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摘要：論述了含蠟原油管道清管周期優(yōu)化及影響因素，建立了油品管道運(yùn)輸成本的函數(shù)。含蠟原油在管道運(yùn)輸?shù)倪^程中，管道內(nèi)的蠟沉積是一個沉積與剝離同時存在的動態(tài)過程。當(dāng)原油輸量、環(huán)境溫度與出站溫度逐漸升高時，管道內(nèi)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(yùn)行成本最低，要在增大清管周期的同時保證其運(yùn)輸?shù)娜剂腺M(fèi)用及動力費(fèi)用不增加。

關(guān)鍵詞：含蠟原油；蠟沉積；清管周期

管道運(yùn)輸是原油最常見的運(yùn)輸方式，有油品輸量大、能量消耗低、輸送距離長等優(yōu)點(diǎn)。在管道輸送含蠟原油的過程中，管道內(nèi)溫度逐漸降低，油品中蠟晶溶解度也逐漸減少，當(dāng)油品溫度降至該油品的析蠟點(diǎn)后，原油中的蠟開始結(jié)晶析出。蠟的結(jié)晶伴隨油品溫度的降低而逐漸降低，最終聯(lián)接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，沉積在管壁上，使管道流通面積減少，降低管道流量，嚴(yán)重增加原油的輸運(yùn)成本，同時也可能造成管道堵塞停運(yùn)等事故。當(dāng)管道內(nèi)結(jié)蠟層達(dá)到一定厚度時，必須對管道進(jìn)行清管處理，以保證管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行，同時減少管道的運(yùn)行動力費(fèi)用增加管道的輸量。

1建立目標(biāo)函數(shù)和約束條件

油品運(yùn)輸管道在運(yùn)行過程中其運(yùn)行費(fèi)用主要由泵機(jī)組的動力費(fèi)用、加熱爐的燃料費(fèi)用和清管費(fèi)用組成。由于蠟沉積會會使管道運(yùn)行的動力和熱力處于動態(tài)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(jīng)濟(jì)清管周期的標(biāo)準(zhǔn)是保證管道輸油成本最低。

2影響因素分析

2.1管道內(nèi)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(jié)晶產(chǎn)品。影響蠟沉積的主要因素有原油溫度，流速，管道材質(zhì)，運(yùn)行時間等。當(dāng)原油處于析蠟高峰溫度時，蠟沉積速率較大；當(dāng)原油處于析蠟點(diǎn)溫度或凝點(diǎn)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(qiáng)，結(jié)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(chǎn)生的剪切作用強(qiáng)度相對較弱，因而剝離的結(jié)蠟層也較少，所以含蠟原油管道內(nèi)的蠟沉積過程是一個蠟沉積與剝離共同存在的動態(tài)過程。

2.2輸量對經(jīng)濟(jì)清管周期的影響分析

當(dāng)管道內(nèi)輸量基本保持不變的情況下，隨著管道的運(yùn)行，管道內(nèi)的結(jié)蠟層厚度增加，管道的實(shí)際流通面積減少，隨著管道運(yùn)行，管道內(nèi)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(shù)減小，管道熱力消耗減小，管道運(yùn)行所需的燃料消耗逐漸降低，故而燃料費(fèi)用逐漸減少，此時的燃料費(fèi)用在管道運(yùn)行成本中所占的比例比動力消耗費(fèi)用大，故運(yùn)行的總費(fèi)用在降低。由于單次清管費(fèi)用保持不變，管道的輸量越大，清管周期越長，單位清管費(fèi)用也越低。

2.3溫度對經(jīng)濟(jì)清管周期的影響

管道運(yùn)輸中管道內(nèi)耳朵結(jié)蠟層相當(dāng)于在管道內(nèi)增加保溫層，管壁上結(jié)蠟層厚度隨著管道運(yùn)行不斷加厚，使管道內(nèi)熱力損失不斷減小，燃料消耗降低，熱力費(fèi)用不斷降低；而單次清管費(fèi)用不變，隨運(yùn)行時間的增長，管道清管利用率更高，由于燃料費(fèi)用在管道運(yùn)行成本中所占的比例較大，因此總運(yùn)行成本降低。管壁結(jié)蠟層達(dá)到一定厚度時，結(jié)蠟層厚度的增加對管道散熱影響較小，此時由于結(jié)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(nèi)的流型，使得所需要的動力增大，動力費(fèi)用增加，摩阻增大導(dǎo)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(jié)蠟層的保溫作用可以使析蠟初始時刻延后，降低結(jié)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(yùn)成本。

2.4季節(jié)對經(jīng)濟(jì)清管周期的影響

季節(jié)可以影響管道運(yùn)輸中的環(huán)境溫度。在保證輸量和進(jìn)出站油溫相同的情況下，夏季溫度高，管道運(yùn)行的環(huán)境溫度高，管道內(nèi)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(jīng)濟(jì)清管周期較長。冬季管道內(nèi)原油、管壁與環(huán)境之間溫差較大，原油溫度下降較快，管道內(nèi)熱力損失較大，其粘度也會相應(yīng)增加，使得動力費(fèi)用增加，管道內(nèi)的結(jié)蠟速率較快，經(jīng)濟(jì)清管周期減小。故清管周期與季節(jié)變化有關(guān)：冬季運(yùn)行費(fèi)用高于夏季，清管周期較夏季短。

3結(jié)語

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

參考文獻(xiàn)：

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

作者：王力 單位：西安石油大學(xué)