油氣儲運(yùn)環(huán)節(jié)分析及優(yōu)化措施研究

金 欣

（中石化中原石油工程設(shè)計有限公司，河南鄭州 450000）

油氣儲運(yùn)是對油品、天然氣的存儲與運(yùn)輸，這個過程涉及諸多環(huán)節(jié)，不同的環(huán)節(jié)運(yùn)用的技術(shù)不同。油氣儲運(yùn)的效益與儲存、運(yùn)輸效率和質(zhì)量密切相關(guān)，為此有必要采取科學(xué)的方法和措施，對儲運(yùn)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。主要就油氣儲運(yùn)環(huán)節(jié)分析及優(yōu)化措施展開分析 探討。

1 油氣儲運(yùn)的技術(shù)問題

1.1 管道運(yùn)輸技術(shù)落后

我國在油氣管道運(yùn)輸方面的研究起步較晚，經(jīng)過業(yè)內(nèi)專家學(xué)者的不斷研究，雖然取得一定的成果，但與世界發(fā)達(dá)國家的水平相比還存在很大差距，具體體現(xiàn)在：大型油氣管道綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)尚未構(gòu)建起集約化的管理平臺，在線勘測的技術(shù)水平不高，盡管設(shè)計開發(fā)出自動監(jiān)控系統(tǒng)，但因技術(shù)不成熟，加之大部分硬件和軟件均為進(jìn)口，使得質(zhì)量與調(diào)度兩個方面無法實現(xiàn)自動化。為提高油氣儲運(yùn)水平，要進(jìn)一步加大管道運(yùn)輸技術(shù)的研究力度。

1.2 管道腐蝕問題

我國石油行業(yè)在最近幾年里的發(fā)展速度相對較快，運(yùn)輸油氣的過程中，管道運(yùn)輸是主要方式之一，這種運(yùn)輸方式較為突出的優(yōu)點(diǎn)是損耗低，但缺點(diǎn)也顯而易見，即管道容易受到腐蝕，維護(hù)維修成本高。運(yùn)輸油氣使用的管道有碳素鋼無縫鋼管、電阻焊鋼管以及螺旋焊縫鋼管等。運(yùn)輸油氣時，管道可敷設(shè)方式有兩種，分別為埋地和架空，埋地管道的占比較高。埋于地下的油氣運(yùn)輸管道在使用過程中，會受到土壤和空氣的影響，進(jìn)而使管道產(chǎn)生理化反應(yīng)，這樣一來，管道便會遭到腐蝕。當(dāng)腐蝕達(dá)到一定程度后，管道的形狀與性能都會發(fā)生改變，使用壽命也會隨之縮短。局部位置嚴(yán)重腐蝕，很可能引起油氣泄漏，導(dǎo)致資源浪費(fèi)，造成經(jīng)濟(jì)損失，泄漏的油氣會污染大氣環(huán)境，增大治理難度。

1.3 安全隱患問題

油氣是一種性質(zhì)比較特殊的物質(zhì)，這種特殊性體現(xiàn)在：油氣易燃易爆，危險性較高，長時間接觸容易引起中毒，天然氣會發(fā)生聚積，對儲運(yùn)環(huán)節(jié)的安全性具有一定影響。若是儲運(yùn)過程中，采取的安全技術(shù)措施不到位，則會造成安全隱患，一旦油氣起火，極有可能引起爆炸事故，后果非常嚴(yán)重。油氣在儲運(yùn)環(huán)節(jié)中發(fā)生泄漏，會對人們的生命財產(chǎn)安全造成威脅，還會影響油氣工業(yè)的發(fā)展，所以確保油氣儲運(yùn)安全成為亟待解決的首要問題之一。

1.4 能源損耗問題

受技術(shù)工藝、機(jī)械設(shè)備、管理理念與方法等諸多因素的影響，使得油氣儲運(yùn)環(huán)節(jié)中，有一部分資源進(jìn)入大氣，由此不但造成能源損失，而且還導(dǎo)致大氣環(huán)境污染。油氣日常管理中，因工作人員疏忽大意，加之經(jīng)驗不足，引起油氣損耗，相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，油氣儲運(yùn)環(huán)節(jié)損耗的油氣約為原油產(chǎn)量的3%左右，并且這一數(shù)字還有持續(xù)增長的趨勢，對于企業(yè)而言，如此之高的損耗會造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。目前，國內(nèi)油氣采用的主要運(yùn)輸方式為管道運(yùn)輸，可將油氣從生產(chǎn)企業(yè)直接輸送給用戶。但個別地區(qū)由于技術(shù)、資金等方面受限，仍然采用鐵路和公路對油氣進(jìn)行運(yùn)輸。油罐車為上部敞口式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)加大了成品油在儲運(yùn)過程中的蒸發(fā)量，進(jìn)而產(chǎn)生損耗。

