论文部分内容阅读
摘要：输油管道停输后，若停输时间过长，当管道内原油温度降低到一定值后，管内原油流变性会发生很大变化，管道的再启动会遇到极大的困难，甚至造成凝管事故。为了避免凝管事故的发生，需要对停输管道的安全停输时间进行研究。本文主要介绍某输油管道运行现状，统计对比2018年1-8月份管道停输情况，对某输油管道安全停输时间进行计算，并对以后管道安全运行提出具体建议。
关键词：输油管道；安全停输；时间
一、前言
热油管道生产运行中，停输是不可避免的生产过程。热油管道停输后，管内油温随停输时间的延长而不断降低，导致管内油品流动特性发生很大变化，甚至产生原油胶凝现象。当管内油温降低到一定程度就会使启动过程产生困难，甚至造成凝管事故。
据统计2018年1-8月份某输油管道累计停输39次，时间为2147分钟，平均排量450m3/h计算，少输送原油16102.5m3，对场站完成全年生产任务造成很大困难，并且对管道的安全运行产生很大影响，降低设备使用寿命，启停输过程中浪费大量员工劳动力，因此有必要对管道的管道安全停输进行研究。
二、输油管道停输状况分析
1、输油管道停输原因分析
热油管道在运行过程中，由于种种原因，不可避免地会发生停输。停输的原因可以分为两大类：事故停输和计划停输。具体原因分类如表1：
2018年1-8月份某输油管道停输39次，除6次为计划停输外，其余33次均为事故停输，其停输分布主要有以下特点：
（1）夏季管道停输频率远大于冬季，管道冬季运行比夏季运行更加平稳。其中5月份前停输12次，5月份以后停输27次。
（2）管道停输与天气有很大关系，打雷、下雨天气易产生跳泵、停电等事故造成管道停输。
（3）姬塬外输总站离心泵运行平稳，管道停输多是由于喂油泵、外输泵变频器等电气设备发生故障造成的。
（4）除个别原因（输入电压过高、高压输入缺相）需专业电工进行检修维护，其他如变频器等设备故障场站员工均可用较短时间恢复管道运行。
（5）管道停输除个别停输时间较长外，停输时间均较短，管道温度发生变化较小，原油流变性变化不大，恢复管道运行比较容易。
2、管道停输时间计算
管道停输时间较短时，管内原油温降较小，原油流变性发生变化较小，管内壁几乎没有新的凝油层生成，此时管道再启动比较容易。若停输时间过长，原油温度降至凝点以下后，管内存油已发生胶凝现象，导致管道停输再启动的压力增大，若停输再启动的压力超过管道允许的最大压力、泵提供的压力上限，则会启动失败，造成凝管事故，对管道的安全运行造成很大威胁。管道停输后能否顺利启动，不仅取决于油品的流变特性、管线的工作状况、管道沿线停输前的油温分布等因素，更是与管道停输时间有着密不可分的关系。所以说管道安全停输时间，对于管道运行来说，是一个很重要的参数。为了预防在停输状态下预防发生“凝管”事故，有必要获得准确的安全停输时间。
埋地热油管道长期运行后，土壤温度场稳定，埋地管道在停输后温降缓慢，可将管内原油的冷却过程视为一系列准稳定状态，列出dτ时间内的热稳定方程，近似求解。即忽略管内横截面上温度梯度及轴向温降，按平均油温计算、管道总传热系数Kˊ为常数、忽略油品特性随温度变化、外界温度不变、不计保温层的热容量。
取
可用下式计算距离起点任意距离l处，温降停输时间τ时间后管内油温的计算式[1]：
（1）
式中：T为距离管道起点l处，停输τ时间后的 油温，℃；T0为周围环境温度，℃；TR为管道起点处开始停输时的油温，℃；G为质量流量，kg/s；c为输油平均温度下的比热容，J/（kg·℃）；K为管道稳态工况下的总传热系数，W/（m2·℃）；l为计算点距离管道的距离；τ为停输时间，s；D，D1，D2分别为管道平均直径、钢管外径、管道外径，m；cy为油的比热容，J/（kg·℃）；ρ y为油的密度，kg/m3；cg为钢材的比热容，J/（kg·℃）；ρ g为钢材的密度，kg/m3。
三、结论及建议
（1）管道输量允许范围内安全停输时间范围为36-48小时，不管是事故停输，还是计划停输，管道停输时间均不能长于安全停输时间。
（2）管线停输时间较长时，再启动时应严格按照操作规程进行操作，防止因为停输时管线内部分存油胶凝，管道再启动发生困难，对管线的安全运行造成威胁，降低管线使用寿命。
（3）做好场站供电线路、变频器等电气设备的维护保养，及防雷接地工作，降低在夏季打雷、下雨等恶劣天气中管道停输频次。
（4）做好管道沿线的巡护工作，及时将管线裸露、埋深变浅的地方进行回填，保证管线时刻处于冻土层以下，避免管道局域性温降过大，原油产生胶凝现象，造成管道停输再启动时启动压力增大，对管道再启动带来困难。
（5）加大在变频器等设备日常操作、简单故障处理方面的培训力度，尽最大努力减小停输时间。
参考文献
[1]杨筱蘅，张国忠.输油管道设计与管理.第一版.石油大学出版社，2004：23-57.
[2]李小玲，田西寧.埋地热油管道安全停输时间近似计算方法.管道技术与设备.（2009）01-0014-02.
