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长输管道输油工艺现状及发展趋势分析

时间:2016-11-10     作者:李佳琳【原创】   阅读

李佳琳

海工英派尔工程有限公司,青岛,266101

摘  要:随着管输技术的发展,长输管道输送油品过程中,如何通过技术手段,提高管道输送效率、增加经济效益是国内外生产单位长期研究的问题。本文选取了目前国内使用成熟的四项输油工艺,分析了每项工艺的原理、使用条件及优缺点,并针对我们国家油品存在“三高”的特性,分析了我们国家输油工艺未来发展的趋势,最后提出了输油管道建设、运行等方面的管理建议。

关键词:长输管道,输油工艺;热处理;降凝剂;输送工艺

 

随着世界能源需求的快速增加、管道输送技术的日益成熟,管道成为了输送原油、成品油的主流交通工具。据统计,在油品输送过程中能耗费用占到输送量的1-3%,成为了管道运行中的最大成本费用,而决定能耗高低的主要因素是输送工艺。因此,在管道设计阶段应根据油品性质、输送条件等,对每个参数进行优化,最终优选输送工艺,运行阶段需要优化运行参数、优化设备运行方式,以实现管道长期安全、平稳、高效运行。目前国内外输油工艺正向着新型化、多样化、综合化发展。

1 主流输油工艺现状

不断完善输油工艺的最终目的是降低输油费用、提高经济效益、保证安全生产。目前主要的研究方向是开发新工艺、改变原油的流变特性。我国陆上油田大多生产含蜡粘稠原油,相对密度可达0.85,含蜡量达到10%-30%,主要分布地区为大庆油田、胜利油田、中原油田等,另外还有大量的重质高粘易凝原油。所以我国在60年代就开始了原油流变学研究,80年代流变学及新型输油工艺研究成果进入了工业化应用阶段,且取得了良好效果。进入90年代,我们国家在原油流变学和输油工艺方面的研究已进入深化发展阶段,尤其在热处理输送工艺、热处理与降凝剂综合处理输送工艺、顺序输送、密闭输送等方面取得了突破性进展。

1.1 原油热处理输送工艺

原油热处理的原理是首先将原油加热到一定温度,致使油品中的石蜡、胶质、沥青质溶解,待溶解后分散在液相组分中后,再将原油冷却,让石蜡重新结晶,在结晶过程中,由于胶质-沥青质的作用,会改变蜡晶的形态结构以及强度,从而改变原油的流变特性。该技术在选用过程中,需要确定各环节重点参数:一是油品加热温度,不同油品均可通过实验得出最佳温度,保证能耗费用最低;二是冷却速度及方式,经过现场实验验证,自然冷却与强制冷却效果差异不明显,从经济性及工艺复杂性考虑,自然冷却为优选参数。该技术具有工艺投资费用低、工艺操作简单等优点,但其适用范围受限制,原油中含有一定量的胶质-沥青质时,该工艺才可行。

1.2 原油降凝剂处理输送工艺

原油降凝剂处理输送工艺主要是在输油管道中注入降凝剂,以降低油品的粘度,提高油品的流变特性。目前常用的降凝剂是烃类聚合物(其特性比较易于溶于原油,且加注操作方便)。降凝剂注入工艺主要包括药剂溶解罐、储罐、计量注入泵和计量标定系统。加注降凝剂是最重要的工艺,处理温度要高于加热输送工艺,所以要求加热炉的加热能力更高,再者加热的温度需要保持稳定,以保证降凝剂的效果。该工艺在使用过程中需要不断评价油品改良效果,保证不断调整加注量及工艺,目前使用比较广泛的指标有降凝幅度、降粘率、屈服值降低率。该技术第一次在我国管道使用的案例为马惠宁输油管道,效果明显,取得了显著经济效益。

1.3 顺序输油工艺

顺序输油工艺是从运行角度优化工艺的措施。该技术在19世纪末被提出,目前已经发展的较为成熟,尤其美国等发达国家,可以在一条管道中输送原油和成品油等好几十种介质,我们国家顺序输送技术第一次是在兰成渝成品油管道上使用,近年来,我国在输送进口原油时,也使用顺序输送工作。该工艺的关键技术是混油量的控制工作,一条管道中混输量受输送工艺、工艺流程、流态、输送次序、停输、流速等因素影响。目前控制技术主要有以下两个方面:一是在各储存点油罐容积允许前提下,增大油品一次性输送量,但也要减少输送油品的种类;二是在两种油品之间加隔离球和隔离液,这是用硬隔离的方式减少混输,目前常用的隔离球有圆盘式、皮碗式和橡胶式隔离球三种,但需要将收发球工艺纳入运行流程中,操作复杂,需要实时跟踪各油品节点位置。

