的作用。不同的原油加入不同品种的化学添加剂。表面活性剂注入掺水输送管道可减少掺入水量，提高输油效率；在多蜡易凝原油中掺入一定量的降凝剂，可降低原油的凝固点，加大站间距。目前，减阻剂的品种规格已很多，使用范围已比较广泛，操作程序得到简化，现可采用计算机技术，根据原油和管道的有关资料，快速确定减阻剂的规格和用量。美国横贯阿拉斯加原油管道首次采用高分子聚合物减阻剂，使管线输量从16.8万吨/天，增加到20.8万吨/天。目前，减阻剂的应用已遍及印度、中东、近东等陆上和海底管线上。减阻效果一般在38%左右，管线增输能力有的达50%。另外，国外注入设备已经定型化。降凝剂是降低原油凝固点和屈服应力的添加剂。国外对降凝剂的研究工作取得了很大成效。如澳大利亚的杰克—穆尼—布里斯班管线，全长1100公里，管径为300毫米，1984年使用降凝剂后，全线实现不加热输送，较长时间停输不冻管。2其它输送方式由于世界上一些国家在致力于稠油资源的开发利用，因此近年来国外针对稠油输送系统工艺的弱点，重视革新输油工艺，其研究探索工作相当活跃，除加热输送方式外，其他输送方式的一些实验研究已取得成果并有新进展，主要是采取稠油乳化输送、稀释输送、重油改质等方式。随着稠油资源的大量开发应用，一些生物化学输油新工艺必将发展起来。研究和采用各种物理和化学方法，尤其是化学方法，是输送方式新型化的主要方面。多种输送工艺将随着试验研究的成功不断投入工业性应用，使输油工艺进一步多样化。3输量设计不合理原油管线低输量情况在各产油国普遍存在。因为管线是按油田高产期外输量设计的，所以在油田开采初期和后期必然存在不满输现象。管线不得不采用正反输，能耗惊人。面对这种现状，就必须考虑采用新的输油工艺，使其适应输油条件变化，而常温输油工艺是解决低输量的关键。加热加热研究常温输送一般指原油在环境温度下输送，管线沿途不进行加热。目前这一技术国内外研究都很活跃。各种形式的常温输送工艺都在进一步的研究中，文献报道和专利也不断地增加。集输合一管道所谓油气序输是指原油和天然气在同一管道上按顺序输送，油气流在管路中以单相流的形式存在。随着近海的内地油田的大量开发，在油田外输油气量小且油气走向一致的情况下可以用一条管道输送，这样就节省了一条管线的投资。同时也解决了油气量不足的问题。在油气量都不足时可用天然气或空气置换出油，从而实现间歇输送。据资料，由挪威国力技术研究所设计的油气集输合一管道已铺设在挪威中部海面的特伊挪油田。它在沿线设立了储油和储气设施，用泵将原油和天然气交替输入管道，这样就节省了一条管线的投资，降低了油气集输费用。4原油和原油或其他机油的序列输送加拿大enbridge公司在很多国家，输油管道是作为公共运输工具使用的。面对多个货主和不同物性的原油，顺序输送是输油管道的常规操作。例如，加拿大Enbridge公司采用这种输送方式已有近50年的历史，其2000年运营的16条管道（总长1.32万公里）中，有13条管道（总长1.11万公里）实行原油的顺序输送，所输原油包括重质原油（稠油）、中质原油、轻质原油和天然气凝液（NGL）共46个品种。在同一时间，该公司所属的管道中有多达300多个不同批次的原油、成品油和天然气凝液。哥华明万华加拿大贯山管道自1993年以来一直实行原油、成品油顺序输送，这是目前世界上实行原油、成品油顺序输送的主要管道。贯山管道从埃得蒙顿到温哥华，管径24英寸，全长约1260公里，有11个泵站，途径洛基山脉和海岸山脉，有数百英里的管段处于大高差多起伏地带。该管道输送的油品包括：航煤、汽油、柴油、甲基叔丁基醚（MTBE）及原油。同一时间在管内可有30～50个批次的油品，每一批次油品的量约为2000～6万立方米。1998年～1999年，该管道所输油品种类及比例如下：轻质原油52%，重质原油2%，汽油23%，馏分油18%,MTBE5%。