管线的组成与运行

2020-03-31 17:05:00

在工业化国家里,已经建好了将原油输往内陆合适地点的炼油厂的主要管线网,同时也利用管网将石油产品从炼油厂输往各消费中心区。石油管线是大口径的管子,可以输送大量石油,每年的输送量可达数千万吨,在管线的沿途,每隔60--100千米处建有泵站,以保持石油在输送途中的压力。管线内石油的输送速率为2米/秒。管线输送意味着一般情况下不会出现严重的漏油事故,实际上,一旦因事故或人为破坏造成管线受损,泵即可停止,可有效地限制污染。但是,如果管线的拥有国家对管线没有实施有效的监管,事情可能就会变得格外严重。石油内含有酸性气体,或多或少都会有腐蚀性,所以管线会从内部出现破损,而且如果未能得到及时更换的话,管线就会发生泄漏。

初始注入站是供应或进入站,从根本上讲,是该系统的起始之处,这就是产品被注入管线之处。储存装置,如油罐终端,以及其他能够把产品送入管线的设备,如泵或压缩机通常会安装在这些部位。

区域性输送站是一种中间转运站,这些设施可以使管线操作人员输送部分产品。

压缩机站/泵站用于液体管线和天然气管线的压缩机沿管线安装,可以帮助产品流过管线。这些泵站的位置取决于地形地貌、所输送产品的类型或者管网的操作条件。

石油管线用于从生产区向出口装载终端输送石油,或者将石油输往加工厂,如炼油厂。石油增压站在管线沿途以不同间距安置,为管线补偿损失的压力并保证石油流动的畅通。在石油增压站可以安装一个或多个大功率的离心泵,它们可以由燃气轮机或柴油机驱动,也可用功率约30兆瓦的电动机带动。不论多远或何种地理条件,人们都会将天然气从生产地通过管网输往消费地。沿天然气管线,在不同间距(100--250千米)处建设一些增压站,并保证足够量的天然气送至管线的终端站。大口径的管线可以远距离地(跨省或跨地区)输送大量天然气,管线内压力保持在60--100巴,而小口径或中等口径的管线可以短途使用输送天然气。这种输送量较小,管线内的压力也较低。增压站包括插入式分离装置(可以将存在于天然气内的液滴除去)、压缩机组(可以为天然气增加压力)、制冷系统、泵站的辅助设备和控制系统。增压站的核心是压力系统,在绝大多数情况下,它由燃气轮机驱动具有低压比率和大量气流的离心式压缩机。这种燃气轮机用经过压缩的天然气作为燃料。当然,这种天然气仅占管线输送天然气中的很少一部分,所以,电动机的压缩机常常用在人口稠密地区或高度工业化的区域,以遵守那里关于排放物限制的规定。然而,这种解决方式并不消耗各种压缩气体,还需要可靠的电力保障。此外,往复式压缩机既可由往复式天然气发动机驱动也可由电动机驱动,它可用于小型控制阀门站,这是管线的第一道防线。利用这些阀门,操作人员可以将管线做任意分隔,可以将管线上的破裂或泄漏处分隔开,以便进行特殊的维修工作。通常,沿管线每隔20--30英里(32--48千米)建造一座控制阀门站,这种间距取决于管线的类型,即使它的设计并无规律可言,但这种间距在液体管线中应用得极为普遍。整体来看,这些站的位置在很大程度上取决于管线内输送产品的性质、管线的铺设轨迹和管线的操作条件。

调节阀站是阀门站的一种特殊类型。在这些站,操作人员可以向管线内施加压力,这种站通常建设在山峰的下坡一侧。

最终输送站是出站或终端站,是将产品输送给最终消费者的地方,它既可以是液体管线的油管终端,也可以与天然气管线的分配管线相连接。根据管线的使用目的,可以将其分为三大类:

采集管线:由较小的、相互连接的一套管线组成,形成了复杂的管网,其主要目的在于将附近几口井产出的石油或天然气收集起来送至加工厂处理。在这种组合中,所用的管线往往较短,仅为数百米长,口径也较小。从深水油田开采平台处采集油气的海底管线被认为是收集系统。

输送管线:主要由长途、大口径管线组成,在城市、国家甚至大陆之间输送产品(石油、天然气、石油炼制产品),这些输送管线包括了在夭然气管线上的多个压缩机站或石油和多种产品管线沿途的泵站。

配气管线:几种小口径的、相互连接的管线组合,用于将产品输送至终端用户。将最终产品输送给油管和储存设施的管线属于此类。

当铺设管线时,施工项目不仅包括政府铺设管线的工作,而且还须建设泵站和压缩站,这也包括许多野外设备安装的相关工作,这些设备可以进行远程遥控操作。野外装置是仪表化的,由数据采集单元和通信系统构成。野外仪表包括流量、压力、温度计和发射器,同时还需要一些测量相关数据的设备。这些仪表沿着管线在一些特殊地点安装,如输送站、泵站(流体管线)或压缩机站(气体管线),以及控制阀门站等。由于这些野外仪器测得的信息在一个区域性遥控终端部门(RTU)进行汇集,在那里,利用通信系统实时将野外数据输往中央控制区,这些通信系统可以是卫星频道、微波通信或者是便携式电话等。由中央控制室发出指令对管线进行远程控制与操作。在这个控制中心,所有与野外测量相关的数据被统一输往一个中央数据库。这些数据是从管线沿途的多个RTU接收器收到的。人们常常可以看到沿管线每个工作站安装的RTU。

在主控室的数据采集与监视控制系统(SCADA)接收所有野外信息并通过一套屏幕或SCADA人机交互界面将其输送给管线操作人员,可以显示管线的运行状态。操作员可以遥控管线的水动力条件,并通过SCADA向野外输送操作指令(打开或关闭阀门,打开或关闭压缩机或泵,改变设定点等)。为了使这些主管人员的操作最佳化且安全,一些管线公司正在使用一种名为“先进的管线应用”的软件工具,它被安装在SCADA的顶部,可以增加泄漏检测、泄漏定位、测量跟踪、清管器跟踪、成分跟踪、校正建模、预先建模、操作人员培训等功能。

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