成品油管道技術(shù)

成品油管道順序輸送技術(shù)

內(nèi)容一、國內(nèi)外成品油管道水平二、成品油管道與市場的關(guān)系三、油品質(zhì)量與混油問題四、成品油管道的批量跟蹤和運(yùn)行調(diào)度五、成品油管道的安全及優(yōu)化運(yùn)行六、成品油管道發(fā)展趨勢石油大學(xué)（北京）一、國內(nèi)外成品油管道水平世界成品油管道概述

成品油管道最具代表性的是美國的科洛尼爾成品油管道系統(tǒng)，該系統(tǒng)是當(dāng)今世界上最龐大、最復(fù)雜的成品油管道系統(tǒng)。科洛尼爾成品油管道始建于1962年，經(jīng)過多次擴(kuò)建，現(xiàn)在規(guī)模已是初建時(shí)的兩倍多，目前主干線長4616km，支線長約3378km，全系統(tǒng)有10座輸入站、82座泵站、281處交油站。順序輸送各種牌號的成品油達(dá)118種，年輸量達(dá)到9300×104t，石油大學(xué)（北京）石油大學(xué)（北京）科洛尼爾輸油干線及部分支線走向示意圖

一、國內(nèi)外成品油管道水平世界成品油管道概述

全美國消耗的輕質(zhì)油品中有1/6是經(jīng)過科洛尼爾成品油管道輸送的。目前，世界上有成品油管道約40萬公里，在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟。石油大學(xué)（北京）我國成品油管道水平

1977年建成的格爾木至拉薩管道；1995年投用的撫順至營口鲅魚圈的成品油管道；

1996年投產(chǎn)的克拉瑪依至烏魯木齊成品油管道；

2000年投產(chǎn)的鎮(zhèn)海煉化至杭州康橋成品油管道。這些管道大都輸汽油和柴油。

石油大學(xué)（北京）一、國內(nèi)外成品油管道水平我國成品油管道水平

2002年9月29日投產(chǎn)的蘭成渝成品油管道，全長1251km，管徑為508/457/323.9mm順序輸送汽油和柴油。沿途地勢連綿起伏、最大落差達(dá)2254.9m，中間分輸站多達(dá)13個(gè)，面向15個(gè)油庫分輸。蘭成渝成品油管道的地形要比我們常提到的庫—鄯大落差輸油管道復(fù)雜得多。石油大學(xué)（北京）一、國內(nèi)外成品油管道水平石油大學(xué)（北京）蘭成渝成品油管道地形及站場分布示意圖整體技術(shù)評價(jià)

我國基本上掌握了復(fù)雜地形（大落差）、多出口成品油管道的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理技術(shù)，但對成品油管網(wǎng)和更多品種的輸送與國外有一定的差距。我們管道輸送的油品品種少（僅汽油和柴油）、油品質(zhì)量僅能滿足當(dāng)前水平、大量航煤沒有進(jìn)入管道輸送、管道保護(hù)不夠等。石油大學(xué)（北京）一、國內(nèi)外成品油管道水平二、成品油管道與市場的關(guān)系成品油管道隨市場的發(fā)展而發(fā)展隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，燃料的需求必將快速增長，繼續(xù)依靠鐵路、汽車和船舶運(yùn)輸油料已不能夠滿足市場的需求。同時(shí)，成品油市場規(guī)模的形成及其不斷發(fā)展，為成品油管道的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。國內(nèi)外管道的發(fā)展實(shí)例表明，成品油管道是隨著成品油市場的發(fā)展而發(fā)展的。石油大學(xué)（北京）二、成品油管道與市場的關(guān)系成品油管道分輸點(diǎn)需對應(yīng)市場而設(shè)置成品油管道的市場分布在管道沿線和終點(diǎn)，因此，管道沿線需設(shè)有多個(gè)分輸站。管道分輸站設(shè)得越多運(yùn)行難度越大。為了滿足沿線市場的需求，管道設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中必須控制管道各時(shí)段沿線的分輸量和管輸量，以保證安全平穩(wěn)地運(yùn)行管道和減少混油量。石油大學(xué)（北京）二、成品油管道與市場的關(guān)系成品油管道必須適應(yīng)市場的變化要能適應(yīng)市場的變化；可輸送的油品范圍很寬；輸油量和油品種類隨季節(jié)變化；建設(shè)和運(yùn)行時(shí)必須考慮盡可能地適應(yīng)市場的需要，同時(shí)也必須考慮管道的效益。石油大學(xué)（北京）二、成品油管道與市場的關(guān)系成品油管道的經(jīng)濟(jì)和社會效益在世界各國較長距離的成品油運(yùn)輸方式基本上都采用管道。例如，美國的三種主要成品油運(yùn)輸方式比例為：管道60%、公路接近40%、鐵路約1%，這里的公路運(yùn)輸主要是短途轉(zhuǎn)接油品。石油大學(xué)（北京）二、成品油管道與市場的關(guān)系成品油管道的經(jīng)濟(jì)和社會效益

