低輸量含蠟原油管道安永線輸送工藝研究

低輸量含蠟原油管道安永線輸送工藝研究

1安永線原油管道缺乏節(jié)能潛力安塞-永平管道項目（以下簡稱安薩管道）屬于延長石油管道公司，包括8個管道。線路全長135.8公里，管道不同，設(shè)計部門壓力6.4mpa。4.0mpa，儲油能力185萬噸。該管線將杏子川、子長、蟠龍、瓦窯堡四個采油廠的原油輸往永坪煉油廠。管線投產(chǎn)以來,實(shí)際輸量一直低于管線的最小設(shè)計輸量,處于低輸量運(yùn)行狀態(tài)。線路走向見圖1。安永線原油管道的特點(diǎn)是插入點(diǎn)多,管徑和輸量變化大,運(yùn)行管理極為復(fù)雜。另外原油管道的設(shè)計方案是按照年最低月平均地溫和當(dāng)時預(yù)測的最小和最大輸量確定的,給出的方案也很少,無法滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。隨著各采油廠產(chǎn)量的變化,各段管道的輸量發(fā)生了很大變化,有的甚至超出了管道的最小和最大設(shè)計輸量范圍。在這樣的情形下,如果管道輸量高于最大設(shè)計輸量運(yùn)行,采用運(yùn)行溫度設(shè)計輸量下的溫度,就會造成熱能和電能的浪費(fèi);如果管道冬季輸量低于最小設(shè)計輸量運(yùn)行,運(yùn)行溫度采用設(shè)計輸量下的溫度,管道就有發(fā)生凝管的危險。安永線原油管道缺乏不同季節(jié)不同輸量下具有指導(dǎo)意義的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行技術(shù)方案。例如,由于缺少低輸量管道安全運(yùn)行溫度的參考指標(biāo),為了避免管道低輸量運(yùn)行時可能發(fā)生的凝管問題,一些輸油站過分提高原油的出站溫度,導(dǎo)致了熱能的極大浪費(fèi)。另外,如果各輸油站一年四季都采用設(shè)計輸量下的溫度參數(shù),夏季、秋季原油進(jìn)站溫度過高,也會導(dǎo)致熱能的浪費(fèi)。因此,安永線高耗能生產(chǎn)運(yùn)行問題長期存在,具有較大的節(jié)能潛力。就安永線出現(xiàn)的以上問題,對其運(yùn)行工況及各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究,制定出適合安永線低輸量含蠟長輸原油管道的最佳運(yùn)行方案,確保安永線安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2行方案及分析結(jié)論每月選擇上、中、下旬3個地溫,每個地溫按最大輸量、最小輸量和平均輸量3種流量進(jìn)行模擬計算,模擬計算的工況總數(shù)為3×3×12=108種?？紤]管線一般事故的處理時間不超過24h,故對每一種工況進(jìn)行模擬時停輸時間取24h。安永線一月份安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案如表1所示。對這108種運(yùn)行方案進(jìn)行分析,得到以下分析結(jié)論:(1)根據(jù)計算結(jié)果,在1年中大部分工況下,安永線各輸油站不進(jìn)行二次加熱(即出站溫度取油田來油溫度或換熱器進(jìn)口溫度)即可滿足管線停輸再啟動過程的要求,個別工況(最大數(shù)量時)需要某些輸油站二次加溫(但升溫幅度不大,一般不超過8℃),否則不能滿足對管線輸量的要求。(2)各站出站壓力、出站溫度以及永坪站進(jìn)站溫度隨全年地溫變化明顯,冬季二月下旬地溫最低,出站壓力最高,永坪末站進(jìn)站溫度最低;夏季八月中旬地溫最高,出站壓力最低,永坪末站進(jìn)站溫度最高。(3)對比全年三種流量的額運(yùn)行方案可知,各站的出站壓力和溫度受管線輸量的影響明顯,最大流量運(yùn)行時各出站壓力最大,永坪進(jìn)站溫度高;最小流量運(yùn)行時出站壓力最小,永坪進(jìn)站溫度低;平均流量運(yùn)行時各站出站壓力及永坪進(jìn)站溫度介于兩者之間。3共停輸結(jié)束時數(shù)據(jù)分析在安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案確定的基礎(chǔ)上,對安永線全年108種安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案進(jìn)行了停輸再啟動過程仿真模擬計算,計算結(jié)果可為安永線的安全運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。對比冬季和夏季工況數(shù)據(jù)可知,管線內(nèi)的溫降速率受地溫的影響明顯,冬季地溫低于夏季,停輸過程管線溫降速率明顯高于夏季。停輸結(jié)束時(再啟動開始時),冬季管線內(nèi)的溫度低于夏季,再啟動過程達(dá)到穩(wěn)定所需的時間長于夏季,再啟動所需壓力也比夏季大。