我国所产原油8%以上为含蜡原油。含蜡原油输送常采用加热输送工艺。热输管道流动安全性受到很多因素的影响，其中，输油温度对含蜡原油管道输送的安全性和经济性具有直接影响。对长距离加热输送管道，即使少量降低进站温度，也可以显著降低管道燃油消耗。然而，输油温度的降低从本质上降低了管道运行的安全余量[1]。因此，开展含蜡原油管道流动安全评价方法研究，对输油企业评价管道流动安全状况、制定管道输送方案、采取安全措施和实现含蜡原油安全经济输送具有重要意义。

        二、含蜡原油管道流动安全评价研究现状与分析

凝管是威胁含蜡原油管道流动安全的致命问题。凝管形成的原因有两种，一种是停输管道再启动失败，导致凝管;另一种是管道运行进入不稳定工作区，处理不当或未进行处理，发生初凝直至凝管。因此，管道停输再启动安全性研究和管道不稳定工作区问题研究是含蜡原油管道流动安全研究的主要内容。

1、管道停输再启动的安全性

管道停输再启动的安全性不仅取决于管道再启动压力是否超过管道最大允许操作压力，还取决于停输再启动后流量能否在有限时间内恢复到稳定状态。管道在短时间内最大允许操作压力相对稳定，管道停输再启动的安全性主要取决于再启动的压力;在较长时期内，管道腐蚀将会降低管道最大允许操作压力，因此，管道的腐蚀状况也将影响管道停输再启动的安全。对于停输再启动问题，国内外学者的研究主要集中在管道停输温降计算和等温或绝热管道再启动过程的水力计算。管道停输时的初始条件、管内原油物性、管道环境条件、管径及保温情况等因素都会影响整个温降过程。如何处理和计算管道在土壤中的散热，以及管内原油的温降过程是管道停输问题的技术关键。关于停输温降，阿卡帕金[2]、李长俊[3]、吴明[4，5]推导出了埋地管道停输温降的解析解，但在推导过程中，对管内原油物性及周围环境条件作了较多的简化。用数值求解时，国内外学者都将原油停输温降过程看作是一个非稳态导热问题，所建立的数学模型基本类似[6-9]，在对求解区域简化基础上，采用有限元或有限差分对停输温降进行数值计算。

对于再启动过程水力计算问题，国内外学者也进行了深入的研究。Setea等人[10]提出了一个胶凝原油管道启动压力和清管时间的简单计算方法。Cawkwell等人[11]对原油结构参数又做了二维划分，认为结构参数与径向位置和启动时间有关，通过求解基本方程来描述启动过程，在理论上有一定新意。Cheng等人[12]根据流动形态的不同，将管流的横截面划分为流动区、蠕变区、弹性变形区，据此求解启动过程的流量和压力，但未考虑原油的可压缩性。Davidson等人[13]在采用Chang模型基础上，考虑了原油的可压缩性，但在压力波速处理时采用声速近似。国外学者在进行停输再启动水力研究时，都针对首站恒压的水平管道，并且管道沿线温度按等温或绝热处理。刘天佑[14]对启动压力进行了理论分析，但对压力波速计算和含蜡原油触变性等的处理较粗糙。李才[15]将启动过程中的胶凝原油分为初始屈服段、残余屈服段和屈服裂降段，分别进行计算，但其根据小型环道试验数据回归的压力波速计算公式运用到实际管道上恐有不妥。

2、管道不稳定工作区问题

热油管道在不稳定工作区运行，既不经济，也不安全[16]。管道能否避开非稳定工作区，主要取决于管道运行输量和管路特性临界输量之间的关系。对于具体管道，管路特性临界输量并不是一个固定的数，而是随管道工作状态、原油流变性、地温和土壤热物性等的变化而变化。关于管道运行不稳定工作区问题，国内学者进行了很多研究。张帆[17]、万新强[18]、张秀杰[19]研究了保证低输量管道运行避开不稳定工作区的措施和方法，主要是通过加剂等方式改善原油的流变性，降低凝点。赵明华[20]首次根据可靠性理论对低输量形成的凝管风险进行了研究，但其建立的失效函数z=G一[G](G为管道运行输量，[G]为规范[21]规定的最低输量)，以《原油管道运行技术规范》规定的最低输量为研究基准不尽合理，而应以管路特性临界输量为研究基准。

3、流动安全评价研究新进展

虽然国内外学者对影响含蜡原油管道流动安全的各种问题都进行了研究，但研究不够系统。2005年，含蜡原油管道流动安全评价研究取得了新进展。许康[22]从导致热输含蜡原油流动障碍的原因人手，针对影响流动安全的因素具有随机性的特点，利用Monte-Carlo法对原油粘度、土壤物性、管道埋深和埋深处自然地温等四个影响因素的不确定性进行了模拟，提出了判别运行是否处于管路特性稳定工作区的“管道稳定运行安全指数”和判断停输再启动安全性的“停输再启动安全指数”的概念，并根据管路特性临界输量和凝管概率提出了这两个指数的等级划分方法。综合这两个安全指数，得到了定量描述管道流动安全状态的“管道流动安全指数”。该方法综合考虑了原油物性、管道和环境条件以及这些参数的不确定性对输油管道流动安全性的影响，减小了仅以凝点作为输油温度确定的主要依据所存在的不确定性和风险，系加热输送含蜡原油管道流动安全性评价理论和方法方面的探索与创新，但其安全指数指标等级划分缺乏依据，计算停输再启动安全指数时未考虑原油触变性的影响等问题。

综上所述，由于管道停输再启动压力和管路特性临界输量与管输原油的流变性、管径、地温、土壤热物性、管道工作状态和泵配置等因素有关，因此，含蜡原油管道流动安全状况也与这些因素有关，其中许多因素都具有不确定性。在以往的研究中，这些具有不确定性的量都是作为确定的量来处理的，显而易见，这种确定性的处理方法存在缺陷。为了更加真实的反映含蜡原油管道流动安全状况，采用不确定性分析方法进行含蜡原油管道流动安全评价研究是必然的趋势。