管道運(yùn)輸?shù)膬?yōu)越性：1、管道運(yùn)輸平穩(wěn)；2、采用該方式安全系數(shù)高；3、采用該方式油品質(zhì)量能夠得到保證；4、損耗比較少、運(yùn)費(fèi)低、不占地，不浪費(fèi)土地資源、污染低。在成品油干線分輸方面，要通過經(jīng)濟(jì)比較確定分輸油的接轉(zhuǎn)方式。石油大學(xué)（北京）三、油品質(zhì)量與混油問題

油品在管道中運(yùn)移時(shí)由于相鄰油品的性質(zhì)不同會產(chǎn)生混油；混油界面經(jīng)過泵站時(shí)會由于泵的攪動產(chǎn)生混油；泵站進(jìn)行油品切換也會造成一段初始混油；停輸也會造成混油的增加。成品油管道在順序輸送時(shí)，要盡量減少混油損失。

石油大學(xué)（北京）三、油品質(zhì)量與混油問題混油機(jī)理

沿程混油的產(chǎn)生是基于兩個(gè)基本的機(jī)理：對流傳遞和擴(kuò)散傳遞。對流傳遞過程是由速度場不均勻引起，它使混油軸向伸展不斷增大；擴(kuò)散傳遞又包括軸向擴(kuò)散和橫向擴(kuò)散，軸向擴(kuò)散促進(jìn)軸向伸展，而橫向擴(kuò)散卻對軸向伸展有抑制作用。湍流時(shí)的混油大大少于層流。石油大學(xué)（北京）三、油品質(zhì)量與混油問題混油機(jī)理

管道運(yùn)行中的輸量調(diào)節(jié)、中途分輸或進(jìn)油、油品交替、管徑變化等引起流速變化都將影響輸送中形成的混油量。在眾多管道上的實(shí)驗(yàn)表明，停輸會增加混油。

石油大學(xué)（北京）三、油品質(zhì)量與混油問題混油濃度分布規(guī)律及混油計(jì)算

在兩種不同油品接觸面上，混油濃度曲線大致呈“S”形。國內(nèi)外對湍流擴(kuò)散引起的混油進(jìn)行了大量研究，得到了一些公式，但由于混油機(jī)理的復(fù)雜性，至今沒有一個(gè)公認(rèn)的與實(shí)際完全吻合的計(jì)算公式。計(jì)算混油長度比較常用的方法Austin和Palfrey總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式。石油大學(xué)（北京）三、油品質(zhì)量與混油問題混油濃度分布規(guī)律及混油計(jì)算

將成品油管道全線的泵站、分輸站、減壓站、變徑點(diǎn)、地形起伏特征點(diǎn)抽象為節(jié)點(diǎn)，起點(diǎn)為首站，終點(diǎn)為末站來進(jìn)行混油分析。

1)

隨著輸量的提高，混油長度均減??；

2)

隨著距離和流速的增加，高差的影響越來越?。?/p>

3)

隨著輸送距離的增大，混油量增長減慢；石油大學(xué)（北京）三、油品質(zhì)量與混油問題混油濃度分布規(guī)律及混油計(jì)算

4)

