張立明 蘇婷 李福然

摘要：輸油管道停輸后，若停輸時間過長，當管道內原油溫度降低到一定值后，管內原油流變性會發(fā)生很大變化，管道的再啟動會遇到極大的困難，甚至造成凝管事故。為了避免凝管事故的發(fā)生，需要對停輸管道的安全停輸時間進行研究。本文主要介紹某輸油管道運行現(xiàn)狀，統(tǒng)計對比2018年1-8月份管道停輸情況，對某輸油管道安全停輸時間進行計算，并對以后管道安全運行提出具體建議。

關鍵詞：輸油管道；安全停輸；時間

一、前言

熱油管道生產運行中，停輸是不可避免的生產過程。熱油管道停輸后，管內油溫隨停輸時間的延長而不斷降低，導致管內油品流動特性發(fā)生很大變化，甚至產生原油膠凝現(xiàn)象。當管內油溫降低到一定程度就會使啟動過程產生困難，甚至造成凝管事故。

據(jù)統(tǒng)計2018年1-8月份某輸油管道累計停輸39次，時間為2147分鐘，平均排量450m3/h計算，少輸送原油16102.5m3，對場站完成全年生產任務造成很大困難，并且對管道的安全運行產生很大影響，降低設備使用壽命，啟停輸過程中浪費大量員工勞動力，因此有必要對管道的管道安全停輸進行研究。

二、輸油管道停輸狀況分析

1、輸油管道停輸原因分析

熱油管道在運行過程中，由于種種原因，不可避免地會發(fā)生停輸。停輸?shù)脑蚩梢苑譃閮纱箢悾菏鹿释］敽陀媱澩］?。具體原因分類如表1：

2018年1-8月份某輸油管道停輸39次，除6次為計劃停輸外，其余33次均為事故停輸，其停輸分布主要有以下特點：

（1）夏季管道停輸頻率遠大于冬季，管道冬季運行比夏季運行更加平穩(wěn)。其中5月份前停輸12次，5月份以后停輸27次。

（2）管道停輸與天氣有很大關系，打雷、下雨天氣易產生跳泵、停電等事故造成管道停輸。

（3）姬塬外輸總站離心泵運行平穩(wěn)，管道停輸多是由于喂油泵、外輸泵變頻器等電氣設備發(fā)生故障造成的。

（4）除個別原因（輸入電壓過高、高壓輸入缺相）需專業(yè)電工進行檢修維護，其他如變頻器等設備故障場站員工均可用較短時間恢復管道運行。

（5）管道停輸除個別停輸時間較長外，停輸時間均較短，管道溫度發(fā)生變化較小，原油流變性變化不大，恢復管道運行比較容易。

2、管道停輸時間計算

管道停輸時間較短時，管內原油溫降較小，原油流變性發(fā)生變化較小，管內壁幾乎沒有新的凝油層生成，此時管道再啟動比較容易。若停輸時間過長，原油溫度降至凝點以下后，管內存油已發(fā)生膠凝現(xiàn)象，導致管道停輸再啟動的壓力增大，若停輸再啟動的壓力超過管道允許的最大壓力、泵提供的壓力上限，則會啟動失敗，造成凝管事故，對管道的安全運行造成很大威脅。管道停輸后能否順利啟動，不僅取決于油品的流變特性、管線的工作狀況、管道沿線停輸前的油溫分布等因素，更是與管道停輸時間有著密不可分的關系。所以說管道安全停輸時間，對于管道運行來說，是一個很重要的參數(shù)。為了預防在停輸狀態(tài)下預防發(fā)生“凝管”事故，有必要獲得準確的安全停輸時間。

埋地熱油管道長期運行后，土壤溫度場穩(wěn)定，埋地管道在停輸后溫降緩慢，可將管內原油的冷卻過程視為一系列準穩(wěn)定狀態(tài)，列出dτ時間內的熱穩(wěn)定方程，近似求解。即忽略管內橫截面上溫度梯度及軸向溫降，按平均油溫計算、管道總傳熱系數(shù)Kˊ為常數(shù)、忽略油品特性隨溫度變化、外界溫度不變、不計保溫層的熱容量。

取

可用下式計算距離起點任意距離l處，溫降停輸時間τ時間后管內油溫的計算式[1]：

（1）

式中：T為距離管道起點l處，停輸τ時間后的 油溫，℃；T0為周圍環(huán)境溫度，℃；TR為管道起點處開始停輸時的油溫，℃；G為質量流量，kg/s；c為輸油平均溫度下的比熱容，J/（kg·℃）；K為管道穩(wěn)態(tài)工況下的總傳熱系數(shù)，W/（m2·℃）；l為計算點距離管道的距離；τ為停輸時間，s；D，D1，D2分別為管道平均直徑、鋼管外徑、管道外徑，m；cy為油的比熱容，J/（kg·℃）；ρ y為油的密度，kg/m3；cg為鋼材的比熱容，J/（kg·℃）；ρ g為鋼材的密度，kg/m3。

三、結論及建議

（1）管道輸量允許范圍內安全停輸時間范圍為36-48小時，不管是事故停輸，還是計劃停輸，管道停輸時間均不能長于安全停輸時間。

（2）管線停輸時間較長時，再啟動時應嚴格按照操作規(guī)程進行操作，防止因為停輸時管線內部分存油膠凝，管道再啟動發(fā)生困難，對管線的安全運行造成威脅，降低管線使用壽命。

（3）做好場站供電線路、變頻器等電氣設備的維護保養(yǎng)，及防雷接地工作，降低在夏季打雷、下雨等惡劣天氣中管道停輸頻次。

（4）做好管道沿線的巡護工作，及時將管線裸露、埋深變淺的地方進行回填，保證管線時刻處于凍土層以下，避免管道局域性溫降過大，原油產生膠凝現(xiàn)象，造成管道停輸再啟動時啟動壓力增大，對管道再啟動帶來困難。

（5）加大在變頻器等設備日常操作、簡單故障處理方面的培訓力度，盡最大努力減小停輸時間。

參考文獻

[1]楊筱蘅，張國忠.輸油管道設計與管理.第一版.石油大學出版社，2004：23-57.

[2]李小玲，田西寧.埋地熱油管道安全停輸時間近似計算方法.管道技術與設備.（2009）01-0014-02.

[3]阿爾帕金B(yǎng)M，克里沃舍因，尤芬BA.原油和油品管道的熱力與水力計算.北京：石油工業(yè)出版社，1986.

（作者單位：長慶油田分公司第三輸油處）