原油管道輸送工藝新進展

原油管道輸送工藝新進展

原油長距離輸送歷史悠久?，F在世界管道總面積超過200萬公里。近年來，管道工業(yè)的快速發(fā)展和新技術、新技術的繁榮，以及數字管道的發(fā)展。輸油方式的確定在輸油工藝方面，目前基本上采用密閉輸油，在此基礎上，再根據所輸不同原油的性質和當地條件，采用不同的輸油方式，如加熱、熱處理降凝、加輕油稀釋、摻水、添加化學劑、振動篩處理、磁化處理及順序輸送等。尤其是成品油輸送工藝國外已很成熟，能夠在同一條管線輸送上百種油品，大批量輸送。1降凝劑的應用在原油中摻入化學添加劑，主要目的是為了減阻、降凝，對于摻水輸送的管道主要起表面活性劑的作用。不同的原油加入不同品種的化學添加劑。表面活性劑注入摻水輸送管道可減少摻入水量，提高輸油效率；在多蠟易凝原油中摻入一定量的降凝劑，可降低原油的凝固點，加大站間距。目前，減阻劑的品種規(guī)格已很多，使用范圍已比較廣泛，操作程序得到簡化，現可采用計算機技術，根據原油和管道的有關資料，快速確定減阻劑的規(guī)格和用量。美國橫貫阿拉斯加原油管道首次采用高分子聚合物減阻劑，使管線輸量從16.8萬噸/天，增加到20.8萬噸/天。目前，減阻劑的應用已遍及印度、中東、近東等陸上和海底管線上。減阻效果一般在38%左右，管線增輸能力有的達50%。另外，國外注入設備已經定型化。降凝劑是降低原油凝固點和屈服應力的添加劑。國外對降凝劑的研究工作取得了很大成效。如澳大利亞的杰克—穆尼—布里斯班管線，全長1100公里，管徑為300毫米，1984年使用降凝劑后，全線實現不加熱輸送，較長時間停輸不凍管。2其它輸送方式由于世界上一些國家在致力于稠油資源的開發(fā)利用，因此近年來國外針對稠油輸送系統(tǒng)工藝的弱點，重視革新輸油工藝，其研究探索工作相當活躍，除加熱輸送方式外，其他輸送方式的一些實驗研究已取得成果并有新進展，主要是采取稠油乳化輸送、稀釋輸送、重油改質等方式。隨著稠油資源的大量開發(fā)應用，一些生物化學輸油新工藝必將發(fā)展起來。研究和采用各種物理和化學方法，尤其是化學方法，是輸送方式新型化的主要方面。多種輸送工藝將隨著試驗研究的成功不斷投入工業(yè)性應用，使輸油工藝進一步多樣化。3輸量設計不合理原油管線低輸量情況在各產油國普遍存在。因為管線是按油田高產期外輸量設計的，所以在油田開采初期和后期必然存在不滿輸現象。管線不得不采用正反輸，能耗驚人。面對這種現狀，就必須考慮采用新的輸油工藝，使其適應輸油條件變化，而常溫輸油工藝是解決低輸量的關鍵。加熱加熱研究常溫輸送一般指原油在環(huán)境溫度下輸送，管線沿途不進行加熱。目前這一技術國內外研究都很活躍。各種形式的常溫輸送工藝都在進一步的研究中，文獻報道和專利也不斷地增加。集輸合一管道所謂油氣序輸是指原油和天然氣在同一管道上按順序輸送，油氣流在管路中以單相流的形式存在。隨著近海的內地油田的大量開發(fā)，在油田外輸油氣量小且油氣走向一致的情況下可以用一條管道輸送，這樣就節(jié)省了一條管線的投資。同時也解決了油氣量不足的問題。在油氣量都不足時可用天然氣或空氣置換出油，從而實現間歇輸送。據資料，由挪威國力技術研究所設計的油氣集輸合一管道已鋪設在挪威中部海面的特伊挪油田。它在沿線設立了儲油和儲氣設施，用泵將原油和天然氣交替輸入管道，這樣就節(jié)省了一條管線的投資，降低了油氣集輸費用。