上次課復(fù)習(xí)上次課總結(jié)復(fù)習(xí)熱油管道的啟動、停輸與再啟動原油的流變特性含蠟原油的相態(tài)變化含蠟原油的流變特性評價(jià)原油特性的主要參數(shù)易凝原油加降凝劑輸送4.3熱處理輸送工藝（P176）

定義：含蠟原油的熱處理，是將原油加熱到一定溫度，使原油中的石蠟、膠質(zhì)—瀝青質(zhì)溶解，分散在原油中。再以一定的溫降速率和方式（動冷或靜冷）冷卻，以改變析出的蠟晶形態(tài)和強(qiáng)度，改善原油的低溫流動性。利用原油熱處理實(shí)現(xiàn)含蠟原油的常溫輸送或延長輸送距離，稱為熱處理輸送。第四章易凝高粘原油的輸送工藝4.3.1含蠟原油的熱處理效果

第四章易凝高粘原油的輸送工藝（1）含蠟原油的熱處理效果每種原油都有一個(gè)最優(yōu)的熱處理溫度和一個(gè)最差的熱處理溫度。各種原油最優(yōu)與最差熱處理對比中，蠟?zāi)z比大的原油，其凝點(diǎn)下降幅度較小。不同熱處理溫度對靜屈服值的影響最大，最優(yōu)處理時(shí)靜屈服值多下降90％以上。最優(yōu)熱處理時(shí)反常點(diǎn)下降，使原油在較低溫度范圍仍為牛頓流型，原油顯現(xiàn)觸變性的溫度也降低了。熱處理只改善低溫流動性，在析蠟點(diǎn)以上溫度范圍內(nèi)，對粘溫特性影響不大。第四章易凝高粘原油的輸送工藝第四章易凝高粘原油的輸送工藝（2）熱處理效果的復(fù)現(xiàn)性和恢復(fù)性

熱處理效果的復(fù)現(xiàn)性和恢復(fù)性是熱處理輸送方法能否用于輸油生產(chǎn)的重要依據(jù)，從我國各主要油田原油的熱處理試驗(yàn)看來，在最優(yōu)熱處理溫度下，不同時(shí)期多次試驗(yàn)的結(jié)果相近，試驗(yàn)的復(fù)現(xiàn)性是好的。但大多數(shù)原油呈現(xiàn)出較強(qiáng)的恢復(fù)性，原油在經(jīng)最優(yōu)熱處理溫度加熱后冷卻，恒溫靜置一段時(shí)間后各流變參數(shù)恢復(fù)至未處理情況。原油熱處理效果的穩(wěn)定性對管輸應(yīng)用十分重要。若某種原油熱處理后雖然低溫流動性大幅度改善，但很快即變差或失效，就難以實(shí)際應(yīng)用。第四章易凝高粘原油的輸送工藝4.3.2影響熱處理效果的因素（1）原油的組成

