原油流動(dòng)保障2015-3-9-2-給克拉瑪依講

原油管道流動(dòng)保障技術(shù)介紹流動(dòng)保障項(xiàng)目組2015年3月9日22匯報(bào)提綱一、技術(shù)背景與技術(shù)需求二、技術(shù)成果簡(jiǎn)介三、工業(yè)技術(shù)應(yīng)用情況

3我國(guó)在海內(nèi)外所產(chǎn)原油80%以上為易凝高粘原油。此類原油凝點(diǎn)高、粘度大，常溫下流動(dòng)性差，造成原油管道在運(yùn)行停輸及清管過程中可能面臨以下風(fēng)險(xiǎn)：1）運(yùn)行過程中發(fā)生初凝；2）停輸后發(fā)生凝管；3）清管過程中發(fā)生蠟堵。一、技術(shù)背景41）運(yùn)行過程中發(fā)生初凝在管道運(yùn)行過程中，特別是低輸量管道，當(dāng)進(jìn)站溫度過低、油品物性波動(dòng)較大或遇到雨雪等惡劣天氣時(shí)，存在進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)的可能，即發(fā)生初凝（壓力逐漸上升流量逐漸下降），如果不及時(shí)采取措施將發(fā)生凝管。一、技術(shù)背景52）停輸后發(fā)生凝管由于管道停輸時(shí)間過長(zhǎng)，沿線溫降較大，造成部分管段原油呈現(xiàn)較強(qiáng)的觸變性，使得管道再啟動(dòng)壓力大于管道設(shè)計(jì)壓力造成凝管。一、技術(shù)背景63）清管過程中發(fā)生蠟堵由于管道沿線結(jié)蠟量較大，或局部結(jié)蠟厚度過大，造成在管道所能承受的壓力范圍內(nèi)無法推動(dòng)清管器前行，即發(fā)生蠟堵。一、技術(shù)背景7為保證原油管道安全平穩(wěn)運(yùn)行，避免管道在運(yùn)行、停輸和清管過程中的各種風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)做好以下幾個(gè)方面工作：

一、技術(shù)需求1）原油流變機(jī)理及流變性測(cè)量原油的流動(dòng)性隨管道的流速、溫度、壓力變化過程發(fā)生很大改變，必須掌握原油流動(dòng)性機(jī)理，測(cè)量原油流變特征。2）原油管輸過程模擬管道輸送涉及多種復(fù)雜的熱力與水力過程。掌握各種輸送條件下管道的熱力與水力特性，必須借助管輸過程模擬手段。83）降凝劑定制及工業(yè)應(yīng)用傳統(tǒng)的加熱輸送，須設(shè)置密集的加熱站，管道建設(shè)投資大、能耗高、安全隱患多、運(yùn)行靈活性差，一些低輸量管道甚至無法運(yùn)行，必須改善原油流動(dòng)性。4）流動(dòng)安全性評(píng)價(jià)要保證含蠟原油管道在安全平穩(wěn)運(yùn)行的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗運(yùn)行，必須全面評(píng)價(jià)管道的安全狀況，實(shí)現(xiàn)安全與能耗之間可控調(diào)節(jié)。一、技術(shù)需求99匯報(bào)提綱一、技術(shù)背景與技術(shù)需求二、技術(shù)成果簡(jiǎn)介三、工業(yè)技術(shù)應(yīng)用情況

1010二、流動(dòng)保障技術(shù)成果整體介紹：流動(dòng)保障技術(shù)成果是依托于油氣管道流動(dòng)保障實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室是“油氣管道輸送安全國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室”、“集團(tuán)公司油氣儲(chǔ)運(yùn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”的重要組成部分。本實(shí)驗(yàn)室的主要作用是依托實(shí)驗(yàn)儀器掌握原油流變機(jī)理和原油在管輸過程中的流動(dòng)狀態(tài)，以評(píng)價(jià)原油管道的安全狀況，制定即安全又經(jīng)濟(jì)的輸送方案；研發(fā)出新產(chǎn)品、新工藝以降低原油粘度和凝點(diǎn)，改善原油的流動(dòng)特性，提高原油管輸過程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。1111二、流動(dòng)保障技術(shù)成果技術(shù)成果一：原油流變機(jī)理及流變性測(cè)量①