可將混油形成分為大致3個(gè)區(qū)：混油增長區(qū)（0～400km范圍內(nèi)）：67%的混油在此形成；混油發(fā)展區(qū)（400～800km范圍內(nèi)）：25%的混油在此區(qū)間形成；混油緩變區(qū)（800km～終點(diǎn)范圍內(nèi)）：混油量增長很緩慢，在400km的輸送距離中混油量僅增長約8%。石油大學(xué)（北京）三、油品質(zhì)量與混油問題石油大學(xué)（北京）三、油品質(zhì)量與混油問題石油大學(xué)（北京）三、油品質(zhì)量與混油問題混油濃度分布規(guī)律及混油計(jì)算

對“蘭成渝”管道投產(chǎn)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，確定了投產(chǎn)初期該管道的有效分散系數(shù)，并與實(shí)際測量值進(jìn)行了對比，其混油計(jì)算結(jié)果如表所示。混油量的計(jì)算值和實(shí)測值均為后行油品濃度在界面混油中占據(jù)１％～９９％時(shí)所對應(yīng)的混油密度值下的混油體積量。世界各大管道公司大都有適用于自己所轄成品油管道的混油計(jì)算公式。

石油大學(xué)（北京）石油大學(xué)（北京）蘭成渝成品油管道現(xiàn)場混油實(shí)驗(yàn)混油情況混油界面名稱監(jiān)測位置混油界面通過監(jiān)測點(diǎn)的時(shí)間實(shí)測混油量（）計(jì)算混油量（）混油公式Austin-Palfrey公式柴1－汽1重慶2002/11/0614:20~17:58684651.1438.1成都密度計(jì)沒開無615.6428.1汽1－柴2成都2002/11/0921:37~23:18606665.6426.6柴2－汽2重慶2002/12/0423:50~2002/12/0501:40684682.1436.3成都2002/11/2406:00~2002/11/2407:39611641.0426.2汽2－柴3重慶2002.12.16594.5626.3433.4三、油品質(zhì)量與混油問題三、油品質(zhì)量與混油問題混油檢測

1）密度計(jì)2）聲速界面檢測器3）色度計(jì)4）放射型界面檢測系統(tǒng)

5）記號型界面檢測系統(tǒng)6）光學(xué)界面檢測系統(tǒng)石油大學(xué)（北京）三、油品質(zhì)量與混油問題混油切割與處理

混油的處理方法一般有兩種：一種是重新加工；另一種是摻混后供用戶使用。所謂摻混是把混油段中含甲種成品油份量較多的混油頭在站場內(nèi)摻入甲種成品油儲罐內(nèi)；而將含乙種成品油份量較多的混油尾摻入站場內(nèi)乙種成品油儲罐內(nèi)，條件是被摻混進(jìn)混油頭的甲種成品油和摻混進(jìn)混油尾的乙種成品油的油品性質(zhì)的控制指標(biāo)必須符合國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。石油大學(xué)（北京）三、油品質(zhì)量與混油問題混油切割與處理

所輸送的甲、乙種成品油的性質(zhì)控制指標(biāo)在出廠時(shí)必須有一定的質(zhì)量潛力，使得摻混后仍能符合國家標(biāo)準(zhǔn)?；煊瓦M(jìn)入專用的混油罐后，通過摻混泵按比例將混油摻入油品相近的油罐中。摻混比例的確定是以保證油品質(zhì)量為前提，即混油的摻混量必須控制在質(zhì)量潛力允許的指標(biāo)范圍內(nèi)。

石油大學(xué)（北京）三、油品質(zhì)量與混油問題混油切割與處理

蘭成渝管道的混油的切割方案為：將含有后行油品1%的混油段直接切入前行油品中；將含有1%—33%后行油品的混油段切入富含前行油品的混油罐中；將含有33%—66%后行油品的混油段切入中間混油罐中；將含有66%—99%后行油品的混油段切入富含后行油品的混油罐中；將含有后行油品99%的混油段直接切入后行油品中。石油大學(xué)（北京）三、油品質(zhì)量與混油問題石油大學(xué)（北京）末站混油切割示意圖四、成品油管道的批量跟蹤和運(yùn)行調(diào)度成品油管道需要預(yù)測各批次油品的運(yùn)行位置及它們何時(shí)到達(dá)何處。在管道運(yùn)行過程中，要時(shí)時(shí)跟蹤管道內(nèi)各種油品的運(yùn)移情況和混油界面的位置。所有成品油管道工程的硬件看上去基本相同，但是輸送工藝水平和設(shè)備利用程度卻出入很大，而運(yùn)行調(diào)度和批量跟蹤是管道管理水平的集中體現(xiàn)。石油大學(xué)（北京）油品批量跟蹤技術(shù)

