油气储运技术的发展

油气储运技术的发展（转载）

2006-12-31 10:13

管道运输是综合运输体系的重要组成部分，在国民经济发展中占有重要的地位。管道运输具有输送能力大、劳动生产率高、能耗少、成本低、运输安全可靠、输送产品损失少、易于实现自动化控制等优点，这些独特的优势使得管道业发展迅速。以美国管道业为例，第一条天然气管道建于１８９１年，管道全长１９３公里，靠气田地下压力输送。在１００多年的时间里，美国管道业发展十分迅速，管道里程在世界属首位。到２００３年，液体管道里程达到２６×１０４公里，州际天然气管道达到４６×１０４公里。管道输送工艺、制管水平、防腐、自动化以及运营管理等技术也得到飞速发展，技术的发展可以使管道延伸到世界的各个角落。

我国管道事业起步较晚，最早的一条原油管道是新疆的克乌原油管道，长度仅为１４０公里。到目前为止，我国原油管道已经初步形成网络，管道建设、运营技术水平也有了很大提高。虽然与世界管道发达国家还有较大差距，但经过广大科技人员的努力，也取得了一定的成果，甚至在有些领域已经达到国际先进水平。

一、原油流变性

我国盛产多蜡原油，多蜡原油的输送一直是中国石油管道公司管道科技中心的重点研究领域，而多蜡原油的输送工艺最大的特殊点主要来自原油的流变性。为此，管道科技中心的科技人员从多蜡原油的粘度反常现象开始入手，研究揭示了在较窄的温度范围内从牛顿流体到非牛顿流体的变化，表现为假塑性、触变性、屈服假塑性等流变行为。又研究了多蜡原油的温度历史和剪切历史对流变性的影响，为多蜡原油低温输送提供了技术支持。几十年来，在原油流变学应用基础、工业应用和测量技术等方面取得了一系列成果。

１．流变学基础研究成果

研究与开发新型输油工艺，采用一些物理或化学的方法对原油进行改性，尽管作用机理不同，但宏观效果都在于改善原油的低温流变性，因此输油工艺与原油的流变性密不可分。多年来，为更好地对原油的流变性进行评价，国内一些单位开展了下列工作，初步确定了原油流变性评价体系，取得了一定的研究成果。

（１）含蜡原油相态与流型变化规律，以及表征其变化的温度参数；

（２）含蜡原油触变性及其全流变曲线；

（３）温度历史、剪切历史对含蜡原油流变性的影响；

（４）原油流变特性改性技术及综合处理管输工艺的实施；

（５）原油流变特性评价体系的初步建立与室内模拟试验方法的初步研究。

将继续开展的研究还有原油析蜡点、反常点、显触点、失流点和凝点；粘度—温度、屈服值—温度关系；析蜡强度和析蜡分布；原油触变性；原油全流变曲线和流形分析；全粘温曲线测试方法等。

２．流变测试手段

由于含蜡原油在低温下为极其复杂的流体，其流动阻力与流动过程中的温度变化历史和流动剪切变化历史有关，室内传统的泵—罐—管组成的环路，不能模拟原油在管道中长时间、长距离的流动过程。虽然通过各种办法尽量减少泵与罐对管道流场的影响，但回避不了原油进入泵加压重新进入管道的过程，而且泵的重复剪切也会改变原油的流动特性，从而使研究价值大大降低。科技中心的科技人员通过研究，提出了一种全新的研究方法和手段，开发研制成功了磁力驱动式环管流变测试装置。它将环道首尾相连，内置铁制驱动塞，由管外的磁场力带动管内驱动塞推动管内流体的流动，从而实现了在试验室用较短的管道来模拟无限长管道内流体的流动，而流体不经过剪切，一举改变了非牛顿流变试验研究没有合适管流模拟手段的窘迫局面。

该装置主要特点在于首次在国内外实现流体在环形管道内反复无限循环流动的过程，并将此过程应用于非牛顿流体流变性研究之中。首次应用磁驱动力实现对环形管道内流体的非接触方式驱动，避免了试验流体频繁过泵剪切。该项技术的开发填补了国内空白，装置获得国家发明专利。该装置一直用于试验室流变性模拟研究，测量精度在某些测量范围内，精度高于其它类型的精密流变仪。

