眾所周知,原油管道和天然氣管道的區別在于一個輸油、一個輸氣。除此之外,兩者還有其他十個方面的差異。 動力來源不同 同樣需要能量,原油管道與天然氣管道動力來源卻不同,一個用離心泵、一個用壓縮機。離心泵是原油管道的心臟,可將油罐來油或管道上游來油增加設計壓力輸往下游。根據需要可采用多泵串聯或多泵并聯兩種增壓方式,多泵串聯的工作特性為排量相同、揚程相加,多泵并聯的工作特性為揚程相同、排量相加。壓縮機是天然氣管道的動力源泉,可將上游來氣增壓后輸往管道下游。 從工作原理來看,可分為離心式壓縮機和往復式壓縮機,前者進出口壓比較低,多用于管道壓氣站,后者壓比較高,多用于儲氣庫。從驅動方式來看,可分為電驅壓縮機和燃驅壓縮機,前者一般用于外電條件較好的站場,后者一般用于西北地區荒涼的站場。 溫度要求不同 同樣是輸送,原油管道與天然氣管道對溫度要求卻不同,一個要加熱、一個要冷卻。國內原油凝點一般較高,以大慶油田為例,原油凝點約27℃,遠高于管道周邊土壤溫度(冬季一般不高于6℃),為防止輸送過程中原油凝固造成管道堵塞,東北地區各原油管道需在管道沿線設置加熱設施,將原油加熱至70℃出站,確保下游進站溫度不低于33°C。天然氣管道則不然,天然氣溫度越低,越利于輸送。 根據工程經驗,壓氣站出口溫度50℃工況比60℃工況運行能耗節省近10%。因此,對部分壓縮機出口溫度較高的壓氣站,需在出站端設置空冷器,降低天然氣溫度,以節約運營成本。 流速要求不同 同樣是流動,原油管道與天然氣管道對流速要求卻不同,一個要快一個要慢。原油在輸送過程中,會通過管壁和周邊土壤進行熱量交換并逐步向土壤溫度靠近,為避免因流速減慢、溫度降幅過大而造成凝管事故,高凝原油管道一般設定最低輸量。東北地區某原油管道設計輸量為750萬噸/年,折算日均輸量為2.15萬噸/天,為防止管內原油凝固,該管道要求冬季最低輸量不低于1.47萬噸/天,折算流速約為1.085米/秒。 天然氣管道不存在低輸量相關問題,反而要求流速不宜過快,一般不超過10米/秒。如果天然氣流速過快,與管璧之間摩阻就會明顯增大,許用應力范圍內管道震動隨之加劇,管道使用壽命和運行安全將會受到影響。 壓降規律不同 由于摩擦阻力的存在,油氣管道輸送過程中均有能量損失,隨輸送距離增加壓力都會降低,但原油管道與天然氣管道壓降規律不同,一個呈直線、一個呈拋物線。原油管道壓降幅度較為均勻,與輸迭距離成直線比例關系,平均壓力處于管道1/2位置處;而天然氣管道壓降一般表現為先慢后快,壓降與輸送距離成拋物線規律。 天然氣管道壓降先慢后快的主要原因是:相同輸量下,起始端氣體壓力高,天然氣處于相對壓縮狀態,與管壁之間摩擦阻力較小,所以壓降較慢;而末端氣體壓力較低,天然氣處于相對膨脹狀態,與管壁之間摩擦阻力增大,壓降變快。根據工程經驗和模擬計算結果,平均壓力一般處于距管道起點2/3位置處。 高程反應不同 長輸油氣管道遍布全國各地,所經地形千差萬別,有荒漠也有森林,有平原也有山地,對于高程變化較大的山區,油氣管道對地勢變化的敏感程度不同,一個敏感、一個遲鈍。由于原油密度較大,原油管道對高程較為敏感,高程每降低100米管內液體壓力增加約0.8兆帕,由高向低輸送,管內壓力降低較慢,或者不降反升,甚至需在局部落差較大的管段需設置減壓站,以確保管內液俸壓力不超過管道設計壓力。由于天然氣密度相對較小,天然氣管道對高程的反應較為遲鈍,高程變化幅度小于200米時一般不予考慮。 管存能力不同 油氣管道容量是固定的,由于液體與氣體的壓縮性能不同,原油管道與天然氣管道對應的管存量(即管內流體折算到標準大氣壓下的體積)不同,一個固定一個變化。