不同的含蠟原油，其熱處理效果不同，根本原因是原油的組成各異。國內(nèi)外試驗(yàn)研究表明，在一定蠟?zāi)z比范圍內(nèi)可獲得較好的熱處理效果。在原油溫降析蠟過程中，適量的膠質(zhì)—瀝青質(zhì)被吸附在蠟晶表面，可以阻礙蠟晶的聚集，推遲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成或形成強(qiáng)度較低的樹枝狀結(jié)構(gòu)。若膠質(zhì)瀝青質(zhì)過少，不足以完成上述的吸附分隔作用；若其含量過多，而可能改變形態(tài)的蠟晶量相對較少，均使熱處理效果較差。有的資料提出較適宜的蠟?zāi)z比為0.5～1.70。我國東部地區(qū)含蠟原油的蠟?zāi)z比大多在此范圍內(nèi)。石蠟結(jié)晶形態(tài)變化是熱處理作用的關(guān)鍵。第四章易凝高粘原油的輸送工藝（2）熱處理溫度各種外界條件的作用是相互聯(lián)系的，但其中起主要作用的是加熱溫度。從表中可以看出，多數(shù)原油的最差熱處理溫度均在50℃左右，對這一現(xiàn)象的解釋是：當(dāng)加熱至50℃左右時(shí)，溶解了部分蠟晶，其所游離出來的膠質(zhì)瀝青質(zhì)被吸附在未溶解的蠟晶表面，在以后的冷卻過程中重新析出的蠟晶，就沒有膠質(zhì)瀝青質(zhì)吸附上去了，因而形成了致密、堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)。每種原油的最佳熱處理溫度不同。在此溫度下，原油中石蠟大部分溶解，膠質(zhì)瀝青質(zhì)全部分散在液相中，使冷卻過程中石蠟重結(jié)晶能形成最弱的結(jié)構(gòu)。由于各種原油的蠟分布不同、熔點(diǎn)不同，故最佳熱處理溫度也不同。第四章易凝高粘原油的輸送工藝（3）冷卻速度在降溫析蠟重結(jié)晶過程中，原油中的蠟晶形態(tài)受新的晶核的生成速度和已有蠟晶的長大速度兩方面的影響，當(dāng)冷卻速度很快時(shí)，新的晶核的生成速度遠(yuǎn)比已有的蠟晶的長大速度快，因而形成大量細(xì)小的結(jié)晶體系，其表面能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均較大。當(dāng)冷卻速度控制在某一范圍，使蠟晶長大的速度大于晶核的生成速度時(shí)，就可能形成強(qiáng)度較小的大而松散蠟晶結(jié)構(gòu)。因此，在析蠟溫度區(qū)間，尤其在析蠟高峰區(qū)，應(yīng)當(dāng)避免過快或很慢的冷卻。第四章易凝高粘原油的輸送工藝（4）剪切的影響冷卻過程中剪切的影響是和受剪切的蠟晶形態(tài)密切相關(guān)的，故在不同的溫度范圍和冷卻速度下，剪切的影響不同。在析蠟高峰區(qū)，高速強(qiáng)烈剪切會使原油流變性惡化。輸油管道上過泵剪切或流過節(jié)流閥時(shí)均屬于這種剪切條件。這是因?yàn)榇藭r(shí)液態(tài)原油中蠟大量析出，強(qiáng)烈剪切下生成大量細(xì)小蠟晶的緣故。但油溫接近凝點(diǎn)時(shí)，管流的低速剪切將破壞已形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而改善原油流動性。一般說來，在析蠟高峰區(qū)間以外，剪切對原油流變性的影響較小。第四章易凝高粘原油的輸送工藝（5）重復(fù)加熱若重復(fù)加熱到原熱處理溫度，按同樣條件冷卻降溫，仍能保持原來的熱處理效果，若重復(fù)加熱溫度低，或接近原油最差熱處理溫度，原來的熱處理效果將變差甚至消失。原油熱處理輸送中，特別在接近地溫輸送時(shí)，摩擦熱可能使油流升溫，產(chǎn)生“重復(fù)加熱”的影響，需要特別注意。（6）摻入“生油”的影響將未處理原油或已失效的熱處理原油（統(tǒng)稱“生油”）摻入到熱處理原油中，會使其流變性變差甚至熱處理效果消失。影響的程度與摻入量、摻入溫度有關(guān)，且各種原油的敏感性不同第四章易凝高粘原油的輸送工藝4.3.3熱處理輸送方式的應(yīng)用目前國內(nèi)外含蠟原油管道上應(yīng)用的熱處理輸送方法有兩種類型，一種是我國克獨(dú)、克烏、濮臨和馬惠寧管道為代表的簡易熱處理工藝，另一種是以印度那霍卡提壓管道為代表的完備熱處理輸送工藝。（1）完備熱處理輸送工藝在首站設(shè)置了熱處理廠，原油加熱、冷卻、重結(jié)晶過程均在嚴(yán)格控制的條件下完成。處理后原油凝固點(diǎn)降至最低地溫以下，進(jìn)行等溫輸送。第四章易凝高粘原油的輸送工藝（2）簡易熱處理輸送工藝將原油在首站加熱到最優(yōu)熱處理溫度后，經(jīng)過冷卻油換熱，熱油在一定溫度下（管道熱應(yīng)力和絕緣層允許的高限溫度）輸入管道，沿線自然冷卻降溫，在這種處理?xiàng)l件下可以降凝降粘，降低進(jìn)站油溫的下限，延長不加熱輸送距離。這種簡易熱處理輸送投資不大，特別便于已建管道的技術(shù)改造。但就熱處理過程來講，它是不完備的。地溫高時(shí)實(shí)現(xiàn)不加熱輸送、低輸量下的輸送，很難實(shí)現(xiàn)冬季熱處理輸送。第四章易凝高粘原油的輸送工藝4.4其它輸送方式（P180）4.4.1稀釋輸送在含蠟原油中加入石油產(chǎn)品、液化石油氣和低粘原油等烴類稀釋劑，便可改善其流變特性。4.4.2乳化劑降粘輸送乳化降粘輸送主要用于高粘稠油集輸系統(tǒng)。將表面活性劑水溶液加入稠油中，在適當(dāng)?shù)臏囟群图羟凶饔孟?，使原油以很小的滴狀分散在水中，形成油為分散相、水為連續(xù)相的水包油型（O／W）乳狀液。使輸油時(shí)稠油與管內(nèi)壁的摩擦，及稠油相互間的內(nèi)摩擦改變?yōu)樗c管壁間及水與水之間的摩擦，大大降低了管道輸送時(shí)的摩阻。第四章易凝高粘原油的輸送工藝4.4.3加減阻劑輸送在流體中加入極少量的高分子聚合物（長直鏈，分子量一般大于5×104），利用聚合物分子與流體紊流的相互作用，顯著降低紊流時(shí)的摩阻。減阻劑種類、濃度、流動的雷諾數(shù)的影響；油流溫度升高及油品粘度較低時(shí)，減阻效果較好。高速剪切使減阻劑發(fā)生降解、導(dǎo)致部分或完全失效。故減阻劑均在泵出口注入，只在站間管段內(nèi)起作用。目前，由于減阻劑的價(jià)格昂貴、抗剪切能力差，經(jīng)過泵剪切后降解失效，需要再次加劑，一般只用于短期的、應(yīng)急的增輸。第四章易凝高粘原油的輸送工藝

