世界长输天然气管道综述.pdf

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1、 一 第 1 8卷 第 3期 2 13 0 0卑 9月 天 然 气 与 石 浊 Na t u r a |Ga s An d On v0 】 1 8 No 3 S e p t 2 000 文章编号 ： i 0 0 6 - 5 5 3 9 ( 2 0 0 0 ) 一 0 0 0 9 1 l “ 西 气东输 ” 专 题论 文 世界长输天然气管道综述 阎光 灿 。- 。 。 。 ( 四川石油勘察设计研 究院 ， 四J I i 戚都 6 1 0 0 1 7 ) 摘要： 随 着世界 对 天然 气这种 优质清 洁能 源 和燃料需 求量 的 不断增 长 和大批边 远 气 田的 开发 ， 2 O世 纪 7 0年

2、 代以 来 ， 世界 天然 气长输 管道 得 到 了迅速 发展 天然 气长输 技 术 水平得到了很大提高。 近 2 0多年来， 我国天然气长输技术也有很大的发展， 有的 已达到 了 世界先进水平 ， 但很多方面与世界先进水平还存在不同程度的差距 “ 西气东输” 工程建设 是我国实施西部大开发的重大举措 ， 它为进一步发展我国的天然气长输 管道和进一 步提 高我国的天然气长输技术水平提供 了新的机遇和挑战 了解 当前世界 天然气长输技术水 平及其发展趋 势， 对高质量 高水平建设好“ 西气东输” 工程， 使我 国天然气长输技术全面赶 超世界 先进水 平 ， 无疑是 大有裨益 的。 关 键 词 ：

3、里 生 ； 墨 堡 ： 管 道 长 j 甸 皂 盼z 兰 中圉分类号 ： T E 9 7 3 1 文献标识码 ： A J 1 世界天然气长输管道 现状 目前， 世 界上 油气 长输 管道 总长度 已超 过 2 0 0万 k m， 其中天然气管道约占 7 O ， 达 l 0多 万 k m； 美国约为 6万 k m， 前 苏联 约为 2 0多万 k m， 分居世界前两位 本世纪 7 0 、 8 0 年代是全球天然气管道建设的 高峰期 全世界现有天然气管道中， 约有 1 3 建设 于 8 0年代， 几条世界级的大型输气管道， 如美国 和加拿大台建的阿拉斯加公路输气系统、 横贯地 中海的阿一意输气管道

4、、 前苏联的乌连 戈伊至中 央地区及西欧的 6线输气系统等， 都在 8 O年代建 成 。 9 o 年代以来， 全球范围内的输气管道建设速 度虽有所放慢， 但输气管道 的建设活动依然很活 跃， 除前苏联和中国外， 世界天然气管道仍以平均 每年 1 4万 k m的速度增长 ，表 1 列出了 9 0年代 以来美国和世界输气干线建设情况 ( 不包括独联 体和中国) 表 1 1 9 9 1 1 9 9 7 年世界新建输气干线长度 单位 ： k m 1 9 9 8年 ， 美国计 划新 建天然 气管道 6 8 9 9 k m 美国 外地区计划新建 l 0 7 7 2 k m 进入 9 O年代， 前苏联解体不

5、久 ， 俄 罗斯 由于 财政收八减少 天然气产量下降， 输气管道建设有 所放慢 ， 1 9 9 4年建成 的输气 干线只有 1 8 0 0 k m， 据统计 ， 1 9 9 1 1 9 9 5年期间 独联体新建输气干 线只有 l 万多 k m。 另据俄罗斯“ 天然气工业” 杂志 载， 规划中的俄 罗斯雅马尔至欧洲 ( 德国边境) 的 收稿 日期 ： 2 0 0 0 0 7 0 3 作 者简升 ； 阎光灿 ( 1 9 3 9) ， 男 ， 重庆人 ， 副译审 ， 1 9 6 5年毕业于四J I ： 外语学院 ， 现在 四J I l 石油勘察设计研 究院从事翻 译 、 情 报工作 ， 1 9 9

6、2 年 获国家科委全 国优秀情报成果三等奖 电话 ： ( 0 2 8 ) 6 0 1 4 4 7 7 。 维普资讯 http:/ 1 O 天然气与 石 油 全长 8 4 7 k m的输气干线系统中， 位于波兰境内 总长有 6 6 5 k m、 双线、 l 4 2 0 m m的第一期工程己 于 1 9 9 6 年完成， 第二段管道的建设于 1 9 9 8年完 工 。 在中国 ， 在 1 9 9 6年建成了南海崖 1 3 1至香 港 的长 8 0 0 k m、 直径 7 1 1 m m 的海底管道 之后 ， 1 9 9 7年又建成 了陕京输气管道 ， 全长近 9 0 0 k m， 直径 6 6 0

