原油流動保障2015-3-9-2-給克拉瑪依講

原油管道流動保障技術介紹流動保障項目組2015年3月9日22匯報提綱一、技術背景與技術需求二、技術成果簡介三、工業(yè)技術應用情況

3我國在海內(nèi)外所產(chǎn)原油80%以上為易凝高粘原油。此類原油凝點高、粘度大，常溫下流動性差，造成原油管道在運行停輸及清管過程中可能面臨以下風險：1）運行過程中發(fā)生初凝；2）停輸后發(fā)生凝管；3）清管過程中發(fā)生蠟堵。一、技術背景41）運行過程中發(fā)生初凝在管道運行過程中，特別是低輸量管道，當進站溫度過低、油品物性波動較大或遇到雨雪等惡劣天氣時，存在進入不穩(wěn)定工作區(qū)的可能，即發(fā)生初凝（壓力逐漸上升流量逐漸下降），如果不及時采取措施將發(fā)生凝管。一、技術背景52）停輸后發(fā)生凝管由于管道停輸時間過長，沿線溫降較大，造成部分管段原油呈現(xiàn)較強的觸變性，使得管道再啟動壓力大于管道設計壓力造成凝管。一、技術背景63）清管過程中發(fā)生蠟堵由于管道沿線結(jié)蠟量較大，或局部結(jié)蠟厚度過大，造成在管道所能承受的壓力范圍內(nèi)無法推動清管器前行，即發(fā)生蠟堵。一、技術背景7為保證原油管道安全平穩(wěn)運行，避免管道在運行、停輸和清管過程中的各種風險，應做好以下幾個方面工作：

一、技術需求1）原油流變機理及流變性測量原油的流動性隨管道的流速、溫度、壓力變化過程發(fā)生很大改變，必須掌握原油流動性機理，測量原油流變特征。2）原油管輸過程模擬管道輸送涉及多種復雜的熱力與水力過程。掌握各種輸送條件下管道的熱力與水力特性，必須借助管輸過程模擬手段。83）降凝劑定制及工業(yè)應用傳統(tǒng)的加熱輸送，須設置密集的加熱站，管道建設投資大、能耗高、安全隱患多、運行靈活性差，一些低輸量管道甚至無法運行，必須改善原油流動性。4）流動安全性評價要保證含蠟原油管道在安全平穩(wěn)運行的基礎上實現(xiàn)節(jié)能降耗運行，必須全面評價管道的安全狀況，實現(xiàn)安全與能耗之間可控調(diào)節(jié)。一、技術需求99匯報提綱一、技術背景與技術需求二、技術成果簡介三、工業(yè)技術應用情況

1010二、流動保障技術成果整體介紹：流動保障技術成果是依托于油氣管道流動保障實驗室，該實驗室是“油氣管道輸送安全國家工程實驗室”、“集團公司油氣儲運重點實驗室”的重要組成部分。本實驗室的主要作用是依托實驗儀器掌握原油流變機理和原油在管輸過程中的流動狀態(tài)，以評價原油管道的安全狀況，制定即安全又經(jīng)濟的輸送方案；研發(fā)出新產(chǎn)品、新工藝以降低原油粘度和凝點，改善原油的流動特性，提高原油管輸過程的安全性和經(jīng)濟性。1111二、流動保障技術成果技術成果一：原油流變機理及流變性測量①

流變表征體系和流變測量通過不同指標來表示原油流變的不同特性，明確了相關指標的測量方法和原油流變的影響因素；②

數(shù)學描述建立了原油隨溫度及流動過程變化的多個數(shù)學模型。1212二、流動保障技術成果知識產(chǎn)權(quán)：發(fā)明專利石油產(chǎn)品凝點的精確測試方法及裝置石油產(chǎn)品傾點的精確測試方法及裝置制定相關測試標準：1313二、流動保障技術成果技術成果二：原油管輸過程模擬管輸原油流動狀態(tài)全模擬裝置雙管差壓對比室內(nèi)小型環(huán)道寶坻環(huán)道1414二、流動保障技術成果知識產(chǎn)權(quán)發(fā)明專利7項：實用新型專利5項：1515二、流動保障技術成果技術成果三：降凝劑定制及工業(yè)應用發(fā)明了GY2降降凝劑和納米降凝劑，可將大慶原油凝點由33℃降至18℃，成功解決了大慶原油降凝降粘的世界性難題。2013年獲得ASME全球管道獎、中國石油與化工聯(lián)合會發(fā)明一等獎。

