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我国油气长输管道的技术现状及差距分析

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我国 油气 管道 技术 现状 差距 分析
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第 23 卷第 3 期                    油  气  储  运综   述         我国油气长输管道的技术现状及差距分析马志祥 3          梅云新  (中油股份天然气与管道分公司 )    (中国石油管道分公司管道科技研究中心 )马志祥  梅云新 :我国油气长输管道的技术现状及差距分析 ,油气储运 ,2004 ,23 (3) 1~ 4。摘  要   总结了我国在油气管道技术领域取得的研究成果 ,将我国油气长输管道输送技术及管道保护与检测维修技术、运营管理技术与国外管道先进技术进行了对比 ,对存在的差距进行了分析 ,就存在的问题提出了建议。主题词   油气管道   现状   对比   差距   分析近年来 ,特别是经济体制改革以来 ,我国油气长输管道从技术到管理全面与国际通行作法接轨 ,取得了突出的进步 ,但也存在许多问题。分析目前我国油气长输管道技术方面存在的问题 ,考察世界油气储运运营管理领域的技术特点 ,找出差距 ,明确技术进步的方向 ,对推动我国油气长输管道的技术进步十分必要。一、原油输送技术20 世纪 70 年代以来 ,国外管道工业发达国家更加注重减阻剂和降凝剂的推广应用。应用效果表明 ,减阻剂的增输能力一般为 38 %左右 ,最高为50 %。对于成品油管道 ,为了克服线路上的“瓶颈”段或提高输量、平抑输量的季节性波动以及提高管输的经济效益 ,一般也采用加减阻剂的方式输送。在输油方式上 ,经过多年的技术攻关和技术改造 ,我国与国外先进国家的差距逐渐缩小 ,一些研究与应用成果已达到或接近了世界水平 ,并取得了以下成果。(1) 易凝高粘原油添加降凝剂改性输送技术已达到国际先进水平。(2) 低输量添加降凝剂综合处理输送工艺具有世界领先水平。(3) 库鄯输油管道 476 加热常温输送达到了国际先进水平。(4) 除了马惠宁输油管道外 ,我国主要输油干线都实现了密闭输送。(5) 东北管网经过不断的更新改造 ,目前的整体运行水平已发生了根本性的改变。(6) 节能降耗配套技术攻关取得显著效果 ,管输综合能耗从 1995 年的 193. 3 (10 000 t· 标煤 ) 降至目前的 154. 34 ( 10 000 t· (标煤 ) 。(7) 自行开发研制的降凝剂在性能和应用技术方面达到了国际先进水平。(8) 掌握了减阻剂室内合成技术 ,性能达到了国外同类产品 20 世纪 90 年代水平。我国管输原油多为高蜡、高粘、易凝原油 ,其管输和储存过程有其特殊的流变特性 ,采用新工艺改善原油低温流变性 ,降低输油温度 ,实现原油的常温输送 ,提高输油效率 ,降低输油成本 ,将是我国油气储运领域长期科技攻关的方向。尽管原油流变学的一些研究成果已用于生产实践 ,取得了较大的经济效益和社会效益 ,部分成果达到了国际先进水平 ,但我国原油流变学的研究还远未深入 ,许多理论问题尚未搞清 ,研究成果的应用仍局限于在役管道的工艺改造 ,设计和运行中的大部分问题仍靠工作经验来解决。如何为新建原油管道改性常温输送或准常温输送工艺设计提供可靠的理3 100011 ,北京市安德路 16 号洲际大厦 ;电话 : (010) 84886598。·1·论依据 ,如何为已建管道的原油改性输送工艺、降温输送及间歇输送工艺提供科学的运行管理参数 ,是今后原油流变学研究的重大课题。对化学剂理论的认识还需进一步深化 ,效能尚需提高 ,应用范围有待扩展。国外管输工艺的特点在于将整体优化运行技术应用于输送管道上 ,节能降耗、降低成本的作用非常显著。而我国仅在局部优化方面作了一些工作 ,管输系统整体优化技术尚在起步阶段 ,能耗指标比国外高许多。对于东北管网 ,若在输送工艺研究上不能取得重大突破 ,就难以进一步取得节能降耗效果。