原油管道流動安全體系研究
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了原油管道流動安全體系研究范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
1問題的提出
傳統(tǒng)上，國內外對含蠟原油的安全評價均采用確定性分析方法。然而事實上，與輸油管道運行相關的許多參數(shù)都具有不確定性：輸油管道往往綿延數(shù)百乃至數(shù)千公里，沿線管道埋設深度、土壤物性、環(huán)境條件各異。目前，業(yè)內采用站間平均參數(shù)的確定性分析方法進行工藝計算及工藝方案的可行性評價，其缺陷顯而易見。與此同時，管道的運行參數(shù)（如輸量、出站溫度等），管輸原油的物性參數(shù)也可能有很大波動。因此，傳統(tǒng)的確定性分析方法難以對管道的流動安全性進行科學、準確地描述和評價。管道設計和生產(chǎn)中一直沿用“進站油溫高于所輸原油凝點以上3℃[3]”的粗放、經(jīng)驗型的安全運行法則。實踐證明，對于具有不同管徑、處于不同地區(qū)和環(huán)境、輸送不同性質原油的管道，采用這種“一刀切”的安全運行與管理法則，是不夠科學和合理的，并可導致輸油能耗偏高。輸油生產(chǎn)和管理中引入的QRA、SIL和HAZOP等完整性管理方法，由于不涉及易凝高粘原油的流動安全評價及相關保障措施（國外輕質原油管道不存在國內易凝高粘原油管道面臨的流動安全問題），因此也無法解決易凝高粘原油管道輸送的流動安全評價問題。為此，中國石油管道科技研究中心與中國石油大學（北京）合作提出基于可靠性的極限狀態(tài)方法。該方法可以綜合考慮不同管道的具體特征，對不同幾何尺寸、不同地理環(huán)境、輸送不同性質原油的管道按照統(tǒng)一判別方法進行整體評價，解決了傳統(tǒng)方法無法對管道運行安全程度量化的難題[4-6]。但是，該評價方法在原油管道流動安全管理方面尚無規(guī)范性的管理流程、標準依據(jù)及作業(yè)文件，未將各分析評價過程有序整合，使流動安全管理過程規(guī)范化、標準化，亦未形成完整的管理體系。因此，有必要將各評價技術有序組織，建立原油管道流動安全管理體系，形成規(guī)范的流程化的有機整體，實現(xiàn)對管道安全與能耗的全面定量評價。
2原油管道流動安全管理體系
2.1業(yè)務流程
基于流動保障技術前期研究成果，建立原油管道流動安全管理體系。將原油管道流動安全管理流程分為4個步驟：數(shù)據(jù)管理、正常工況分析、安全與能耗評價、設備可靠性評價（圖1）。數(shù)據(jù)管理包括流動安全相關數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，是流動安全管理的第一步。在數(shù)據(jù)的基礎上進行正常工況分析，這是對管道運行工況的粗略評價，采用確定性方法，對管道運行的某一具體工況進行分析，以最大運行壓力pmax小于管道最大允許操作壓力MAOP和流量Q大于管道最小的臨界流量Qmin為安全運行準則。在正常工況分析滿足要求后，進行更精細化的評價，即安全與能耗評價，采用基于可靠性的極限狀態(tài)評價方法，對管道各種工況下的失效情況進行計算，判斷失效概率是否小于目標安全水平，確定各管道的安全運行指數(shù)和能耗指數(shù)。同時，結合各管道的設備現(xiàn)狀，進行綜合運維管理，確定各管道合理的維搶修方案。上述條件滿足后，說明在工藝參數(shù)上保證了管道的安全經(jīng)濟運行。但管道的安全運行同時依賴于設備的完好狀況，因此有必要分析設備的可靠性是否滿足管道運行所期望的流動安全水平。通過以上有序的分析和評價，能夠從工藝和設備上全面確定管道的安全狀況和能耗水平，實現(xiàn)管道安全運行下經(jīng)濟節(jié)能輸送?；诖耍⒃凸艿懒鲃影踩芾淼捏w系構架及各部分之間的關系（圖2）。
