天然气管道技术现状及发展趋势

天然气管道技术现状及发展趋势

天然气市场快速发展，基础设施建设速度加快，但产业链发展不协调，逐步显现出需求增加和设施不足的矛盾，以及市场开发与配套能力落后的矛盾日益突出，特别是区域管网和储气库建设严重滞后。天然气管道与其他运输石油天然气的方式相比，通过管道输送具有独特优势，世界石油天然气管道建设获得了长足发展，但今后建设难度将越来越大，为此需要不断研发新技术。

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2698km。

从20世纪至今，世界大型输气管道的直径大都在1000mm以上。到1993年，俄罗斯直径1000mm以上的管道约占63%，其中最大直径为1420mm的管道占34.7%。西欧国家管道最大直径为1219mm，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6～8MPa;80年代为8～10MPa;90年代为10～12MPa。

2000年建成的Alliance管道压力为12MPa、管径为914mm、长度为3000km，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1500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(ChevronPetroleumTechnologyCo)在墨西哥湾一条长8km、.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%。这种减阻剂的主要化学成分是聚酰胺基，通过注入系统，定期地按一定浓度将减阻剂注入到天然气管道中，减阻剂可在管道的内表面形成一种光滑的保护膜;这层薄膜能够显著降低输送摩阻，同时还有一定的防腐作用。

(4)天然气储存技术

从商业利益考虑，国外管道公司非常重视使大型储气库垫底气最少化的技术研究。目前，正在研究应用一种低挥发性且廉价的气体作为“工作气体”来充当储气库的垫底气。

(5)管道运行仿真技术

管道在线仿真系统的应用可有效地提高管道运行的安全性和经济性。管道计算机应用表现在3个方面：管道测绘及地理信息系统、管道操作优化管理模型和天然气运销集成控制系统。仿真技术在长输管道上的应用不仅优化了管道的设计、运行管理，而且为管输企业带来巨大的经济效益。目前，国外长输管道仿真系统主要分为3种类型：一是用于油气管道的优化设计、方案优选;二是用于运行操作人员的培训;三是管道的在线运营管理。如美国最大的天然气管道公司之一的Williams管道公司，采用计算机仿真培训系统在不影响

正常工作的情况下即可完成对一线工人的上岗培训，大大缩短了培训时间，节约大量费用，比传统的培训方式提高效率约50%。

(6)GIS技术在管道中的应用

随着管道工业自动化的发展，GIS(地理信息系统)在长输管道中得到了日益广泛的应用。它融合了管道原有的SCADA 系统自动控制功能，美国、挪威、丹麦等国家的管道普遍使用GIS技术。目前，该技术已实现地理信息、数据采集、传输、储存和作图统一作业，可为管道的勘测、设计、施工、投产运行、管理监测、防腐等各阶段提供资料。

3、技术发展趋势

(1)高压力输气与高强度、超高强度管材的组合是新建管道发展的最主要趋势

高压气管道是指运行压力在10～15MPa之间的陆上天然气管道。根据专家研究成果，年输量在10亿立方米以上时，采用高压输气可节省运输成本。当运输距离为5000km、年输量在15～30亿立方米之间时，采用高压输气比传统运输方式可节约运输成本20%～35%。采用高压输气可减小管径，通过高钢级管材的开发和应用可减小钢管壁厚，进而减轻钢管的重量，并减少焊接时间，从而降低建设成本。例如采用管材X100比采用X65和X70节约费用约30%，节约管道建设成本10%～12%。