油气长输管道的运行管理

2014-03-08高辉李宏伟

油气田地面工程 2014年1期

关键词：输气柱塞气量

高辉李宏伟

1中原油田勘探开发科学研究院2中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院

油气长输管道的运行管理

高辉1李宏伟2

1中原油田勘探开发科学研究院2中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院

随着管道输气能力的逐步增长，新输气客户的需求模式与以前有很大不同，管道公司必须根据客户需要制定自己的运行计划。提高系统运行可靠性的技术改造措施包括调整离心式压缩机的叶轮直径，更换往复式压缩机的柱塞，设计先进的压缩机脉动控制系统，对电机拖动压缩机进行调速控制。一个管道系统的运行效率，在设计之初就应该全面考虑，一旦建成投产，管道公司就要通过监控整个系统，确定是否有必要进行维修、改造、更换或技术升级，以改善系统运行状态，提高运行效率和经济性。

天然气；长输管道；效率；维护；投资

管道系统的运行，往往会偏离当初设计的市场条件。为此，美国能源管理委员会（FERC）颁布的636、637条例，使输气客户有选用不同管线输气能力的自由度和灵活度。另外，随着管道输气能力的逐步增长，新输气客户的需求模式与以前有很大不同，管道公司必须根据客户需要制定自己的运行计划，尽管有时客户的路径选择并不是最高效的或者反应客观实际需求。所有这一切，都对管道系统的运行管理提出了挑战。

1 适应市场变化以提高运行效率

与过去不同，当前天然气管道系统的流量变化已呈多峰型态。由于需要满足签约客户的需求，使得管道系统无法达到在优化的、稳定的工况下高效运行。发电企业并不关心燃气消耗，只关心能否最大限度地得到他们需要的气量。管道公司不得不采取很多技术措施，以便在满足客户的用气量变化需求的同时，尽量使管道系统的效率最大化。这些技术措施包括：

（1）采用流量模拟软件进行实时模拟，协助运行管理人员摆脱对管道储气量的依赖。这样做能够提高输气效率，但需要操控人员高度警惕，同时对压缩机要进行频繁启闭以防管道超压。

（2）缩短高效设备的停运时间，提高其利用率。管道公司应强化维修管理，延长高效设备维护管理人员的工作时间，或者高薪请专业维修公司加快修复工作，以便尽快使由于种种原因停运的高效设备重新投入运行，缩短其停运时间。

（3）管道公司应该始终如一地遵守管道和危险材料安全管理局的规定，提高管道最大允许操作压力（MAOP），提高管道输量，降低压缩机燃料消耗。提高MAOP，能够提高管输能力和管道效率。据悉，一家美国州际天然气协会（INGAA）会员管道公司，已经得到管理部门的特许，允许将其管道的最大允许操作压力从规定的最小屈服强度（SMYS）的72%提高到80%，提高高峰输量时的管道效率8～9个百分点。

2 管道维护与改造

随着使用年限的延长，管道维护的工作量会越来越大，从修复损毁部件到日常保养，再到根据复杂的运行数据资料通过电脑处理结果进行的预防性维修等。

管道公司通常会采用多种方式监控系统运行状态，以判断系统是否在高效区运行，制定最优维护、维修计划。美国的管道公司会定期维护和更换易损件，如压缩机阀等。对于往复式压缩机站，压缩机阀的损毁是造成其非计划停运的最大原因。管道公司计划、非计划停运往复式压缩站的最主要原因，就是更换压缩机阀。

另外，管道公司还会考虑以下技术改造措施，以提高系统运行的可靠性。

（1）调整离心式压缩机的叶轮直径。对于运行条件已经远远偏离原来的设计条件，造成离心式压缩机效率很低，可以通过调整压缩机叶轮直径，使其适应新的工况条件。这一技术方法有时是为了适应一年之内不同季节气量的变化，有时是为了适应较长时期的供需变化。在这方面，英国MSE公司积累了丰富的经验，曾经为BP、Marathon、HESS等公司提供服务，以适应气田产量降低、集输气系统压力变化大等情况。

（2）更换往复式压缩机的柱塞。为了适应更高的压力需求或负荷变化，用改进后的新柱塞替换复式压缩机的现有柱塞。

（3）设计先进的压缩机脉动控制系统。运用先进的压缩机脉动控制系统，在降低脉动的同时还能够提高运行效率，降低能量消耗。

（4）对电机拖动压缩机进行调速控制。调整电机拖动压缩机转速，使其适应气量变化，达到较高的运行效率。但由于此项改造比较复杂，改造费用较高，此项技术应用较少。

3 提高管道系统效率的经济性

一个管道系统的运行效率，在设计之初就应该全面考虑，一旦建成投产，管道公司就要通过监控整个系统，确定是否有必要进行维修、改造、更换或技术升级，以改善系统运行状态，提高运行效率和经济性。目前，美国拥有数量巨大的天然气压缩站和各种类型的压缩机，管道公司往往不会随时采用最先进的技术对压缩系统进行改造，以提高其经济性。由于天然气压缩机的建设费用在过去15年内已经翻番，而且压缩机属于长期耐用设备，安装一套新型压缩系统的费用已经远远超过现有系统当初的费用，通过节省燃料回收投资的周期将会超过10～15年。因此，更换新型设备往往并无必要或者并不经济，尽管新的先进的设备效率确实很高。可见，为了提高效率进行技术改造，是一项非常复杂的工作。

如果一条管道设计时的假设条件发生改变，或者在以后的运行过程中发现并不准确，则任何技术改造或设备更换后的燃料节省、经济效益都将改变。例如，如果当初预计的天然气价格发生重大变化，将会严重影响为了提高效率而更换压缩机的投资回收期。技术改造后的输气费率变化，以及由于气量变化模式与当初预测的不同，造成更换设备的运行时间变化，都会影响投资回收期，使此项改造变得并不经济。