油氣長(zhǎng)輸管道的技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)狀

油氣長(zhǎng)輸管道的技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)狀

1油氣長(zhǎng)輸管道敷設(shè)技術(shù)管道運(yùn)輸是能源運(yùn)輸?shù)闹饕侄巍９艿涝诂F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和人們生活中發(fā)揮著非常重要的作用。其在輸送水、油、氣、煤以及通信、供電、交通、運(yùn)輸和排水等方面得到了廣泛的應(yīng)用,成為現(xiàn)代工業(yè)和城鎮(zhèn)生活的大動(dòng)脈,因而被稱為生命線工程。按照《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》將壓力管道按其用途劃分為工業(yè)管道、公用管道和長(zhǎng)輸管道。工業(yè)管道是指工業(yè)企業(yè)所屬的用于運(yùn)輸工藝介質(zhì)的工藝管道、公用工程管道和其他輔助管道,主要集中在石化煉油、冶金、化工、電力等行業(yè);公用管道是指城鎮(zhèn)范圍內(nèi)用于公用事業(yè)或民用的燃?xì)夤艿篮蜔崃艿?長(zhǎng)輸管道是指產(chǎn)地、儲(chǔ)存庫(kù)、使用單位之間的用于運(yùn)輸商品介質(zhì)的管道,主要是原油管道、天然氣管道、油田集輸管道和成品油管道。近年來,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源需求的增長(zhǎng)及能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,我國(guó)油氣長(zhǎng)輸管道敷設(shè)量與日俱增,管道建設(shè)的技術(shù)也不斷向前發(fā)展。穿越、跨越技術(shù)是管道敷設(shè)技術(shù)中的難點(diǎn)問題。在穿越技術(shù)方面,主要有定向鉆、隧道敷設(shè)、大開挖直埋3種。在跨越技術(shù)方面,大型跨越工程主要采用梁式管橋、斜拉索管橋、懸索管橋和索托管橋。目前,世界上建成的各種管道的長(zhǎng)度已超過250×104km,管道的建設(shè)與發(fā)展已有規(guī)律可循。管道已成為世界能源運(yùn)輸?shù)闹饕绞?其總長(zhǎng)度已超過了世界鐵路的總里程,并且發(fā)達(dá)國(guó)家和中東產(chǎn)油區(qū)的油品運(yùn)輸現(xiàn)已全部實(shí)現(xiàn)了管道化,至今發(fā)達(dá)國(guó)家的原油管輸量占總輸量的80%,天然氣管輸量達(dá)95%;而我國(guó)自1958年克拉瑪依至獨(dú)山子第一條輸油管道和1963年四川巴渝第一條輸氣管道的建成,至今所建的油氣長(zhǎng)輸管道總計(jì)約為2.4×104km,其中直徑為377mm以上的管道不足1.5×104km,處于初步的發(fā)展時(shí)期,管道事故率比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家高出數(shù)倍。事故的原因主要有設(shè)計(jì)原因、制造原因、安裝原因、管理不善、腐蝕等。我國(guó)自1959年建成新疆克拉瑪依至獨(dú)山子輸油管道以來,隨著大慶、勝利、四川、華北、中原、青海、塔里木和吐哈等油氣田的相繼開發(fā)建設(shè),油氣管道建設(shè)事業(yè)已取得了令人矚目的成就。截至目前,我國(guó)已初步形成了“北油南運(yùn)”、“西油東進(jìn)”、“西氣東輸”、“海氣登陸”的油氣輸送格局。我國(guó)的重點(diǎn)管道工程項(xiàng)目如下:3中國(guó)油氣管道技術(shù)現(xiàn)狀3.1管輸設(shè)施及管道自動(dòng)化技術(shù)攻關(guān)取得了重大進(jìn)展自20世紀(jì)70年代以來,隨著原油長(zhǎng)輸管道的建設(shè),我國(guó)的原油管輸技術(shù)不斷發(fā)展,經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)改造,逐漸縮小了與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的差距,一些研究及應(yīng)用成果已達(dá)到或接近了世界水平,近年先后建成的東營(yíng)-黃島復(fù)線、庫(kù)爾勒-鄯善原油管道和鐵嶺-大連、鐵嶺-秦皇島等管道的技術(shù)改造,集中體現(xiàn)了我國(guó)長(zhǎng)輸管道已達(dá)到的技術(shù)水平。