安家榮 李?。ㄖ袊?guó)石油大學(xué)（華東）儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院）

姚店—甘泉管線加降凝劑運(yùn)行安全與經(jīng)濟(jì)性分析

安家榮 李?。ㄖ袊?guó)石油大學(xué)（華東）儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院）

由于低輸量熱油管道在冬季運(yùn)行中會(huì)遇到安全停輸時(shí)間過(guò)短的安全隱患，生產(chǎn)單位所采取的措施有加入降凝劑和提高原油的出站溫度。通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法確定降凝劑 GY-3的最佳添加濃度和最佳熱處理溫度，進(jìn)而得出在最優(yōu)加劑條件下的原油的物性及流變特性。通過(guò)管道模擬軟件建立姚店—甘泉管線模型，對(duì)加劑前后管線運(yùn)行工況計(jì)算，得出相應(yīng)參數(shù)；并建立經(jīng)濟(jì)比較模型，通過(guò)經(jīng)濟(jì)分析后確定添加降凝劑的工況，為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)提供依據(jù)。

原油管道 低輸量 降凝劑 仿真模擬 經(jīng)濟(jì)比較

姚店—甘泉線起自姚店聯(lián)合站，止于甘泉輸油站，中間站有川口輸油站、南泥灣插輸站，全長(zhǎng)90.82km。管輸原油有：三處原油、長(zhǎng)慶青化砭原油、南泥灣原油、川口原油和各原油的混合油。管線投產(chǎn)以來(lái)輸量一直低于設(shè)計(jì)輸量。目前的運(yùn)行工況中，各站的出站溫度較高，具有節(jié)能潛力。管線在冬季運(yùn)行中，采用加劑加熱輸送和加熱輸送兩種輸送方式。

表1 姚店—甘泉線管道概況

1 降凝劑的室內(nèi)試驗(yàn)

影響降凝劑改性效果的主要因素如下：原油的組成、降凝劑與原油的適配性、降凝劑的添加量、改 性 處 理 溫 度 等[1]。 在 對(duì) 管 輸 原 油 添 加 降 凝 劑 實(shí) 驗(yàn)前，首先分別對(duì)每種原油進(jìn)行原油物性測(cè)量和流變性測(cè)量。測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，管線各原油凝點(diǎn)約為20℃，各原油在牛頓流體范圍內(nèi)黏度較小。由于管輸原油黏度較低，評(píng)價(jià)降凝劑效果時(shí)以凝點(diǎn)的降低幅度作為主要的參考。

1.1最佳加劑濃度的確定

確定降凝劑最佳加劑濃度和加劑溫度的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)是在已經(jīng)確定了降凝劑類型為GY-3的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。對(duì)于已經(jīng)確定的降凝劑，降凝效果并非是隨著加劑濃度增加和處理溫度升高而呈線性增加。

配置加入不同濃度降凝劑的各原油，通過(guò)測(cè)量相同熱處理溫度條件下加劑原油的凝點(diǎn)，進(jìn)而確定出最佳加劑濃度（表2）。

表2 管線各原油不同加劑濃度下的凝點(diǎn)

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，降凝劑的最優(yōu)加劑濃度為50×10-6。

1.2最佳加劑溫度的確定

確定了加劑濃度后，通過(guò)測(cè)量不同加劑溫度條件下原油的凝點(diǎn)，確定出最佳加劑處理溫度（表3）。

由表3可知，原油的凝點(diǎn)在加劑后有所降低，但并非加劑濃度越大熱處理溫度越高，凝點(diǎn)降低幅度才越大。根據(jù)經(jīng)濟(jì)性分析，降凝劑的最佳加劑濃度為 50×10-6，最佳熱處理溫度為 50 ℃。

1.3降凝劑對(duì)原油流變性的影響

對(duì)加劑濃度為 50×10-6、熱處理溫度為 50 ℃的川口原油進(jìn)行流變分析并與空白油樣進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)所采用的流變儀為HAKKEVT550。

根據(jù)黏度測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，姚甘管線原油在牛頓流體范圍內(nèi)黏度較小，加劑后的原油在此范圍內(nèi)并沒(méi)有降黏。在非牛頓流體范圍內(nèi)添加降凝劑后原油黏度有所降低 （圖1）。

圖1 剪切速率為 40s-1時(shí)空白油樣與加劑油樣表觀黏度對(duì)比

此外，影響降凝劑改性效果的外部因素還有重復(fù)加熱、冷卻速度、過(guò)泵剪切、管流剪切等。

2 添加降凝劑的安全與經(jīng)濟(jì)性分析

加劑輸送后不僅能降低低輸量帶來(lái)的安全隱患 ，并且?guī)?來(lái) 了 經(jīng) 濟(jì) 效益[2]。

表4 加劑前后管輸原油比較

管 道 安全運(yùn)行 的 約 束 條 件[3]是 ：

◇出站溫度小于設(shè)備或設(shè)計(jì)允許最大出站溫度；

◇進(jìn)站溫度大于安全生產(chǎn)的允許最小進(jìn)站溫度；

◇出站壓力小于管道允許最大出站壓力；

◇進(jìn)站壓力大于生產(chǎn)允許最小進(jìn)站壓力。

在2月份某輸量下，加劑前管道運(yùn)行參數(shù)與根據(jù)軟件模擬計(jì)算出的加劑后管道運(yùn)行參數(shù)的對(duì)比見表5。

表5 加劑前后運(yùn)行工況對(duì)比

通過(guò)經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算得到，在此工況下運(yùn)行1天，如果管道采用加劑加熱運(yùn)行可節(jié)省費(fèi)用約為3000 元。

3 結(jié)論

1）姚店—甘泉管線的降凝劑最佳的加劑溫度為 50 ℃、加劑濃度為 50×10-6，能有效降低管輸原油的凝點(diǎn)。在較低溫度下加劑后的原油表觀黏度比加劑前有所降低。

2）根據(jù)姚店—甘泉管線實(shí)際運(yùn)行工況，通過(guò)仿真軟件的模擬、分析、計(jì)算得到，只有冬季較低輸量時(shí)添加降凝劑才具有經(jīng)濟(jì)性。

[1]楊筱蘅,輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].東營(yíng):中國(guó)石油大學(xué)出版社,2006.

[2]李傳憲,原油流變學(xué)[M].東營(yíng):中國(guó)石油大學(xué)出版社, 2009.

[3]謝英,袁崇明,肖燕.在役埋地?zé)嵊凸艿赖洼斄窟\(yùn)行的經(jīng)濟(jì)研究[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2008(4):10-13.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.010.018

2013-06-03）

安家榮，副教授，1987年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué) （油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)），從事油氣管輸技術(shù)、油氣集輸及節(jié)能減排方面教學(xué)與 科 研 工 作 ， E-mail： anjiar@126.com， 地 址 ： 青 島 經(jīng) 濟(jì) 技 術(shù) 開 發(fā)區(qū)長(zhǎng)江西路 66號(hào)中國(guó)石油大學(xué) （華東）儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院，266580。