趙 寧

(盤錦職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 盤錦 124000)

油氣儲(chǔ)運(yùn)可分為油氣儲(chǔ)存和油氣運(yùn)輸兩部分。油氣儲(chǔ)存根據(jù)儲(chǔ)存介質(zhì)分為原油儲(chǔ)存和天然氣儲(chǔ)存。儲(chǔ)罐是常用的油氣儲(chǔ)存設(shè)施，目前浮頂罐被廣泛應(yīng)用于原油儲(chǔ)存中。相較于原油，天然氣的壓縮性較強(qiáng)，儲(chǔ)存過程中天然氣狀態(tài)參數(shù)關(guān)系變化復(fù)雜，使得氣態(tài)形式儲(chǔ)存天然氣的難度加大。目前，天然氣儲(chǔ)存以液化氣形式為主，經(jīng)計(jì)量、凈化處理，對(duì)達(dá)到外輸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的天然氣進(jìn)行壓縮，將液化天然氣儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐中。與鐵路、公路、水路等運(yùn)輸方式相比，管道輸送有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的油氣生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)得到了快速發(fā)展。油氣儲(chǔ)運(yùn)條件的改變?cè)斐捎蜌庹舭l(fā)損耗，導(dǎo)致資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，特別是烴類碳?xì)浠衔镆兹肌⒁妆忍匦?，使得油氣?chǔ)運(yùn)安全問題尤為突出。為實(shí)現(xiàn)油氣資源的安全生產(chǎn)和高效利用，需要深入研究油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)。

1 管道輸送技術(shù)

1.1 原油管道

我國(guó)原油多有高凝、高黏、高含蠟的特點(diǎn)，簡(jiǎn)稱為“三高”原油，也稱易凝、高黏油品。等溫輸送過程中，因含蠟量高，管壁結(jié)蠟情況嚴(yán)重，油品黏度大造成摩阻損失嚴(yán)重，特別是環(huán)境溫度遠(yuǎn)低于原油凝點(diǎn)時(shí)，上述問題更為突出。為此，高凝、高黏原油常采用加熱輸送方式，通過提高油品溫度降低油品黏度，降低摩阻損失，保證油品溫度高于凝點(diǎn)，避免出現(xiàn)凝管事故。但加熱輸送能耗高，且存在停輸再啟動(dòng)困難等問題，目前，為避免發(fā)生凝管事故，常采用正反輸交替方式輸油，能源消耗巨大。

1.2 成品油管道

長(zhǎng)輸管道輸送成品油一般采用順序輸送方式。順序輸送是同一管道按一定順序不間斷輸送不同油品，采用該方式輸油的主要原因是成品油種類多但批量少，當(dāng)運(yùn)距較長(zhǎng)時(shí)，為每一種油品單獨(dú)敷設(shè)管道成本高，不具備可行性。在發(fā)達(dá)國(guó)家，成品油主要通過管道輸送，我國(guó)管道順序輸送技術(shù)發(fā)展較晚，主要借鑒引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，累積了建設(shè)和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，為成品油管道發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1.3 天然氣管道

天然氣長(zhǎng)輸管道管徑大、壓力高，在發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展迅速，我國(guó)由于天然氣利用水平低，輸氣管道發(fā)展起步較晚。近幾年，天然氣管道發(fā)展迅速，1997年投產(chǎn)的陜京輸氣管道標(biāo)志著我國(guó)邁出了追趕天然氣管道世界先進(jìn)水平的第一步，2004年建成投產(chǎn)的西氣東輸管道意味著管道建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展期[1]。

2 特殊區(qū)域油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)

2.1 海洋油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)

據(jù)第三次油氣資源評(píng)價(jià)結(jié)果表明，我國(guó)海洋石油和天然氣資源量分別占世界總量的23%和30%[2]。我國(guó)渤海、東海、南海油氣資源豐富，隨陸地石油資源開發(fā)程度的不斷深入，我國(guó)開始進(jìn)軍海洋石油領(lǐng)域。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，海洋油氣開發(fā)技術(shù)仍較落后，特別是深海領(lǐng)域，受海洋特殊環(huán)境影響，水流速度、水溫、海底特殊地質(zhì)地貌都給海洋油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展造成了一定阻礙，如管道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)與海底特殊區(qū)域特點(diǎn)的適應(yīng)性等問題。目前，我國(guó)海洋油氣儲(chǔ)運(yùn)水平已有所提高，基本實(shí)現(xiàn)了自主創(chuàng)新，并積累了一定的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2.2 多年凍土地帶長(zhǎng)輸管道敷設(shè)技術(shù)

伴隨油氣國(guó)際貿(mào)易的不斷深入發(fā)展，長(zhǎng)輸管道的重要性愈加凸顯。管道敷設(shè)環(huán)境復(fù)雜，不可避免需要穿越我國(guó)凍土地帶，如我國(guó)西部高原和東北高緯度地區(qū)。據(jù)有關(guān)資料表明，凍土地帶管道受凍融和融沉危害影響，管道出現(xiàn)凍脹、翹曲乃至拱出地面的情況，給管道的安全運(yùn)行造成極大影響[3]。外國(guó)現(xiàn)有技術(shù)難以解決我國(guó)凍土管道敷設(shè)難題，因此，對(duì)凍土地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)管道敷設(shè)地基穩(wěn)定性，完善建立土壤溫度與管道位移關(guān)系等成為我國(guó)亟需解決的技術(shù)難題。