水懸浮輸送液環(huán)輸送原油的改質(zhì)輸送氣飽和輸送與油氣順序輸送原油的磁處理輸送

第四章易凝高粘原油的輸送工藝輸油管道設(shè)計(jì)與管理第六章順序輸送第一部分6.1順序輸送的特點(diǎn)6.1.1概述

在一條管道內(nèi)，按照一定批量和次序，連續(xù)地輸送不同種類油品的輸送方法稱為順序輸送（或交替輸送）。

為什么要采取順序輸送？順序輸送科洛尼爾成品油管道林登(終點(diǎn))休斯敦（起點(diǎn)）得克薩斯州路易斯安那州密西西比州亞特蘭大佐治亞州南卡羅來納州卡羅來納州賓西法尼亞州格林斯巴勒米切爾新澤西州巴吞魯日管道概況：干線全長：4649km(雙線)；管徑：762mm~1016mm；泵站：53座；壓力：4.0MPa；輸量：9300×104t/a交油站：281個(gè);九家石油公司合股投資建設(shè)圖例中石油中石化其他中國西南成品油管道—珠三角成品油管道中國成品油管道分布名稱起點(diǎn)終點(diǎn)長度(km)管徑(mm)設(shè)計(jì)輸量（104t/a）蘭成渝蘭州重慶1248508/457/323.9500撫鲅管道撫順營口鲅魚圈245355.6/377240格拉管道格爾木拉薩107615915克烏線克拉瑪依烏魯木齊291273130鎮(zhèn)杭線鎮(zhèn)海煉化杭州康橋192355/273250金嘉湖山海金山浙江湖州157510西部成品油管道烏魯木齊蘭州18401000西南成品油管道廣東茂名昆明1740610/4501000珠三角成品油管道湛江/茂名惠州11431200九昌樟成品油管道九江/南昌樟樹230330安徽成品油管道安慶合肥180120獨(dú)克成品油管道獨(dú)山子克拉瑪依230+1001400+500蘭鄭長成品油管道蘭州長沙2069/3179660/5081500錦鄭成品油管道錦州鄭州1275/22001000江蘇成品油管道蘇南、蘇中、蘇北三條管道構(gòu)成1200

西南成品油管道分兩期建設(shè)。一期工程建設(shè)茂名至昆明干線、黎塘至南寧支線，二期工程建設(shè)北海至南寧段。一期工程全長1740公里，干線管徑由直徑610mm逐段變徑至直徑450mm，設(shè)計(jì)輸量為1000萬噸/年，起輸量為630萬噸/年。設(shè)調(diào)度控制中心1座、站場19座，途經(jīng)廣東、廣西、貴州、云南四省區(qū)42個(gè)市縣，工程總投資約35.25億元，是目前國內(nèi)距離最長、站場最多、所經(jīng)地形最復(fù)雜、工藝技術(shù)最復(fù)雜的成品油長輸管道。2003年9月開工，2005年12月28日投產(chǎn)。