流變表征體系和流變測(cè)量通過不同指標(biāo)來表示原油流變的不同特性，明確了相關(guān)指標(biāo)的測(cè)量方法和原油流變的影響因素；②

數(shù)學(xué)描述建立了原油隨溫度及流動(dòng)過程變化的多個(gè)數(shù)學(xué)模型。1212二、流動(dòng)保障技術(shù)成果知識(shí)產(chǎn)權(quán)：發(fā)明專利石油產(chǎn)品凝點(diǎn)的精確測(cè)試方法及裝置石油產(chǎn)品傾點(diǎn)的精確測(cè)試方法及裝置制定相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：1313二、流動(dòng)保障技術(shù)成果技術(shù)成果二：原油管輸過程模擬管輸原油流動(dòng)狀態(tài)全模擬裝置雙管差壓對(duì)比室內(nèi)小型環(huán)道寶坻環(huán)道1414二、流動(dòng)保障技術(shù)成果知識(shí)產(chǎn)權(quán)發(fā)明專利7項(xiàng)：實(shí)用新型專利5項(xiàng)：1515二、流動(dòng)保障技術(shù)成果技術(shù)成果三：降凝劑定制及工業(yè)應(yīng)用發(fā)明了GY2降降凝劑和納米降凝劑，可將大慶原油凝點(diǎn)由33℃降至18℃，成功解決了大慶原油降凝降粘的世界性難題。2013年獲得ASME全球管道獎(jiǎng)、中國(guó)石油與化工聯(lián)合會(huì)發(fā)明一等獎(jiǎng)。

移動(dòng)降凝劑注入裝置1616二、流動(dòng)保障技術(shù)成果知識(shí)產(chǎn)權(quán)：降凝劑定制及工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)18項(xiàng)1717二、流動(dòng)保障技術(shù)成果技術(shù)成果四：

流動(dòng)安全性評(píng)價(jià)利用所建立的原油流動(dòng)性數(shù)學(xué)模型，以及通過多級(jí)放大試驗(yàn)結(jié)果修正的傳熱、結(jié)蠟、停輸再啟動(dòng)等模型，基于高效數(shù)值算法，開發(fā)了冷熱油交替輸送、間歇輸送、管道結(jié)蠟預(yù)測(cè)、停輸再啟動(dòng)、流動(dòng)安全評(píng)價(jià)等軟件，實(shí)現(xiàn)了管道各種運(yùn)行工況的準(zhǔn)確計(jì)算，評(píng)價(jià)管道的安全狀況和制定即安全又經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方案。1818二、流動(dòng)保障技術(shù)成果知識(shí)產(chǎn)權(quán)：軟件著作權(quán)11項(xiàng)1919匯報(bào)提綱一、技術(shù)背景與技術(shù)需求二、技術(shù)成果簡(jiǎn)介三、工業(yè)技術(shù)應(yīng)用情況

2020三、工業(yè)技術(shù)應(yīng)用情況在原油流變機(jī)理及測(cè)量、管輸過程模擬、降凝劑定制機(jī)工業(yè)應(yīng)用技術(shù)成果上，形成了兩大工業(yè)應(yīng)用技術(shù)：1）易凝高粘原油加劑改性輸送技術(shù)2）原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)2121易凝高粘原油加劑改性輸送技術(shù)1、加劑改性輸送技術(shù)易凝高粘原油加劑改性輸送，降低了輸油溫度，減少了加熱站，提高了安全性，應(yīng)用于西部原油管道、長(zhǎng)慶、哈中、蘇丹、乍得等多條管道。2222易凝高粘原油加劑改性輸送技術(shù)2、順序輸送技術(shù)通過加劑改善易凝高粘原油流動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)了順序輸送平穩(wěn)運(yùn)行，應(yīng)用于東北管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了俄羅斯原油和大慶原油的順序輸送；應(yīng)用于西部原油管道，實(shí)現(xiàn)了哈薩克斯坦原油與三種國(guó)產(chǎn)原油的順序輸送。233、冷熱油交替輸送技術(shù)在同一管道輸送易凝高粘原油與輕質(zhì)原油時(shí)，為了維持管道的溫度場(chǎng)，通常輕質(zhì)原油也要加熱，浪費(fèi)能源。加劑原油的輸送溫度可顯著降低，實(shí)現(xiàn)了與不加熱輕質(zhì)油的交替輸送。應(yīng)用于西部原油管道，實(shí)現(xiàn)了吐哈原油與其他原油的冷熱油交替輸送。實(shí)現(xiàn)了85%管輸原油的不加熱安全輸送。易凝高粘原油加劑改性輸送技術(shù)244、間歇輸送技術(shù)