二、输送工艺

１．原油管道

对多蜡原油而言，加热输送虽然行之有效，但加热输送能耗高、停输再启动困难等缺点迫使广大科技人员一直在寻求取代的方法，特别是东部油田处于开采中晚期，管道输量低于设计输量，甚至低于允许设计输量。在这种情况下，加热输送的热力条件不能满足管输要求，常会出现输送困难，甚至有凝管的危险。为避免管道凝管，常采用正反输交替进行，浪费了巨大的能源。在保证完成输油任务前提下，科技人员一直在寻求革新输油工艺的方法。

１低输量输送技术

低输量问题，特别是含蜡原油热输管道的超低量输送，一直是威胁部分管道安全输油的主要问题。加剂综合处理技术正是为解决管道低输量问题而研究的一种输送工艺。马惠宁输油管道是最早采用加剂综合处理输送工艺的一条管道，由于马岭原油物性较好，夏季可常温输送，春秋季采用热处理输送，冬季采用添加降凝剂综合处理技术输送，实现了一炉到底，省去了沿线的几座加热炉。正是由于马惠宁管道加剂综合热处理技术的成功应用，极大地促进了东部低输量管道的新工艺探索，先后针对低输量管道开展了输油工艺的研究，并取得成功。主要研究成果如下：

①中洛复线低输量运行研究；

②濮临线降凝剂输送研究；

③降凝剂复配及魏荆线低输量运行研究；

④鲁宁管道的加剂输送；

⑤苏丹混合油加剂常温输送工艺研究。

通过研究，基本实现了上述管道加剂常温输送，为国家作出了巨大的贡献。

（２）增输改造及混合输送技术

管道的增输主要是针对西部油田，以解决原油产量逐年增加、原有管道因老化输油能力不能满足输送要求的问题。特别是马惠宁输油管道，由于油田产量增加，管道输量将达到２００～２３０×１０４吨，原油的管道热力条件和水力条件满足不了输量的要求。为解决这个问题，开展了马惠宁管道增输改造和添加减阻剂技术研究。主要是在马惠宁已获得的节能效果的热处理、综合处理输油工艺的基础上，再次对该线做更深层次的节能技术改造。通过研究，最终实现马惠宁管道由原８５摄氏度的综合处理温度降到７５摄氏度，从而燃油单耗节省０．５３千克／吨，提出并实现了６、９月份不加热输送运行工艺，两个月节约燃油２９６．７吨，节省技术改造设备一次性投资２００万元。

针对新疆原油外输开展了库鄯线输送新星原油输送技术研究及经济评价和库鄯线常温输送与大落差地段工艺条件技术研究。其中库鄯线常温输送与大落差地段工艺条件技术研究课题获集团公司科技进步一等奖。还对水环输送工艺、原油磁处理工艺等进行了有益的探索。

（３）目前进行的重点研究项目

为配合东部原油管网节能技术改造和优化运行，开展了东北输油管网优化运行工艺研究、大庆原油结蜡规律研究、大型油罐低温储存技术研究、含蜡原油管道输油温度确定方法研究等一系列节能改造技术课题研究，为管道节能降耗、安全运行打下了良好的基础。油气管道仿真软件作为储运工艺研究的重要技术支持手段，已经引起了管道业内人事的广泛重视，管道科技中心全面引进国外先进的仿真软件并进行二次开发，通过软件可以全面制定现场试验的安全准确性，降低试验风险，同时还可以提高工艺研究人员的设计水平，使得工艺研究真正立足于设计而高于设计的目标，更好地满足管道工艺技术的要求。

２．天然气管道

天然气作为２１世纪的清洁能源已经引起各国的极大关注，管道作为天然气输送唯一的运输手段在世界发达国家得到迅速发展，天然气管道里程已经远远超过液体管道。我国由于天然气利用水平较低，早期天然气管道主要集中在四川。