2004年6月18日動工興建的珠三角成品油管道全長1143公里，總投資30多億元，是中國石化“十五”重點(diǎn)工程項(xiàng)目，也是廣東省重點(diǎn)工程。管道西起湛江，東至惠州的大亞灣，途經(jīng)廣東省11個(gè)地市，可以輸送0號柴油、90號汽油、93號汽油和97號汽油，設(shè)計(jì)年輸油量為1200萬噸。2007年12月10貫通輸油。至此，西南成品油管道與珠三角成品油管道，正式連接成一條近3000公里的黃金輸油大動脈。通過這條大動脈，來自中國石化煉油廠的成品油一路“東油西送”至春城昆明，一路向東則輸往全國油品消耗最大的珠三角地區(qū)。順序輸送起點(diǎn)：蘭州北灘油庫油終點(diǎn)：重慶全長：1247km管徑：508/457/323mm泵站：4座設(shè)計(jì)輸量：500×104t/a設(shè)計(jì)壓力：10MPa蘭成渝管道蘭州成都重慶順序輸送第一部分工程概況蘭州張家川定西鳳翔咸陽渭南三門峽洛陽鄭州許昌西平信陽孝感武漢咸寧長塘長沙一、蘭州－鄭州－長沙工程概述工程概況：蘭鄭長管道是國內(nèi)迄今為止線路最長，工藝同最復(fù)雜的成品油管道工程。蘭鄭長成品油管道工程起于甘肅省蘭州市，途經(jīng)甘、陜、豫、鄂、湘五省共69個(gè)縣（市）,止于湖南省長沙市。工程包括:“一干十五支”，其中干線長2134.4km，支線長689.2km。干線設(shè)工藝站場16座，設(shè)線路截?cái)嚅y室79座，設(shè)置油庫分輸計(jì)量站12座，閥室19座全線采用SCADA系統(tǒng)，調(diào)度控制中心設(shè)在北京。6.1.2順序輸送的特點(diǎn)對所輸產(chǎn)品質(zhì)量和各種油品沿途分輸量均有嚴(yán)格要求依托市場生成，要適應(yīng)市場變化。在管道建設(shè)和運(yùn)行時(shí)必須盡可能地適應(yīng)市場的需要，并保保證管道的效益。順序輸送順序輸送時(shí)會產(chǎn)生混油混油的處理與銷售批量與最優(yōu)循環(huán)次數(shù)首、末站批量油品的儲存順序輸送時(shí)管道的水力特性不穩(wěn)定，運(yùn)行調(diào)度難度大

一年內(nèi)完成的循環(huán)周期數(shù)順序輸送管道中，一次輸送某種油品的量由不同的幾種批量油品組成一個(gè)循環(huán)，完成一個(gè)循環(huán)所需的時(shí)間稱為循環(huán)周期順序輸送6.1.3順序輸送要解決的問題如何減少混油損失?——首要問題確定混油量、混油到終點(diǎn)以后的切割方案，以及處理方案確定油品的輸送順序和合理的循環(huán)周期確定首站、末站和中間站必須建設(shè)的油罐容積在兩種油品交替過程中，對混油的監(jiān)視，控制和測量確定各個(gè)泵站在不同工況下的工作方式。順序輸送6.2混油的機(jī)理（P269）

兩個(gè)基本機(jī)理：對流傳遞、擴(kuò)散傳遞兩種油品在管內(nèi)交替時(shí)，產(chǎn)生混油的因素主要有兩個(gè)：管道橫截面沿徑向流速分布不均勻使后行油品呈楔形進(jìn)入前行的油品中（對流傳遞）；管內(nèi)流體沿管道徑向、軸向造成的紊流擴(kuò)散作用（擴(kuò)散傳遞）。

6.2.1層流混油機(jī)理層流時(shí)，出現(xiàn)楔形油頭，混油量大順序輸送

6.2.2紊流混油過程紊流擴(kuò)散過程破壞了楔形油頭的分布，使兩種油品混合，在一定程度上使混油段油品沿管子截面趨于均勻分布。

順序輸送歸納如下：(1)在起始接觸面(0界面)上KA=KB=0.5;(2)在同一時(shí)間內(nèi)，在混油段內(nèi)距0界面不同距離的各截面上，混油濃度不同，混油濃度是距離的函數(shù)K=f(x);(3)在混油段內(nèi)，距0界面同一距離的某一截面上，混油濃度隨時(shí)間而改變，混油濃度是時(shí)間的函數(shù)K=f(t);(4)綜合考慮KA=f1(t，x)KB=f2(t，x)KA+KB=1orKB=1-KA