易凝高粘原油加劑輸送顯著延長(zhǎng)了管道的安全停輸時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)超低輸量條件下的間歇輸送。應(yīng)用于中朝、任京、西部管道等原油管道，保障了管道的安全靈活運(yùn)行。易凝高粘原油加劑改性輸送技術(shù)2525原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)25原油管道流動(dòng)安全管理現(xiàn)狀傳統(tǒng)方法：采用確定性方法；確定性方法不足：某些情況組合可能產(chǎn)生危險(xiǎn)工況，不能全面反映管道的流動(dòng)安全狀況。沒有考慮影響因素的不確定性，無法對(duì)管道運(yùn)行的安全程度進(jìn)行量化。26控制指標(biāo)：進(jìn)站溫度高于凝點(diǎn)以上3℃；不足：對(duì)不同原油、不同管道、不同季節(jié)、不同輸量及地溫條件等，以相同的凝點(diǎn)3℃以上作為進(jìn)站溫度，其安全裕量是不同的，導(dǎo)致一方面大部分管道流動(dòng)安全余量過大、能耗過高，另一方面對(duì)于特殊條件下的管道安全余量不足。是經(jīng)驗(yàn)式管理模式，無法全面評(píng)價(jià)管道的安全狀況，不能實(shí)現(xiàn)安全與能耗之間的權(quán)衡。原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)27新的方法：不確定性方法在集成以往成果基礎(chǔ)上，提出了一種新的流動(dòng)安全管理方法--基于可靠性原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)方法，該方法能夠確定管道的可靠度，解決了傳統(tǒng)方法對(duì)安全無法量化的難題。建立了配套的原油管道流動(dòng)安全管理體系，形成規(guī)范的流程化的有機(jī)整體，包含：作業(yè)步驟，作業(yè)流程，標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)和相關(guān)的原油管道工藝計(jì)算方法。流動(dòng)安全精細(xì)化管理原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)28基于可靠性原油管道流動(dòng)安全管理體系-作業(yè)步驟原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)29原油管道流動(dòng)安全管理體系的作用：首次實(shí)現(xiàn)了管道流動(dòng)安全狀況的全面管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)具有不同幾何尺寸、不同環(huán)境下、輸送不同性質(zhì)原油的管道，采用相同的標(biāo)準(zhǔn)和流程進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了管道安全與能耗之間的定量權(quán)衡，為管道設(shè)計(jì)、運(yùn)行以及維搶修資源的配置等提供技術(shù)支持，為實(shí)現(xiàn)管道流動(dòng)安全的可控管理提供了重要的技術(shù)手段。原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)30基于可靠性的原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)軟件

是一套集成以往研究成果，如原油流變性預(yù)測(cè)、結(jié)蠟分析和預(yù)測(cè)、非穩(wěn)態(tài)熱力水力計(jì)算等核心模塊，采用基于可靠性的極限狀態(tài)分析方法，對(duì)原油管道整個(gè)運(yùn)行期間的流動(dòng)安全狀況進(jìn)行全面評(píng)價(jià)的通用軟件。