含蜡原油、要素上述几条管道中与成品油顺序输送的原油，大多为轻质原油，也包括稠油，但没有含蜡原油。众所周知，含蜡原油输送管道存在管壁蜡沉积（俗称结蜡）的问题，故实行含蜡原油、成品油顺序输送，将面临蜡沉积物对成品油污染的问题。成品油对蜡沉积物有溶解作用，不同成品油对蜡沉积物的溶解能力不同。同时，管流的冲刷作用也使得蜡沉积物脱离管壁进入油流中。根据试验结果及理论分析，若实行含蜡原油与成品油的顺序输送，应仿照法国LeHavre-Paris管道的做法，即在原油批次即将结束时，投放清管器或采取其他措施清除管壁上的蜡沉积物，否则蜡沉积物将造成大量成品油污染。scad系统数据及通信模式监控与数据采集SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisition）系统作为一项高新技术已广泛应用于管道运输行业，成为当今管道自动化控制系统的基本模式。高集成度、易于使用的系统的安装和使用大大提高了规划能力，增加了利润，降低了成本和损耗，提高了管道输送现代化和全员工作效率。近年来，随着SCADA技术的发展，早期安装实施的自动化系统在设备和功能上已不能满足管线自动化的要求，许多管线都对旧的SCADA系统进行了更新改造。由于发达国家管线的泵站大多数为无人值守泵站，因此，在许多SCADA系统中，主控中心多具有遥测、遥信、遥控、遥调功能。站控端RTU（远程终端设备）通过局域网或广域网与主控中心和其他计算机进行通信。已由集中控制、集中管理逐步发展成为集散控制、集中管理的方式。发展更新后的SCADA系统的主要功能为：对全线系统和泵站的主要参数采集监控；动态显示各站运行参数、状态、趋势图、工艺流程和报警情况等；对各被控站进行遥控，控制机泵启、停和阀门开、关；运行、报警、历史数据的存储和记录；运行报表、事故状态报告的打印；运行数据的分析，方案的模拟预测和优化；系统的模拟培训；管线动态泄漏探测，瞬时模拟的报告，清管器跟踪管理；系统组态、扩展，等等。随着计算机网络和通信技术的进一步发展，新的SCADA系统将提供更加开放的系统结构，向着智能化、网络化的更高层次发展。SCADA系统未来的发展是朝着声音控制识别，提高数据处理能力，更快的时钟速度，更大的内存方向发展，应用软件的功能也将在现有的基础上更加完善，多媒体技术将被越来越多地应用，以提高系统操作的可视性和安全性。通信的业务特点管道通信系统是管道系统调度管理和SCADA系统的重要信息通道。由于输油管道距离长、分布广、沿途通信基础条件差，数据传输流向变化大、通信业务容量小、稀路由，要求质量高、可靠性、实时性强的特点，并且目前的输油管道对通信业务需求有语言、数据和图像，这就对管道通信提出了更高的要求。从20世纪50年代开始，专用租用电话和微波通信一直是管道工业发达国家，如美国、加拿大、前苏联等长输管道的主干线通道。20世纪70年代出现了光纤通信，80年代，卫星通信开始步入管道通信领域，尤其近年来VSAT技术在国外管道卫星通信上发展很快。1输油管道通信数字微波通信起步早、发展快，具有传输速度高、通信容量大、传输频带宽、比较稳定的特点，所以目前仍是输油管道通信的主要方式之一。但由于微波通信属地面无线通信手段，易受地形条件限制，系统安装费用和操作费用高，所以近些年来发展速度减慢。2已成为长输管道最佳通信手段之一20世纪70年代发展迅速。光纤通信系统的优点在于传输频带宽、速度高、无干扰、控制功能强、耗能低、安全保密性好、施工维护方便、具有系统专业性、可与管道同沟敷设等，因此已成为长输管道最佳通信手段之一。更适用于分布距离短、用户密度大的管道。3长输管道通信卫星通信属空中无线通信，它具有覆盖面积广、通信质量高、不受地形因素制约、设备体积小、投资少、建设周期短、较易扩容等优点，80年代中期开始跻身于长输管道通信。特别是近几年VSAT卫星通信发展较快，以其小型化、开通调试、运行维护费用低、经济实用的优势，将成为长输管道的主要通信手段。