二、天然气输送技术目前 ,全世界已经建成了许多国际、洲际和全国性的大型供气系统。大型供气系统是由若干条输气干线及多个集气管网、配气管网和多座地下储气库构成 ,具有多气源多通路供气的特点 ,可以保证供气的可靠性和灵活性 ,有利于管道系统的优化运行。大型供气系统的建设促进了管道技术的发展 ,在技术上取得了一系列重大突破。为了获取良好的技术经济指标 ,目前采取的有效做法是 ,加大管径 ,选用高强度管材 ,增大输送压力 ,施加内涂层 ,完善清管系统 ,提高管道监控系统和计算机网络管理系统的自动化水平 ,严格控制进入管道的天然气质量 ,提高动力装置机组功率和机组监控技术 ,采用不同的储气方式满足调峰需求。国外在天然气管网优化设计和优化运行方面有成熟的技术和应用业绩。在管道设计方面 ,对管径、壁厚、压缩机站数、位置、站间距、每座压缩机站的运行条件、最大允许工作压力等进行优化 ,以最大限度地降低管道建设投资和运行费用 ;在管道运行方面 ,对输配气方案进行优化 ,在国家计划、规定价格以及资源、用户、管网工艺技术等约束条件下 ,在一定的输气总量下 ,求得最大的经济与社会效益。国外对保证向消费地连续均衡供气的问题非常重视 ,强调天然气储运系统必须具备很大的储气能力。供气调峰的措施很多 ,但许多措施应用范围有限 ,有相当大的局限性。在各类天然气储气方式中 ,地下储气库是容量最大、功能最全、适应性最强、经济性最佳的储气设施。前苏联的统计资料表明 ,建地下储气库可使输气管道的投资节省 20 %~ 30 % ,压气站的压缩机功率减少 15 % ,建地下储气库的费用只占输气管道费用的 5 %~ 7 %。国外在管道内涂层方面已有成熟的技术与设备。天然气干线管道应用内涂层已有 40 多年的历史。管道内涂层的主要优点是降低管道内摩阻 ,增大管输量。试验表明 ,内表面粗糙度为 45μ m 的钢管 ,当粗糙度降低 90 %时 ,管道摩阻系数降低 33 %。与光管相比 ,有内涂层的管道介质流速可增加 6 %~ 12 % ,天然气管道的输量最大可增加 24 %。在涂敷方法上 ,一般采用喷涂和挤涂工艺。但是否采用内涂层 ,起决定作用的是经济因素 ,根据使用经验 ,一些国家认为管径在 508 上的中高压输气管道应用内涂层是合算的。天然气水合物 ( H) 技术的应用范围是天然气的大规模储备与运输、城市天然气供应调峰、输气管道 N 成预测等。自1993 年以来 ,国际能源界已召开了 4 次大型国际会议 ,讨论其发展前景 ,美国和加拿大等国设立了国家级水合物研究中心 ,开展有关的基础研究和应用研究。目前水合物具有储气能力已基本定论。目前 ,我国天然气管道工艺设计还未形成以数据库为基础、工作站为中心、各专业计算机配套的集成网络系统设计环境。卫星定位和遥感技术在线路勘察上的应用也刚刚开始 ,还没有设计过大型复杂的输气管网。在大口径管道施工的组织管理、穿跨越工程、高难地质区段施工、大口径管道冷弯、管道试压、防腐层涂敷施工等方面 ,均缺少经验和技术。我国在大型天然气管道系统的运行管理和维护方面缺少经验。虽然可以进行高水平的自动化监控系统设计 ,但系统硬件和软件要依赖进口 ;对于在线泄漏检测、动态模拟、统计分析、质量控制、调度优化和环境保护等专用软件上还缺少使用经验 ,开发进程缓慢 ,已有的功能也没有完全发挥作用 ;在天然气管道内检测方面 ,既缺乏设备 ,又缺乏经验。我国天然气干线管道分布零散 ,没有联网 ,不能互相调配 ,缺乏可供调峰的储气设施。四川输气管道虽然形成了环网 ,但因管道建设时期的不同 ,管径变化大 ,进气点、出气点分散 ,优化运行难度大。我国目前用于大城市调峰型供气的地下储气库极少 ,缺乏建设大型地下储气库的经验。应尽快开展地下储气库的研究和资料收集工作 ,根据我国东部地区各大城市天然气的需求和利用的发展情况 ,·2· 油  气  储  运                     2004 年  确定各城市地下储气库的规模和库址 ,为天然气工业的发展打好基础。国内在管道内涂层技术方面尚处于起步阶段 ,虽取得了一些成果 ,制定了一些行业标准 ,但在技术水平和应用范围上 ,与国外先进水平相比还存在较大差距 ,特别是大口径天然气管道内涂层技术 ,还需要进行深入的探索与研究。