2 油氣儲運(yùn)環(huán)節(jié)中的主要技術(shù)

油氣儲運(yùn)歸屬于系統(tǒng)性工程的范疇，與油氣生產(chǎn)、加工、分配以及銷售等環(huán)節(jié)之間存在著極為密切關(guān)聯(lián)。國家為進(jìn)一步提高能源的安全性，并保障能源的可靠供應(yīng)，規(guī)劃了諸多大型油氣儲運(yùn)設(shè)施建設(shè)，如石油戰(zhàn)略儲備、跨國油氣管道工程等。油氣儲運(yùn)環(huán)節(jié)由兩個部分組成，一部分是油氣存儲，另一部分是油氣運(yùn)輸，應(yīng)用的主要技術(shù)如圖1所示。

圖1 油氣儲運(yùn)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 油氣存儲技術(shù)

2.1.1 浮頂儲罐

儲罐是油氣存儲中應(yīng)用較為廣泛的一種裝置，浮頂儲罐由以下幾個部分構(gòu)成：浮頂（浮在管內(nèi)介質(zhì)表面）、立式罐壁（圓筒形）、罐底及附件等，圖2為浮頂儲罐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 浮頂儲罐的結(jié)構(gòu)1 罐底板；2 浮頂立柱；3 密封裝置；4 盤頂；5 浮梯；6 抗風(fēng)圈；7 加強(qiáng)圈；8 罐壁

儲罐內(nèi)浮在液面上的浮頂，會隨著油氣儲存量的變化而上下浮動，容量大是此類儲罐較為突出的特點(diǎn)，已知容量最大的浮頂儲罐為20萬m3。5萬~10萬m3的浮頂儲罐在油氣存儲中的應(yīng)用較為廣泛，通常都是以正裝法進(jìn)行安裝，該安裝方法能利用吊裝機(jī)械，增加預(yù)置深度，質(zhì)量易于控制，可以采用自動焊接技術(shù)，焊縫質(zhì)量能夠得到保障，作業(yè)安全性顯著提升，儲罐的使用壽命隨之延長。利用浮頂儲罐除存儲石油時，只能暫存，為避免油品因過度蒸發(fā)而大量損耗，要確保以下參數(shù)達(dá)標(biāo)：浮頂位置、儲罐溫度、壓力、液位等[2]?？梢酝ㄟ^綜合自動化系統(tǒng)對浮頂儲罐加以控制，使壓力與液位始終保持在最佳狀態(tài)，防止因壓力超標(biāo)，造成油品冒罐的情況發(fā)生。

2.1.2 地下儲氣庫

地下儲氣庫是將采出的天然氣重新注入地下可以保存氣體的空間中，形成人工氣田，在天然氣利用中的應(yīng)用非常廣泛。為滿足調(diào)峰處理的需要，可以將天然氣長輸管道內(nèi)多余的天然氣存儲到地下儲氣庫內(nèi)，天然氣輸送量增大時，可從儲氣庫中將之前存儲的天然氣輸出，以此來確保天然氣長輸系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.2 油氣運(yùn)輸技術(shù)

油氣運(yùn)輸以管道運(yùn)輸為主，包括原油管道、成品油管道以及天然氣管道。

2.2.1 原油管道

原油輸送管道是一種能夠長距離輸送原油的設(shè)施，石油中的液相部分為原油。長距離輸油管道的輸送方式有兩種，一種是等溫輸送，另一種是加熱輸送。在對低黏度、低凝點(diǎn)的原油輸送時，可以采用常溫輸送的方式，只需要對原油加壓，為其提供動力即可，輸送沿線上不用再對原油進(jìn)行加熱處理，原油進(jìn)入管道后輸送一段距離，管內(nèi)的油溫便會與埋深處的地溫相等。采用該方法輸送原油，不需要考慮管內(nèi)的原油熱交換問題，能夠直接輸送低黏度、低凝點(diǎn)的原油。高黏度、高凝點(diǎn)的原油在輸送時，可加入適量的化學(xué)添加劑對原油改性，之后以常溫的方式輸送 即可。