4原油和原油或其他機油的序列輸送加拿大enbridge公司在很多國家，輸油管道是作為公共運輸工具使用的。面對多個貨主和不同物性的原油，順序輸送是輸油管道的常規(guī)操作。例如，加拿大Enbridge公司采用這種輸送方式已有近50年的歷史，其2000年運營的16條管道（總長1.32萬公里）中，有13條管道（總長1.11萬公里）實行原油的順序輸送，所輸原油包括重質原油（稠油）、中質原油、輕質原油和天然氣凝液（NGL）共46個品種。在同一時間，該公司所屬的管道中有多達300多個不同批次的原油、成品油和天然氣凝液。哥華明萬華加拿大貫山管道自1993年以來一直實行原油、成品油順序輸送，這是目前世界上實行原油、成品油順序輸送的主要管道。貫山管道從埃得蒙頓到溫哥華，管徑24英寸，全長約1260公里，有11個泵站，途徑洛基山脈和海岸山脈，有數百英里的管段處于大高差多起伏地帶。該管道輸送的油品包括：航煤、汽油、柴油、甲基叔丁基醚（MTBE）及原油。同一時間在管內可有30～50個批次的油品，每一批次油品的量約為2000～6萬立方米。1998年～1999年，該管道所輸油品種類及比例如下：輕質原油52%，重質原油2%，汽油23%，餾分油18%,MTBE5%。含蠟原油、要素上述幾條管道中與成品油順序輸送的原油，大多為輕質原油，也包括稠油，但沒有含蠟原油。眾所周知，含蠟原油輸送管道存在管壁蠟沉積（俗稱結蠟）的問題，故實行含蠟原油、成品油順序輸送，將面臨蠟沉積物對成品油污染的問題。成品油對蠟沉積物有溶解作用，不同成品油對蠟沉積物的溶解能力不同。同時，管流的沖刷作用也使得蠟沉積物脫離管壁進入油流中。根據試驗結果及理論分析，若實行含蠟原油與成品油的順序輸送，應仿照法國LeHavre-Paris管道的做法，即在原油批次即將結束時，投放清管器或采取其他措施清除管壁上的蠟沉積物，否則蠟沉積物將造成大量成品油污染。scad系統(tǒng)數據及通信模式監(jiān)控與數據采集SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisition）系統(tǒng)作為一項高新技術已廣泛應用于管道運輸行業(yè)，成為當今管道自動化控制系統(tǒng)的基本模式。高集成度、易于使用的系統(tǒng)的安裝和使用大大提高了規(guī)劃能力，增加了利潤，降低了成本和損耗，提高了管道輸送現代化和全員工作效率。近年來，隨著SCADA技術的發(fā)展，早期安裝實施的自動化系統(tǒng)在設備和功能上已不能滿足管線自動化的要求，許多管線都對舊的SCADA系統(tǒng)進行了更新改造。由于發(fā)達國家管線的泵站大多數為無人值守泵站，因此，在許多SCADA系統(tǒng)中，主控中心多具有遙測、遙信、遙控、遙調功能。站控端RTU（遠程終端設備）通過局域網或廣域網與主控中心和其他計算機進行通信。已由集中控制、集中管理逐步發(fā)展成為集散控制、集中管理的方式。發(fā)展更新后的SCADA系統(tǒng)的主要功能為：對全線系統(tǒng)和泵站的主要參數采集監(jiān)控；動態(tài)顯示各站運行參數、狀態(tài)、趨勢圖、工藝流程和報警情況等；對各被控站進行遙控，控制機泵啟、停和閥門開、關；運行、報警、歷史數據的存儲和記錄；運行報表、事故狀態(tài)報告的打??；運行數據的分析，方案的模擬預測和優(yōu)化；系統(tǒng)的模擬培訓；管線動態(tài)泄漏探測，瞬時模擬的報告，清管器跟蹤管理；系統(tǒng)組態(tài)、擴展，等等。