国内已有一些研究单位在水合物的理论和应用基础方面进行了研究 ,但离实际应用还有很大距离。鉴于水合物技术的优越性和应用前景 ,应不断跟踪国外技术发展动态 ,适时开展研究。三、成品油输送技术国外成品油管道输送技术已相当成熟 ,多采用紊流密闭输送流程和顺序输送工艺 ,在输送性质差距较大的两种油品时 ,多采用隔离输送方式。混油输送多采用计算机进行批量跟踪、界面位置确定和运行状况检测。目前 ,我国成品油输送主要依靠铁路和水运 ,并且形成了以铁路沿线为主要骨架的成品油运销系统 ,管道输送按周转量计算不足 1 % ,干线成品油管道仅有几条 ,基本是炼油厂到港口或油库的点对点输送方式 ,输油工艺简单。在具有多个进油点、发油点、输送多品种、多牌号的商用成品油管道方面 ,目前尚属空白。 2002 年建成投产的兰成渝成品油管道 ,还有一些技术、经济、管理方面的问题需要解决。四、油气管道防护、检测与维修技术国外在管道阴极保护监测系统方面已全部达到了自动化 ,可以单独使用 ,也可以纳入 统中 ,可以随时了解阴极保护系统的工作状况。目前正在研究自动控制和调节技术 ,以保证阴极保护设施始终处于最佳状态 ,提高阴极保护效果。智能清管器 ( 可以检测管道缺陷、漏点并确定其确切的位置 ,可为管道的维修提供依据。美国运输部规定 ,新建和改造的管道必须设置智能清管器收发装置。为了适应管道完整性检查和维护的需要 ,美国管道行业实行了风险管理制度 ,俄罗斯实行了管道技术诊断。在管道涂层的完整性检查方面 ,主要采用了阴极保护电位和电流参数变化技术以及直流电压梯度技术等检查方法。我国长输管道干线全部采用外加电流强制阴极保护 ,阴极保护率为 100 % ,自行研制的漏磁管道腐蚀检测器已投入工业应用 ,性能指标达到国外同类产品 20 世纪 90 年代水平。开发研制的选频法防腐层绝缘电阻测量技术、水力清管技术、不停输开孔封堵技术已经普遍推广应用 ,腐蚀管道的安全评定和风险评估已取得初步成果。但在阴极保护参数遥测、检测技术方面还存在较大差距 ,管道完整性评价还没有形成系统完善的技术方法。近年来 ,虽然对站内设备和站内工艺管网进行了一定的改造 ,但站外管道却每况愈下 ,管道防腐涂层老化、龟裂、剥离现象较普遍 ,部分管段腐蚀严重。四川输气管网不仅存在外腐蚀 ,同时还存在着严重的内腐蚀 ,大部分在役管段需要大修。因此 ,对管道腐蚀失效机理进行研究 ,制定相应的防护措施 ,可为防腐优化决策的制定及判废标准的建立提供理论基础。根据环境因素和失效机理建立涂层和管体寿命模型 ,对指导生产实际和减少腐蚀损失具有重要的实用价值。为了保证在役管网长期安全服役 ,应继续深入研究在役老管道的剩余强度评价和剩余寿命预测问题 ,分析管道系统事故风险的成因 ,建立相应的防范对策和制定风险控制方案 ,为安全运营动态化管理提供有效的技术手段。五、油气管道运营管理技术近年来 ,国外管道 统又有了新的发展 ,该系统设有检查项 ,在计算前可以确定数据的有效性 ,还设有预测模型 ,能预测可能发生的运行异常状况并给出自动开启和关闭程序 ,还可以提供最低费用下运行的最优化程序。在管道油气计量技术方面 ,国外非常注重先进计量技术的应用和计量管理。新型计量技术表现为更实用、更精确、成本更低。计量仪表的研究重在采用电子及电光学技术 ,计量方法着重发展“非干扰式”计量方法 ,即不在管输介质中形成任何障碍。在天然气计量方面 ,除了将计算机与孔板流量·3·第 23 卷第 3 期            马志祥等 :我国油气长输管道的技术现状及差距分析       计、自检测涡轮流量计结合外 ,还研制开发了超声波流量计和电子流量计算机。电子流量计算机的主要技术特点是 ,计量精度高 ,可达到 ± 0. 5 % ;适用范围宽 ;可直接读出天然气流量 ;对计量误差超限、系统故障等发出报警信号 ;能将测量数据传输至中心计算机。在石油液体计量中 ,质量流量计量法得到了普遍的应用 ,与体积流量法相比 ,具有计量精度高、定义严格、不需要大量的换算和公式等特点。美国的天然气计量站仪表配套齐全 ,自动化程度高。