2.2.2 成品油管道

成品油采用長輸管道輸送時，通常都是以順序輸送的方式為主，這種輸送方式是在同一個管道內(nèi)，按預(yù)先設(shè)定好的順序，對不同種類的油品進(jìn)行輸送，輸送過程為連續(xù)不間斷。之所以采用這樣的輸送方式，是因為成品油種類較多，但批量卻比較少，運(yùn)輸距離比較長時，單品單獨(dú)敷設(shè)一條輸送線路，會導(dǎo)致輸送成本增大，不符合經(jīng)濟(jì)性的原則。順序運(yùn)輸是一項較為成熟的管道運(yùn)輸技術(shù)，是從國外引進(jìn)，借鑒了成功經(jīng)驗，為成品油運(yùn)輸提供了有利條件。

2.2.3 天然氣管道

天然氣管道又被稱之為輸氣管道，這種運(yùn)輸方式具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如成本低、占地面積小、建設(shè)速度快、油氣運(yùn)輸量大、安全性高、損耗少、無三廢排放、泄漏危險小、環(huán)境污染小、受惡劣氣候影響小、設(shè)備維修量小、便于管理、易于實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控[3]。

2.2.4 混輸管道

油氣混輸管道是一種能夠?qū)υ秃吞烊粴饣旌陷斔偷墓艿老到y(tǒng)，其特點(diǎn)體現(xiàn)在如下方面：油、氣兩相流速不同，相間產(chǎn)生能量交換和能量損失，增大了混輸管道的壓降；混輸管道沿線上的壓力與溫度發(fā)生變化后，天然氣在原油中的溶解度隨之不斷變化，由此會產(chǎn)生相間傳質(zhì)現(xiàn)象，氣液兩相的輸送量沿著管道的長度逐漸變化；由于管道高程變化，會引起壓能損失，所以需要采取有效的措施，保證壓能穩(wěn)定，這是應(yīng)用混輸管道時，必須注意的問題。

3 油氣儲運(yùn)環(huán)節(jié)優(yōu)化措施

3.1 管道建設(shè)優(yōu)化

管道是油氣輸送環(huán)節(jié)的重要基礎(chǔ)，如果管道出現(xiàn)問題，則會對油氣運(yùn)輸造成直接影響，為此，在油氣儲運(yùn)環(huán)節(jié)的優(yōu)化中，要對管道的建設(shè)工作予以重視，并采取行之有效的優(yōu)化措施，充分發(fā)揮出管道在油氣運(yùn)輸中的作用，提高油氣運(yùn)輸?shù)陌踩?、穩(wěn)定性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性。

（1）在油氣輸送管道建設(shè)前期，要以效益最大化為目標(biāo)，遵循科學(xué)合理、切實可行的原則，編制戰(zhàn)略部署，強(qiáng)化選線工作。在輸油管道管徑的選取方面，要充分考慮到原油的高黏性、高凝點(diǎn)，管徑不宜過大。輸氣管道設(shè)計時，可以通過選擇壓氣站的方法應(yīng)對上升的輸送量，以此來實現(xiàn)小管徑的目標(biāo)。

（2）輸送管道選線時，除了要選擇適宜的指標(biāo)數(shù)據(jù)外，還要對地質(zhì)特性全面分析，使管道避開破碎斷裂帶、采空區(qū)等特殊地段，在明確輸送量的前提下，對管道直徑、壁厚以及輸送壓力等關(guān)鍵指標(biāo)優(yōu)化調(diào)整，以此來提高輸送質(zhì)量，保證油氣能夠順利輸送。

（3）輸送管道建設(shè)時，要開展相關(guān)試驗，確保在正常輸送條件下，可以完成輸送任務(wù)，使相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)可以獲得足夠的油氣，保持生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

3.2 運(yùn)行與安全管理優(yōu)化

3.2.1 管道維護(hù)

油氣輸送管道內(nèi)的介質(zhì)為石油和天然氣，一旦輸送管道出現(xiàn)漏點(diǎn)，會造成油品和天然氣大量損耗，給安全事故的發(fā)生埋下隱患。在油氣儲運(yùn)環(huán)節(jié)優(yōu)化中，要重視管道的維護(hù)工作，通過防腐、防裂，避免滲漏問題的發(fā)生。具體措施如下：