原油壓縮性能較差,原油管道管存量不隨壓力變化。而天然氣作為氣體,壓縮性能較好,管道平均壓力越高,管存量就會越大。同一管段,2兆帕平均壓力管存量約為1兆帕平均壓力管存量的2倍。為充分利用天然氣的可壓縮性,向城市供氣的支線天然氣管道一般適當提高管道設計壓力,并選用較大管徑,以提高其儲氣能力,一定程度上為下游用戶解決調峰問題。 由于氣體壓縮性能較好,使天然氣管道儲存能力增強,也正是因為氣體的壓縮性能,使天然氣在管道內傳遞壓力的能力減弱,一旦發生管道事故,如不采取特殊措施,往往會造成幾十米、幾百米甚至幾公里管道被撕裂。相反,由于液體壓縮性較差,原油在管道內傳遞壓力的能力較強,管道發生泄漏時,前后管段壓力迅速降低,不會造成管道長距離破裂。 兼容性不同 原油管道與天然氣管道建成之后,對其他資源的兼容性不同,一個挑剔、一個包容。原油管道是根據油品物性進行量身定制的,不同的油源有各自的油品物性,一般在黏度、凝點、密度等方面都有較大差異,不同的油品物性對應各自最優工藝方案。 所以,原油管道建成之后,對其他資源兼容性較差。一旦油源發生改變,就需要對整個管道系統進行改造或對工藝方案進行調整,低凝油管道輸送高凝油需增設加熱爐,常規油管道輸送稠油需添加化學減阻劑。而天然氣管道對不同資源的兼容性較強,不管是國產氣還是進口氣、塔里木氣還是長慶氣、煤層氣還是煤制氣,只要滿足相關氣質標準,即可進入管道與其他氣源混合輸送。 分輸形式不同 管道是連接上游資源地和下游用戶的紐帶,原油管道與天然氣管道對應的資源地基本相似,而下游用戶卻差別甚遠,一個是批發、一個是零售。原油管道將原油從油田輸往煉廠,煉廠對不同油品有特殊的加工要求,管道對不同輸量、不同的油品物性也有相應的條件,管道在設計階段已確定對應煉廠和逐年輸送規模,投產后基本不變,屬于下游用戶相對穩定的批發型分輸。天然氣管道分輸地點可在管道沿線任一地市,分輸用戶可為各行各業,分輸時間可根據市場發育情況隨時開口,分輸規模可根據需要隨意調節,屬于用戶分布散、行業多、變化大的零售型分輸。 穗定性不同 原油管道和天然氣管道輸送穩定性不同,一個平穩、一個波動。原油管道上游是油田,下游為煉廠,均不受季節影響,即便在管道和煉廠維檢修期間,也會通過上下游大型油罐進行調節,保證管道的穩定輸送和煉廠的正常生產,輸量較為平穩。天然氣管道對應氣源較為穩定,而下游市場需求變化較大,一般冬季用氣多、夏季用氣少,白天用氣多、晚上用氣少。由于管道沿線氣量下載不均勻,下游管道輸量就會存在較大波動性。為解決天然氣管道輸量的忽高忽低,一般在管道下游主要市場周邊配備儲氣庫、LNG接收站等儲氣調峰設施,以保證向下游合同用戶平穩供氣。 環境影響不同 長輸油氣管道為線性工程,建設過程中難免經過自然保護區、水源地等各種環境敏感區域,但是原油管道和天然氣管道對環境影響不同,一個嚴重、一個輕微。原油管道一旦出現泄漏,輕者會造成污染環境,重者會引起火災,后果非常嚴重。而天然氣管道即便出現泄漏事故,一般泄漏點兩端閥室會自動關斷,并將該段管存氣快速放空,泄漏點所排放的少量天然氣,會快速擴散,對周邊環境造成的影響相對較小。 建議國家相關部門制定和執行環境保護條例時,合理考慮原油管道和天然氣管道對環境影響的區別,適當放寬對天然氣管遒的要求,促使我國天然氣行業的快速發展,將清潔能源送往千家萬戶,為早日實現“碧水藍天生態夢”亮一盞綠燈。(原載《石油知識》) |
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