7、 mm。 2 世弄天然气长输管道的发展趋势 2 O世纪后 期， 世界科学技术突飞猛进， 电子 计算机的迅速发展和推广使用 ， 新材料 、 新设备、 新工艺的开发与更新换代 ， 把世界油气管道工业 推进到了人 们喻之为“ 新的技术革命” 的时代。由 于天然气 产地越来越远离主要 肖 费中心， 为 了获 得最佳输气效益 ， 天然气长输管道呈现 出了以下 几种主要的发展趋势。 2 1 长运距 天然气产量和贸易量的不断增加， 采用超长 管线输送天然气已技认为是最为经济的方法 。近 2 0几年来， 欧美各国投入了大量资金建设一大批 长距离 、 大 口径输气管线 。 美国为 了开发利用阿拉斯加的天 然气资

8、源 ， 于 1 9 8 0 1 9 8 6年建成了美国横贯阿拉斯加输气 管线系统 ， 该系统贯穿阿拉斯加和加拿大境内， 向 美国本土 4 8个州输气， 总长达 7 7 6 3 k m。 苏联 至 1 9 8 7年 ， 输气管道 的平均 长度 已近 2 0 0 0 k m， 天然气 的平均运距猛增： 1 9 9 0 年是 1 0 年前的 1 4 倍 ， 2 0 年前的 3倍， 3 O 年前的 4 6 倍 。 2 2 大 口径、 高压力 建设大 口径管道的经济性是十分明显的。增 加管道直径和提高输送压力 ， 第一 ， 可以提高管道 的输送能力。在其他如输送压力( 7 5 MP a ) 、 温度 (

9、 4 0 “ C) 相 同条件下 ， 管径越大 ， 输气能力越高； 在其他如管径 ( 7 2 0 ra m) 、 温度( +4 0 ) 等相 同条 件下， 输送压力越高 ， 输气能力越大。 第二， 可以大 量节约投资和钢材消耗 。 一般来说， 在输气量可以 较准确预、删的情况下， 建一条高 压大 口径管线 比 平行建几条低压小管线更为经济。 有人计算 ， 一条 9 mm管道的输送量是 3 0 4 mm管道的 l 7倍 ； 一条输送压力为 7 5 MP a 、 管径为 1 4 2 0 m m 的输 气管道可代替 3 条压力为 5 5 MP a 、 直径为 1 0 0 0 mm的管道 ， 但前者

10、可节 省投 资 3 5 ， 节省钢 材 l 9 。前苏联采用大 口径多层壁管线输送 秋明油 田天然气 ， 钢材耗量降低 了 2 3 一2 5 ， 净投资 节 省 了 l 5 一 l 6 ， 全 部 费 用 节 省 了 1 4 一 l 5 。 前苏联是大 口径天 然气长输管道最 多的国 家 。俄罗斯天然气股份公司拥有的直径超过 1 m 的长输管道占输气管道总长度的 6 0 以上 ， 见表 2。 表 2 俄 罗斯天然气股份公 司输气干线长度 管道采用的最 高输气 压力， 在 一定程度上反 应 了一个 国家输气管道的整体水平。目前世界陆 上输气管道的最高设计 压力为 ： 美国 1 0 MP a ，

11、前 苏联 7 5 V I P a ， 美国 7MP a ， 德国和意大利 8MP a 。 海底输气管道的设计压力一般较高， 如阿一 意输气 管道横穿西西里海峡段的设计压力为 1 5 MP a 而 发生事故时压气蛄的出口压力可高达 2 O 5 M P a 。 我 国四川气 田万一 卧输 气管线 的设 计 压力达 到 8 0 MP a ， 大 天 池 输气 干线 的 设 计 压 力 为 7 6 M Pa。 2 3 高度的自动化遥控 当代输气管道的自动化管理和遥控水平相当 高， 并不断朝着更高的层次发展 。 自动化与通信系 统发展速度之快 ， 已使该系统设计水平的高低 ， 常 维普资讯 http:/

12、 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载w w w . b z f x w . c o m第l 8 卷第3 期 司光灿： 世界长输天然气管道综述 常被作为评价某一天然气储运工程现代化水平的 依据 。 现代输气管道 自动化管理多采用 S C A D A系 统。在国内外输气管道设计中， S C A D A系统 已成 为 必 不可 少 的选 择 已成 为管道 系统 管理 和控 制 的标准化设施 ， 压气站、 计量站、 调压站、 清管站 、 阴极保护站等均 由S C A D A系统实行遥控。S C A D A系统的主要发展趋势有： ( 1 ) 采用容量更大 、 存取速度更