油品批量跟蹤技術(shù)使調(diào)度人員能夠了解每批次油品的位置和達(dá)到預(yù)定地點(diǎn)的時(shí)間并計(jì)算出混油段的長度。此技術(shù)可精確的預(yù)估出混油段抵達(dá)各站的時(shí)間。在混油段到達(dá)前的一定時(shí)間發(fā)出警報(bào)，使站的操作人員有時(shí)間針對到達(dá)的油品選擇合適的閥、罐，并且根據(jù)界面檢測量調(diào)節(jié)批量開關(guān)。

石油大學(xué)（北京）四、成品油管道的批量跟蹤和運(yùn)行調(diào)度成品油管道的運(yùn)行調(diào)度

在管道輸送領(lǐng)域，多點(diǎn)分輸?shù)某善酚凸艿赖恼{(diào)度管理最為復(fù)雜，它涉及油源、銷售、管道系統(tǒng)的協(xié)調(diào)與優(yōu)化問題。制定能夠滿足上下游需求并確保管道安全、高效運(yùn)行的調(diào)度計(jì)劃，是調(diào)度管理中最為核心的任務(wù)。

石油大學(xué)（北京）四、成品油管道的批量跟蹤和運(yùn)行調(diào)度成品油管道的運(yùn)行調(diào)度

在蘭成渝成品油管道投產(chǎn)前，我國對大型順序輸送成品油管道運(yùn)行管理特別是制定調(diào)度運(yùn)行計(jì)劃方面尚無成熟經(jīng)驗(yàn)。為了使成品油管道更好地面向市場經(jīng)營，同時(shí)兼顧管道運(yùn)行的科學(xué)性和管道下游石油銷售公司的利益，我國管道科技人員自主開發(fā)了調(diào)度運(yùn)行計(jì)劃制定及運(yùn)行模擬軟件，現(xiàn)已成功應(yīng)用于蘭成渝成品油管道。石油大學(xué)（北京）四、成品油管道的批量跟蹤和運(yùn)行調(diào)度成品油管道的運(yùn)行調(diào)度

調(diào)度計(jì)劃制定時(shí)要考慮各分輸站的需求、管道的平穩(wěn)運(yùn)行、限制條件（進(jìn)站壓力、出站壓力、管道沿線高低點(diǎn)壓力約束等）等。軟件充分考慮了這些因素，可在計(jì)劃編制過程中完成自動判定并提供必要信息，指導(dǎo)計(jì)劃編制人員及時(shí)排除不合理因素及其它干擾，快速完成計(jì)劃編制。

石油大學(xué)（北京）四、成品油管道的批量跟蹤和運(yùn)行調(diào)度石油大學(xué)（北京）四、成品油管道的批量跟蹤和運(yùn)行調(diào)度石油大學(xué)（北京）調(diào)控中心分輸計(jì)劃序號站場名稱開始時(shí)間結(jié)束時(shí)間持續(xù)時(shí)間油品名稱計(jì)劃總量分輸流量實(shí)際總量1蘭州2003/9/2/19時(shí)30分2003/9/6/14時(shí)33分91.05小時(shí)0#柴油_441884.7460.041884.73成042003/9/2/19時(shí)30分2003/9/2/23時(shí)54分

4.40小時(shí)0#柴油_219635.0260.01144.04彭州2003/9/2/19時(shí)30分2003/9/3/15時(shí)12分19.70小時(shí)0#柴油_22364.0120.02364.05臨洮2003/9/2/19時(shí)30分2003/9/2/23時(shí)52分

