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稠油掺稀管道输送工艺特性-论文

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稠油掺稀 管道 输送 工艺 特性 论文
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化 工 进 展 2014年第33卷第9期 2293· 稠油掺稀管道输送工艺特性 万宇飞 ,邓道明 ,刘霞 ,曾德春 ,李洪福 ,李立婉 ,薛君昭 ( 中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程实验室,城市油气输配技术北京市重点实验室,北京102249 新疆油田油气储运分公司,新疆克拉玛依834002) 摘要:对国内桌行_果表明:①加热输送的掺 稀稠油管道存在随输量减小压降急剧增大的不稳定区;②掺稀比增大时,管道的不稳定工作区左移,安全输送 的临界输量减小,有利于管道在低输量下安全运行;③最大输送能力并非随掺稀比或首站出站油温单调递增; 在某一掺稀比和/或首站出站油温下, 量的影响较大,但季节对压降的影响很小;~掺稀比、季节对其影响不大; ⑥对于同一种掺稀比稠油和同样的出站温度,在不同季节下的末站进站温度、 界输量以及最大输送能力相近。 关键词:掺稀稠油;加热输送;黏度;工艺特性;安全;输送能力 中图分类号:32;8 文献标志码:A 文章编号:1000—6613(2014)09—2293—05 0.3969~.000—6613.2014.09.010 of a il 02249,Xi@34002,of K in ed to to of K or/at K by by on K to of in .........................................................................—— 随着稀油资源逐渐减少,稠油产量开始在全世 界范围内上升。我国稠油资源丰富,主要分布于辽 河油田、塔河油田、新疆油田以及一些海上油区 收稿日期:2014.叭.28;修改稿日期:20140。 基金项目:国家自然科学基金重点项目(511324006)。 第一作者:万宇飞(1988一),男,硕士研究生,研究方向为超稠油 安全经济输送技术。E—63.系人:邓道明, 副教授。·2294· 化 工 进 展 2014年第33卷 等【¨,据据相关资料表明,我国已经发现了70多个 稠油区块,己探明地质储量达到世界总石油探明量 的15%~20%1 1,同时我国稠油年产量己达到全国 原油总产量的14%着我国及世界稠油年产量 不断增加,稠油的开采和安全输送问题也逐渐显现 出来。稠油由于高黏度使得输送成为难题,经过几 十年的发展,国内外形成的稠油输送工艺有:加热、 掺稀、加剂、水环、乳化降黏、改质等管道输送方 法[4],各方法均有一定的适用范围和特点。其中国 内外应用较多的稠油外输工艺是掺稀输送法和改质 输送法[51。国内某稠油油田近期产量将升高到 400x 10 t/a,油田脱水站脱水后的稠油掺稀后,通过 文针对况,计算分析其输送工艺特性。 计压力8.0末站进站压力0.3线采用温,设泵站一座。输送工艺为加热法和掺稀法, 首站出口温度取决于脱水站脱水温度,一般为93 ℃,受后期其他脱水站来油影响,最低约为82℃。 当地四季地温差别较大。 1 管道流动特性 1.1水力和热力计算 输油管道的水力特性取决于沿程温度分布。该 稠油黏度对温度敏感,由于黏度较大,考虑摩擦生 热的影响。利用考虑摩擦生热的苏霍夫温降公式算本管道沿程温度分布。 在计算沿程摩阻系数 之前,需通过雷诺数确定流动流态。认为当[71。稠油管道流态一般为层流,不会超过水力光 滑区,不同流态分别采用不同摩阻系数公式计算水 力坡度,见式(1)、式(2)。 层流区 紊流区 =64|Re g( )1) (2) 若流态处于过渡区,为了保证连续性,按层流 和紊流加权平均计算摩阻系数。 1.2水力特性分析 由于本稠油管道采取控制管道入口温度和压力 运行方式,管道的压降随流量变化曲线可能呈现不 稳定流动区【o J。 随输量从零逐渐增高,加热输送的稠油管道压 降,首先表现为急剧增大到极高点后又急剧减小, 直到一个极低点(对应的输量称为临界安全输 量在极高点之前和极高点与极低点之间分别 称为流动不经济区 后压降随 输量提高而缓慢增大(稳定工作区)[121。