13、 高的外存储器 以激 光技术为基础的 光盘将取代现有的磁盘和磁带； ( 2 ) 采用更逼真的 三维采色图形 显示器 ， 操作员可以从显示器上 观察到 压气机组、 控翩 网等工艺设备 三维图像 ： ( 3 ) 开发 功能更强大 的 S C A D A系统软件和 应用 软件 ； ( 4 ) 采用人工智能和 专家系统技术使 S C A - D A系统智能化 2 4 输气干线网络化 人们从长期的天然气开发和利用的经验教训 中认识到， 单条输气管道具有很大的局限性 在条 件允许的情况下， 将若干单条输气管道相互连通 ， 形成管线网 ， 则具有许多优越性 主要表现为 ： 多 气源供气 可提高供气的可靠I

14、生； 有利于拓展天然 气市场 ； 有利于充分利用输气管道的能力 不会因 某一气源的衰竭而出现无气 可输的管道或管段 ； 有利于提高输气调度的灵活性等。 当今世界上 已先后形成 了一些洲际的、 国际 的、 全国I 生的和地区性 的大型输气管同 ( 1 ) 前苏联统一供气系统 前苏联统一供气系 统是 当今世界上规模最大的天然气输送管同 至 1 9 9 0年束 ， 该系统有干线输气管道 2 2 5万 k m， 连接着 5 0 0多个气 田， 9 0 7座压气站 ( 共 3 8 5 0台 压气机组、 总安装功率 5 0 0 0万 k W) 、 4 6 座地 下 储气库( 总储气能力为 2 8 3 2

15、亿 m。 ) 、 d 5 0 0座配气 站 、 6 座天然气加工处理厂和约 1 5 0 0 0 个城市和 居 民区。系统总输气能力( 包括支线) 超过 1 0 0 0 0 1 0 m。 a ； 固定 资产总值 ( 不包括 城市供气管 网) 约 6 5 0亿卢布 占整个燃料部门固定资产总值 的 6 8 。 ( 2 ) 欧洲输气管网。 整个欧洲是当今世界上输 气管道密度最大的地区。 输气管道密密麻麻 ， 纵横 交错 组成了一个从东( 欧亚边境) 到西( 大西洋) 、 从南( 西西里岛、 直布罗陀海峡) 到北( 挪威北海 ) 的输气管网群 如今 ， 天然气可从欧洲任何一个角 落输送到每一个消费区 (

16、 3 ) 北美输气管网。在北美洲 从加拿大到美 国到墨西哥形成 了庞大的输气管 网系统。1 9 9 3 年 ， 北美商 品气产量为 6 7 9 6 8亿 m： ， 天然气干线 管道达到 5 0多万 k m 这 些管网将北美 的主要产 气区( 如加拿大西部、 墨西哥湾的海 上部分、 陆地 上的得克萨斯 、 路易斯安那及俄克拉何马州) 与美 国、 加拿大和墨西哥的约 8 5 0 0万个 天然气用白 连接起来 ， 并向这些用户供气。 ( 4 ) 北非一 欧洲输气系统 北非一 欧洲输气系统 包括阿尔及利亚至意大利和阿尔及利亚至西班牙 两大输气管道 工程 阿一 意输气管道从阿尔厦利亚 通过突尼斯、 穿越

17、地中海而进入意大利的西西里 岛， 全长 2 5 0 0 k m 管径 l 2 2 0 mm 设 8座 压气 站 阿一 西输气管道从阿尔及利亚穿越直布罗陀海 峡后进八西班牙的塞维利亚 ， 全长 l 4 3 4 k m， 菅径 l 2 2 0 mlT 1 ； 该 管道从塞 维利亚 一直 延伸 到葡 萄 牙、 法国和德国。 阿一 意和阿 西两大输气系统分别在意大利和 西班牙与欧洲输气管网连通 ， 形成了当今世界上 第一个洲际输气管网 从发 展趋势看 ， 未来世界输气管网建设将 向 深 度和广 度发 展 ， 具体 表现 在 ： ( 1 ) 欧洲输气管网规模将继续发展和扩大 ， 目 前欧洲围绕着俄罗斯和

18、北海两大气源 正在建设 或舰划建设几项大的输气管道工程： a 亚马尔一 欧洲输气管道 。 该管道 系统起于有 9万亿 m 天然气探 明储量的俄罗斯亚马尔半岛 经俄罗斯、 白俄罗斯、 波兰进人德国并与欧洲输气 管 网连接 。 线路长 d 8 7 4 k m( 有的资料为 5 8 0 2 k m 或 6 4 3 7 k m) ， 管径 l 0 2 0 1 4 2 2 mm， 设计 压力 7 4 8 3 MP a 设 3 4座压气站； 包括 6条平行干 道和支 线在 内， 整个系统 管道 总 长达 4 0 2 3 2 4 8 2 7 9 k m， 单条 干线管道的输气能力为 2 8 l 0 一3 2