4.38小時(shí)93#汽油_2350.0

80.0350.06成042003/9/2/23時(shí)54分2003/9/3/15時(shí)12分15.30小時(shí)0#柴油_218491.0340.05202.07成042003/9/3/15時(shí)12分2003/9/4/11時(shí)12分20.00小時(shí)0#柴油_213289.0280.05600.08廣元2003/9/3/15時(shí)12分2003/9/4/11時(shí)12分20.00小時(shí)90#汽油_12000.0100.02000.09隴西2003/9/3/15時(shí)12分2003/9/3/18時(shí)57分

3.75小時(shí)93#汽油_2300.0

80.0300.010成縣2003/9/3/18時(shí)57分2003/9/5/7時(shí)12分36.25小時(shí)0#柴油_32900.0

80.02900.011重慶2003/9/4/11時(shí)12分2003/9/4/21時(shí)30分10.30小時(shí)0#柴油_12884.0280.02884.012成042003/9/4/11時(shí)12分2003/9/7/16時(shí)5分76.89小時(shí)0#柴油_27689.0100.07689.013重慶2003/9/4/21時(shí)30分2003/9/5/7時(shí)30分10.00小時(shí)0#柴油_11800.0180.01800.014永川2003/9/4/21時(shí)30分2003/9/5/7時(shí)30分10.00小時(shí)93#汽油_11000.0100.01000.015隴西2003/9/5/7時(shí)12分2003/9/7/19時(shí)11分60.00小時(shí)0#柴油_44800.0

80.04800.017重慶2003/9/5/7時(shí)42分2003/9/7/13時(shí)59分54.27小時(shí)93#汽油_115196.1280.015196.1調(diào)控中心提供的分輸計(jì)劃表（部分）石油大學(xué)（北京）四、成品油管道的批量跟蹤和運(yùn)行調(diào)度SCADA數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)綿陽德陽彭州成都綿陽德陽彭州成都試驗(yàn)前3.53.652.973.573.783.882.983.63試驗(yàn)后3.783.983.313.93.984.23.313.97上升幅度0.280.330.340.330.200.32.330.34石油大學(xué)（北京）四、成品油管道的批量跟蹤和運(yùn)行調(diào)度泵站蘭州臨洮成都內(nèi)江電價(jià)0.470.470.730.67石油大學(xué)（北京）七、富氣輸送工藝技術(shù)分析經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

干氣輸送方案是：在吉拉克建集中處理站一座，壓力等級選為9MPa。該處理站總處理凝析氣能力為215×104m3/d，凝析油處理能力為21.7×104t/a，液化氣處理能力2.23×104t/a，穩(wěn)定輕烴2.55×104t/a。

石油大學(xué)（北京）七、富氣輸送工藝技術(shù)分析經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

富氣在傳統(tǒng)壓力下的單相輸送方案是：在氣田礦場，井流物經(jīng)集輸、分子篩脫水、節(jié)流制冷、油氣低溫分離、凝析油穩(wěn)定等處理后，富氣在傳統(tǒng)壓力下管輸?shù)捷喣?，凝析油管輸?shù)捷喣稀８粴夤茌數(shù)捷喣虾笤俳?jīng)分餾處理，得到干氣和液化氣。

石油大學(xué)（北京）七、富氣輸送工藝技術(shù)分析經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

富氣兩相輸送方案是：在氣田礦場，井流物經(jīng)集輸、油氣分離、分子篩脫水、凝析油穩(wěn)定等處理后，富氣、凝析油管輸?shù)捷喣稀８粴夤茌數(shù)捷喣虾笤俳?jīng)分餾處理，得到干氣、液化氣和輕烴。

石油大學(xué)（北京）七、富氣輸送工藝技術(shù)分析經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

富氣密相輸送方案的油氣處理工藝與富氣兩相輸送方案除管輸方式不同外，其余相同。富氣密相輸送方案增大了管道的起點(diǎn)壓力，使管道的終點(diǎn)壓力高于富氣相包線的臨界冷凝壓力1.0MPa。這樣就使天然氣在整個(gè)管道中都處于密相區(qū)，實(shí)現(xiàn)高壓下單相輸送。富氣管輸?shù)捷喣虾笤俳?jīng)分餾處理，得到干氣、液化氣和輕烴。