主要成果如下:除了馬惠寧輸油管道外,我國(guó)主要輸油干線都實(shí)現(xiàn)了密閉輸送;易凝高粘原油添加降凝劑改性輸送技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平;低輸量運(yùn)行的加熱及加劑綜合處理輸送工藝具有世界領(lǐng)先水平;降凝劑、減阻劑性能達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平;大落差地段輸油成功;管道用管等級(jí)達(dá)到X65;節(jié)能降耗配套技術(shù)攻關(guān)取得顯著效果,管輸綜合能耗從1995年的556kJ/(t·km)降至目前的437kJ/(t·km);自行設(shè)計(jì)、制造的長(zhǎng)輸管道輸油用高效泵效率可達(dá)84%;原油直接式加熱爐效率達(dá)91%;90年代后新建的管道,均采用SCADA系統(tǒng),管道自動(dòng)化控制系統(tǒng)與管道同步投產(chǎn)?！熬盼濉逼陂g建成的庫(kù)爾勒-鄯善輸油管道代表了我國(guó)原油管道的技術(shù)現(xiàn)狀,該管道全長(zhǎng)475km,管徑為E610mm,設(shè)計(jì)輸量為500×104~1000×104t/a。其技術(shù)特點(diǎn)為,采用APIX65等級(jí)鋼材;設(shè)計(jì)采用加降凝劑常溫輸送工藝;首站設(shè)置了在線原油傾點(diǎn)和黏度檢測(cè)裝置,可根據(jù)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整加劑輸送參數(shù),確保管道安全。管道自動(dòng)化控制技術(shù)采用SCADA系統(tǒng);管道經(jīng)過高差達(dá)1665m的覺羅塔格山地,通過合理設(shè)置減壓站解決了大落差地段對(duì)管道運(yùn)行可能造成的危害;綜合能耗為176kJ/(t·km),用人指標(biāo)僅為0.18人/km。目前我國(guó)已掌握了國(guó)際上通用的常溫輸送、加熱輸送、加劑輸送、順序輸送、間歇輸送及密閉輸送等各種先進(jìn)的管輸工藝。特別高凝點(diǎn)、高黏度、高含蠟原油的加熱輸送,原油熱處理以及加劑輸送等方面已達(dá)國(guó)際水平。通過不斷的摸索與實(shí)踐,我國(guó)在埋地金屬管道和儲(chǔ)罐的防腐保溫、陰極保護(hù)和腐蝕探測(cè)等研究領(lǐng)域也接近國(guó)際水平。3.2蘭-成-渝管道20世紀(jì)90年代后期,隨著成品油管道的建設(shè),我國(guó)成品油管道輸送研究有了進(jìn)一步發(fā)展,先后開展了成品油順序輸送水力計(jì)算、批量跟蹤等方面的研究及運(yùn)行管理軟件的開發(fā),但與國(guó)外相比還存在著一定的差距。我國(guó)成品油管道除格-拉管道采用“旁接油罐”順序輸送工藝外,均采用密閉順序輸送工藝。2002年投入運(yùn)營(yíng)的蘭-成-渝管道是我國(guó)第一條大口徑、高壓力、長(zhǎng)距離、多出口、多油品、全線自動(dòng)化管理的商用成品油管道。管道全長(zhǎng)為1247km,管徑分別為508、457和323mm,建有泵站4座,設(shè)計(jì)壓力為10MPa,設(shè)計(jì)輸量為500×104t/a,全線采用密閉順序輸送工藝,沿途設(shè)13個(gè)分輸點(diǎn),輸送油品為90#汽油、93#柴油。其技術(shù)特點(diǎn)為設(shè)計(jì)壓力高,站間距長(zhǎng);全線共建隧道27條(總長(zhǎng)22.6km);油品界面檢測(cè)、跟蹤采用密度法、超聲法和計(jì)算跟蹤。代表了我國(guó)成品油管道目前最高水平。目前我國(guó)成品油順序輸送技術(shù)尚屬于初級(jí)水平,且自動(dòng)化程度較低,無法全面體現(xiàn)成品油管道的輸送特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)成品油需求的不斷增長(zhǎng),我國(guó)應(yīng)逐步建立起長(zhǎng)距離成品油管道干線和區(qū)域性成品油管網(wǎng)。因此必須對(duì)解決復(fù)雜地形下大落差動(dòng)、靜壓控制,防止管道出現(xiàn)不滿流,以及順序輸送的混油界面監(jiān)控等技術(shù)難題進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。3.3油氣管道設(shè)計(jì)、管輸技術(shù)現(xiàn)狀我國(guó)大部分輸氣管道建于20世紀(jì)60~70年代,與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)完善的供氣管網(wǎng)相比有很大的差距,管道少,分布不均,未形成全國(guó)性管網(wǎng);管徑小,設(shè)計(jì)壓力低,輸量少,不能滿足市場(chǎng)需求。西氣東輸代表了目前我國(guó)天然氣管道工程的最高水平。西氣東輸管道設(shè)計(jì)輸量為120×108m3/a;管道全長(zhǎng)3898.5km;管徑1016mm;設(shè)計(jì)壓力10MPa;管道鋼級(jí)L485(X70);全線共設(shè)工藝站場(chǎng)35座,線路閥室137座,壓氣站10座。