19、 l 0 m ， a 亚马尔一 欧洲输气管道 既是俄罗 斯， 也是欧 和世界上跨世纪的最大输气工程 。 b ， 横贯北海的互联工程 该工程是沿 Z e e p i p e I B管道 和欧洲管道 ， 铺设一条从英 国巴克顿到 比利时泽布腊赫的输气管道， 管径 1 0 l 6 m m， 长 2 4 1 k m， 投资 1 7 3亿美元。该管道将把英国的天 然气管网与比利时 欧洲大陆管网连接起来， 维普资讯 http:/ w w w . b z f x w . c o ml 2 无然气与 石 油 c - 挪威 输 气 工 程。该 工程 是 从挪 威北 海 D r a u p n e r E平台到法

20、 国敦刻尔克铺一条 长约 8 3 0 k r a的输气管道 。 为使该管道与法 国北部的输气管 网并网， 法国天 然气公 司还将从敦刻尔克建设 一 条 7 1 k m的输气管道 。 除上述工程外， 整个欧洲几乎所有国家都 有 新建和扩建输 气管道的规 划， 许多项 目已经开工 建设。 大批输气管遭的建成 ， 将进一步扩大前苏联 统一供气系统和欧洲输气管同的规模。 ( 2 ) 今后若干年 内， 东南亚地区将是世界上天 然气管道和输气管阿建设最活跃的地区之一。东 南亚地区有丰富的天然气资源， 目前探明储量达 3 8 0 0 0 l 0 m 以上。这些气田的开发 ， 预计需建 5 0 0 0 k m

21、的输气管 阿， 最小输气能力应达到 3 2 1 0 m d 。东南亚各国和各国之间都有建设 新的 输气管道和建设输气管网的规划， 各项工程都计 划到下个 世纪初完成。为了将暹 罗湾、 北苏 门答 腊、 加里曼丹 、 沙捞越 、 沙巴及文莱等地生产的天 然气输送到泰国、 新加坡、 菲律宾等地用户 ， 规划 建设一条横贯东盟管线 。该管线的干线将 暹罗 湾为起点， 经泰国、 马来西亚、 苏门答腊、 爪畦岛和 婆罗洲 ， 最后到达菲律宾的吕宋岛； 分为 7段干线 和 d条支线 ， 全长 6 2 7 5 k m， 其 中有 l 0 9 4 k m 的 海底管线， 将设 2 1 个 压气站、 估算投资为

22、 1 0 0亿 美元。 该管线建成并与各国原有管线并阿后， 将形 成横贯东盟各国的东南亚大型输气管网 ( 3 ) 跨国输气管道建设和规 划与 日俱增。当 前， 跨国输气管道建设和规划活动异常活跃。 除前 述一些跨国管道外， 欧洲、 北美、 南美、 亚洲、 非洲 和大洋洲都有许多跨国输气管道正在建设或规划 建设之中。规划中与我国有关的跨国输气管道有 方案长度为 3 3 6 6 k m， 管径为 1 0 2 0 m m 、 输气能 力为 l O D 亿 m a的 中俄输气 管道和方案长度为 6 0 0 0 k m、 管径 为 l, 1 4 0 m l T I 、 年输 气量为 3 0 0 亿 m

23、的土一 中 日“ 丝绸之路” 输气管道。可 预言， 大量跨国输气管道 的相继建成并与原有各大输气 管网并同之时 ， 便是垒球统一输气管冈形成之 日。 2 5 重视老管道修复和改造 一些国家、 如美国、 英国、 加拿大、 俄罗斯等， 由于管道工业发展较早， 许 多老的输气管道 已服 役 3 O多年 ， 不同程度存在着些不安全 因素， 生 产能力下降。 为了保证输气能力 ， 提高输气管道的 技术和生态安全性和降低能耗 ， 它们 已把相当大 一部分的注 意力和资金转 向“ 3 R” ( 即管道修理、 修复和更换) 技术。 根据西方大多数管道逗营公司 的经验 每年进行修复的管道里程数 ， 大致为新建

24、管道和更换管道总里程数的 2 5 5 0 。 1 9 9 2 年 上半年 ， 西方工业发达国家连续三次分别在英国、 意大利和美 国召开管道风 险评价、 修复及抢修技 术研讨会 ， 这 充分说明管道 修复 的紧迫性和重要 性 。 9 D 年代， 美国每年有数千公里管线要经过试 压、 核定， 决定是否需要修复或更换。美国每年 大约要修复 8 0 0 0 1 9 3 0 0 k r n油气管道 ； 最近几 年美国管道大修费用每年大约为 6亿美元， 在管 道 总投 资 中， 用于 老管道 修复 的费 用占 6 0 以 上 俄罗斯对老管道的修复和改造越来越重视 1 9 9 1 1 9 9 5年 ， 计