如休斯敦供气计量站 ,配备有高级孔板阀、在线色谱仪、硫分测定仪和气体自动取样器 ,另配有温度、压力补偿装置 ,运行中自动打印报表 ,以标准气体、热值计量输气量 ,整个计量站自动运行 ,无人值守。德国对输气管网制定了计量法规 ,强调对气体质量的测定。在自动化技术方面 ,除铁大线、库鄯线、陕京线外 ,我国油气管网的自动化总体水平较低。四川输气管道虽然形成了环网 ,但管网 统尚未建成。我国 统管道应用软件层次低 ,适合国情的 统软件还未编制出来 ,国产化设备不能满足高水平自动化要求 ,生产运行管理没有形成全网系统 ,管道和主要设备安全保护的系统性、可靠性较差 ,管道事故预测、在线泄漏检测、运行优化、仿真等技术亟待深入研究。对于天然气的计量 ,我国采用的是体积计量法 ,而近年来国外天然气的购买与销售已经改变为天然气能量计量法。为适应这一变化 ,我国也将颁布以能量为基础的天然气计量标准。除了气质分析及标准孔板流量计已形成标准以外 ,我国在流量计的制造、标准和计量系统方面尚未形成行业或国家标准。天然气计量的准确度总体水平虽有提高 ,但大多数计量站的实际误差仍在 2 %~ 3 % ,与国外大型计量站的准确度相比 ,误差约为2 倍。在天然气实流动态溯源方面虽然达到了 20世纪 90 年代中期国际先进水平 ,但如何解决现场流量计的实流校准 ,经济合理地控制现场流量测量的误差范围是一个亟待解决的问题。计量的精度问题 ,对于开放的市场经济极为重要。开发流量计算机系统 ,实现生产计量管理自动化 ,建立高精度的一级流量标定系统 ,建立天然气流量计量测试中心是一项极其重要的工作。世界上许多国家都制定了管道标准和规范 ,但标准和规范之间存在较大差异。我国的管道标准和规范与世界先进标准相比 ,还存在着差距。随着跨国管道工程建设和外商在我国投资建设管道工程 ,采用中国标准或国外标准的问题已提到议事日程。因此 ,开展国内外管道标准规范技术评价研究 ,促进我国管道标准与国际接轨是非常必要的。国际上的天然气价格模式已经规范化 ,在理论、方法、合同模式和调价公式方面都非常明确。由于经济体制不同、管理模式不同、经济条件不同 ,天然气价格管理模式、合同模式与国际接轨还有很多研究工作要做。(收稿日期 :2003204223)编辑 :刘春阳《油气储运》投稿须知(1)内容  与油气 (包括原油、成品油、天然气、液化气、煤气、浆体及其它介质 ) 储运工程有关的科技文章 ,具备科学性、创新性和实用性 ,篇幅不超过 8 000 字(含图表 ) 。(2)摘要  来稿须附 300 字左右的中文摘要及相应的英文摘要。(3)正文  论点明确、条理清晰、阐述准确、文字简练、用字规范。文中单位一律采用法定计量单位 ,外文字符用印刷体书写。对于容易混淆的字符 ,应注明文种、大小写、正斜体、上下角。(4)图表  插图用墨线描绘 ,比例适当 ,线条清晰。每幅插图必须注有图序和图题。表格采用三线辅助表 ,一张表只能表达一个主题。每张表必须编制表序。表题必须准确、简明地表达表格的内容。(5)参考文献  只列已经在国内外公开发表过的文章 ,所列参考文献的序号应在正文相应处以上角码标注 ,序号按在正文中出现的先后顺序编号。参考文献的著录项目包括责任者、篇名、文献出处及出版情况(出版者、出版地、出版年、期次、卷号、起止页码 ) 。(6)作者简介  来稿需注明第一作者的出生年月、技术职称、毕业时间和院校及专业、现从事的工作等 ,并附邮政编码、通信地址及联系电话 (含区号 ) 。(7)要求  投稿 8 个月之内 ,请勿一稿多投。稿件凡经审定录用后 ,均收取相应的版面费。《油气储运》杂志社·4· 油  气  储  运                     2004 年  作 者 介 绍马志祥   高级工程师 ,1952 年生 ,1979 年毕业于华东石油学院油气储运专业 ,1998 年毕业于中国科学院工商企业管理专业 ,获硕士学位 ,现在中油股份天然气与管道分公司从事技术管理工作。张其敏   讲师 ,1972 年生 ,1997 年毕业于西南石油学院油气储运专业 ,获硕士学位 ,现在重庆石油高等专科学校油气集输教研室从事教学科研工作。