(5)注意0界面和起點(diǎn)截面的關(guān)系順序輸送6.3混油濃度的分布規(guī)律6.3.1擴(kuò)散速度

單位時(shí)間內(nèi)，某油品經(jīng)單位截面擴(kuò)散至另一油品中的數(shù)量：對于這種管內(nèi)由于濃度差引起的一維的擴(kuò)散過程，可以近似用費(fèi)克擴(kuò)散定律描述順序輸送6.3.2混油濃度的分布規(guī)律

q1q2順序輸送引入變量代入方程中解方程得定解條件在的任一時(shí)刻，在x=0處，Z=0，KB=0.5；在的任一截面上，t→0時(shí)，Z→∞，KB=0。

C2=0.56.3.3紊流擴(kuò)散系數(shù)（P275）順序輸送6.4管道終點(diǎn)混油的接收與銷售6.4.1管道終點(diǎn)的混油濃度管長L，流速為V，則終點(diǎn)距0界面的距離設(shè)0界面從管道起點(diǎn)流到終點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間間隔為t0，L=Vt0，則：

設(shè)：則：

t→t0

取則順序輸送因此有：當(dāng)輸送條件一定時(shí)，某一特定管道終點(diǎn)所流出的油流濃度KA或KB僅是（時(shí)間）的函數(shù)。理論上是對稱的。

1-Ped=100；2-Ped=1000，3-Ped=10000順序輸送實(shí)測值不對稱，產(chǎn)生很長的一個(gè)混油尾痕順序輸送6.4.2管道終點(diǎn)的混油量和混油長度

管道終點(diǎn)的混油量與所討論的混油段的濃度范圍有關(guān)。混油所占據(jù)的管段長度稱為混油長度。顯然，管道終點(diǎn)的混油量（混油長度）是個(gè)條件性的參數(shù)。預(yù)先確定的混油頭、混油尾的切割濃度范圍不同，管道終點(diǎn)產(chǎn)生的待處理的混油量也就不同。（1）混油量理論計(jì)算公式混油段頭到達(dá)管道終點(diǎn)截面的時(shí)間為t1，混油段尾通過管道終點(diǎn)的時(shí)間為t2，則在管道內(nèi)形成的混油量Vh為

順序輸送相對混油量：混油量與管道容積Vg之比。上式為管道終點(diǎn)處任意濃度范圍內(nèi)混油量的計(jì)算公式。Z1、Z2是油品KA、KB的函數(shù)。如已知混油的濃度范圍，可由式（6－28）計(jì)算Z值或由表6-1查得Z1、Z2值，代入上式，即可求得已知濃度范圍內(nèi)的混油量。順序輸送

混油濃度與Z值KA1，%KA2，%ZKA1，%KA2，%Z9911.64590100.9069821.45285150.7339731.33080200.5959641.23875250.4779551.16370300.3719461.09965350.2729371.04460400.1809280.99455450.0899190.94850500.000順序輸送在對稱濃度范圍內(nèi)，有Z1=－Z2。公式可得到進(jìn)一步簡化。以99%~1%為例另外，由概率積分函數(shù)：則：而：所以：因此對于對稱濃度，理論混油量計(jì)算公式為

順序輸送代入不同的有效擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算公式，可得有關(guān)混油量不同的計(jì)算公式。按上式計(jì)算所得的混油量Vh與生產(chǎn)中測得的混油量相比，一般偏小。這是由于希茲基洛夫紊流擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算式對管壁處層流邊層造成混油的影響估計(jì)不足。因而對公式引入修正系數(shù)，于是混油量可按下式計(jì)算順序輸送雷諾數(shù)越小，層流邊層越厚，因流速分布不勻所增加的混油量就越多，值就大。由于層流邊層內(nèi)的液量不多，它主要影響對稱濃度范圍較寬的混油段的混油量，對較窄濃度范圍的混油量影響不大。如以C代表混油段長度，則順序輸送（2）混油量的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式奧斯?。ˋustin）和柏爾弗萊（Palfrey）收集并分析了有關(guān)順序輸送管道的大量實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，給出了混油量的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式。在整理這些數(shù)據(jù)時(shí)做了如下規(guī)定：混油的粘度按下式計(jì)算，并由此粘度計(jì)算雷諾數(shù)。不考慮輸送順序?qū)煊偷挠绊懜鶕?jù)對稱濃度條件，把前行油品濃度為99％～1％范圍內(nèi)混油長度定義為混油段的長度。順序輸送順序輸送在規(guī)定的對稱濃度范圍內(nèi)，管內(nèi)徑d、管長L和雷數(shù)Re是影響混油量的主要因素。對于某一特定的順序輸送管道（即d、L為定值），雷諾數(shù)對混油長度的影響大致有兩