25、划修复和改造 输气管 道 线路 3 8 3 0 k m， 而实际只完成了 l 4 0 0 k m。 按天然气工 业部门编制的中期和长期规划 ， 到 2 0 0 0年要修复 输气管道 1 3 8 0 0 k m， 但管道修复实际完成的还不 到 5 0 ， 每年约为 8 0 0 9 0 0 k m； 2 0 O O 一2 O 1 0年 计划修复输气管道 3 8 3 0 0 k m， 预计 1 9 9 6 -2 0 0 0 年是老输气管道改造最紧张的时期 。 在中国， 目前也正着手对四J I I 天然气管网进 行改造 。 3 世弄天然气长输技术发展水孚 2 0世纪 7 0 年代和 8 0 年代是世界

26、输气管道 发展的高峰期 ， 其建设速度明显超过输油管道。 与 此相适应 ， 输气管道技术在这一时期的发展也是 最快的。到 8 0 年代中期 输气管道技术已达到一 个相对稳定的水平。 之后 输气管道的建设速度有 所放慢 ， 输气管道 技术也没有突破性 的进展。因 此， 2 0 世纪 8 D年代中后期的输气管道技术 ， 基本 上代表了当今输气管道技术的国际先进水平。 3 1 先进的勘察设计技术 3 1 1 可 靠的输 气管道 设计 方案 管道的输气能力( 或称设计输气量) 是确定管 维普资讯 http:/ 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载w w w . b z

27、f x w . c o m第1 8 巷第3期 阎光灿 ： 世界长输天然气管道综述 l 3 道设计方 案的主要基础+ 它既要满足用户的需求 又要确保管道运营的经济性 。即衡量输气管道设 计方案水平主要标志是 ： 管道的设计输气能力与 其运行期间的实际输气量的匹配程度。不单要求 这二者在某一计划期 内的静态总量的匹配 ， 而且 要求在同期 内的任一时期还要达到动态的匹配。 这就要求管道的规划和可行性研究阶段， 落实或 尽可能准确地预测气源供应量和用户需求量的变 化规律 ； 另一方面还应要求管道设计方案有足够 的调峰能力( 或称“ 流量弹性” ) 。国外 7 0 、 8 0年代 建成的输气管道大多数

28、较好地解决 了这一问题 之所以管道至今在满负荷或接近满负荷状态下运 行 ， 那是固为 ： a 依 靠长期合 同， 确保有可靠的、 稳定 的气 源 ； b 对用气量的长期和短期变化作 了全面的、 准确的分析和预测 ； c 与其它输气管道连接成管网， 增强 了调峰 能力 ； d 利用管道 自身贮气( 或称末端贮气) 和地下 贮气库分别作为短期和长期调峰手段； e 利用计算机辅助设计( c AD ) 对输气管道设 计进行多方案、 多工况的模拟与优化 。 3 1 2 先进 的线路 勘察 测量技术 管道选线的基本 原则是尽 可能走较短 的路 线。目前的设计施工技术已能使管道通过大型河 流、 湖泊、 海洋

29、、 招泽 、 沙漠、 高山、 冻土带 、 地 震带 等各种特殊的、 恶劣的地段和障碍物， 这就为选取 短路线提供 了可能性 。但还要满足费用最佳化原 则 ， 即选取线路最短投资摄低的线路作为最佳路 线 。 最近 3 0 年中， 勘察测量技术经历了一个大的 发展阶段 。目前国外选线 ， 一般都是利用卫星图 片、 航测图纸及遥感测量所得的资料作为研究线 路的依据。 这不但工效高， 而且可以正确地了解整 个 线路走 向地带的地形地貌、 水文情况、 土壤类 别、 土壤导 电率、 土壤导热系数等工艺设计 数据 国外规定选定的线路长度不得超过航空距离的 1 2 。苏联要求选定的线路长度不允许超过当地 测量

30、直线的 8 1 0 ( 山区除外) 美国阿拉斯加输气管线的线路勘测 ， 采用传 统 的和先进的摄 影技术 ， 从 U 2飞机和 N A S A的 C V 9 9 ) 飞机上拍摄了懈地面情况 。地面以下的数 据 ， 通常是采取钻孔取样分析获得。 阿拉斯加管线 处于北极地区， 若按 2 5 m间距钻孔取样 ， 将耗费 2 D多亿美元， 经济上是不合算 的 为了获得 每米 管线走 向带尽可能准确的数据 专 门研究了一种 分辨率为 5 0 0 0 0 0 0： 1 、 频率为 5 0 0 MH z 、 音量抑 制范围为 1 8 0 d B的脉冲凝聚雷达仪 利用这种雷 达仪， 可直接 获得 2 5 m深

