学科前沿讲座

油气管道的安全与运行管理中国石油大学（华东）张国忠油气管道的宗旨：安全经济的完成输送任务。安全：安全生产管理管道完整性管理经济：在满足安全生产的基础上，最大限度的发挥管道输送能力，降低输油成本一、油气管道的安全生产管理1.安排生产计划2.实施生产调度3.优化运行4.管道系统分析1.安排生产计划（1）管道的输送能力设计能力运行能力（油品性质、石蜡沉积、设备、供应和需求）（2）原油管道油田产能、港口来油计划、下游需求进口油管道：种类多、用户多，一般批量大。（3）成品油管道市场需求、批次油品、制定批次计划（市场、注入和下载，管道输送能力、混油损失、干线节流和下载节流）1.安排生产计划①科洛尼尔成品油管道系统62-64年一期工程，休斯顿-林登。干线2400km,管径762-914mm，支线2100km，管径152-559mm;72-79年二期复线工程，D=914-1016,长2100+1200km53座干线泵站、30座支线泵站、281个下载点，年输量9300×104吨，4个主控站、22个分控站管道容量＞100×104吨，最多104个批次，每个批次又有若干用户油温＞49℃，用河水冷却。干线材质X52,7.1mm;泵站出口6-8km,9.5mm,X46;河流穿越，12.7mm,X421.安排生产计划②西南成品油管道L=1559.6km,管径508-273mm，800×104吨全线15座泵站和分输站，三条支线1.安排生产计划（3）天然气管道照付不议合同、调峰电厂、储气库2.调度运行（1）组织生产（2）运行参数（3）点炉开泵方案（4）流程切换3.优化运行（1）热油管道加热温度和开泵方案的最佳组合（节流损失小、旁接罐液位波动小）（2）成品油管道流量、沿线下载量和开泵方案的最佳组合（满足市场、干线节流、下载节流、混油损失小）（3）天然气管道最大限度的增大流量、压气站和压缩比的最佳组合3.优化运行优化运行的实现：500×104吨/年，节流0.1MPa每年20万度电1.5亿吨原油，储运过程油温降低1℃，每年节省燃料油消耗10×104吨。（1）经验（2）计算机模拟计算(3)理想状态与实际条件的结合4.管道系统分析安全运行管理：⑴防火、防爆、防毒⑵保护环境⑶设备管理⑷防止凝管发生（油温、石蜡沉积、流变性→流量、压力变化⑸防止大量混油；⑹及时发现泄漏4.管道系统分析（1）流量平衡分析（2）压力分析（3）泄漏分析管流实验、例，方法（4）热油管道系统分析（温度变化、石蜡沉积、流变性→压力、流量变化）二、油气管道的完整性管理一种先进的管理思想和管理方法体现在：1.信息的科学管理2.建立完整性管理规程，实施科学规范的管理3.与管道的实际相结合完整性管理－信息科学管理⑴信息的采集设计信息施工信息工程自然状态、人文环境信息投产运行管理历史信息完整性管理－信息管理⑵信息的科学应用建立数据库：方便录入、方便修改、方便检索和应用实施科学规范的应用：完整性管理技术⑴风险评价①危险与风险：危险转变为现实的概率及损失严重程度的综合称为风险风险值（R)=风险发生的概率(P)×风险后果(C)②风险分析：对特定系统，定义危险，列出全部危险事件（故障树法）③风险估计：客观估计基于概率，定量风险评估主观估计：专家打分法④风险评价：基于风险标准，判断该系统的风险是否可接受，哪些需要采取进一步安全措施。原则：最低合理可行的原则完整性管理技术（2）管道的主要风险腐蚀：设计、施工质量、维护管理第三方破坏：警示设施、宣传教育操作失误：自然灾害：管道的强度与裂纹检测与评价：检测方法腐蚀速度、剩余强度和剩余寿命完整性管理技术（3）管道的检测与评价检测方法：外检测：阴极保护参数检测、防腐层检测、地质稳定检测内检测：智能检测：金属损失、缺陷、变形、裂纹评价：腐蚀速度、剩余强度和剩余寿命完整性管理技术⑵安全管理针对风险评价结果，应用现代技术和理论，采取相应的对策。①防腐层大修②水土保持（西南水土流失、黄土湿陷）③河流穿越加固④管段维修和大修⑤地质不稳定地段加固或改线⑥管道承压评价⑦抢修应急预案完整性管理－建立完整性管理规程，实施科学规范管理⑴统一要求：做什么（分级：巡线员、泵站、公司）如何做一般性指导意见⑵建立企业（公司）标准、行业标准⑶设置专门的管理机构，实施完整性管理管理⑷实现信息的综合应用安全生产管理⑴防火、防爆、防毒⑵保护环境⑶设备管理⑷防止凝管发生安全停输时间、最低输油温度安全生产管理⑴防火、防爆、防毒⑵保护环境⑶设备管理⑷防止凝管发生安全停输时间、最低输油温度安全经济运行⑴输气管⑵成品油管道⑶热油管道安全经济运行－输气管1.把住管输天然气的入口质量，2.定期清除管内积液，3.做好天然气调峰和应急措施，4.优化管道压力分配(不满负荷)。安全经济运行－成品油管道1.成品油管道的规划、设计和运营，不再是仅考滤管道本身，而需要建立管道与辐射区域相关的新思想去指导管道的规划、设计与运营管理；2.协调完成输油任务；3.优化管道调度运行方案，有效降低管道混油量；4.加快混油段管道启动过程，有效降低管道混油量；5.优化混油段切割方案，有效减少混油损失。安全经济运行－热油管道1.建立安全停输时间的思想⑴现状：允许停输时间，夏季长，冬季短，不能保证安全；⑵安全停输时间是满足管道抢修需要的时间；⑶以企业多年的历史运行数据为依据，以经济效益最大化为原则，确定符合对应管道的安全停输时间（管道应力状况、交通环境条件、管道沿线人文环境、季节和企业抢修能力。安全经济运行－热油管道3.确定热油管道安全经济输油温度⑴油价居高不下，热油管道优化的结果：油温越低越经济；⑵输油量不满的热油管道，油温越低越经济；⑶问题是确定热油管道允许的最低输油温度;⑷每条管道有其特定的安全经济输油温度。安全经济运行－热油管道安全经济输油温度定义：满足安全停输时间要求的输油温度⑴优化运行输油温度⑵允许最低输油温度现状：以凝点以上2～3℃为依据，不科学；既不能保证安全，也不能实现经济运行。安全经济运行－热油管道安全经济输油温度几点新的认识：①埋地热油管道的准周期运行特性②低温含蜡原油静态结构恢复特性③管内壁的石蜡沉积（运行、停输、启动）④胶凝原油管道启动特性安全经济运行－热油管道①准周期运行特性a.土壤的准周期温度场b.管道运行的准周期特性安全经济运行－热油管道②静态结构恢复：静止6小时3035404550051015202530354045505560650/PaT1/℃T2=30℃T2=32℃安全经济运行－热油管道③石蜡沉积1）正常运行2）停输降温3）停输沉积物的结构破坏4）启动阻力5）临界厚度安全经济运行－热油管道④启动压力计算1）停输降温收缩2）胶凝原油的弹塑性启动破坏过程3）临界启输流量4）管内原油的置换过程＝D4LP安全经济运行－热油管道安全经济输油温度：与以下因素有关，1.安全停输时间2.原油管道的启动特性3.管径4.管道的地理位置5.环境温度（季节）6.优化运行油气管道的安全与运行管理谢谢