（1）針對輸送管道應(yīng)力腐蝕問題，應(yīng)加大對壓力容器的控制，采取有效的措施，降低應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生概率。如材料制造時，嚴(yán)格控制夾雜物等，按規(guī)程要求定期對管道進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)。

（2）對管道上的裂紋擴(kuò)展時效予以充分考慮，避免形成開裂破壞的現(xiàn)象。實踐表明，厚壁的油氣輸送管道比薄壁的管道抗開裂能力強(qiáng)，所以在管道設(shè)計時，可適當(dāng)增加管壁厚度。

（）3經(jīng)常檢查管道，定期保養(yǎng)，使管道保持良好的狀態(tài)，延長使用壽命。安排專人負(fù)責(zé)管道及相關(guān)設(shè)備設(shè)施的檢查，重點(diǎn)地段的管道要做重點(diǎn)檢查；做好管道的加固防護(hù)措施，使油氣輸送能夠順利進(jìn)行。管道檢查過程中若是發(fā)現(xiàn)裂隙，則應(yīng)技術(shù)修補(bǔ)，防止裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展而導(dǎo)致安全問題。

3.2.2 防火措施優(yōu)化

在油氣儲運(yùn)環(huán)節(jié)中，泄漏問題時有發(fā)生，為此，必須重視防火工作，采取有效的方法和措施，對防火設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。確保防火設(shè)施的選材、選型、安裝、布置等環(huán)節(jié)與現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求相符；所有設(shè)備、設(shè)施及系統(tǒng)的布置均應(yīng)符合防火安全規(guī)范的要求，經(jīng)審核無問題后，方可實施；加強(qiáng)通風(fēng)、防火隔離以及防爆管理。

3.3 油氣回收措施優(yōu)化

3.3.1 吸附油氣

吸附油氣是油氣回收中的重要技術(shù)，具體利用吸附劑分離出空氣中的烴類組分，并對烴類組分回收利用，保證油氣儲運(yùn)質(zhì)量安全。固體吸附劑的種類較多，不同種類的吸附劑對烴類吸附作用各有不同，在油氣回收中應(yīng)采用活性炭吸附劑，提高烴類組分的吸收率。在油氣儲運(yùn)環(huán)節(jié)，運(yùn)用吸附油氣回收技術(shù)能夠有效降低吸附成本，保證活性炭吸附劑的利用率，有助于提高油氣回收效果。在運(yùn)用活性炭吸附烴類組分時，要確?；钚蕴课絼┩耆斤柡秃蟛拍芡Ｖ刮?，不得在未吸附飽和的狀態(tài)下更換吸附劑，降低油氣吸附回收率。

3.3.2 吸收油氣

在油氣儲運(yùn)環(huán)節(jié)可以采用吸收油氣技術(shù)達(dá)到回收利用油氣資源的目的。吸收油氣回收技術(shù)按照溫度條件劃分，分別常壓常溫吸收法、常壓低溫吸收法。其中，常溫常壓吸收法是在正常壓力、溫度的條件下，利用具備油氣吸收功能的吸收劑來吸收油氣，該項技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，油氣回收效果較好。常壓低溫吸收法是利用冷卻液體吸收油氣資源。在應(yīng)用油氣吸收技術(shù)時，必須加強(qiáng)控制油氣資源中的混合物分離情況，降低對吸收劑的干擾，保證油氣資源回收利用率。

3.3.3 冷凝油氣

冷凝是油氣回收中較為常用的方法之一，在正常的氣壓下，降低油氣的溫度，使重組分凝結(jié)成液體油品，輕組分會排入大氣中，油氣資源得到有效回收。冷凝回收中，制冷設(shè)備的選擇是關(guān)鍵，可結(jié)合實際情況選取，以此來提高油氣的回收效率。

4 結(jié)束語

油氣儲運(yùn)是一項較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，其中涵蓋的內(nèi)容相對較多，若是某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能影響油氣儲運(yùn)效率和質(zhì)量，進(jìn)而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益下降。為避免這一問題的發(fā)生，可按照油氣儲運(yùn)的特點(diǎn)，采取有效的方法和措施，對儲運(yùn)環(huán)節(jié)加以優(yōu)化，為儲運(yùn)效益的提升提供保障。