移動降凝劑注入裝置1616二、流動保障技術成果知識產(chǎn)權(quán)：降凝劑定制及工業(yè)應用標準18項1717二、流動保障技術成果技術成果四：

流動安全性評價利用所建立的原油流動性數(shù)學模型，以及通過多級放大試驗結(jié)果修正的傳熱、結(jié)蠟、停輸再啟動等模型，基于高效數(shù)值算法，開發(fā)了冷熱油交替輸送、間歇輸送、管道結(jié)蠟預測、停輸再啟動、流動安全評價等軟件，實現(xiàn)了管道各種運行工況的準確計算，評價管道的安全狀況和制定即安全又經(jīng)濟的運行方案。1818二、流動保障技術成果知識產(chǎn)權(quán)：軟件著作權(quán)11項1919匯報提綱一、技術背景與技術需求二、技術成果簡介三、工業(yè)技術應用情況

2020三、工業(yè)技術應用情況在原油流變機理及測量、管輸過程模擬、降凝劑定制機工業(yè)應用技術成果上，形成了兩大工業(yè)應用技術：1）易凝高粘原油加劑改性輸送技術2）原油管道流動安全評價技術2121易凝高粘原油加劑改性輸送技術1、加劑改性輸送技術易凝高粘原油加劑改性輸送，降低了輸油溫度，減少了加熱站，提高了安全性，應用于西部原油管道、長慶、哈中、蘇丹、乍得等多條管道。2222易凝高粘原油加劑改性輸送技術2、順序輸送技術通過加劑改善易凝高粘原油流動性，實現(xiàn)了順序輸送平穩(wěn)運行，應用于東北管網(wǎng)，實現(xiàn)了俄羅斯原油和大慶原油的順序輸送；應用于西部原油管道，實現(xiàn)了哈薩克斯坦原油與三種國產(chǎn)原油的順序輸送。233、冷熱油交替輸送技術在同一管道輸送易凝高粘原油與輕質(zhì)原油時，為了維持管道的溫度場，通常輕質(zhì)原油也要加熱，浪費能源。加劑原油的輸送溫度可顯著降低，實現(xiàn)了與不加熱輕質(zhì)油的交替輸送。應用于西部原油管道，實現(xiàn)了吐哈原油與其他原油的冷熱油交替輸送。實現(xiàn)了85%管輸原油的不加熱安全輸送。易凝高粘原油加劑改性輸送技術244、間歇輸送技術

易凝高粘原油加劑輸送顯著延長了管道的安全停輸時間，可實現(xiàn)超低輸量條件下的間歇輸送。應用于中朝、任京、西部管道等原油管道，保障了管道的安全靈活運行。易凝高粘原油加劑改性輸送技術2525原油管道流動安全評價技術25原油管道流動安全管理現(xiàn)狀傳統(tǒng)方法：采用確定性方法；確定性方法不足：某些情況組合可能產(chǎn)生危險工況，不能全面反映管道的流動安全狀況。沒有考慮影響因素的不確定性，無法對管道運行的安全程度進行量化。26控制指標：進站溫度高于凝點以上3℃；不足：對不同原油、不同管道、不同季節(jié)、不同輸量及地溫條件等，以相同的凝點3℃以上作為進站溫度，其安全裕量是不同的，導致一方面大部分管道流動安全余量過大、能耗過高，另一方面對于特殊條件下的管道安全余量不足。是經(jīng)驗式管理模式，無法全面評價管道的安全狀況，不能實現(xiàn)安全與能耗之間的權(quán)衡。原油管道流動安全評價技術27新的方法：不確定性方法在集成以往成果基礎上，提出了一種新的流動安全管理方法--基于可靠性原油管道流動安全評價方法，該方法能夠確定管道的可靠度，解決了傳統(tǒng)方法對安全無法量化的難題。建立了配套的原油管道流動安全管理體系，形成規(guī)范的流程化的有機整體，包含：作業(yè)步驟，作業(yè)流程，標準依據(jù)和相關的原油管道工藝計算方法。流動安全精細化管理原油管道流動安全評價技術28基于可靠性原油管道流動安全管理體系-作業(yè)步驟原油管道流動安全評價技術29原油管道流動安全管理體系的作用：首次實現(xiàn)了管道流動安全狀況的全面管理，實現(xiàn)了對具有不同幾何尺寸、不同環(huán)境下、輸送不同性質(zhì)原油的管道，采用相同的標準和流程進行定量評價，進而實現(xiàn)了管道安全與能耗之間的定量權(quán)衡，為管道設計、運行以及維搶修資源的配置等提供技術支持，為實現(xiàn)管道流動安全的可控管理提供了重要的技術手段。原油管道流動安全評價技術30基于可靠性的原油管道流動安全評價軟件

是一套集成以往研究成果，如原油流變性預測、結(jié)蠟分析和預測、非穩(wěn)態(tài)熱力水力計算等核心模塊，采用基于可靠性的極限狀態(tài)分析方法，對原油管道整個運行期間的流動安全狀況進行全面評價的通用軟件。