31、度以 内土壤类型 、 冰冻 与解冻深度、 地下水等地下数据 。为了减少误差， 确保测量数据的单值符台性， 在阿拉斯加管线选 线 中， 使用了垒天候的美国空军卫星定位 系统 ， 该 系统的定位精度小于 1 0 m，使用 T e x a s 研 究所的 全球导航仪 T 1 d 1 0 0 + 可达到 1 m 的定位精度 ； 通 过适当改进 ， 误差可控制到 1 c m以下 在阿拉斯 加管线施工中， 为了掌握和记录施工进展情况 ， 采 用 了彩色视额摄影 技术， 决策者 们可通过录像片 决定是否应采取快速的有针对性的措施。 前苏联在管线线路勘察中 ， 主要采用航空测 绘技术 ， 并开发了相应的软件程

32、序， 对航测数据进 行计算机 自动化处理 ， 建立 了勘测 自动化系统 ， 这 可大大缩短勘察周期 大大减少了野外工作量 ， 提 高设计所需资料 的质量， 提高勘察 自动化作业的 水平 ， 获得显著的经济效果 ， 前苏联勘测 自动化系统具有以下作用 根 据地质资料选择管线线路最佳走向， 选择站场设 施布置 ， 选择各种不同河流、 山谷 的穿跨越方式 ； b 编制线路和站场大 比例摄影 图或平面图； c 编 制不同比例的剖面图； d 编制设计文件 ， 提高编制 文件质量， 提高劳动生产率 ； e 减少 外业工作量 ， 缩短外业时间； f 相对减少野外勘察人员人数。 前 苏联勘察设计单位为进行 自

33、动化工程测 量， 一般配有的仪器有： 带有电子坐标仪和磁性载 体的自动记录立体测量仪、 1 8 1 8立体坐标测 量 仪、 立体测图仪、 电子描图仪、 翻译显示器、 立体测 图器、 航摄纠正仪等等。 开发 出了一批先进的勘察测量装置。 G P S ( 垒 球定位 系统) 可利用卫星确定地球表面任一点的 精确位置 ； “ t o t a l s t a t i o n ” ( 总站 ) 则可测量 预定点 位的水平和垂直角度及距离。 3 1 3 采 用 高标 准的设计 规 范 为了使新建输气管道的技术水平有一个高的 维普资讯 http:/ w w w . b z f x w . c o m天然气与

34、 石 油 起点， 当今输气管道 的设计都倾 向于采用高标准 的设计标准或规范 美国机械工程师学会的规范 A S ME B 3 1 8 输气和配气管线系统 ， 是 目前国际 公认 的高标准 的输气管道规范， 一些 国家等同或 等效地采用该规范 ； 一些国家则以该规范作参考 ， 制定 出了本国的相应规范。 如， 英国的 I GE T C I 、 德 国的 D V G W 燃气规程、 荷兰的 N E N( 0 9 ) 等 ， 这 些综合设计规范 比较接近美国的 B 3 1 8规范， 有 些地方比 B 3 i 8 要 求更严格 ； 加拿大的 C S A Z 8 4 规范， 要求具体、 明确， 但不够全

35、面 ； 法 国的 7 0 8 i 规 程 只有 一 些 安 全 方 面 的要 求。前 苏 联 的 C H n l 2 0 5 0 6 8 5 大型管道 标准 ， 适用于输气管 道 、 原油和成品油管道的设计 ， 其规定较为详细和 严格 。独联体一些国家的管道设计 ， 仍沿用此标 准 。 3 1 4 现代化 的设计 方 法和设计 手段 现代工业的飞速发展和尖端技术的不断出 现 ， 给勘察设计工作提出了更高的要求。一方面 ， 工作量不断增加， 设计质量要求越来越高； 另一方 面 ， 要求缩短设计周期 传统的设计方法、 设备和 组织形式 已不适应 当今 科技进步的要求 ， 不利于 设计领域中先进科技

36、成果的推广应用， 已成为提 高设计质量和缩短设计周期的严重障碍 而以现 代计算技术为基础 的设计 自动化系统 ， 不仅可 大大提高设计工作效率、 缩短设计周期、 提高设计 项 目的技术经济指标水平 ， 而且可以使设计人员 从因循守旧的劳动中解放出来， 摆脱繁重的手工 操作， 集中精力去解决设计中的重大原则问题 ， 去 寻找新的工艺方案和设计方案， 去开发新技术。 在工业发达国家 ， 设计过程的计算机化 ， 已经 成为设计单位提高自己在设计市场竞争能力的一 个 重 要手 段 。 当前已开发出来的现代化设计技术有 ： a C A D技术 在输气管道设计 中， 现在已普 遍采用 C AD技术， 所有