目前我國(guó)天然氣管道的主要技術(shù)現(xiàn)狀是采用國(guó)際上通用的TGNET、SPS、AutoCAD等軟件進(jìn)行工藝計(jì)算和特殊工況模擬分析;新建天然氣管道設(shè)計(jì)壓力高,并廣泛采用了內(nèi)涂層;主要工藝閥門大都采用氣動(dòng)、氣液聯(lián)動(dòng)球閥,增壓機(jī)組有離心式和往復(fù)式壓縮機(jī),驅(qū)動(dòng)方式有氣驅(qū)和電驅(qū)兩種;管道用鋼多為高強(qiáng)度、高韌性鋼,新建管道普遍選用X70等級(jí)管材;生產(chǎn)管理采用SCADA系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、在線檢測(cè)、監(jiān)控,通過在線或離線等不同工況模擬進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行。近年來,我國(guó)油氣管道在輸送工藝、自動(dòng)化技術(shù)、施工技術(shù)等方面有了新的飛躍。庫(kù)鄯管道、蘭成渝管道、西氣東輸?shù)榷鄺l管道的建成投產(chǎn),標(biāo)志著我國(guó)管道運(yùn)輸業(yè)取得了顯著的技術(shù)進(jìn)步,但與世界先進(jìn)水平相比仍存在以下差距:天然氣管網(wǎng)化程度較低,調(diào)度不夠靈活;油氣管道主要設(shè)備的技術(shù)水平落后;成品油管輸規(guī)模小,輸送比例低(低于5%),品種少;已掌握生產(chǎn)X70管道鋼卷板技術(shù),正在研制X80管材;1997年以后建設(shè)的管道在輸送工藝和裝備上與國(guó)外水平相當(dāng),但管道生產(chǎn)管理水平較低;對(duì)于建設(shè)年代較早的老管道,技術(shù)診斷、剩余壽命再評(píng)價(jià)技術(shù)還有待提高;油氣管道計(jì)量精度的影響因素還需要進(jìn)一步研究。4天然氣管網(wǎng)建設(shè)為滿足“十一五”期間國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要,油氣管道作為連接資源和市場(chǎng)的紐帶將得到迅速的發(fā)展。目前,我國(guó)油氣管道在技術(shù)上的發(fā)展目標(biāo)是:在易凝高粘含蠟原油管輸工藝方面保持世界領(lǐng)先水平;具備保證大型油氣管網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化運(yùn)行的能力;新建干線管道實(shí)現(xiàn)高水平的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理,達(dá)到世界先進(jìn)水平;提高成品油管道輸送工藝水平,2015年成品油長(zhǎng)距離輸送運(yùn)量比例將提高30%;2015年新建油氣管道各項(xiàng)指標(biāo)將達(dá)到世界平均水平;提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,天然氣管道管理為0.1~0.2人/km;降低油氣管道輸送能耗,原油管道綜合能耗低于400kJ/(t·km),天然氣管道綜合能耗低于890kJ/(t·km);加強(qiáng)管道安全管理,降低管道事故率,天然氣管道平均事故率降至0.26×10-3次/(km·a)以下;油管道平均事故率降至0.55×10-3次/(km·a)以下?！笆晃濉逼陂g原油管道建設(shè)主要圍繞進(jìn)口俄羅斯原油、哈薩克斯坦原油、海上進(jìn)口油和國(guó)內(nèi)原油上產(chǎn)情況改擴(kuò)建和新建相應(yīng)的管道,并根據(jù)項(xiàng)目重要性和緊迫性有序進(jìn)行建設(shè)。其間建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目有:中俄原油管道、大慶-錦州、獨(dú)山子-鄯善、蘭州-成都、石空-蘭州、河間-石家莊、日照-儀征等管道工程。在此期間新建的原油管道約4000km?！笆晃濉逼陂g成品油管道也將得到極大的發(fā)展,主要將建設(shè)蘭州-鄭州-長(zhǎng)沙、錦州-石家莊-長(zhǎng)沙成品油干線管道以及華北、長(zhǎng)三角、東南沿海和沿江地區(qū)等區(qū)域成品油管道工程,其間新建的成品油管道約10000m,新增輸油能力約8400萬噸/年。與此同時(shí),冶金工業(yè)和制管行業(yè)將持續(xù)完成升級(jí)換代,X70、X80鋼即將在大口徑高壓長(zhǎng)輸管道中得到更大規(guī)模的應(yīng)用?！笆晃濉逼陂g天然氣管道建設(shè)的重點(diǎn)是:川氣東送、西氣東輸二線、東北天然氣管網(wǎng)、進(jìn)口輸氣管線、沿海管線及完善區(qū)域管網(wǎng)。