【摘 要】近年來輪庫輸油復線管輸原油的物性不斷發(fā)生變化，結合熱歷史、冷卻速度和剪切歷史等原油物性影響因素，分析原油物性對輪庫輸油復線造成的影響：造成了輸油工況不穩(wěn)定；降低了輸油泵的工作效率；影響了電機的工作性能。提出對輪庫原油復線通過采取調整不同區(qū)塊原油的輕質油摻入比、添加降凝劑以及在管道上增加中間加熱站，可有效改善原油物性，降低輸送能耗，有利于更好的服務輸油安全生產。

【關鍵詞】輸油管道 物性變化 影響 分析 措施

一、引言

輪庫輸油復線西起新疆維吾爾自治區(qū)輪臺縣輪南小區(qū)輪南輸油站，東至庫爾勒市鐵路西站附近的庫爾勒輸油站，與輪庫管線并行敷設至庫爾勒末站。輪庫輸油復線全長161.525公里，管徑為Φ508×7（8）mm的螺旋縫雙面埋弧焊鋼管，設計壓力6.27MPa，設計年輸送能力600萬噸，最大年輸送能力1000萬噸。

隨著塔里木油田的持續(xù)開發(fā)，原油物性出現(xiàn)逐年波動的趨勢，給輸油泵的維護保養(yǎng)、輸油泵的工作效率、輸油管線的運行參數(shù)以及輸送能耗提出了新的挑戰(zhàn)。通過研究原油物性的變化，提出相應的改進措施，改善泵的運行效率，降低輸送能耗，有利于更好的服務輸油安全生產。

二、油田來油物性及其變化趨勢

（一）油田來油基本情況

輪庫輸油復線上游是塔里木油田輪南集輸站，塔中來油首先進入原油穩(wěn)定裝置經(jīng)過脫輕烴處理，隨后與塔北來油經(jīng)開發(fā)事業(yè)部總外輸計量，進入輪南集輸站，在儲油罐內靜置脫水后，經(jīng)輸油泵輸送到流量計間交接至輪南輸油站。塔里木油田是由多個產油區(qū)塊組成的，塔中來油包括塔中和哈德，塔北來油包括輪一、輪二、東河、輪西、桑吉等區(qū)塊，原油物性比較復雜，不同區(qū)塊的原油物性不同，同一區(qū)塊原油物性也有明顯的差異。隨著塔里木油田的深入開發(fā)，輪庫輸油復線中重質油所占比例逐漸增加，原油品質變差。

（二）原油物性變化趨勢

由以上數(shù)據(jù)和趨勢圖可看出2006年—2009年原油粘度整體上呈現(xiàn)上升趨勢，其原因與油田的深入開采，油質變差以及各產油區(qū)塊產量的波動有直接關系，同時原油在輸送之前都經(jīng)過了加熱脫輕烴處理、冷卻、剪切等過程，因此原油的歷史效應也客觀影響著原油的流動性能，從而導致粘度出現(xiàn)波動?，F(xiàn)就原油的歷史效應對流變性的影響做簡單分析。

1.熱歷史的影響：熱歷史是指油樣在進行流變性測定前被加熱的程度和過程[1]。由于原油中存在的蠟晶顆粒在加熱過程中部分或全部溶解，使得油中蠟晶可能發(fā)生重新結晶，并可使瀝青質高度分散、膠質稀化，加速分子熱運動。在冷卻速度、剪切歷史等條件相同的情況下，當原油體系被冷卻時，逐漸形成與之相對應的流變體結構。原油流變性隨加熱溫度而變化，同時油田不同區(qū)塊的原油對熱歷史的敏感程度也不一樣。因此，隨著原穩(wěn)裝置工藝參數(shù)的變化以及原油油質的差異會使原油粘度隨之產生波動。

2.冷卻速度的影響：冷卻速度可改變原油蠟晶的過飽和度，使蠟晶晶核生成速度與蠟顆粒生長速度不同，造成蠟顆粒的形態(tài)各異，宏觀上呈現(xiàn)出不同的流變性[2]。新疆地區(qū)四季溫差、晝夜溫差較大，原油要在儲油罐內進行一定時間的靜置脫水，在油田內部管網(wǎng)以及在長輸管道中經(jīng)過一定時間的流動，在此過程中原油的冷卻速度發(fā)生波動，同時不同區(qū)塊的原油對冷卻速度的敏感程度不盡相同，因此原油粘度會出現(xiàn)不同程度的波動。

