中原油田老区管道低输量输送方案优化的研究

针对中原油田管道实际输量低于最小安全输量的问题,以运行条件最差的A管线为研究对象,利用Pipephase软件建立管输模型,并对掺水后输送低含水原油、设置中间加热站、掺入伴生气后油气混输3种输送方案的可行性进行模拟分析.结果表明,掺水后输送低含水油方案和设置中间加热站方案是解决外输管道低输量问题的可行方案.由经济性对比可知,掺水输送方案中,管输原油含水率为30％ 时,比设置中间加热站方案节能10％ 以上.基于可行性模拟结果和节约能耗的要求,推荐不满足最低输量要求的管道采用输送低含水原油的方案.     

秦京线输送冀东原油低输量运行特性研究

根据中国石油股份公司规划,针对 2008年以后秦京线输送冀东原油低输量运行需求,研究了冀东原油基本物性和流变特性,冀东原油最佳热处理温度是 60℃。筛选出针对冀东原油最佳改性效果的降凝剂,凝点降低幅度13 .5℃,降粘率86 .6%。制定了秦京线输送冀东原油 2 .8×106 t/a的运行方案。针对秦京线在低输量条件下的管道运行特性,包括热负荷能力、结蜡规律、能耗费用、最优清管方案和加剂原油流动性变化规律进行了深入研究,秦京线冬季工况下结蜡厚度最大值50 .24 mm,经济清管周期是 34 d。研究成果为秦京线 2008年以后输送冀东原油提供了安全保障和技术支持。      

大庆高蜡原油降凝效果评价

对大庆高蜡原油降凝效果进行研究。结果表明,大庆原油在添加加强型降凝剂质量分数为80µg/g, 热处理温度70℃,热处理时间1h,冷却速率0.5℃/min,剪切速率60r/min的工艺条件下降凝效果最好,凝点降低至21.8℃,同时相应地降低了大庆原油的运动粘度,为安全、平稳、高效地管道输送提供保障。     

油温回升对含蜡原油添加纳米降凝剂改性影响

研究并分析了高含蜡原油经纳米降凝剂改性后油温回升对低温流变影响,并对改性后原油静态时效稳定性进行了室内实验研究。实验结果表明,高含蜡原油纳米降凝剂具有良好的降凝降粘效果,加剂后经65℃处理后,凝点降至17.5℃;油温回升后原油低温流动改善效果随回升温度的降低则更好,油温回升至35℃后,降温至30℃测试,凝点为24℃,改性后原油重复加热5次后凝点无变化,稳定性良好,为安全经济地管输高含蜡原油提供了技术支持。     

埋地热油管线间歇输送技术研究

原油管道低输量情况普遍存在。当管道输量低于允许最低输量时,如能采用间歇输送工艺则可以有效解决这一难题。在间歇输送过程中如果停输时间过长,管道内原油温度降低到一定值后,就会给管道的再启动带来极大的困难,甚至造成凝管事故。根据铁岭-大连管道的热力及水力特征建立了埋地管道间歇输送温降数学模型、再启动温升数学模型和再启动压力数学模型。采用有限差分方法,把热传导偏微分方程转化为线性方程组后,用迭代法求解。以鞍山到大石桥、大石桥到熊岳两段管道为例进行停输和再启动过程模拟计算。结果表明,当俄油输量为23 300 t/d,出站温度为45 ℃时,该管道在冬季的间歇输送方案是停输8天后再启动输油2天,可保证管道安全过冬。该方案成功地在铁岭-大连管道得到应用。     

西部原油管道冷热油交替输送过程温度场

热原油管道温度场的准确计算对管道的安全运行具有重要意义.建立了描述冷热油交替输送过程中非稳态水力、热力问题的数学模型,开发了计算软件,并对西部原油管道交替输送4种原油进行了模拟计算.结果表明:考虑不同管道运行历史得到的管道沿线油品温度最大偏差一般出现在进站位置,即管道加热站间距离越长,建立同样精度的温度场需要的管道运行历史越长.在当前算例范围内,考虑前一个月的管道运行历史计算得到的温度场即可满足工程精度要求.由于任意位置温度场的计算偏差都会累积到进站位置,因此随着站间管道距离的减小,初始温度场对运行过程的影响趋弱.     

剪切应力对加剂长庆原油凝点影响的定量分析

以搅拌器为剪切模拟器,通过改变剪切转速的大小,测试了加剂长庆原油在析蜡高峰温度点下剪切后,其凝点随剪切应力的变化规律.结果表明:剪切后加剂长庆原油凝点升高的原因在于剪切作用对添加降凝剂和天然降凝剂改性作用的共同破坏,故空白原油凝点取最差热处理温度下的原油凝点为佳.结合曲线拟合与理论推导得到剪切应力与加剂长庆原油凝点的关系符合分子生长模型规律,该研究结果为管道输送中加剂原油剪切历史的定量模拟提供了新的方法和理论依据.     