對于夏季,地溫最高可達(dá)20℃左右,高于安永線原油的凝點(diǎn),停輸24h管線內(nèi)溫度仍較高,不會發(fā)生凝管事故;而冬季地溫最低可達(dá)4.9℃,停輸24h,管內(nèi)油溫下降較多,管線內(nèi)溫度較低,大部分管段內(nèi)的原油變化為非牛頓流體,油品表觀粘度明顯升高,且再啟動所需壓力明顯增大,在此情況下,管道內(nèi)的流態(tài)一般均為層流,如果再啟動時流量過低,就會使管線進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū),若操作不善,就有發(fā)生初凝、停輸事故的危險。因此,當(dāng)管線發(fā)生停輸工況時,應(yīng)盡量縮短停輸時間(尤其是在冬季),并在管線再啟動時盡量提高出站溫度和出站壓力,確保管線能夠以大流量再啟動,從而縮短管內(nèi)油溫和周圍土壤溫度場恢復(fù)的時間,確保管線的再啟動安全。4安永線燃料、用電費(fèi)用及其他必要參數(shù)計算通過安永線原油物性和流變性研究、運(yùn)行工況分析、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案研究及停輸再啟動過程工況分析,制定了安永線一年不同月份不同輸量下的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案。該方案的最大特點(diǎn)是在保證安永線運(yùn)行安全的前提下,大幅度降低了輸油溫度,必將大幅度降低安永線運(yùn)行的燃料消耗,但由于運(yùn)行溫度降低,電力消耗會有所增加。本文對安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案與實(shí)際運(yùn)行方案之間的燃料消耗和電力消耗進(jìn)行對比,分析本研究制定的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案的經(jīng)濟(jì)效益。(一)燃料費(fèi)用節(jié)省計算燃料費(fèi)用是指安永線各輸油站上用于加熱原油使出站溫度升高所消耗的燃料費(fèi)用。最優(yōu)運(yùn)行方案與實(shí)際運(yùn)行方案相比所節(jié)省的燃料費(fèi)用可根據(jù)每個站兩種運(yùn)行方案的運(yùn)行溫差來計算,計算公式如下:式中:△SE—節(jié)省的燃料費(fèi),元/月;Cy—原油比熱,J/(kg·℃);根據(jù)安永線各站普遍使用蒸汽換熱器加熱原油且蒸汽鍋爐使用煤作燃料的實(shí)際,按標(biāo)準(zhǔn)煤進(jìn)行燃料費(fèi)用計算,按照國際燃燒值標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)煤的燃燒值BH=7000kcal/kguf0bb2.9×107J/kg,按照我國常用煤炭折算標(biāo)準(zhǔn)煤的系數(shù)為0.8計算,標(biāo)準(zhǔn)煤價格為1000元/t。取安永線原油比熱為2000J/(kg·℃),各站加熱設(shè)備效率取80%。計算每個月節(jié)省的燃料費(fèi)。在此僅給出1月份燃料費(fèi)用節(jié)省計算進(jìn)行示例,如表2所示,同理可得到其他月份燃料節(jié)省費(fèi)用,如表3所示。(二)電費(fèi)增加量計算電力費(fèi)用指用于支付安永線各站輸油泵機(jī)組所消耗電能的費(fèi)用。由于制定的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案的運(yùn)行溫度低于實(shí)際運(yùn)行溫度,各站同等流量下出站壓力會有所升高,將導(dǎo)致電力費(fèi)用增加,增加的電力費(fèi)用可根據(jù)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案所對應(yīng)的出站壓力與實(shí)際運(yùn)行壓力只差計算,計算公式如下:式中:△Sp—增加的電力費(fèi)用,元/月;Pori—實(shí)際運(yùn)行出站壓力,Pa;Popt—安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案所對應(yīng)的出站壓力,G—管道輸量,t/月;uf072—原油的密度,kg/m3;g—重力加速度,g=9.806m/s2;該公式可計算出安永線每月各站增加的電力費(fèi)用,根據(jù)我國工業(yè)用電費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn),取電力價格為0.7元/kWh,各站泵機(jī)組效率取80%。計算每個月的電費(fèi)增加量。在此僅給出一月電力費(fèi)用增加值計算進(jìn)行示例,如表4所示,同理可得到其他月份電力費(fèi)用增加值,如表5所示。由燃料費(fèi)用節(jié)省量和電力費(fèi)用增加量計算結(jié)果可知,與實(shí)際運(yùn)行方案相比,安永線采用該安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案運(yùn)行,每年可節(jié)約燃料費(fèi)用135.3萬元,增加電力費(fèi)用3.16萬元。因此,該安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)