石油大學(xué)（北京）七、富氣輸送工藝技術(shù)分析經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

富氣輸送方案的優(yōu)勢在于氣田礦場的處理比較簡單，設(shè)備投資小，操作簡單，易于管理。氣田礦場處理廠的簡化使得與其配套的公用工程的規(guī)模、等級、投資等都大大降低。在輪南建造一個(gè)集中處理廠來處理從各個(gè)礦場管輸?shù)捷喣系母粴饽酥猎?。將輕烴回收單元移至輪南，可以利用輪南集中建設(shè)的分餾設(shè)備、公用工程等資源。這樣，處理單元的工程費(fèi)用也會降低。表7－1為不同輸送方案的氣體處理工藝投資定性比較，表7－2為不同輸送方案的管道投資的定性比較。石油大學(xué)（北京）七、富氣輸送工藝技術(shù)分析方案類型比較內(nèi)容干氣輸送富氣在傳統(tǒng)壓力下單相輸送富氣兩相輸送富氣密相輸送輕烴回收建在礦場（投資多）建在輪南（投資少）建在輪南（投資少）建在輪南（投資少）公用配套工程建在礦場（投資多）礦場和輪南（投資少）礦場和輪南（投資少）礦場和輪南（投資少）低溫分離器無（記入輕烴回收）建在礦場無（記入輕烴回收）無（記入輕烴回收）節(jié)流閥無建在礦場無無輕烴回收的增壓需求不需增壓可能需要增壓可能需要增壓不需增壓表7-1不同輸送方案的氣體處理工藝投資定性比較

石油大學(xué)（北京）七、富氣輸送工藝技術(shù)分析表7-2不同輸送方案管道投資定性比較

方案類型

比較內(nèi)容干氣輸送富氣在傳統(tǒng)壓力下單相輸送富氣兩相輸送富氣密相輸送輸氣管道終點(diǎn)到輪南終點(diǎn)到輪南終點(diǎn)到輪南終點(diǎn)到輪南輕烴管道有無無無段塞捕集器無無建在輪南建在輪南壓縮機(jī)無無無建在首站輕烴回收的增壓需求不需增壓可能需要增壓可能需要增壓不需增壓石油大學(xué)（北京）七、富氣輸送工藝技術(shù)分析各種管輸工藝的管道系統(tǒng)投資計(jì)算 與原干氣輸送方案相比，富氣密相輸送方案在管道起始點(diǎn)要上壓縮機(jī)和在輪南上段塞捕集器，富氣兩相輸送方案要求的段塞捕集器容量比富氣密相輸送方案大一些，但是，為了簡便起見，假設(shè)兩者的段塞捕集器的容量相同。石油大學(xué)（北京）七、富氣輸送工藝技術(shù)分析英買7氣田群的天然氣管輸工藝經(jīng)濟(jì)性比較單位：萬元方案輸氣管道輕烴管道段塞捕集器壓縮機(jī)總計(jì)干氣輸送28186.284614.81無無32801.09富氣在傳統(tǒng)壓力下的單相輸送28186.28無無無28186.28富氣兩相輸送30600.68無800無31400.68富氣密相輸送30015.48無80080031615.48輕烴回收部分約占總投資的1/3，將輕烴回收部分移至中心處理廠節(jié)省投資按5%計(jì)算。則將礦場的輕烴回收裝置移至中心處理廠節(jié)省投資：22179×5%／3＝369.65萬元。石油大學(xué)（北京）七、富氣輸送工藝技術(shù)分析吉拉克氣田的天然氣管輸經(jīng)濟(jì)性比較單位：萬元

方案輸氣管道輕烴管道段塞捕集器壓縮機(jī)總計(jì)干氣輸送3175.2560無無3735.2富氣在傳統(tǒng)壓力下的單相輸送3175.2無無無3175.2富氣兩相輸送3257.46無650無3907.46富氣密相輸送3113.54無6503504113.54石油大學(xué)（北京）七、富氣輸送工藝技術(shù)分析各種管輸工