3.剪切歷史的影響：原油在冷卻或恒溫過程中保持靜態(tài)，在機械攪拌下，使其在剪切力作用下緩慢地剪切流動[3]。原油在冷卻過程中，由于析蠟、蠟晶聚集等過程，當原油受到多種不同剪切作用時，就會對原油中蠟晶顆粒聚集、分散度、排列等造成不同的效果，使之形成一定結構的流變體系，宏觀上則呈現(xiàn)出不同的流動特性。原油在油田管網(wǎng)中經(jīng)過了流動剪切以及在集輸站經(jīng)倒罐泵及外輸泵的機械剪切，粘度會隨著剪切歷史的不同而變化。

綜上所述，原油的處理、儲存和管輸是經(jīng)過了復雜、交錯的熱力、剪力、冷卻等綜合過程。未經(jīng)過原油穩(wěn)定裝置處理的塔北原油與經(jīng)過原穩(wěn)處理的塔中原油相混合，因此兩路來油所經(jīng)歷的綜合歷史截然不同，任何一路物性的改變都會引起混合原油物性的變化。所以，原油粘度不僅在整體上呈現(xiàn)逐年上升趨勢，而且在日常輸油生產中也存在著不規(guī)則的波動現(xiàn)象。

三、原油物性變化對生產運行的影響

（一）造成輸油工況不穩(wěn)定

根據(jù)泵輸不同運動粘度流體時的Q-H特性曲線，當進泵原油粘度大于設計值γ時，泵揚程增大而排量減小，輸油管道總摩阻增加，從而使原油實際輸量量小于設計輸量，流動速度減小。當進泵原油運動粘度小于設計值γ時，管道內原油實際輸量大于設計輸量，油流速度增大[4]。由于進泵原油粘度波動具有隨機性，使管道中存在長度不等及運動粘度不同的油段，各油段經(jīng)過泵時將會產生壓力波動，產生的壓力波動幅度雖然不大，變化較緩慢，但仍可造成工作點移動，使輸油工況不穩(wěn)。

（二）降低輸油泵工作效率

長輸管道中，當輸送油品的粘度小于200 mm2/s時，輸油管道基本采用離心泵輸油。離心泵在日常運行中應使其工作在高效區(qū)內，并保持良好的吸入條件[5]。但在實際輸油中，由于輸油管道所輸原油粘度的波動，使輸油離心泵的工作點不在高效工作區(qū)內，從而降低了輸油效率。

一般離心泵所給定的參數(shù)都是對清水而言的。而原油的性質與清水截然不同，由于原油物性參數(shù)的變化，對輸油泵性能參數(shù)有直接影響。當原油粘度波動時，對輸油泵的流量、揚程、軸功率、效率及汽蝕余量等都有明顯影響[6]。由于輸油站使用的離心泵軸功率很大，泵的設計排量是特性曲線的最高點。從圖中可以看出若泵的設計排量為Q1，當進泵原油粘度波動使泵實際排量發(fā)生而偏離設計排量時變化時，均使泵的效率降低，動力費用提高，還影響泵的使用壽命。

（三）影響電機工作性能

四、結論及建議

原油物性的變化與油田的深入開采，油質變差以及各產油區(qū)塊產量的波動有直接關系，同時由于原油在輸送之前經(jīng)過了加熱脫輕烴處理、冷卻、剪切等過程，這些歷史效將導致粘度出現(xiàn)波動，客觀影響著原油的流動性能。通過研究原油物性的變化對輪庫輸油復線產生的影響，提出相應的改進措施，改善泵的運行效率，降低輸送能耗，有利于更好的服務輸油安全生產。

根據(jù)來由區(qū)塊原油性質調整輕質油的摻入比可以降低塔里木混合原油的密度和粘度，從而改善輪庫原油復線管輸原油物性。隨著塔里木混合原油品質變差，向原油中加入降凝劑可大大降低管輸原油凝點及改善原油低溫流動性，提高了混合原油穩(wěn)定性。在輪庫輸油復線管道上可增加加熱站，從而有效增加管內混合原油溫度，從而降低粘度，提高管道輸送效率。

參考文獻：

[1] 于永哲.含蠟原油流變性研究[M].大慶石油學院，2008.

[2] 侯 磊，張勁軍.含蠟原油屈服應力的研究進展及分析[J].油氣儲運，2005，24（3）：5-8.

[3] 呂愛華.加劑含蠟原油剪切效應和模擬技術研究[M].中國石油大學（華東），2006.

[4] 低輸量原油管道的安全性分析[J].石油化工安全環(huán)保技術，2007，23（5）：35-37.

[5] 趙江. 原油集輸站庫提高原油管輸效率的物理方法[J].中國科技博覽，2010，10：105.

[6] 李明，趙大壯，柯元明，胡志新.原油粘度的波動對輸油工況的影響[J].天然氣與石油，1996，15（4）：1-5，35.

作者簡介：

茍建仁（1986—），助理工程師，主要從事輸油氣管道業(yè)務。