淺析熱油管道運行管理

趙新穎（中石化管道儲運分公司 221008）

原油的運輸有公路、鐵路、水路和管道輸送這四種方式。由于與其他幾種相比，管道輸送有其特點和突出的優(yōu)越性，使管道輸送成為運輸原油及其產(chǎn)品的理想方式。

一、輸油管道的日常運行管理

密閉輸送的長輸管道，任何一個輸油站或或者站間管道的工況發(fā)生變化都會影響到全線。以“旁接油罐”方式運行的管道，為保證全線均衡，各站間需要維持基本相同的流量。為了協(xié)調(diào)全線工況，保證安全平穩(wěn)輸油，運行中實行調(diào)度管理制，統(tǒng)一指揮全線運行。

各級調(diào)度員和管理人員必須了解系統(tǒng)和設備的特點，了解各種客觀條件變化的規(guī)律及其對運行工況的影響，才能維持管道的安全經(jīng)濟運行。

這里主要分析討論熱油管道的運行管理情況。

二、熱油管道的運行管理

1.熱油管道的工作特性

對于管徑、長度、高差、地溫及所輸油品物性等條件固定的熱油管道，在運行中，其摩阻與輸量間的變化關系隨管道熱力工況而不同。

對于兩個加熱站間的管道，在某一輸量下，其摩阻的大小隨溫度條件而不同，故計算各不同輸量下的摩阻時，必須規(guī)定其熱力條件，則其管路工作特性才有確定的意義。一般有三種工況：①起點出站溫度一定；②終點進站溫度一定；③在不同輸量下均按其相應的經(jīng)濟進出站溫度運行。在不同工況下，其管路工作特性的變化趨勢不同。

在實際生產(chǎn)中為了便于運行管理，常采取規(guī)定出站油溫的運行方式，當流態(tài)為層流時，以這種方式運行的熱油管道將可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的工況，必須特別注意。

熱油管道不穩(wěn)定工作的實質(zhì)是當流量降低時，管道摩阻損失的增大與泵站輸出有效壓力的不平衡，會造成流量進一步降低以求得壓力平衡的惡性循環(huán)。管道進入不穩(wěn)定工作區(qū)則表現(xiàn)為管道流量不斷減小、壓力持續(xù)上升，最后導致管道完全停輸。熱油管道是否出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)，主要取決于油品的粘溫特性和熱力條件。熱力因素主要包括流態(tài)、地溫、出站溫度、加熱站間距、管道總傳熱系數(shù)等。

防止管道進入不穩(wěn)定工作區(qū)的措施主要有兩種：①增大閥門開度，減少節(jié)流或啟用備用泵、調(diào)高泵轉(zhuǎn)速等措施，使泵站輸出有效壓力與管道的摩阻損失平衡，增大輸出壓力可以使流量增加，工作點右移，工況恢復正常；②提高出站溫度，以減少管道摩阻損失。

2.易凝、高粘原油流變特性對管道運行安全的影響

易凝、高粘原油多采用加熱輸送。在加熱輸送管道低輸量運行中，當外界環(huán)境條件變化或運行工藝參數(shù)不恰當時，可能出現(xiàn)初凝停流事故。管道輸量要大于熱力條件允許的最小輸量，輸量低于這一低限時，必須采取相應措施才能保證管道的安全運行。停輸時間過長將使管內(nèi)原油冷凝而導致再啟動困難，可能釀成凝管事故。

凝管事故是惡性重大事故。它不僅會造成管道停輸，而且往往處理困難。處理凝管事故除了造成排放原油、搶險費用、管道停輸?shù)戎苯咏?jīng)濟損失外，還會污染環(huán)境，并影響上、下游的油田、石化企業(yè)的生產(chǎn)，造成巨大的間接損失和不良的社會影響。

加熱輸送管道的凝管事故比較容易發(fā)生在以下情形：

①管道結(jié)蠟層較厚，在較低輸量和較低油溫下運行時；

②投產(chǎn)初期油源不落實，投產(chǎn)后輸量達不到管道允許最低輸量；

③因事故停輸時間過長，油溫降低過多，管道無法正常再啟動。

3.熱油管道溫降的影響因素

長距離熱油管道從投產(chǎn)開始，在長年的生產(chǎn)過程中必須了解各種客觀條件的變化規(guī)律，及其對運行工況的影響，以掌握生產(chǎn)的主動權。影響因素主要包括：

①地溫變化的影響

②土壤溫度場

③運行參數(shù)變化對土壤溫度場的影響

由于輸量或加熱溫度的改變，氣溫的急劇變化，降雨而引起土壤溫度的變化或地下水的滲流等，都會使熱管路周圍的土壤溫度場發(fā)生緩慢的變化，反映在運行參數(shù)上就是反算Κ值的波動。嚴格地說，埋地熱油管的熱力工況總是處于不穩(wěn)定的動態(tài)平衡之中，因此在分析熱管道溫降情況的改變時，必須著眼于管周圍土壤溫度場的變化。由于土壤的熱容量大，溫度場的調(diào)整過程比較緩慢，熱管道的溫降按理應按非穩(wěn)定傳熱計算。

三、熱油管道的優(yōu)化運行

長輸管道的輸量大、運輸距離長、全年連續(xù)運行，耗電和耗油量很大。運行方案是否合理，對輸油成本的影響很大。僅是用作加熱爐燃料的原油就占到總輸量的0.25%～0.35%，輸量低的管道，油耗更高。

為降低管道運行能耗，除了對管道系統(tǒng)的設備、流程和輸送工藝等進行技術改造外，另一途徑就是在現(xiàn)有系統(tǒng)上實現(xiàn)優(yōu)化運行，即通過優(yōu)選運行參數(shù)，使系統(tǒng)能耗最低。熱油管道的運行能耗包括加熱原油所需的燃料消耗和電力消耗兩種，在熱油管道優(yōu)化運行研究和實踐中一般都采用總能耗費用作為評價標準。

熱油管道優(yōu)化運行研究表明，在較低輸量下，最優(yōu)進站溫度就是安全運行允許進站溫度的下限。而在接近設計輸量時，隨著輸量的增大，最優(yōu)進站溫度明顯上升，這是由于滿輸量運行管道的電能消耗在總能耗中所占比例較大，提高管輸原油的平均溫度雖然增加了燃料油消耗，但由于原油粘度降低，可以較顯著的降低管輸摩阻，從而節(jié)省電能。當然，最優(yōu)進站溫度還與油、電比價有關。

四、輸油管道的安全管理

在社會日益重視安全和環(huán)境保護的背景下，油氣管道系統(tǒng)的安全受到了更為廣泛的關注。這些管道一旦泄漏或發(fā)生火災爆炸事故，將產(chǎn)生重大的損失和惡劣的影響。當前形勢下，油氣管道安全的重要性和緊迫性更為突出。增強安全生產(chǎn)意識，提高安全管理水平，保障油氣管道的安全運營，是擺在我國儲運工程技術人員和管理人員面前的重要任務。

[1]楊筱蘅.《輸油管道設計與管理》.山東東營：中國石油大學出版社，2011：120-250.