隨著計算機網絡和通信技術的進一步發(fā)展，新的SCADA系統(tǒng)將提供更加開放的系統(tǒng)結構，向著智能化、網絡化的更高層次發(fā)展。SCADA系統(tǒng)未來的發(fā)展是朝著聲音控制識別，提高數據處理能力，更快的時鐘速度，更大的內存方向發(fā)展，應用軟件的功能也將在現有的基礎上更加完善，多媒體技術將被越來越多地應用，以提高系統(tǒng)操作的可視性和安全性。通信的業(yè)務特點管道通信系統(tǒng)是管道系統(tǒng)調度管理和SCADA系統(tǒng)的重要信息通道。由于輸油管道距離長、分布廣、沿途通信基礎條件差，數據傳輸流向變化大、通信業(yè)務容量小、稀路由，要求質量高、可靠性、實時性強的特點，并且目前的輸油管道對通信業(yè)務需求有語言、數據和圖像，這就對管道通信提出了更高的要求。從20世紀50年代開始，專用租用電話和微波通信一直是管道工業(yè)發(fā)達國家，如美國、加拿大、前蘇聯等長輸管道的主干線通道。20世紀70年代出現了光纖通信，80年代，衛(wèi)星通信開始步入管道通信領域，尤其近年來VSAT技術在國外管道衛(wèi)星通信上發(fā)展很快。1輸油管道通信數字微波通信起步早、發(fā)展快，具有傳輸速度高、通信容量大、傳輸頻帶寬、比較穩(wěn)定的特點，所以目前仍是輸油管道通信的主要方式之一。但由于微波通信屬地面無線通信手段，易受地形條件限制，系統(tǒng)安裝費用和操作費用高，所以近些年來發(fā)展速度減慢。2已成為長輸管道最佳通信手段之一20世紀70年代發(fā)展迅速。光纖通信系統(tǒng)的優(yōu)點在于傳輸頻帶寬、速度高、無干擾、控制功能強、耗能低、安全保密性好、施工維護方便、具有系統(tǒng)專業(yè)性、可與管道同溝敷設等，因此已成為長輸管道最佳通信手段之一。更適用于分布距離短、用戶密度大的管道。3長輸管道通信衛(wèi)星通信屬空中無線通信，它具有覆蓋面積廣、通信質量高、不受地形因素制約、設備體積小、投資少、建設周期短、較易擴容等優(yōu)點，80年代中期開始躋身于長輸管道通信。特別是近幾年VSAT衛(wèi)星通信發(fā)展較快，以其小型化、開通調試、運行維護費用低、經濟實用的優(yōu)勢，將成為長輸管道的主要通信手段。4端vst技術這是以太陽能作能源的蜂窩無線電話系統(tǒng)。其小口徑終端（VSAT）是一種體積小、造價低的衛(wèi)星地面站，它提供了數字通信的新方法，非常適合于分布廣、稀路由的情況，具有利用率高、可靠性高和費用低的特點。高壓輸送高鋼級管道技術國際管道輸送技術正在朝著長運距、大口徑、高壓力方向發(fā)展，高壓輸送要求使用強度更高、韌性更好的管線鋼，高鋼級減少鋼材消耗，降低材料費用。因此高壓輸送采用高鋼級鋼管呈強勁的發(fā)展趨勢。20世紀60年代一般采用X52鋼級，70年代普遍采用X60～X65鋼級，近年來以X70為主。據歐洲鋼管公司1997年～1999年的供貨記錄表明，用于天然氣輸送的焊管，85%是X70鋼級。1985年，德國Mnamn鋼鐵公司成功研制了X80管線鋼及直縫焊管，并鋪設了3.2公里的試驗管道，1993年，德國用X80鋼材鋪設了魯爾天然氣管道。1994年，加拿大IPSCO鋼鐵公司開始生產X80管線鋼和螺旋焊管，1996年，Stelco鋼鐵公司和Welland也研制成功X80管線鋼和螺旋鋼管。