1.4 “先炉后泵”输送工艺

该工艺主要针对的是需要加热输送的油品,原油加热输送主要是为了降低粘度、减小摩阻损失、提高设备利用率。在油品输送工艺中,根据输油泵和加热炉的先后顺序分为“先炉后泵”和“先泵后炉”工艺,我们国家在发展初期,多数输油管道使用的是“先泵后炉”流程,该工艺能耗高、不利于设备长周期使用。随着国内输油技术的发展,开始大面积推广使用“先炉后泵”的工艺流程,该流程具有以下优点:先加热降低了油品的粘度,提高的油品流动性,可以提高泵的工作效率;后加压可以降低油品在炉管内流动的压力,提高设备运行的安全性。

2 输油工艺发展趋势

输油工艺的评价主要有以下几个标准:一是有效性,主要指降凝降粘减阻技术的使用效果;二是适应性,使用的新技术对油品性质、输量变化和输送环境等有较强的适应能力;三是简易性,新的工艺设备投资小,构造简单,自动化程度高,易于管理;四是经济性,输油工艺成本低,耗能小,经济效益突出。实际输油生产中,不同地域产出的油品性质不同,管道输送的环境各异,所以需要根据实际情况选择合适的输油工艺,确保某几项评价指标的效益最大化,度评价指标的最大化追求,引导输油工艺向着新型和多样化发展,这也是多学科、多技术互相渗透、发挥“杂交优势”的必然趋势。目前在输油工艺方面,仍有许多难点无法通过现有技术解决,亦成为了后期研究的必然趋势:

(1)高含蜡、高粘原油常温输送技术。目前高含蜡、高粘原油是通过加热或加降凝剂输送,能耗损失较大;未来需要从原油流变性及触变性机理、管道保温减阻等机理着手,研发新技术,以达到常温输送高含蜡、高粘原油。

(2)原油交替加热输送技术。国内输油管道输送油品单一,适应性和灵活性低,在油品种类丰富的地区,如满足进口原油的码头、油品储存罐区等,可以多油品交替加热输送,从而降低油品加热能耗费用,提高经济效益。

(3)顺序输送多样化技术。我们国家成品油管道较少,顺序输送技术还不成熟,仅仅利用成品油管道输送简单的几种油品,与国外相比较顺序输送技术还相对落后,我们国家必须加大成品油管道建设力度,研发多油品输送工艺,降低输送成本。

(4)多项流输送技术。随着油气勘探区域的扩展,大量原油是在沙漠、海洋探出,该地区自然环境恶略,无法建设原油集输处理站,若能用长输管道将油品输送至便于集输处理的地方,可以大大提高经济效益,但目前多项混输技术在长输管道中尚无法推广使用。

3 结论及建议

我国原油物性覆盖面广,大多都是“高含蜡、高凝点、高粘度”的三高原油,目前我国推广使用的加热输送、加剂输送、顺序输送等工艺技术已经日趋成熟,且取得了可观的经济效益,但输气工艺的优选是需要持续开展的一项工作,应该针对输送油品的性质、环境,从设计初期优选方案,以保证输送工艺的经济性。

未来输油工艺的发展应该立足于国内实际,一是针对原油物性和流变特性,采取不同的物理和化学方法改变原油特性,建立和发展具有我们国家特色的输送工艺体系;二是从设备性能、设备选型等角度入手,加快设备创新,提高设备能力;三是加强输油工艺参数优化,建立信息化程度高,集中统一调度的输油管网,实现管道的互相贯通,从而优化运行工艺。

参考文献:

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[3]王正银.浅谈原油管厘输送新工艺[J].大众科技,2005,4(1):71-72.

[4]陈吉庆,蒋永兴.我国输油工艺现状及其发展趋势[J].油气储运,1993,12(6):1-7.

[5]唐善华.大落差成品油管道顺序输送的特点[J].油气储运,1998,17(10):11-14.


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