稠油管道节能输送

稠油管道节能输送

摘要:对稠油管道进行工艺优化设计,通过选用高效节能的设备以及经济适合的外保温层和管道泄漏设施,降低管道的运行温度,达到稠油管道节能输送。

关键词:稠油管道加热设施增压设施管道防腐保温材料节能输送

由于稠油粘度大、凝固点高的特点,目前国内外一般都采用加热、增压输送,加热目的是使其在管道输送时不凝、低粘,以降低输油的动力消耗。增压是使流体具有一定的动力,安全输送到用户。如果在满足安全输送条件下,降低输送温度和增压所消耗的电能,就会降低能耗,达到稠油管道节能输送。

1 输送技术方案

1.1 加热设施

合适的加热炉是稠油加热输送的关键。目前原油加热炉一般有水套炉、热管路及相变加热炉等几种形式。

近年新产品相变加热炉是将液态水变成气态水蒸气给稠油加热,具有传热强度大、效率高、体积小、承压高及安全性强等优点。

经实测表明,相变加热炉本体内,水在没有不凝结气体存在的状态

下,通过不断蒸发、冷凝的气液两相循环,连续将吸收的火焰和烟气热量传递给相变换热器内的稠油,炉子运行热效率通常在90%以上,稠油管道上采用节能型相变加热炉,节省能源。

1.2 增压设施

泵在原油输送占非常重要的位置,原油输送都需要由泵来输送,原油的性质不同,对泵的要求也不同。最常用的泵主要有离心泵、转子泵。离心泵适合液体粘度小于650mPa·s,转子泵适合高粘度液体。由于大多数稠油粘度都大于650mPa·s,因此选择转子泵较适合。

本次推荐采用螺杆泵,螺杆泵属于转子泵的一种。螺杆泵运送液体的种类和粘度范围宽广。它的主要工作部件是转子和定子。螺杆泵结构简单、维修方便、体积小、流量稳定、噪音低、自吸能力强、不泄漏、压力高、耐高温等优点。

因此输送稠油的增压泵采用高效螺杆泵,并配变频调节,以节省用电。

1.3 管道防腐保温材料

长距离稠油管道输送,一般采用埋地敷设,为减少管道输送过程中的热油不断向外界散热,选择性能好的防腐保温材料,可以降低管道起点的加热温度。

(1)防腐材料。

管道可供选择的防腐材料有许多,如环氧粉末、环氧煤沥青、环氧和聚氨酯涂料、石油沥青等。每种材料性能各异,适用的范围不同,施工的技术要求不同,耐腐蚀性能亦有差别,以下是几种常用防腐层的方案比较情况。

环氧煤沥青:多层结构,普通级300μm,机械涂覆,补口采用环氧煤沥青或环氧煤沥青补口带优点是材料来源广,价格较便宜。缺点是防腐层绝缘电阻低,涂层固化时间长,对预制或现场补口环境有一定污染。

环氧粉末:单层结构,普通级300μm,静电喷涂,补口采用液体环氧或其它防腐涂料。优点是无污染,和金属表面和保温材料都具有较强的粘结力,并具有优良的耐腐蚀性能,生产工艺成熟。缺点是涂层抗冲击力较差。

石油沥青:多层结构,普通级4mm,机械涂覆,补口采用石油沥青或沥青补口带,优点是材料来源广,价格便宜。缺点是机械性能差,吸水率高,耐温性差。对预制或现场补口环境有一定的污染。

综上对比可以看出,环氧粉末涂层虽然价格较高,但综合性能要远高于其它涂层,而且工艺技术成熟,质量容易保证,目前已被广泛应用。环氧煤沥青和石油沥青虽然价格便宜,但综合性能较差。综上所述,本设计管线外防腐层推荐采用单层结构的环氧粉末防腐结构。

（2)保温材料。

保温层一般分为无机保温层和有机保温层,作为埋地管道一般采用聚氨酯有机保温层。该保温层具有导热系数小、密度小、吸水率低、化学稳定性好等优点。本工程超稠油输送需要长期耐80℃高温的聚氨酯保温材料,所以保温材料选择耐100℃高温的聚氨酯保温材料,保温层的厚度为40mm。

聚氨酯泡沫夹克管的现场补口工艺采用刷涂低温固化耐温涂料80μm,现场发泡保温,聚乙烯热收缩带补口。

1.4 管道的阴极保护

为防止管道腐蚀,延长管道的使用寿命,稠油管道需要采取阴极保护措施。管道阴极保护主要有两种形式,即牺牲阳极法和强制电流法。阴极保护方式的确定主要考虑以下主要因素。

(1)工程规模的大小。

(2)有无经济方便的电源。

(3)被保护体所需保护电流密度的大小。

(4)被保护体与周围地下金属构筑物的相互影响。

(5)土壤电阻率的大小。

强制电流法适用于长距离、土壤电阻率较大的管线,它具有保护距离长、作用范围广,输出电流、电位可调和受外界影响干扰小等优

点。

牺牲阳极法适用于短距离、土壤电阻率低的管线,具有无需外部电源,对外界无干扰、不用维护等优点。

具体采用的阴极保护形式应根据现场调研,测试土壤电阻率,管道沿线不同土壤会对管线防腐造成不同程度的腐蚀效果。一般管道距离较长,规格较大,管道沿线多为旱田,土壤电阻率较高,沿线建有电气化铁路、高压电力线等对管线有各种影响的设施。管道沿线站场内有方便可用的电源,阴极保护推荐采用强制电流的阴极保护方式。

1.5 管道的泄漏检测设施

管道设置泄漏检测和定位系统,尽早发现管道的漏油、盗油事故,及时处理,保证管道安全运行。通过现有的无线通讯系统把各站的温度、压力及流量信号传到油气集输公司调度控制中心,通过分析管线的压力波及温度、流量的衰减来判断管线原油的泄露发生及发生的位置。

2 结语

输油管道采用密闭方式输油,正常生产情况下无油气渗漏,输油泵电机采用变频调速装置,以节省用电。

为减缓管线的腐蚀速率,保证管线的安全运行,采用环氧粉末防腐泡沫黄夹克复合结构防腐保温,全线采取牺牲阳极阴极保护措施。输油管道全线均采用保温结构,以减少输油过程中的能量消耗。

以上采取措施适用大多数稠油,不同的工程还用根据具体情况进行分析研究,采取最合理经济的方案,才能最大程度降低稠油输送能耗,做到节能减排的要求。

参考文献

[1] 中国石油天然气总公司.油田地面工程设计[M].北京：石油大学出版社,1995.

[2] 刘绍业,等.泵轴封及原动机选用手册[M].北京：石油工业出版社，2001.

[3] 钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术规范SY/T0315.