梁永图   1971 年生 ,1995 年毕业于石油大学 (山东 ) 采油专业 ,2001 年获石油大学 (北京 ) 硕士学位 ,现在石油大学 (北京 )从事教学工作。尹志勇   工程师 ,1970 年生 ,1993 年毕业于石油大学 (山东 )油气储运专业 ,现在胜利油田海洋石油开发公司从事注水、采油、油气集输、技术监督管理工作。孙胜戈   工程师 ,1971 年生 ,1993 年毕业于西安石油学院电子仪器及测量技术专业 ,现在中国石油管道分公司库鄯输油管理处从事输油技术管理工作。周诗岽   1978 年生 ,2001 年毕业于抚顺石油学院油气储运专业 ,现为辽宁石油化工大学油气储运专业在读硕士生。陈庆勋   高级工程师 ,1966 年生 ,1992 毕业于清华大学工程物理系 ,获工程硕士学位 ,现任中国石油天然气管道局局长助理 ,西气东输管道工程设计项目副经理、技术经理。何悟忠   高级工程师 ,1956 年生 ,1980 年毕业于浙江化工学院腐蚀与防护专业 ,现在中国石油管道公司沈阳调度中心从事管道管理工作。孙新宇   工程师 ,1968 年生 , 1991 年毕业于北京石化学院化工机械设备专业 ,现为中国石化股份有限公司洛阳分公司油品车间设备主任。曹旦夫   工程师 ,1971 年生 ,1993 年毕业于石油大学 (山东 )应用化学专业 ,现在徐州华冠石化公司技术部从事炼厂和油田化学用剂的研究及应用工作。董贤勇   工程师 ,1971 年生 , 1996 年毕业于石油大学 (山东 ) 石油工程专业 ,现在胜利油田浅海公司从事注采管理等方面的工作 ,同时在石油大学 (山东 )攻读博士学位。邱春斌   工程师 ,1968 年生 ,1993 年毕业于西安石油学院电气自动化专业 ,现在中国石油股份公司西气东输管道公司上海市场分部从事技术管理工作。陈  晖   工程师 ,1971 年生 ,1993 年毕业于北方工业大学工业自动化仪表专业 ,现在石油大学 (山东 )石油仪器仪表研究所从事石油电子仪器的开发与应用研究工作。李小瑜   工程师 ,1967 年生 ,1989 年毕业于石油大学 (山东 )油气储运专业 ,现在中国石油天然气管道工程有限公司工艺室工作。汪春付   工程师 ,1970 年生 ,1992 年毕业于西南石油学院化学工程专业 ,现在中原油田分公司天然气管输处从事技术管理工作。虞庆文   工程师 ,1969 年生 ,1990 年毕业于北京航空航天大学材料科学与工程专业 ,现任中国石化集团管道储运公司新乡输油处洛阳输油站站长。李选民   副教授 ,硕士生导师 ,1963 年生 ,1985 年毕业于中国人民解放军空军后勤工程学院油料储运专业 ,现任空军后勤学院油料系物资油料管理教研室主任 ,为中国矿业大学能源学院安全技术及工程专业的博士研究生。周  明   工程师 ,1971 年生 ,1992 年毕业于石油大学 (山东 )生产过程自动化专业 ,现在中国石化管道储运分公司运销处从事输油自动化工作。吴宏斌   助理工程师 ,1962 年生 ,1994 年毕业于原中国石油天然气管道局职工学院计算机应用专业 ,现在中石化管道储运分公司沧州输油处从事仪表计量管理工作。孙兆强   工程师 ,1964 年生 ,1987 年毕业于原中国石油天然气管道局职工学院线路工程专业 ,现在中石化管道储运分公司襄樊输油处从事输油管理工作。·16·第 23 卷第 3 期                  油  气  储  运       O E A )23 3 ( o. 183) 25 ,2004S A ap s il O 2004 ,23 (3) 1~ in of to A Y· O 2004 ,23 (3) 5~ of is be to in of In to of an on to as of of is is to in et O 2004 ,23(3) 7~ an in of In to of to a of of et o - O 2004 ,23 (3) 10~ 12.—2—
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