3 天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)

天然氣水合物即可燃冰，是天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)，因其外觀像冰，遇火即燃，因此被稱為可燃冰[4]。天然氣是一種對(duì)環(huán)境友好的清潔能源，但氣態(tài)天然氣存在運(yùn)輸問題。應(yīng)利用水合物生成條件及自身特點(diǎn)，對(duì)天然氣水合物有效存儲(chǔ)，利用水合物固相特征完成天然氣輸送，解決管輸堵塞問題。有關(guān)文獻(xiàn)顯示，1 m3天然氣水合物的儲(chǔ)氣量可達(dá)150～180 m3，對(duì)比液化氣管道輸送，以水合物形式儲(chǔ)運(yùn)天然氣，可減小儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施體積，使生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸費(fèi)用至少降低26%。油氣儲(chǔ)運(yùn)發(fā)展思路轉(zhuǎn)變的同時(shí)形成了一種全新的油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)——天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，它是將天然氣水合物進(jìn)行有效存儲(chǔ)，既達(dá)到有效利用天然氣水合物的目的，又達(dá)到提高油氣儲(chǔ)運(yùn)質(zhì)量的目的[5]。

4 油氣混輸技術(shù)

我國(guó)在長(zhǎng)輸管道混輸技術(shù)和海底混輸增壓技術(shù)方面與國(guó)外差距明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：長(zhǎng)期依賴國(guó)外多相流動(dòng)態(tài)計(jì)算軟件，因其不具有普遍適用性，無(wú)法從根本上解決我國(guó)混輸問題；國(guó)產(chǎn)混輸泵的功率與國(guó)際先進(jìn)水平差距懸殊，泵型單一制約多相混輸技術(shù)的發(fā)展；目前無(wú)法自主制造大型段塞流捕集器，最大段塞流捕集器的容積設(shè)計(jì)參數(shù)與國(guó)際工程實(shí)際應(yīng)用容積差距頗大。

5 油氣存儲(chǔ)技術(shù)

5.1 地下鹽穴庫(kù)

我國(guó)鹽礦蘊(yùn)藏豐富，鹽穴庫(kù)發(fā)展前景廣闊，金壇儲(chǔ)氣庫(kù)一期工程建成投產(chǎn)于西氣東輸管道調(diào)峰庫(kù)建設(shè)時(shí)期，為儲(chǔ)氣鹽穴庫(kù)的設(shè)計(jì)與建設(shè)累積了一些經(jīng)驗(yàn)。鹽穴庫(kù)的造價(jià)約為地面鋼制儲(chǔ)罐庫(kù)的1/3，成本低，但在技術(shù)研究和工程實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)和能力與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比差距明顯。

5.2 地下水封洞

地下水封洞庫(kù)與地面庫(kù)相比，在安全性、經(jīng)濟(jì)性等方面表現(xiàn)出較大優(yōu)勢(shì)，我國(guó)廣大地區(qū)具備符合建設(shè)地下水封洞的地質(zhì)和水文條件，因此地下水封洞在我國(guó)有著廣闊的發(fā)展前景[6]。目前，我國(guó)已建和在建地下水封洞庫(kù)均采取中外聯(lián)合設(shè)計(jì)方式，缺少獨(dú)立設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行地下水封洞庫(kù)的經(jīng)驗(yàn)，難以掌握關(guān)鍵技術(shù)。

5.3 吸附儲(chǔ)氣技術(shù)

吸附儲(chǔ)氣技術(shù)工作原理是活性炭作為吸附劑以特殊方式充填至儲(chǔ)氣容器中，吸附劑表面分子與氣體分子間作用力大于氣體分子間作用力，氣體被吸附于活性炭表面，氣體分子充滿吸附劑微孔內(nèi)，且微孔中氣體密度大于被吸附氣體主體密度，使得吸附儲(chǔ)氣技術(shù)在存儲(chǔ)同等體積氣體的情況下，儲(chǔ)氣壓力降低約10倍。該技術(shù)目前面臨的主要問題是：天然氣在吸附、脫附過程中的熱效應(yīng)問題，吸附劑的再生、更換問題，進(jìn)氣凈化處理問題。吸附儲(chǔ)氣技術(shù)在存儲(chǔ)天然氣容積方面優(yōu)勢(shì)明顯，也可用于回收油氣田生產(chǎn)過程中的游離天然氣，發(fā)展前景良好。

6 結(jié)論

現(xiàn)代化發(fā)展對(duì)油氣資源需求逐漸增大，應(yīng)積極開展國(guó)際交流，借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，立足國(guó)內(nèi)實(shí)際情況，不斷提高科研能力，加強(qiáng)理論創(chuàng)新，與工程實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)油氣資源安全生產(chǎn)和高效利用。