油气管道技术现状与发展趋势

油气管道技术现状与发展趋势王功礼王莉中国石油天然气股份有限公司规划总院摘要近几十年来，中国长输管道技术不断发展，水平逐渐提高。

特别是高凝含腊原油的加热输送、原油热处理及加剂综合处理工艺、天然气管道的设计和施工技术已达到或接近国际先进水平。

文章简要论述了国内外在原油、成品油、天然气输送管道方面的技术现状及发展趋势，结合国内外管道技术发展的实际情况和未来趋势，提出了我国油气管道行业应加强对油气输送工艺、油气储存技术、油气管道完整性评价及配套技术、油气管道运行管理、管道信息管理系统、管道施工技术6 个方面的研究。

关键词世界范围原油天然气成品油管道设计技术发展趋势分析评价世界能源需求的扩大和发展加速了世界长距离油气管道的建设步伐。

据统计，2003 年全球正在建设和规划建设的油气管道总长约7.6万km；今后15 年内世界管道的长度将以每年7%的增长率增长，其中天然气管道的建设将占据主导地位。

未来世界将新增东北亚、东南亚、南美洲3 大输气管网。

原油管道技术现状及发展趋势1世界原油管道技术现状目前原油管道普遍采用密闭输送工艺，出现了冷热原油顺序输送、原油/成品油顺序输送工艺；对高凝、高黏原油采用热处理和加剂处理工艺。

降凝剂和减阻剂种类多、效果好、应用普遍；采用环保、高效、节能型管道设备，泵效达85%以上；多采用直接式加热炉，炉效超过90%；运用高度自动化的计算机仿真系统模拟管道运行和事故工况，进行泄漏检测，优化管道的调度管理；对现役管道进行完整性评价及管理。

例如：美国的全美管道是目前世界上最先进的一条热输原油管道，全长2 715 km，管径760 mm，全线采用计算机监控和管理系统（SCSS）。

在控制中心的调度人员通过计算机可实现管道流量、压力及泵、炉、阀等设备的自动控制，仿真系统软件可完成泄漏检测、定位、设备优化配置、运行模拟等功能。

2世界原油管道技术发展趋势目前，世界各国尤其是盛产含蜡黏性原油的大国，都在大力进行长距离管道常温输送工艺的试验研究。

随着含蜡高黏原油开采量的增加以及原油开采向深海发展，各国都特别重视含蜡高黏原油输送及流动保障技术研究。

挪威、法国、英国、美国等石油工业发达国家在含蜡高黏原油流变性及其机理、管道蜡沉积预测等方面达到很高水平，并将带来应用技术的新突破。

3我国原油管道技术基本现状20 世纪70 年代以来，随着原油长输管道建设，我国原油管道技术不断发展，水平逐渐提高，主要表现在：改造及新建管道采用密闭输油工艺；高凝高黏含蜡原油输送、低输量运行的加热及加剂综合处理工艺达到世界领先水平；降凝剂、减阻剂性能达到国外同类产品水平；管输综合能耗逐年下降，从1995年的556 kJ/（t·km）降到目前的437 kJ/（t·km）；大落差地段输油成功；管道用管等级达到X65；自行设计、制造的长输管道输油用高效泵效率可达84%；原油直接式加热炉效率达91%；90 年代后新建的管道，均采用SCADA 系统，管道自动化控制系统与管道同步投产。

近年先后建成的东营—黄岛复线、库尔勒—鄯善原油管道和铁岭—大连、铁岭—秦皇岛等管道的技术改造集中体现了我国长输管道已达到的技术水平。

库尔勒—鄯善输油管道工程由管道设计院与意大利斯南普及提公司合作设计。

管道全长475 km，管径为Φ610 mm，设计输量为500万～1 000万t/a。

管道采用加降凝剂不加热输送。

首站设置了在线原油倾点和黏度检测装置，可根据检测结果调整加剂输送参数，确保管道安全。

管道经过高差达1 665 m 的觉罗塔格山地，通过设置减压站解决了大落差地段对管道运行可能造成的危害。

4国内外技术现状分析目前我国已掌握了国际上通用的常温输送、加热输送、加剂输送、顺序输送、间歇输送及密闭输送等各种先进的管输工艺。

特别在高凝点、高黏度、高含蜡原油的加热输送，原油热处理以及加剂输送等方面已达国际水平。

通过不断的摸索与实践，我国在埋地金属管道和储罐的防腐保温、阴极保护和腐蚀探测等研究领域也接近国际水平。

尽管我国的原油储运技术已较为成熟，但在某些方面，仍与国外水平存在差距。

例如，高黏易凝原油管输研究还远未成熟，其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。

目前，我国与美国、前苏联、印尼等国的长输原油管道广泛采用加热输送工艺，就工艺方法本身而言，我国与国外的水平相当，但在管道的运行管理和主要输送设备的有效利用水平上还存在着一定的差距；在管道输送的节能降耗方面，应进一步向国外学习。

成品油管道技术现状及发展趋势1世界成品油管道技术现状目前国际成品油管道输送技术已相当成熟，输送的品种多、规模大，实现了化工产品和成品油的顺序输送；原油和成品油的顺序输送；汽油、煤油、柴油等轻质油品，液化石油气、液化天然气、化工产品及原料和重质油品等的顺序输送。