至1997年，加拿大NOVA公司已用X80鋪設了205公里的管道，大部分用螺旋焊管。日本和歐洲已試制出X90和X100鋼材，并在研究更高鋼級的管線鋼。加拿大和德國在高壓輸送高鋼級輸送管道技術方面在國際上居于領先地位。原油庫區(qū)消防技術1急救油罐低液位密封艙火災時泡沫利用率低國外的大型儲罐出現得較早，泡沫消防系統(tǒng)研究也比較早。由于液下噴射泡沫滅火系統(tǒng)不適應浮頂油罐的結構特點，對撲救浮頂油罐的火災不適用，而傳統(tǒng)的液上泡沫滅火系統(tǒng)是將泡沫產生器安裝在油罐罐壁的上方，在撲救油罐高液位密封艙火災時，泡沫利用率高，效果較好。但在撲救油罐低液位密封艙火災時，從罐壁上方噴射的泡沫容易受到風和火災時上升氣流的影響，不能準確地將泡沫送到密封艙內，因而泡沫利用率很低，滅火效果不好，在撲救油罐低液位密封艙火災時存在一定的局限性，而且在火災嚴重時若泡沫產生器損壞根本發(fā)揮不了作用。為此人們一直在努力尋找一種可以不受各種條件影響，能迅速撲救浮頂油罐火災的辦法，經過了多年的實踐和探索，比較成功的是懸鏈泡沫滅火系統(tǒng)及柔性連接泡沫滅火系統(tǒng)，獲得了美國全國消防協(xié)會的認可，國外的一些規(guī)范和標準中也逐漸引入并推薦。2數字管道的組成及作用目前國際上出現了不少新技術，較典型的是可撓性鋼管系統(tǒng)。80年代初，可撓性鋼管系統(tǒng)在國外開始使用于油罐中央排水和油罐泡沫滅火管道的柔性連接，并以其固有的優(yōu)點在國外石油和石化行業(yè)中迅速推廣應用。目前可撓性鋼管泡沫滅火系統(tǒng)已廣泛地應用于世界各大油庫，據介紹，國外的UnitedRefinery、Mobil石油公司、Shell、Arco、Exxon、bp、Caltex等公司，在煉油廠及石油公司的油庫項目中均已安裝此系統(tǒng)。走向數字化管道數字管道是應用遙感、數據收集系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、業(yè)務管理信息系統(tǒng)、計算機網絡和多媒體技術、現代通信等高科技手段，對管道資源、環(huán)境、社會、經濟等各個復雜系統(tǒng)的數字化、數字整合、仿真等信息集成的應用系統(tǒng)，并在可視化的條件下提供決策支持和服務。數字管道包含了管道勘察設計系統(tǒng)、管道建設項目管理系統(tǒng)、管道運營管理系統(tǒng)三個組成部分。其核心是管道信息數據庫。管道勘察設計系統(tǒng)包含了地質勘測子系統(tǒng)、線路設計子系統(tǒng)、陰保設計子系統(tǒng)、工藝設計子系統(tǒng)、土建設計子系統(tǒng)、總圖設計子系統(tǒng)等等，而各子系統(tǒng)所產生的信息包括管道周邊人文、地理、氣象、水文、地質、勘測、遙感信息，各專業(yè)二維、三維設計圖紙、文件，以及設備材料信息等，這些信息組成了設計信息數據庫。管道建設項目管理系統(tǒng)包括設計管理、施工管理、物資管理、進度費用管理、文控管理、HSE管理。管道運營管理系統(tǒng)是一個多個系統(tǒng)集成起來的復合系統(tǒng)，其中包括了前兩個階段產生的“竣工系統(tǒng)”，也包括了SCADA子系統(tǒng)、銷售子系統(tǒng)、管道資源管理子系統(tǒng)。數字管