4端vst技术这是以太阳能作能源的蜂窝无线电话系统。其小口径终端（VSAT）是一种体积小、造价低的卫星地面站，它提供了数字通信的新方法，非常适合于分布广、稀路由的情况，具有利用率高、可靠性高和费用低的特点。高压输送高钢级管道技术国际管道输送技术正在朝着长运距、大口径、高压力方向发展，高压输送要求使用强度更高、韧性更好的管线钢，高钢级减少钢材消耗，降低材料费用。因此高压输送采用高钢级钢管呈强劲的发展趋势。20世纪60年代一般采用X52钢级，70年代普遍采用X60～X65钢级，近年来以X70为主。据欧洲钢管公司1997年～1999年的供货记录表明，用于天然气输送的焊管，85%是X70钢级。1985年，德国Mnamn钢铁公司成功研制了X80管线钢及直缝焊管，并铺设了3.2公里的试验管道，1993年，德国用X80钢材铺设了鲁尔天然气管道。1994年，加拿大IPSCO钢铁公司开始生产X80管线钢和螺旋焊管，1996年，Stelco钢铁公司和Welland也研制成功X80管线钢和螺旋钢管。至1997年，加拿大NOVA公司已用X80铺设了205公里的管道，大部分用螺旋焊管。日本和欧洲已试制出X90和X100钢材，并在研究更高钢级的管线钢。加拿大和德国在高压输送高钢级输送管道技术方面在国际上居于领先地位。原油库区消防技术1急救油罐低液位密封舱火灾时泡沫利用率低国外的大型储罐出现得较早，泡沫消防系统研究也比较早。由于液下喷射泡沫灭火系统不适应浮顶油罐的结构特点，对扑救浮顶油罐的火灾不适用，而传统的液上泡沫灭火系统是将泡沫产生器安装在油罐罐壁的上方，在扑救油罐高液位密封舱火灾时，泡沫利用率高，效果较好。但在扑救油罐低液位密封舱火灾时，从罐壁上方喷射的泡沫容易受到风和火灾时上升气流的影响，不能准确地将泡沫送到密封舱内，因而泡沫利用率很低，灭火效果不好，在扑救油罐低液位密封舱火灾时存在一定的局限性，而且在火灾严重时若泡沫产生器损坏根本发挥不了作用。为此人们一直在努力寻找一种可以不受各种条件影响，能迅速扑救浮顶油罐火灾的办法，经过了多年的实践和探索，比较成功的是悬链泡沫灭火系统及柔性连接泡沫灭火系统，获得了美国全国消防协会的认可，国外的一些规范和标准中也逐渐引入并推荐。2数字管道的组成及作用目前国际上出现了不少新技术，较典型的是可挠性钢管系统。80年代初，可挠性钢管系统在国外开始使用于油罐中央排水和油罐泡沫灭火管道的柔性连接，并以其固有的优点在国外石油和石化行业中迅速推广应用。目前可挠性钢管泡沫灭火系统已广泛地应用于世界各大油库，据介绍，国外的UnitedRefinery、Mobil石油公司、Shell、Arco、Exxon、bp、Caltex等公司，在炼油厂及石油公司的油库项目中均已安装此系统。走向数字化管道数字管道是应用遥感、数据收集系统、全球定位系统、地理信息系统、业务管理信息系统、计算机网络和多媒体技术、现代通信等高科技手段，对管道资源、环境、社会、经济等各个复杂系统的数字化、数字整合、仿真等信息集成的应用系统，并在可视化的条件下提供决策支持和服务。数字管道包含了管道勘察设计系统、管道建设项目管理系统、管道运营管理系统三个组成部分。其核心是管道信息数据库。管道勘察设计系统包含了地质勘测子系统、线路设计子系统、阴保设计子系统、工艺设计子系统、土建设计子系统、总图设计子系统等等，而各子系统所产生的信息包括管道周边人文、地理、气象、水文、地质、勘测、遥感信息，各专业二维、三维设计图纸、文件，以及设备材料信息等，这些信息组成了设计信息数据库。管道建设项目管理系统包括设计管理、施工管理、物资管理、进度费用管理、文控管理、HSE管理。管道运营管理系统是一个多个系统集成起来的复合系统，其中包括了前两个阶段产生的“竣工系统”，也包括了SCADA子系统、销售子系统、管道资源管理子系统。数字管