22阿赛线清蜡方式及运行参数优化研究

目前阿赛线进站温度远高于凝点,且清管频繁。清管通球作业中蜡多,堵塞加热炉进口,过高的进站油温也使得加热炉过烧。利用普适性蜡沉积模型,预测了阿赛线不同进站温度下,正常工况及保温层破损条件下管输原油的蜡沉积规律。结果表明,阿赛线蜡沉积主要集中在进站处。据此提出了管道新的清管方案,并优选了新的进站温度。夏季和春秋季管道进站温度取35℃,冬季管道进站温度取40℃。现场数据表明预测结果和实际吻合良好,平均相对误差9.49%。     

靖三-靖二联管道原油停输后流变特性与再启动研究

长庆靖三-靖二联外输管线采用加热输送,所输送的是靖安油田典型的低胶质沥青质含量的高含蜡原油,这对安全、经济、高效的管输工艺提出了很高的要求。基于原油流变学、物理化学和凝胶化学理论,首先使用高精度控制应力流变仪对管道停输条件下,原油体系的黏-温、屈服、黏弹、触变等复杂流变行为进行了研究,然后拟合了适用于该原油的流变方程与触变模型,最后基于原油流变性、管流的流动与传热、热力与水力的耦合特性,对长庆靖三-靖二联管道的再启动特性进行了预测。结果表明,长庆原油在反常点温度以下剪切稀释性也随着温度的降低表现得更为明显。在凝点以及凝点温度以上,原油所形成的胶凝结构表现出一定的延性性质,而在凝点温度以下则表现出很强的脆性性质,并且随温度的降低,屈服值呈指数规律增大。在恒剪切速率的作用下,胶凝结构的破坏和重整发生在初期的10min内。所预测的长庆靖三-靖二联外输管线停输再启动特性,与现场数据相吻合。停输32h后,管道末端原油油温会降至其反常点附近,停输48h后,管道末端原油油温会降至其凝点附近。考虑管道运营的安全性,管道最大停输时间为32h,对应再启动压力为1.51MPa。     

塘燕原油管道蜡沉积规律研究

塘燕原油管道输送原油种类多、 油品切换频繁, 增加了蜡沉积预测的难度。根据管输原油物性, 运用 普适性蜡沉积模型, 研究了塘燕线不同季节、 输送不同种类原油时的蜡沉积速率, 并结合管道运行参数, 预测了塘燕 线管道沿线的蜡沉积层厚度及分布。塘燕线冬季的蜡沉积最多, 春、 秋季居中, 夏季最少; 输送埃斯坡、 马西拉原油 蜡沉积较少, 输送杰诺、 沙中、 沙重原油蜡沉积相对较多; 管道沿线的蜡沉积分布不均匀, 主要集中在靠近进站管段 处, 在管道全线运行压力变化不大时, 对于蜡沉积严重的管段, 其压降迅速增加, 造成管道安全运行隐患, 建议每年 秋季进行一次清管作业。     

冷热原油长距离顺序输送动态传热特性数值研究

冷热原油顺序输送对土壤温度场的要求及其严格,这也是确保冷油过后,热油能否安全进站的关键。基于传热学和流体动力学,建立了埋地管道流动与传热控制方程,数值模拟了冷热原油顺序输送过程中管道沿线不同位置轴向油温及土壤温度场的动态变化过程。研究表明,随着出站油温的冷热交替周期运行,管道沿线不同位置 的管内油温及周围一定范围内的土壤温度场呈现周期性变化,并存在一定的时间或空间滞后性,且对于低输量运行的管道来说,超过一定输送距离后,输送温度趋于一致;在热油-冷油交替输送过程中,热油受前端冷油的影响,热油头进站温度最低,这是管道安全运行方案应考虑的主要因素。     

含气高含水率原油低温集输温度确定方法研究

黏壁温度作为普适性低温集输边界条件,其在高含水率开发后期的油田中得到了广泛推广及应用。当集输温度高于黏壁温度时,集输管线运行平稳;当集输温度低于黏壁温度时,绝大部分集输管线的压降显著升高,部分集输管线的压降变化不明显。现场降温试验结果表明,当集输管线进入计量间温度逐渐降低至凝点以下6、8、10、12℃时,井口回压存在运行平稳、小幅波动、低频大幅波动和高频大幅波动四个阶段的变化,且当集输温度过低时,集输管线内存在多次“再启动”过程。不同气油比条件下的现场集油管线掺气降温试验结果表明,当气油比分别为40、80、160 m³/t时,集输管线可以在进入计量间温度低于黏壁温度3、4、6℃的工况下进行低温集输。     

