热油管道预热投产难度系数分析

大庆油田设计院

热油管道预热投产难度系数分析

王 超 张文花

大庆油田设计院

当直接向管道注入加热原油，管段上游原油温度较高，但是管段下游原油温度接近管道埋深处自然地温，不仅低于安全输油温度，也可能低于凝点。在管道直径增加时，预热投产难度系数降低，但是预热投产能耗和预热介质用量都增加，变化趋势相反。管道长度、地温和土壤导热系数等参数变化时，预热投产难度、预热投产能耗及预热介质用量的变化趋势相同。

热油管道；预热投产；难度系数；参数

热油管道投产前周围土壤温度低于管输原油凝点，加热原油直接进入管道后温度迅速降低，黏度快速上升，给管道投产带来安全隐患[1-2]。需要在管道投产前采取预热措施，提高管壁和周围土壤温度，减小管输原油和周围土壤的温差，使投产过程原油温度不低于安全输油温度，保证热油管道投产安全[3]。

从热油管道实际预热投产过程发现，不同的管道系统加热站间距、管道直径、沿线地温和土壤导热系数等参数都可能不同，从而引起管道预热投产时间、能耗和预热介质用量的差异[4]。引入热油管道预热投产难度系数的概念，用来衡量管道预热投产的难度。根据预热投产难度系数，不仅可以对不同参数下管道投产的难度进行比较，还可以据此选择合适的预热投产方案。当难度系数较高时，需要有针对性的预留较长的预热时间，准备足够的电力和燃料，储备大量的预热介质。

当直接向管道注入加热原油，管段上游原油温度较高，但是管段下游原油温度接近管道埋深处自然地温，不仅低于安全输油温度，也可能低于凝点[5-6]。

随着管段长度增加、直径减小、地温降低等管道预热投产难度的增加，低于安全输油温度的面积也增加，可以将原油刚充满管段时低于安全输油温度的区域面积积分作为管段预热投产的难度系数，如式1所示。

式中Diff为管段预热投产难度系数（℃· km）；Tsafe为安全输油温度（℃）；Tl为原油在l处的温度（℃）；l1为原油温度开始低于安全输油温度的位置（km）；l2为管段终点位置（km）。

为了验证预热投产难度系数和管道预热投产时间、能耗和预热介质用量之间的相关性，采用不同管道长度、直径、地温、土壤导热系数等参数，建立管道模型并分别计算管道预热投产难度系数和预热投产时间等。

研究中将管道长度60 km、直径323.9mm、地温低于凝点7℃、土壤导热系数0.8m/s等参数作为基础管道参数，再分别改变管道和环境参数，对管道预热投产难度系数和预热投产时间、能耗、预热介质用量的结果进行了数值模拟。

从预热投产时间和难度系数的对比可以看到，预热投产时间与难度系数的变化规律一致，当管道预热投产难度系数升高的时候，对应的预热投产时间都有不同程度的升高。但预热投产时间和难度系数没有一致的比例关系，其中当管道长度和地温变化时，难度系数和预热投产时间有较好的一致性；而管径和预热流速变化时，难度系数的变化幅度较小，预热投产时间有显著变。

多种管道和环境参数条件下，预热投产难度系数与预热投产时间变化趋势相同，也就是预热投产难度系数增加，对应的预热投产时间也增加，但是对于不同管道参数或者环境参数变化引起的预热投产难度系数增加量，与对应的预热投产时间的增加量不成比例。

在管道直径增加时，预热投产难度系数降低，但是预热投产能耗和预热介质用量都增加，变化趋势相反。管道长度、地温和土壤导热系数等参数变化时，预热投产难度和预热投产能耗及预热介质用量的变化趋势相同。

[1]顾锦彤，马贵阳．埋地热油管道启输投油时间的确定[J]．辽宁石油化工大学学报，2010，30（2）：29-31.

[2]周庆林．原油长输管线局部换管及其投产、清油工艺[J]．管道技术与设备，2000（3）：31-33.

[3]鹿钦礼，顾福昕，马贵阳，等．埋地热油管道埋深对土壤温度场的影响[J]．辽宁石油化工大学学报，2010，30（4）：22-25.

[4]鹿钦礼，马贵阳．输油管道预热介质流速对预热时间的影响[J]．辽宁石油化工大学学报，2011，31（1）：28-31.

[5]李少青．靖安—咸阳输油管道投产技术[J]．油气储运，2002，21（5）：28-29.

[6]陈国群，马克锋，丁芝来，等．热油管道启输投产热力计算[J]．油气储运，2005，24（7）：13-16.

（栏目主持 焦晓梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.070