規(guī)劃新建天然氣長(zhǎng)輸管道約1萬km,預(yù)計(jì)到2010年全國(guó)天然氣管道的總長(zhǎng)度將達(dá)4萬km。同時(shí),為保障天然氣供應(yīng)的平穩(wěn)和安全,在天然氣消費(fèi)市場(chǎng)附近和管道沿線配套興建大型地下儲(chǔ)氣庫(kù)、LNG接收站等調(diào)峰設(shè)施,并與管道連接,形成點(diǎn)線互聯(lián)的天然氣供配氣管網(wǎng),實(shí)現(xiàn)資源多元化、供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化、調(diào)配自動(dòng)化的多氣源、多用戶的供應(yīng)格局。在不久的將來,中國(guó)幾個(gè)區(qū)域性油氣管網(wǎng)經(jīng)過進(jìn)一步的完善,將會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)和人民生活質(zhì)量的改善產(chǎn)生更多積極的影響。屆時(shí),中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)將更加合理,更加有利于國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展。5做好技術(shù)研究工作,提供科學(xué)依據(jù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新是中國(guó)石油產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)的根本性保證。我們應(yīng)結(jié)合當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需要,結(jié)合國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展實(shí)際情況和趨勢(shì),有目的、有步驟、有重點(diǎn)地做好原油、成品油、天然氣管道輸送技術(shù)、管道配套技術(shù)、管道建設(shè)施工技術(shù)的研究開發(fā)工作。2中國(guó)油氣管道的建設(shè)現(xiàn)狀(1)哈薩克斯坦原油輸送系統(tǒng)項(xiàng)目該工程從哈薩克斯坦的阿塔蘇到我國(guó)新疆的阿拉山口,一期工程于2005年后期竣工,4輸送能力為1000×10t/a,目前二期工程正在建設(shè),將于2011年完工,屆時(shí)哈薩克斯坦對(duì)我國(guó)的原油輸送能力可再4增加2000×10t。該工程屬于中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司和哈8薩克斯坦國(guó)家石油公司KazMunaiGas,總投資高達(dá)30×10美元。該工程建成后將對(duì)我國(guó)的能源供應(yīng)提供重要的戰(zhàn)略保證。(2)工藝站網(wǎng)情況該管道西起新疆的輪南,經(jīng)陜北靖邊至上海,全長(zhǎng)4176km,管徑為1016mm,設(shè)計(jì)輸氣83壓力10Mpa,設(shè)計(jì)輸量為120×10m/a,全線共設(shè)工藝站場(chǎng)35座,線路閥室137座,壓氣站10座。建成后將成為我國(guó)距離最長(zhǎng)、管徑最大、輸氣壓力最高的一條輸氣管道。(3)輸氣量、水量管道西起陜西省靖邊縣,途經(jīng)陜西省、山西省和河北省,東至北京市大興區(qū)采83育鎮(zhèn),全長(zhǎng)935.4km,設(shè)計(jì)輸氣量為120×10m/a,總投資8為129×10元,2005年7月1日已正式投產(chǎn)。這樣,陜京輸氣管道實(shí)現(xiàn)了雙管道、多氣源供氣,管道日供氣能力由原來43的1030×10m提高到現(xiàn)在的4450×1043m。(4)管道輸送工藝系統(tǒng)該工程是繼西氣東輸之后的又一條能源輸送大動(dòng)脈。它西起新疆烏魯木齊市,經(jīng)吐魯番、鄯善、哈密進(jìn)入甘肅,過嘉峪關(guān)、張掖、武威到達(dá)蘭州。途經(jīng)新疆和甘肅兩省區(qū)28個(gè)市(縣),線路總長(zhǎng)度為1858km,整個(gè)工程敷設(shè)管道近4000km,工程總投資約146億元。按照設(shè)計(jì)能力,原油管道干線西起鄯善,4東至蘭州,全長(zhǎng)1550km,設(shè)計(jì)輸量為2000×10t/a,采用常溫輸送工藝,輸送塔里木、吐哈和北疆油田的混合原油。成品油管道支線西起烏魯木齊,東至蘭州,全長(zhǎng)1840km,4設(shè)計(jì)輸量為1000×10t/a,采用全密閉順序輸送工藝。西部4管道建成后,雙管輸油能力將達(dá)到3000×10t/a,管道的自動(dòng)化程度也將達(dá)到國(guó)內(nèi)外一流水平。(5)第一次在網(wǎng)上安裝的海底管道甬滬寧進(jìn)