[3]阿尔帕金BM，克里沃舍因，尤芬BA.原油和油品管道的热力与水力计算.北京：石油工业出版社，1986.
（作者单位：长庆油田分公司第三输油处）
关键词：输油管道；安全停输；时间
一、前言
热油管道生产运行中，停输是不可避免的生产过程。热油管道停输后，管内油温随停输时间的延长而不断降低，导致管内油品流动特性发生很大变化，甚至产生原油胶凝现象。当管内油温降低到一定程度就会使启动过程产生困难，甚至造成凝管事故。
据统计2018年1-8月份某输油管道累计停输39次，时间为2147分钟，平均排量450m3/h计算，少输送原油16102.5m3，对场站完成全年生产任务造成很大困难，并且对管道的安全运行产生很大影响，降低设备使用寿命，启停输过程中浪费大量员工劳动力，因此有必要对管道的管道安全停输进行研究。
二、输油管道停输状况分析
1、输油管道停输原因分析
热油管道在运行过程中，由于种种原因，不可避免地会发生停输。停输的原因可以分为两大类：事故停输和计划停输。具体原因分类如表1：
2018年1-8月份某输油管道停输39次，除6次为计划停输外，其余33次均为事故停输，其停输分布主要有以下特点：
（1）夏季管道停输频率远大于冬季，管道冬季运行比夏季运行更加平稳。其中5月份前停输12次，5月份以后停输27次。
（2）管道停输与天气有很大关系，打雷、下雨天气易产生跳泵、停电等事故造成管道停输。
（3）姬塬外输总站离心泵运行平稳，管道停输多是由于喂油泵、外输泵变频器等电气设备发生故障造成的。
（4）除个别原因（输入电压过高、高压输入缺相）需专业电工进行检修维护，其他如变频器等设备故障场站员工均可用较短时间恢复管道运行。
（5）管道停输除个别停输时间较长外，停输时间均较短，管道温度发生变化较小，原油流变性变化不大，恢复管道运行比较容易。
2、管道停输时间计算
管道停输时间较短时，管内原油温降较小，原油流变性发生变化较小，管内壁几乎没有新的凝油层生成，此时管道再启动比较容易。若停输时间过长，原油温度降至凝点以下后，管内存油已发生胶凝现象，导致管道停输再启动的压力增大，若停输再启动的压力超过管道允许的最大压力、泵提供的压力上限，则会启动失败，造成凝管事故，对管道的安全运行造成很大威胁。管道停输后能否顺利启动，不仅取决于油品的流变特性、管线的工作状况、管道沿线停输前的油温分布等因素，更是与管道停输时间有着密不可分的关系。所以说管道安全停输时间，对于管道运行来说，是一个很重要的参数。为了预防在停输状态下预防发生“凝管”事故，有必要获得准确的安全停输时间。
埋地热油管道长期运行后，土壤温度场稳定，埋地管道在停输后温降缓慢，可将管内原油的冷却过程视为一系列准稳定状态，列出dτ时间内的热稳定方程，近似求解。即忽略管内横截面上温度梯度及轴向温降，按平均油温计算、管道总传热系数Kˊ为常数、忽略油品特性随温度变化、外界温度不变、不计保温层的热容量。
取
可用下式计算距离起点任意距离l处，温降停输时间τ时间后管内油温的计算式[1]：
（1）
式中：T为距离管道起点l处，停输τ时间后的 油温，℃；T0为周围环境温度，℃；TR为管道起点处开始停输时的油温，℃；G为质量流量，kg/s；c为输油平均温度下的比热容，J/（kg·℃）；K为管道稳态工况下的总传热系数，W/（m2·℃）；l为计算点距离管道的距离；τ为停输时间，s；D，D1，D2分别为管道平均直径、钢管外径、管道外径，m；cy为油的比热容，J/（kg·℃）；ρ y为油的密度，kg/m3；cg为钢材的比热容，J/（kg·℃）；ρ g为钢材的密度，kg/m3。
三、结论及建议
（1）管道输量允许范围内安全停输时间范围为36-48小时，不管是事故停输，还是计划停输，管道停输时间均不能长于安全停输时间。
（2）管线停输时间较长时，再启动时应严格按照操作规程进行操作，防止因为停输时管线内部分存油胶凝，管道再启动发生困难，对管线的安全运行造成威胁，降低管线使用寿命。
（3）做好场站供电线路、变频器等电气设备的维护保养，及防雷接地工作，降低在夏季打雷、下雨等恶劣天气中管道停输频次。
（4）做好管道沿线的巡护工作，及时将管线裸露、埋深变浅的地方进行回填，保证管线时刻处于冻土层以下，避免管道局域性温降过大，原油产生胶凝现象，造成管道停输再启动时启动压力增大，对管道再启动带来困难。
（5）加大在变频器等设备日常操作、简单故障处理方面的培训力度，尽最大努力减小停输时间。
参考文献
[1]杨筱蘅，张国忠.输油管道设计与管理.第一版.石油大学出版社，2004：23-57.
[2]李小玲，田西寧.埋地热油管道安全停输时间近似计算方法.管道技术与设备.（2009）01-0014-02.
[3]阿尔帕金BM，克里沃舍因，尤芬BA.原油和油品管道的热力与水力计算.北京：石油工业出版社，1986.
（作者单位：长庆油田分公司第三输油处）