当管道工 作处于不稳定区时,由于某种原因,导致输量小幅 度减小,将引起摩擦阻力急剧增大而可能会出现超 压现象 ,且出口压力变化剧烈。因此为了安全起 见,在实际运行中应避免进入不稳定区,即应明确 管道的安全输送范围,保证管道在临界安全输 量[142 虑到脱水站出口油温、管道及其设备承压、 承温能力、流态等约束,将该稠油分别掺入质量分 数为10%、15%、2O%和25%的稀释剂,研究道在不同掺稀比下的输送工艺特性。在实验室条 件下,依据《原油黏温曲线的确定旋转黏度计法》 ( 7549利用德国仪,在30~95℃的范围内测试其黏度,并绘制成 黏温曲线,如图1所示。测试数据显示,稠油及不 同配比掺稀稠油在30℃时仍然表现为牛顿性。从测 试结果可以看出,稠油掺稀是一种有效的降黏输送 方法[16 以下基于别讨论不同 掺稀比、不同季节和不同首站出站油温[18输送特性的影响。 2.1不同掺稀比 针对不同掺稀比稠油,外部环境按春季、夏季 和冬季3种情况考虑(由于秋季和春季地温相近, 管道有保温层,可以认为秋季外部环境和春季相同, 故这里未考虑秋季工况)。取首站出站温度93℃, 依次改变管道输量,得到管道的首站出站压力和末 站进站温度随输量的变化情况,如图2所示。 吕 \ 魁 需 图1 不同掺稀稠油黏温曲线 第9期 万宇飞等:稠油掺稀管道输送工艺特性 ·2295· 星 出 智 丑 棚 出 餐 丑 智 : \ 出 号| 餐 坦 输量/m ·1r (a)春季 (b)夏季 \ 赠 哲 蛔 磐 * (c)冬季 图2不同季节、不同掺稀比稠油首站出站压力和末站进站 温度与输量关系 从图2可以看出:输送不同掺稀比稠油,首站 出站压力随输量变化曲线均存在不稳定区,且当输 送掺稀15%~25%稠油时,在稳定区的高输量下会 出现曲线斜率增大现象;随掺稀比的增大,曲线斜 率增大时对应的流量愈明显且向左偏移。这是由于 当输量较大时,随掺稀比增大,黏度减小,油流流 态由层流进入过渡流或紊流,而使得压降显著增大, 这不利于管道在大输量下经济运行。另外,同一季 节,不同掺稀比稠油末站进站油温随掺稀比减小而 增大,但相差不大。这主要是因为随掺稀量减小, 油品黏度增大,管道输送沿程水力坡度增大,摩擦 生热增大。这也说明管道输送黏度较大的稠油,其 摩擦生热较大,在实际计算中不宜忽略。 2.2不同季节 为了确定季节对,分别将输送掺稀10%、15%、20%和25%稠油 首站出站压力和末站进站温度随输量变化关系绘于 图3中(a)~(d)。 由图3可以看出:①同~种掺稀比稠油在不同 季节首站出站压力和末站进站油温相近,说明季节 对主要是因为 该管道实施了有效保温的缘故;②当输量较小时, 末站进站油温为夏季>春季>冬季; 但当输量增大 到某一值后,末站进站温度出现反转而呈现,为冬 季>春季>夏季,但总体上相差均不大。这是因为 摩擦生热和环境共同作用的结果:小输量时油品散 热较快,摩擦生热相对不明显,使得环境影响起主 导作用,而呈现末站进站油温夏季>春季>冬季现 象;随着输量增大,摩擦生热效应愈明显,在相同 输量下,冬季摩阻大,春季其次,夏季最小,使得 水力坡度呈冬季>春季>夏季,即摩擦生热冬季> 春季>夏季,而引起末站进站油温出现反转现象。 2.3 出站油温 随着后期稠油开采进入发展期,部分油儡不能 及时输送而进入储罐储存和一些稠油区块距离 得进入低,可能会降低至82℃。为了研究首站进站温 度(不考虑站内温降,即认为首站出站和进站油温 相同)对输送特性的影响,以夏季掺稀15%稠油为 例,分别就82℃、86℃、90℃和93℃这4个进站 温度进行计算,得到不同首站出站温度下站出站压力和末站进站温度与输量之间变化关 系(图4)。 由图4可以看出:①随着风城首站出站温度升 高,临界流量稍右移,即随首站出站温度升高,不 稳定区区间略有增大;②当首站出站温度从90~93℃时,首站出站压力曲线在输量接近最大输量 情况下出现斜率增大现象。这主要是因为,随输量 增大和首站出站温度升高,混合油黏度减小,使得 雷诺数增大,出站一段管线流态由层流进入过渡区 或紊流区。而首站出站温度82℃和86℃下整个管段 仍处于层流流动。综合以上分析,可以认为在某一 首站出站温度温度下(这里约9O℃),管道的最大 输送能力最大。 ·2296· 化 工 进 展 2014年第33卷 一 幽 哲 羽 普 姐 磐 酋 哲 她 、、 出 哲 鸹 按 出 篁} 寻| 按 洫 输量/m3·a)掺稀10%稠油 输量/m ·b)掺稀15%稠油 输量/m3·c)掺稀20%稠油 p \ 赠 按 按 p \ 赠 校 磐 p \ 赠 制 磐 书∈ 输量/m ·h~ (d)掺稀25%稠油 图3不同掺稀比稠油在不同季节首站出站压力和末站进站 温度与输量关系 山 \ 出 吾j 哲 姐 p \ 赠 哲 智 怅 图4不同首站出站温度下首站出站压力与末站进站温度与 输量关系 3 输送能力计算 3.1临界安全输量 加热输送的对 管道的安全运行是一个不利因素。不稳定区末点对 应的输量即为管道运行的临界安全输量,在实际运 行中,应保证管道输量大于该临界安全输量。计算 得到不同工况下1。 可以看出:总体上,对于同一季节,掺稀比越 小,临界安全输量越大;而对于同一种掺稀稠油在 不同季节临界输量呈现为冬季>春季>夏季趋势, 但相差不大。 3.2最大输送能力 管道最大输送能力即输送压力达到管道设计压 力时的管道输量。计算得到的不同季节、不同首站 出站温度下最大输送能力见表2。 从表2可以看出:①同一季节,随掺稀量增大, 最大输量并非单调递增,在相同首站出站油温93℃ 下,掺稀15%~送能力相近且最大;② 表1不同工况下p\瑙赠餐 按 第9期 万宇飞等:稠油掺稀管道输送工艺特性 ·2297· 表2不同工况下一掺稀比稠油,在不同季节最大输送能力相差不 大;③随着首站出站温度升高,管道最大输送能力 并非单调递增,对于同一种油品(掺稀15%稠油), 在首站出口温度93℃和86℃时相近,在首站出站温 度约90℃时最大。 4 结 论 稠油加热输送管道的安全运行需要研究管道的 工艺操作特性,为此考虑不同稀释比,在不同季节 和不同出站油温下,对全输送能力进行计算分析,得出如下结论。 (1)加热输送的压降急剧增大的不稳定区,实际操作时应避免 进入。 (2)随掺稀比增大,管道输送工艺特性不稳定 区右边界左移,安全输送的临界输量略有减小,这 有利于管道在低输量下安全输送。 (3)在况,随掺稀比增大或首站出站油温升高,管道压 损一流量曲线出现斜率增大现象,使得最大输送能力 并非随掺稀比或首站出站油温单调递增。在某一掺 稀比和首站出站油温下,管道输送能力最大。 (4)量的影响 较大,但季节对压降的影响很小;主要受输量影响,但掺稀比、季节对整体温降的 影响不大。 (5)油时的首站出站压力、末站进站油温、临界安全 输量以及最大输送能力相近,即季节对性影响很/J、。 参考文献 敬加强,罗平亚,游万模.稠油特性及其输送技术研究『种油 气藏,2001,8(2):52—58. 张志宏,王丽娟,李可夫,等.我国油气储运技术发展趋势分析 _J].石油科技论坛,2012,31(1):1—6. 康志勇.辽河油区稠油分类及其储量等级划分Ⅲ.特种油气藏, 1996,3(2):7.12. R, L, B,et of by ].011,75(3):274 J, E. ].002,156 (28):64.69. 杨筱蘅.输油管道设计与管理[M】.东营:中国石油大学出版社, 2006:77—78. 严大凡.输油管道设计与管理[M]北京:石油工业出版社,1986: 26. 许康,张劲军,陈俊.恒定加热量时热油管道工作特性研究『J].油 气储运,2008,27(2):16.17. 梁常华.低输量热油管道的安全分析及措施辽宁化工,2008, 37(2):122.123. 张秀杰,刘天佑,虞庆文.热油管道低输量的安全运行[J】,2003,22(4):8—13. 曲慎扬.热油管道低输量稳定工作问题『气储运,1982,5(4): 1.1O. A, J, D.to of ].1998,96(43):59—68. 董有智,吴明,缪娟,等.低输量运行管道的不稳定性分析 .管 道技术与设备,2007,14(2):15—16. 张维志,崔欣,胡庆明.稠油管道不稳定工作特性的极点流量计 算 .油气储运,2004,23(6):14.17. 缪娟,吴明,刘建锋,等.热油管道低输量运行的安全分析及评 价_J].油气储运,0(4):7 W, T,.].010,89 (5):1095一 M,.].002,24(2):93左丽丽,吴长春,顿宏峰,等.某热稠油管道的水力特性分析[J]_油 气储运,2008,27(6):19.23. 耿德江,万捷,唐治国,等.新疆油田某热稠油管道水力特性分 析[疆石油科技,2011,21(3):36.38. … 川
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