含蠟原油管道清管周期優化與影響因素范文

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摘要：論述了含蠟原油管道清管周期優化及影響因素，建立了油品管道運輸成本的函數。含蠟原油在管道運輸的過程中，管道內的蠟沉積是一個沉積與剝離同時存在的動態過程。當原油輸量、環境溫度與出站溫度逐漸升高時，管道內原油流速增大，蠟沉積速率降低。選擇合適的清管周期，使得管道運行成本最低，要在增大清管周期的同時保證其運輸的燃料費用及動力費用不增加。

關鍵詞：含蠟原油；蠟沉積；清管周期

管道運輸是原油最常見的運輸方式，有油品輸量大、能量消耗低、輸送距離長等優點。在管道輸送含蠟原油的過程中，管道內溫度逐漸降低，油品中蠟晶溶解度也逐漸減少，當油品溫度降至該油品的析蠟點后，原油中的蠟開始結晶析出。蠟的結晶伴隨油品溫度的降低而逐漸降低，最終聯接形成網狀結構，沉積在管壁上，使管道流通面積減少，降低管道流量，嚴重增加原油的輸運成本，同時也可能造成管道堵塞停運等事故。當管道內結蠟層達到一定厚度時，必須對管道進行清管處理，以保證管道的安全平穩運行，同時減少管道的運行動力費用增加管道的輸量。

1建立目標函數和約束條件

油品運輸管道在運行過程中其運行費用主要由泵機組的動力費用、加熱爐的燃料費用和清管費用組成。由于蠟沉積會會使管道運行的動力和熱力處于動態變化中，從降低能量消耗和減少輸油成本兩方面考慮，確定經濟清管周期的標準是保證管道輸油成本最低。

2影響因素分析

2.1管道內蠟沉積的影響因素分析

原油中的蠟主要分為石蠟（晶形蠟）、微晶蠟（地蠟）、液蠟、石油脂和特種石油蠟五大類，其中石蠟和微晶蠟是最基本的結晶產品。影響蠟沉積的主要因素有原油溫度，流速，管道材質，運行時間等。當原油處于析蠟高峰溫度時，蠟沉積速率較大；當原油處于析蠟點溫度或凝點溫度時，蠟沉積速率相對較小。原油流速的增加使剪切作用增強，結蠟層由于原油的剪切作用的剝離而逐漸變薄；相比于紊流，在層流的情況下原油流速較小，產生的剪切作用強度相對較弱，因而剝離的結蠟層也較少，所以含蠟原油管道內的蠟沉積過程是一個蠟沉積與剝離共同存在的動態過程。

2.2輸量對經濟清管周期的影響分析

當管道內輸量基本保持不變的情況下，隨著管道的運行，管道內的結蠟層厚度增加，管道的實際流通面積減少，隨著管道運行，管道內沿程摩阻增大，動力消耗增加，由于蠟層具有保溫作用，使管道總傳熱系數減小，管道熱力消耗減小，管道運行所需的燃料消耗逐漸降低，故而燃料費用逐漸減少，此時的燃料費用在管道運行成本中所占的比例比動力消耗費用大，故運行的總費用在降低。由于單次清管費用保持不變，管道的輸量越大，清管周期越長，單位清管費用也越低。

2.3溫度對經濟清管周期的影響

管道運輸中管道內耳朵結蠟層相當于在管道內增加保溫層，管壁上結蠟層厚度隨著管道運行不斷加厚，使管道內熱力損失不斷減小，燃料消耗降低，熱力費用不斷降低；而單次清管費用不變，隨運行時間的增長，管道清管利用率更高，由于燃料費用在管道運行成本中所占的比例較大，因此總運行成本降低。管壁結蠟層達到一定厚度時，結蠟層厚度的增加對管道散熱影響較小，此時由于結蠟層的堵塞使管道有效流通管徑減小，在輸量一定的情況下，管道中原油流速增加，摩阻損失增大，甚至可能改變原油在管道內的流型，使得所需要的動力增大，動力費用增加，摩阻增大導致的動力消耗增長將抵消燃料下降的收益，因此輸油成本增加；在出站油溫不變的情況下，結蠟層的保溫作用可以使析蠟初始時刻延后，降低結蠟速率，增大清管周期。故在清管時可以選擇留下部分沉積層，增大管道的保溫作用，可以降低管道的輸運成本。

2.4季節對經濟清管周期的影響

季節可以影響管道運輸中的環境溫度。在保證輸量和進出站油溫相同的情況下，夏季溫度高，管道運行的環境溫度高，管道內的原油與外界溫差小，散熱速率慢，蠟沉積速率比冬季蠟沉積速率慢，經濟清管周期較長。冬季管道內原油、管壁與環境之間溫差較大，原油溫度下降較快，管道內熱力損失較大，其粘度也會相應增加，使得動力費用增加，管道內的結蠟速率較快，經濟清管周期減小。故清管周期與季節變化有關：冬季運行費用高于夏季，清管周期較夏季短。

3結語

含蠟原油在管道運輸過程中蠟沉積速率受原油溫度、流速、管道材質、運行時間等影響。通過對蠟沉積速率，管道輸量，溫度、季節等因素的考慮，選擇合適的經濟清管周期可以有效控制能量消耗，降低原油的運輸成本。

參考文獻：

[1]周詩崠,王樹立.熱含蠟原油管道經濟清蠟周期計算[J]．油氣儲運,2006,25(8):15-17.

作者：王力 單位：西安石油大學