低输量输油管道的清蜡周期研究

由于东北管网输量逐年下降,管道的热损失,尤其是清蜡结束后一段时间内的热损失相当严重,这已成为管道运行中的一个突出问题。按原有的清蜡工艺对管道进行清蜡已经不能满足管道运行的经济性要求。根据结蜡厚度对输油成本的影响和东北管网的蜡沉积规律,建立了适合低输量含蜡原油管道的清蜡周期模型。提出对于低输量含蜡原油管道需要先确定给定流量下的经济余蜡厚度,再用传统方法计算清蜡周期。用数值方法对模型进行求解。结果表明,对于低输量含蜡原油管道,每次清蜡时保留一定的余蜡厚度是合理的;与传统方法相比,在经济余蜡厚度基础上确定的清蜡周期能更好地满足实际需要。     

58℃石油蜡流动特性的研究

58℃石油蜡是由烃类组成的复杂混合物,它的流动特性不仅是所含组分及其化合物的综合表现,而且还与热历史、剪切历史等密切相关。从储存、管输58℃石油蜡的工艺设计和科学管理需要出发,考虑58℃石油蜡在工程实际中的温度范围内呈现的流动性。用58℃石油蜡的粘温特性、流变特性、凝点、屈服应力、触变性等5项物性指标,评价其基本流动特性。采用RV2旋转粘度计测定了58℃石蜡油在57～95℃范围的流动特性,当油温在70℃以上时,石油蜡为牛顿流体,油温低于70℃时,石蜡油为非牛顿流体,而且油温越低非牛顿特性越强。58℃石油蜡的粘温关系与原油类似,其粘温曲线可分为放射段和直线段,但非牛顿特性强于原油。     

多起伏大高差油气混输管道停输和再启动瞬态流动规律研究

采用OLGA软件建立了某油气混输管道几何模型,研究了管道停输和再启动过程中的瞬态流动规律。首先,分析了管道稳态运行时沿线温度、压力和持液率的分布特点,确定了沿线温度最小值所处位置及压力最大值所处位置,分析了环境温度和停输时间对运行参数的影响,确定了可保证温度最低点处原油温度高于其凝点的安全停输时间。在实际运行过程中,停输时间不应超过安全停输时间,否则容易出现管道凝管、启动压力过大等问题,威胁管道的安全运行。     

埋地热油管道停输轴向温降规律研究

热油管道的计划检修和事故抢修都在管线停输情况下进行,停输后,管内存油油温不断下降,存油粘度随油温下降而增大,当粘度增大到一定值后,会给管道输送再启动带来极大的困难,甚至会造成凝管事故.为了确保安全经济地输油,必须研究管路停输后的温降情况,以便确定允许停输时间.根据热油管道停输后油品和管道周围土壤的热力变化工况,提出了传热定解问题并对其进行数学求解,得出了管道中油品轴向温度随时间和距离变化的解析解,并编制了相应的软件,从而为更合理地确定在不同季节安全停输时间提供了科学计算依据.     

板北油田不加热集油问题研究

板北油田不加热集油的关键问题是凝油黏壁导致的集油管道摩阻上升以及井口回压上升。通过建立能够模拟集油管道管流剪切的搅拌流模拟装置,针对80%的高含水原油进行了实验研究。结果发现,80%高含水原油的起始黏壁温度为17.5℃,低于原油凝点2.5℃,该温度可作为不加热集油的热力边界条件。采用PipePhase计算软件建模,以集油温度不低于17.5℃为依据,分析发现板北油田可进行不加热集油。     

稠油催化改质降黏实验研究

稠油催化改质是在350~400℃的稠油中加入催化剂,使其分子中的C-C键发生断裂,大分子变成小分子,稠油平均分子量降低,胶质和沥青质总含量减少,以达到大幅度降低稠油黏度、改善稠油流动性和实现稠油管道常温输送的目的。通过控制反应条件,可以抑制缩合结焦副反应。选择油酸铁作为催化剂,在较优操作条件下(油酸铁质量分数0.1%,反应温度370℃,反应时间30 min),对稠油进行催化改质降黏。改质稠油黏度由原始的21 040 mPa·s下降到336 mPa·s,降黏率为98.7%,胶质和沥青质分别减少了11.3%和20%,饱和烃和沥青质分别增加了约16.1%和15.2%。凝点从20℃下降到-5℃,平均分子量从620降至450,有利于常温管道输送。