2.2作業(yè)目的、執(zhí)行流程及標準依據(jù)
數(shù)據(jù)管理是對與原油管道流動安全評價相關數(shù)據(jù)的收集和初步分析處理，包括4大類、85項屬性數(shù)據(jù)（表1）。油品物性數(shù)據(jù)采集依據(jù)標準：GB510－83《石油產(chǎn)品凝點測定法》，SY/T0520－2008《原油粘度測定旋轉粘度計平衡法》，SY/T0522－2008《原油析蠟點測定旋轉粘度計法》，SY/T0541－2009《原油凝點測定法》，SY/T0545－1995《原油析蠟熱特性參數(shù)的測定差示掃描量熱法》，SY/T7547－1996《原油屈服值測定旋轉粘度計法》，SY/T7549－2000《原油粘溫曲線的確定旋轉粘度計法》。管道及設備屬性數(shù)據(jù)采集參照標準：Q/SY1180.5－2009《管道完整性管理規(guī)范第5部分：建設期管道完整性管理導則》，Q/SY1180.6－2009《管道完整性管理規(guī)范第6部分：數(shù)據(jù)庫表結構》。正常工況分析是管道安全評價的基礎，通過確定性工況分析管道沿線的水力熱力狀況，為管道投產(chǎn)、運行方案的制定、故障分析及應急方案的制定等提供初步技術支持。正常工況分析需要在原油流變性預測和管道結蠟分析與預測的基礎上進行啟輸投產(chǎn)、管道運行、停輸再啟動及清管過程的水力熱力分析。安全與能耗評價是采用基于可靠性的極限狀態(tài)方法，綜合考慮輸量、出站溫度、地溫、土壤導熱系數(shù)、管道埋深與原油流變性參數(shù)的不確定性的影響，對管道各種工況下的安全性進行綜合評價，確定管道安全運行水平。同時，基于目標安全水平，結合各管道的設備現(xiàn)狀，對管道進行綜合能耗評價，確定管道在安全運行前提下的合理能耗水平，并可以進行綜合運維管理，確定各管道合理的維搶修方案，為原油管道安全、經(jīng)濟運行，維搶修管理等提供合理建議和決策支持。安全與能耗評價包括：啟輸投產(chǎn)可靠性評價、管道運行可靠性評價、停輸再啟動可靠性評價、清管過程可靠性評價?；谠凸艿滥繕肆鲃影踩?，對工藝流程中可能存在影響原油管道流動安全的影響因素進行識別、分析、評價，并最終給出維護、維修、整改建議。設備可靠性評價包括：關鍵設備（泵、加熱爐）可靠性評價、控制系統(tǒng)可靠性評價、工藝流程可靠性評價。
2.3流動保障措施
在上述分析和評價過程中，若不滿足安全目標要求，則需調整流動保障措施。不同工況下原油管道的流動保障措施：①啟輸投產(chǎn)工況改善原油流變性，增加土壤蓄熱量，提高關鍵設備可靠性，調整維搶修力量；②正常運行工況，改善原油流變性，提高出站溫度，提高輸量，降低管道摩阻（清管），提高關鍵設備可靠性，調整維搶修力量；③停輸再啟動工況，改善原油流變性、調整停輸時間，停輸前增加土壤蓄熱量，提高關鍵設備可靠性，調整維搶修力量。
3結束語
在原油管道流動保障前期研究成果的基礎上，提出了一種新的流動安全管理方法，以基于可靠性的流動安全評價為核心，以保證管道安全運行下經(jīng)濟節(jié)能輸送為目的，全面考慮工藝參數(shù)的變化及設備失效對流動安全的影響，將各評價技術有序組織，建立了原油管道流動安全管理體系，形成規(guī)范的流程化的有機整體，能夠實現(xiàn)對管道運行安全程度的定量評價，從而為管道運行方案的制定、設備維護維修及維搶修力量的調整等提供技術支持，為實現(xiàn)管道流動安全的可控管理提供技術手段。
本文作者：苗青 閆鋒 徐波 蘭浩 張靜楠 王龍 谷英翠 馬文華 工作單位：中國石油管道科技研究中心中國石油天然氣集團公司油氣儲運重點實驗室