世界最大的成品油管道系统——美国的科洛尼尔管道，双线可顺序输送不同牌号的成品油118 种，一个顺序周期仅为5 天。

国际成品油输送工艺多采用紊流密闭输送和顺序输送流程。

输送性质差距较大的两种油品时，多采用隔离输送方式。

混油界面多采用计算机进行批量跟踪。

界面检测方法大致分为标示法和特性测量法，其中采用特性测量法居多，尤以密度测量法最多。

为了提高检测的精度，也常采用各种组合式的检测方法。

2世界成品油管道技术主要发展趋势（1）成品油管道正向着大口径、大流量、多批次方向发展，除输送成品油外，还输送其他液体烃类化合物。

（2）广泛采用管道优化运行管理软件系统，合理安排各批次油品交接时间；在极短的时间内系统可自动生成调度计划，对管内油品的流动过程进行动态图表分析，远程自动控制泵和阀门的启停，实现水击的超前保护。

（3）顺序输送的混油界面检测以超声波检测法为发展趋势，美国在这方面保持着技术领先地位。

3我国成品油管道技术现状20 世纪90 年代后随着成品油管道的建设，我国成品油管道输送研究有了进展，先后开展了成品油顺序输送水力计算、批量跟踪等方面的研究及运行管理软件的开发，但与国外相比差距还很大。

我国成品油管道除格-拉管道采用“旁接油罐”顺序输送工艺外，均采用密闭顺序输送工艺。

顺序输送主要有两种输送方式：一种是紊流输送；一种是隔离输送。

2002 年投入运营的兰-成-渝管道是我国第一条大口径、高压力、长距离、多出口、多油品、全线自动化管理的商用成品油管道。

全线采用密闭顺序输送工艺，沿途13 个分输点，输送油品为90＃汽油、93＃汽油和0＃柴油。

油品界面检测、跟踪采用密度法、超声法和计算跟踪，代表了我国成品油管道目前最高水平。

4国内外成品油管道技术差距分析目前我国成品油顺序输送技术尚处于初级水平，且自动化程度较低，无法全面体现成品油管道的输送特点和优势。

随着国民经济对成品油需求的不断增长，我国应逐步建立起长距离成品油管道干线和区域性成品油管网。

因此必须对解决复杂地形下大落差动、静压控制，防止管道出现不满流，以及顺序输送的混油界面监控等技术难题进行联合攻关。

天然气管道技术现状及发展趋势1世界天然气管道技术现状（1）长运距、大管径和高压力管道是当今世界天然气管道发展主流自20 世纪70 年代以来，世界上新开发的大型气田多远离消费中心。

同时，国际天然气贸易量的增加，促使全球输气管道的建设向长运距、大管径和高压力方向发展。

1990 年，前苏联的天然气管道的平均运距达到2 698 km。

从20 世纪至今，世界大型输气管道的直径大都在1 000 mm 以上。

到1993 年，俄罗斯直径1 000 mm以上的管道约占63%，其中最大直径为1 420 mm 的管道占34.7%。

西欧国家管道最大直径为1 219 mm，如著名的阿-意管道等。

干线输气管道的压力等级20 世纪70 年代为6～8 MPa；80 年代为8～10 MPa；90 年代为10～12MPa。

2000 年建成的Alliance 管道压力为12 MPa、管径为914 mm、长度为3 000 km，采用富气输送工艺，是一条公认的代表当代水平的输气管道。

（2）输气系统网络化随着天然气产量和贸易量的增长以及消费市场的扩大，目前全世界形成了洲际的、多国的、全国性的和许多地区性的大型供气系统。

这些系统通常由若干条输气干线、多个集气管网、配气管网和地下储气库构成，可将多个气田和成千上万的用户连接起来。

这样的大型供气系统具有多气源、多通道供气的特点，保证供气的可靠性和灵活性。

前苏联的统一供气系统是世界最庞大的输气系统，连接了数百个气田、数十座地下储气库及约1 500 个城市，管道总长度超过20×104km。

目前欧洲的输气管网已从北海延伸到地中海，从东欧边境的中转站延伸到大西洋，阿-意输气管道的建成实际上已将欧洲的管网和北非连接起来。

阿尔及利亚—西班牙的输气管道最终将延伸到葡萄牙、法国和德国，并与欧洲输气管网连成一体。

（3）建设地下储气库是安全稳定供气的主要手段无论是天然气出口国家，还是主要依赖进口天然气的一些西欧国家，对建造地下储气库都十分重视，将地下储气库作为调峰、平衡天然气供需、确保安全稳定供气的必要手段。

截止到1998 年，全世界建成储气库605 座，总库容575.5亿立方米、工作气量307.7立方米。

工作气量相当于世界天然气消费量的11%，相当于民用及商业领域消费量的44%。

2001 年美国的储气库总工作气量约120立方米，预计到2010 年储气能力将达到170立方米。

2国外天然气管道在计量技术、泄漏检测和储存技术等方面取得了一些新进展（1）天然气的热值计量技术20 世纪80 年代以后，热值计量技术的应用在西欧和北美日益普遍，已成为当今天然气计量技术的发展方向。

天然气热值计量比体积和质量计量更为科学和公平，由于天然气成分比较稳定，按热值计价可以体现优质优价。

天然气热值的测定方法有两种：直接测定法和间接计算法。

近几年，天然气热值的直接测量技术发展较快，特别是在自动化、连续性、精确度等方面有了很大提高。

（2）天然气管道泄漏检测技术—红外辐射探测器目前，美国天然气研究所（GRI）正在进行以激光为基础的遥感检漏技术研究，该方法是利用红外光谱（IR）吸收甲烷的特性来探测天然气的泄漏。

该遥感系统由红外光谱接收器和车载式检测器组成，能在远距离对气体泄漏的热柱进行大面积快速扫描。

现场试验表明，检漏效率比旧方法提高50%以上，且费用大幅度下降。

（3）天然气管道减阻剂（DRA）的研究应用美国Chevron 石油技术公司（ChevronPetroleum Technology Co）在墨西哥湾一条长8 km、.152mm 的输气管道上进行了天然气减阻剂（DRA）的现场试验。

结果表明，可提高输量10%～15%，最高压力下降达20%。