原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)31軟件性能：

穩(wěn)定性：穩(wěn)定性良好；精度：溫度平均偏差小于0.3℃；效率：比數(shù)值算法效率提高了450倍。原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)32采用基于可靠性的原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)軟件，對(duì)秦京線、惠寧線和慶鐵三線的流動(dòng)安全狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，確定了不同管段不同月份的安全等級(jí)，對(duì)安全裕量過高的提出了降低能耗的運(yùn)行方式，對(duì)安全裕量過低的提出了保證管道安全運(yùn)行的流動(dòng)保障措施。原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)33結(jié)論：1、惠寧線總體上絕大多數(shù)月份安全等級(jí)較高，流動(dòng)安全性較好；2、部分月份管道運(yùn)行存在進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)的可能性，應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)視，如3月和4月；3、部分月份管道運(yùn)行發(fā)生初凝的可能性較大，應(yīng)做好搶修等必要的準(zhǔn)備，盡量采取措施改變目前輸送工藝參數(shù)，如4月份。4、部分月份安全裕量過高，存在一定的節(jié)能空間，如11月和12月。1、惠寧線流動(dòng)安全評(píng)價(jià)結(jié)果惠寧線2012年CFSI評(píng)價(jià)等級(jí)站間1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月惠安堡-孫家灘111211111111孫家灘-滾泉112211111111滾泉-渠口112311111111渠口-石空122211111111原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)342012年11月渠口、石空進(jìn)站溫度均降低2℃，安全等級(jí)可以接受；12月份渠口、石空進(jìn)站溫度均降低3℃，安全等級(jí)可以接受。(1)降低進(jìn)站溫度，提高經(jīng)濟(jì)效益惠寧線2012年11月、12月降低進(jìn)站溫度CFSI計(jì)算結(jié)果時(shí)間站間實(shí)際進(jìn)站溫度降低進(jìn)站溫度-1℃-2℃-3℃CFSI等級(jí)CFSI等級(jí)CFSI等級(jí)2012年11月滾泉-渠口33.28111渠口-石空31.812-2012年12月滾泉-渠口31.63111渠口-石空31.8111原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)352012年10月份允許停輸時(shí)間由32h，延長(zhǎng)至48小時(shí)后，管線綜合流動(dòng)安全狀況還是可以接受的。(2)延長(zhǎng)停輸時(shí)間，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)停輸惠寧線2012年10月降低進(jìn)站溫度CFSI計(jì)算結(jié)果站間32h36h48hCFSI等級(jí)CFSI等級(jí)CFSI等級(jí)惠安堡-孫家灘111孫家灘-滾泉111滾泉-渠口112渠口-石空111寶坻-大興111大興-石樓111原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)362012年4月渠口站進(jìn)站溫度提高2℃，由25℃提高到27℃，其安全等級(jí)可由3級(jí)提高到2級(jí)。(3)提高進(jìn)站溫度，保障流動(dòng)安全惠寧線2012年4月提高進(jìn)站溫度后流動(dòng)安全性評(píng)價(jià)結(jié)果時(shí)間站間實(shí)際進(jìn)站溫度提高進(jìn)站溫度+1℃+2℃CFSI等級(jí)CFSI等級(jí)2012年4月滾泉-渠口25.1322原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)37結(jié)論：1、慶鐵三線全線各個(gè)站間安全等級(jí)都較高，流動(dòng)安全性較好；2、對(duì)停輸時(shí)間較短的月份，可以適當(dāng)延長(zhǎng)停輸時(shí)間，為管線全面檢修爭(zhēng)取時(shí)間；3、對(duì)進(jìn)站溫度較高的站間，可以適當(dāng)降低進(jìn)站溫度，得到的經(jīng)濟(jì)效益顯著。2、慶鐵三線流動(dòng)安全評(píng)價(jià)結(jié)果

慶鐵三線線2013年CFSI評(píng)價(jià)等級(jí)站間1月2月3月4月5月6月7月8月林源-太陽(yáng)升11111111太陽(yáng)升-新廟11111111新廟-牧羊11111111牧羊-農(nóng)安11111111農(nóng)安-垂楊11111111垂楊-梨樹11111111梨樹-昌圖11111111昌圖-鐵嶺11111111原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)382013年牧羊、垂楊進(jìn)站溫度均降低2℃，8月昌圖進(jìn)站溫度降低1.5℃其安全等級(jí)可以接受。(1)降低進(jìn)站溫度，提高經(jīng)濟(jì)效益慶鐵三線線降低進(jìn)站溫度CFSI計(jì)算結(jié)果站間實(shí)際進(jìn)站溫度降低進(jìn)站溫度-1℃-1.5℃-2℃CFSI等級(jí)CFSI等級(jí)CFSI等級(jí)新廟-牧羊2月37.37111農(nóng)安-垂楊5月35.05112梨樹-昌圖8月33.5912-原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)392013年3月份允許停輸時(shí)間由20h，延長(zhǎng)至36小時(shí)后，管線綜合流動(dòng)安全狀況是可以接受的。(2)延長(zhǎng)停輸時(shí)間，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)停輸慶鐵三線線2013年3月降低延長(zhǎng)停輸時(shí)間CFSI計(jì)算結(jié)果站間20h28h36hCFSI等級(jí)CFSI等級(jí)CFSI等級(jí)林源-太陽(yáng)升111太陽(yáng)升-新廟111新廟-牧羊111牧羊-農(nóng)安111農(nóng)安-垂楊111垂楊-梨樹111梨樹-昌圖112昌圖-鐵嶺111原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)40結(jié)論：1、秦京線2013年全年安全等級(jí)較高，管道運(yùn)行進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)和停輸后再啟動(dòng)困難的概率很小，流動(dòng)安全性較好，存在一定的節(jié)能降耗運(yùn)行空間；2、部分月份管道運(yùn)行存在進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)的可能性，應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)視，如4月和7月。秦京線2013年流動(dòng)安全性評(píng)價(jià)等級(jí)站間1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月秦皇島-昌黎111211211111昌黎-遷安111211211111遷安-豐潤(rùn)212221111111豐潤(rùn)-寶坻111111111111寶坻-大興131111111111大興-石樓1