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海拉尔油田集输油管道安全运行技术研究

李玉春  
【摘要】:海拉尔油田针对“偏、远、散、寒”的特殊地理环境特点,结合不同区块开发的实际情况,灵活地采用了“提、拉、掺、树、混”等集油工艺,并于2009年实现了原油管道外输。集输系统原油含水率在转相点附近时,管内介质的粘度会急剧增大,从而带来井口回压急剧上升,会给油井及集油系统带来危害;部分输油管道投产以来出现了比较严重的结蜡现象,加之输量较低及运行输量波动较大的影响,使外输油干线实际运行时摩阻快速上升,直接影响到输油管线的安全运行。因此,有必要从调查管道的历史运行参数、分析各站点的运行方案及其调整情况出发,研究海拉尔集输油管道运行存在的问题、成因及潜在风险,提出合理的集输油运行方案及建议措施。 本论文的主要研究内容包括: (1)分析海拉尔油田含水原油不同温度、剪切速率下的粘度随含水率变化规律,研究确定出各区块含水原油乳化体系的转相点,以此给出双管掺水、环状掺水及电加热等集油工艺的包括含水率、集油温度等的适应性指标体系,并提出当集油系统原油含水率达到转相点附近时的解决措施。 (2)测定净化外输油的密度、比热容、凝固点、含蜡量、胶质、沥青质含量及全粘温曲线,给出海拉尔油田各区块净化油的基础物性及粘温性质;以净化外输油剪切速率与剪切应力的变化关系及剪切速率与粘度的变化关系为基础,确定原油的流变指数、稠度系数、屈服值等流变特征参数;测定净化外输油的析蜡点、反常点及析蜡峰温,试验得出温度对外输油析蜡量及比热容的影响规律。 (3)结合海拉尔外输油管道运行现状,针对蜡晶颗粒的溶解、析出、聚集及其空间网状体结构的恢复与形成机制,通过考察凝点指标的变化,实验研究热作用、剪切作用对外输油流动性能的影响;分别考虑海拉尔油田实际运行中不同净化油的混合比例及性质差异较大的两种油品的变比例混合,测试混合油基础物性、粘温特征参数及流变特征参数,研究分析掺混对原油流动性的影响。 (4)根据差压法原理,建立测定海拉尔原油蜡沉积速率室内模拟试验装置,在确定不同流态区管壁处剪切应力、管壁处蜡分子浓度梯度、管道沿线温降分布及径向温度梯度的基础上,覆盖各种典型工况条件(包括温度梯度、流速等)开展管输原油蜡沉积模拟试验,并根据各相关参数的确定方法及模拟试验数据,回归建立适合海拉尔原油管道的蜡沉积速率模型。 (5)分析热油管道的“管道特性允许最小输量”和“热力条件允许最小输量”的区别与联系,指出管道实际运行的允许最小输量应是它们中的较大值。在计算确定海拉尔油田各输油管道允许最小输量的基础上,结合开发部门的产能预测,从添加降凝剂、热处理改性、加水输送、增加中间加热站、正反输运行等保证含蜡原油管道低输量安全运行的常规方法中,优选适合于每条管道的设计调整方案,并给出相应的主要工程量。


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