37、设计计算均 由计算机完 成 ， 计算机出图率 已达到或接近 1 0 0 ， 比传统方 法 大约快 9倍。飞速发展的 C A D硬件和软件系 统 ， 使设 计质量和效率不断提高。 配置有完备的硬 件设备和各种软件的 C A D工作站 ， 具有友好的用 户界面 使用起来非常灵活方便 。 四川石油管理局 勘察设计研究院用 C A D进行工艺方案设计， 已达 到 1 0 0 H； 用于数据计算 ， 达到 8 0 出图率达到 9 5 ，2 b ， 计算机模拟技术。 与C A D技术密切相关的 模拟技术是 现代输气管道设计的必备工具， 设计 人员利用 C A D系统中配置的输气管道模拟轵件 ， 可 方便、

38、 迅速、 灵活、 全面地模拟管道 系统在 各 种条件下的运行工况， 从而对各种设计方案的可 行性和合理性作出评价 国外已开发出多种商业 化输气管道模拟轵 件， 如 T G N E T， G r e g g ， S t o n e r ， S I MO N E ， L I C等， 目前基本上都推出了微机版本 ， 有些还推出了最新的 Wi n d o w s 版本 模拟软件既 可用于输气管道 的设计过程， 又可用于管道 的运 营管理 ； 既可用于模拟正常工况， 又可用于模拟事 故工况； 既可用于模拟现有管道系统， 又可通过模 拟找出现有系统的薄弱环节 ， 从而为系统扩建或 改造提供依据 c 优化技

39、术 输气管道的优化设计越来越受 到重视 输气管道的优化设计主要包括管径 、 壁 厚、 管材、 输气压力、 压气站 布置和压气机组的配 置、 储气库位置 、 类型和 容量、 各种情况下的调峰 方案等 对输气系统进行全面优化的工作量相当 大， 世界上尚未开发出输气管道优化设计 专用软 件， 目前主要采用方案对 比和局部优化相结合 的 方法选取最优方案。 d 模块化设计与模 型技术。当今的压气站和 气田集输站场普通采用模块化设计， 大大 减少了 设计工作量 。9 O 年代初 ， 前苏联 压气站模块化设 计程度， 多数站 已达到 1 0 0 。 与模块化设计相配 套的一项技术称为模型技术， 它通过制作

40、 比例精 确的缩尺模型来确定总 图布置 、 模块组装及管线 安装的具体方案。 3 2 采用较高压力等级和高质量的管线管 随着输气压力的提高， 世界管道用管钢级不 断向高强度和超高强度钢级发展 。到 2 0世纪 9 0 年代 ， 世界天然气管道钢管管材 与制管技术发展 到了一个新的水平 。 3 2 1管线管规格 和 管材 目前， 世界上干线输气管道均采用高强度台 金钢 ， 其性能主要表现在强度、 韧性和可焊性 3个 方面。 采用高强度合金钢 ， 是提高管道设计压力的 维普资讯 http:/ 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载w w w . b z f x w .

41、 c o m第l 8 卷第3 期 间光刖： 世承长输天然气管道综述 主要途径 ， 这又能减少钢材耗量 ， 降低工程造价 为满足提高设计 压力的要求， 专家 们不断致力于 钢管规格( 钢材等级) 提高方面的研究。按国际上 用得最广泛的油气输送用钢管规范 A P I S p e c 5 L， 国 外建造 的输气管道 如果 在 2 0年前 采用的是 X6 D 级 以下管材的话 ， 那么自 7 O年代以来 绝大 多数都选用 A P I 5 L6 0级 上的管材， 至 9 O年 代 ， X7 D 和 6 5已成为主要的管道 用钢 现在 已 能生产大 口径、 钢材等级为 X8 D 和 x 0 0的管子：

42、X8 0 级管材 已列入 A P I 5 L标准并 已有采用的事 例。 xl D 0 级钢号具有冲击韧性大、 可焊性强、 抗玲 脆性能高等优 点， 向 Xl 0 0钢级过渡将在节约管 子金属、 减少管子壁厚和重量等方 面带来不少的 经济 效益 。 韧性决定钢管的断裂特性 钢管的断裂形式 分为脆性断裂和延性断裂 脆性断裂即为管材温 度等 于或低于韧脆转变温度时发生的断裂， 输气 管道一旦发生这种断裂 ， 将导致重大事故。因此 ， 管材的低温韧性对低温输气管道特别重要 当今 冶金技术的进步使管材的韧脆转变温度值大大降 低 ( 可达到 d 0 下) 管材的低温韧性大大改 善 。目前， 人们已将研究重