原油管道流動安全評價技術31軟件性能：

穩(wěn)定性：穩(wěn)定性良好；精度：溫度平均偏差小于0.3℃；效率：比數(shù)值算法效率提高了450倍。原油管道流動安全評價技術32采用基于可靠性的原油管道流動安全評價軟件，對秦京線、惠寧線和慶鐵三線的流動安全狀況進行了評價，確定了不同管段不同月份的安全等級，對安全裕量過高的提出了降低能耗的運行方式，對安全裕量過低的提出了保證管道安全運行的流動保障措施。原油管道流動安全評價技術33結(jié)論：1、惠寧線總體上絕大多數(shù)月份安全等級較高，流動安全性較好；2、部分月份管道運行存在進入不穩(wěn)定工作區(qū)的可能性，應該加強監(jiān)視，如3月和4月；3、部分月份管道運行發(fā)生初凝的可能性較大，應做好搶修等必要的準備，盡量采取措施改變目前輸送工藝參數(shù)，如4月份。4、部分月份安全裕量過高，存在一定的節(jié)能空間，如11月和12月。1、惠寧線流動安全評價結(jié)果惠寧線2012年CFSI評價等級站間1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月惠安堡-孫家灘111211111111孫家灘-滾泉112211111111滾泉-渠口112311111111渠口-石空122211111111原油管道流動安全評價技術342012年11月渠口、石空進站溫度均降低2℃，安全等級可以接受；12月份渠口、石空進站溫度均降低3℃，安全等級可以接受。(1)降低進站溫度，提高經(jīng)濟效益惠寧線2012年11月、12月降低進站溫度CFSI計算結(jié)果時間站間實際進站溫度降低進站溫度-1℃-2℃-3℃CFSI等級CFSI等級CFSI等級2012年11月滾泉-渠口33.28111渠口-石空31.812-2012年12月滾泉-渠口31.63111渠口-石空31.8111原油管道流動安全評價技術352012年10月份允許停輸時間由32h，延長至48小時后，管線綜合流動安全狀況還是可以接受的。(2)延長停輸時間，實現(xiàn)經(jīng)濟停輸惠寧線2012年10月降低進站溫度CFSI計算結(jié)果站間32h36h48hCFSI等級CFSI等級CFSI等級惠安堡-孫家灘111孫家灘-滾泉111滾泉-渠口112渠口-石空111寶坻-大興111大興-石樓111原油管道流動安全評價技術362012年4月渠口站進站溫度提高2℃，由25℃提高到27℃，其安全等級可由3級提高到2級。(3)提高進站溫度，保障流動安全惠寧線2012年4月提高進站溫度后流動安全性評價結(jié)果時間站間實際進站溫度提高進站溫度+1℃+2℃CFSI等級CFSI等級2012年4月滾泉-渠口25.1322原油管道流動安全評價技術37結(jié)論：1、慶鐵三線全線各個站間安全等級都較高，流動安全性較好；2、對停輸時間較短的月份，可以適當延長停輸時間，為管線全面檢修爭取時間；3、對進站溫度較高的站間，可以適當降低進站溫度，得到的經(jīng)濟效益顯著。2、慶鐵三線流動安全評價結(jié)果

慶鐵三線線2013年CFSI評價等級站間1月2月3月4月5月6月7月8月林源-太陽升11111111太陽升-新廟11111111新廟-牧羊11111111牧羊-農(nóng)安11111111農(nóng)安-垂楊11111111垂楊-梨樹11111111梨樹-昌圖11111111昌圖-鐵嶺11111111原油管道流動安全評價技術382013年牧羊、垂楊進站溫度均降低2℃，8月昌圖進站溫度降低1.5℃其安全等級可以接受。(1)降低進站溫度，提高經(jīng)濟效益慶鐵三線線降低進站溫度CFSI計算結(jié)果站間實際進站溫度降低進站溫度-1℃-1.5℃-2℃CFSI等級CFSI等級CFSI等級新廟-牧羊2月37.37111農(nóng)安-垂楊5月35.05112梨樹-昌圖8月33.5912-原油管道流動安全評價技術392013年3月份允許停輸時間由20h，延長至36小時后，管線綜合流動安全狀況是可以接受的。(2)延長停輸時間，實現(xiàn)經(jīng)濟停輸慶鐵三線線2013年3月降低延長停輸時間CFSI計算結(jié)果站間20h28h36hCFSI等級CFSI等級CFSI等級林源-太陽升111太陽升-新廟111新廟-牧羊111牧羊-農(nóng)安111農(nóng)安-垂楊111垂楊-梨樹111梨樹-昌圖112昌圖-鐵嶺111原油管道流動安全評價技術40結(jié)論：1、秦京線2013年全年安全等級較高，管道運行進入不穩(wěn)定工作區(qū)和停輸后再啟動困難的概率很小，流動安全性較好，存在一定的節(jié)能降耗運行空間；2、部分月份管道運行存在進入不穩(wěn)定工作區(qū)的可能性，應該加強監(jiān)視，如4月和7月。秦京線2013年流動安全性評價等級站間1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月秦皇島-昌黎111211211111昌黎-遷安111211211111遷安-豐潤212221111111豐潤-寶坻111111111111寶坻-大興131111111111大興-石樓1