43、点放在了延性断裂上。 延性断裂是管材温度高于韧脆转变温度时发生的 断裂 ， 在设计中可适 当选择高韧性的管材以提高 钢管对延性断裂的止裂能力。这种止裂能力常用 V型缺 口夏 比冲击功 C V N值和落锤撕裂试验 的 断 口剪切面积 比S A 来评价。各国对 S A 值的 要 求不尽相 同 一般 在最低运行温 度下应满 足 S A 8 5 。 可焊性是保证钢管焊缝质量和性能的重要因 素 ， 常用碳当量表征， 管材的碳 当量一般应控制在 0 4 以 下， 实 际 上 大 多 数 制 管 厂 均 控 制 在 0 3 5 以下。 前几年， 人们又进行 了豫人的研究表 明 ， 碳当量对低碳微台金的砖裂纹

44、敏感性评价并 不完全适用， 于是又提出了冷裂纹敏感性系数这 个新 的指标 ， 例如美 国 A m o c o公 司规定 ： 对含碳 量低于 0 1 2 的管锕， 其冷裂纹敏感性 系数不得 超 过 O 2 O 。 3 2 2钢 管与 制管技术 目前世界输气干线管道用的钢管有直缝管和 螺旋管两大类， 前者约占 7 5 一8 0 ， 后者约占 2 0 2 5 。在 9 0年代， 直缝管的制造仍以传统 的 U O E法为主， 囡 U O E管 质量 稳定， 可靠性高。 为改进 U O E管 生声线投资大、 灵活 性差等不足， 后来出现了一些新 的直缝管制造工 艺， 如 J C O E 法、 R B E

45、法( 滚压冷扩径) 、 多辊滚轧法等， 用这些 工艺制造的直缝管的质量接近 U O E管 此 采用 E R W 高频电阻焊生产的直缝管， 其质量和可 性 已有很大改进 多年来螺旋管一直用于输气管道 ， 但 由于其 质量难以保证 ， 事故机率比直缝管高 ， 直径受到板 材限制 等， 迄今 所占 比例较 小， 且呈 日趋减少之 势 3 3 有效的综合防腐措施 国内外输气管道外防腐普遍采用防腐 层和阴 极保护相结合 的综台措施。国外使用较多的 防 腐涂层主要有煤焦油瓷漆、 熔结 环氧树脂 ( F B E ) 、 挤出聚乙烯及跨缠胶带。阴极保护仍分为强制 电 流保 护和牺牲 阳极保 护 。 9 0年代

46、国外对外防腐层从改进涂层性能、 开 发复台防腐层结构和拓展涂层运行方面开展了一 些研究， 并取得了新的进展。 据 1 9 9 5 年t P i p e l i n eGa s J o u r n a l 1 O月号报 导， 美国 R e i l I y工业公司最新开发 出了一种以环 氧树脂为底层 、 以煤焦油瓷漆 为外覆盖层 的新型 管道 防腐层结构 。这种结构幸 町 用上敷层煤焦油的 潜热使下敷的环氧树脂底层得到充分固化 从而 达到突出的粘结整体性和高温抗阴极剥离能力。 这是因为环氧树脂底覆盖层具有突出的与煤焦油 瓷漆外覆盖层粘结 力， 而煤 焦油瓷漆具有优 异的 长效抗水性 国外对三层挤

47、出聚 乙烯 ( P E ) 涂层的应 用研 究取得了新进展 最显著的有 为提高复合徐层 的高温粘接强度 ， 实现了两种转变 即首先由低镕 点胶粘剂 向热熔型转变， 接着又向烯基共聚物转 变； b 对 P E类 型的选 择上 ， 采用 有低溶 指 标、 f 阡 加 台适稳定技 术之高密度聚乙烯 ， 呈逐渐增 长的趋势。 现场补 口涂料近年 来也出现了 些 新的进 展 ， 如开发 出了一种“ 注模工艺” ， 它将管道覆盖层 与现场补 口覆盖层焊接在一起 ， 使它f r i n g 互粘结 维普资讯 http:/ w w w . b z f x w . c o m天然气与 石 油 起来。 应用“ 注模工艺” ， 覆盖层质量完全可以达到 工厂预制三层聚乙烯覆 盖层管遭涂层的质量。 在阴极保护的测试技术、 数据处理和维 护管 理方面， 国外使用遥测技术 ， 实现了微机化管理； 研究出了以知识库为基础的阴极保护专家诊断装 置 ， 制定出详细的评价程序。一旦鉴定出故障， 专 家系统模块便 能诊断故障 ， 确定原因并提出补救 措施。 国外阴极保护站大多无人值守 ， 整流器置于 野外 ， 由控制