毕业设计(论文)开题报告--某长距离输气管道的工艺设计

本科毕业设计（论文）开题报告题目：某长距离输气管道的工艺设计学生姓名学号教学院系石油工程学院专业年级油气储运工程 2007 级指导教师职称讲师单位油气储运教研室某长距离输气管道的工艺设计1 本论文选题意义及国内外研究现状1.1 选题意义我国国民经济快速发展对能源的需求量越来越大。

我国的能源结构由以煤为主逐步转向以石油、天然气为主。

我国政府制定以“优化结构、提高效率、重视环保、保障供应、开发西部”为核心的新能源战略，要求增加天然气在能源构成中的比例。

2007 年我国能源发展“十一五”规划中进一步提出，要重点发展石油天然气工业。

我国加快了天然气勘探开发力度，进入了天然气快速发展的时期。

除本国天然气生产外，我国还将从外国引进大量天然气。

管道是天然气开发和利用的纽带，由于天然气为气体介质，采用管道输送，具有管输距离长、压力高、输量大的特点，而且密闭安全、便于管理和易于实现自动化。

1.2 国内外研究现状1 .2 . 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 2698 公里。

从 20 世纪至今，世界大型输气管道的直径大都在 1000 毫米以上。

到 1993 年，俄罗斯直径 1000 毫米以上的管道约占 63%，其中最大直径为 1420 毫米的管道占 34.7%。

西欧国家管道最大直径为 1219 毫米，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 兆帕；80 年代为 8～10 兆帕；90 年代为 10～12 兆帕。

2000 年建成的Alliance 管道压力为 12 兆帕、管径为 914 毫米、长度为 3000 公里，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20×104 公里。

目前欧洲的输气管网西南石油大学本科毕业设计（论文）开题报告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 5755 亿方、工作气量3077 亿方。

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 1200 亿方，预计到 2010 年储气能力将达到 1700 亿方。

1 .2 . 2国内天然气管道技术现状我国天然气管道工业起步晚，发展快。

特别是 20 世纪 90 年代以来，随着我国国民经济的高速发展，通过技术引进与消化，天然气管道向着高压力、大口径、长距离方向发展，并不断采用新设备、新材料、新工艺，管理向自动化方向发展。

具有代表性的管道如下：（1）西气东输管道工程西气东输一线西起新疆的轮南,经陕北靖边至上海, 全长 4 176 km , 管径为 1 016 mm ,设计输气压力 10 MPa ,设计输量为120×108 m3 / a ,全线共设工艺站场 35 座,线路阀室137 座,压气站10 座。

建成后将成为我国距离最长、管径最大、输气压力最高的一条输气管道。

西气东输二线工程西起新疆霍尔果斯口岸，南至广州，东达上海。

管道工程包括 1 条干线，8 条支干线，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、湖北、江西、广东、广西、山东、湖南、浙江、江苏、上海 14 个省区市，干线和支干线全长 9102 千米。

干线设计输气能力 300 亿立方米/年，设计压力 12～10 兆帕，管径 1219 毫米，材质为 X80。

西气东输二线配套建设 3 座地下储气库，分别为湖北云应盐穴储气库、河南平顶山含水层储气库和南昌麻丘含水层储气库。

（2）陕京一线和陕京二线均起自陕西省靖边县，分别于 1997 年和 2005 年建成投产，终点分至北京市石景山区衙门口和大兴区采育镇，年输气能力 200 亿立方米。

陕京二线输气管道，全长 935. 4 km ,设计输气量为120×108 m3 /a ,总投资为 129×108 元,2005 年 7 月 1 日已正式投产。

这样,陕京输气管道实现了双管道、多气源供气,管道日供气能力由原来的 1 030 ×104 m3 提高到现在的 4 450 ×104 m3 。

某长距离输气管道的工艺设计陕京三线天然气管道工程 2010 年 12 月 31 日全线贯通。

管道设计年输气量150 亿立方米，现已具备投产条件。

2011 年 1 月 4 日正式投产通气后，将成为继陕京一线、二线后向环渤海地区供应天然气的又一重要通道。

陕京三线天然气管道工程由中国石油天然气集团公司建设。

管线全长 896 公里，西起陕西榆林首站，东至北京良乡分输站，途经陕西省、山西省、河北省与北京市。

管道管径 1016 毫米，设计压力10 兆帕，设计年输气量 150 亿立方米。

（3）川气东送管道川气东送管道西起四川省普光气田，东至上海，途经四川、重庆、湖北、安徽、浙江、江苏 6 个省市，干支线全长超过 2800 千米，总投资超过600 亿元。

川气东送管道由 1 条干线、1 条支干线和 3 条支线组成。

普光—上海干线长 1674 千米，设计输气能力 120 亿立方米/年，设计压力 10 兆帕，管径 1016 毫米。

川气东送管道穿越鄂西渝东山区，横贯江南水网地带，全线要建设 72 条山体隧道、5条长江穿越隧道。

目前，山体隧道已贯通 65 条，5 条长江穿越隧道已全部贯通。

在重庆忠县、湖北宜昌、武汉、黄石和安徽安庆的 5 次长江穿越是川气东送管道的控制性工程，采用了钻爆、盾构等方式，穿越总长度达 8908 米，创造了单条管道穿越长江次数最多、距离最长的纪录。

目前,国外输气管道技术的发展主要有以下几个特点。

（1）长运距、大口径和高压力是世界天然气管道发展的主流。

目前陆上输气压力达到 12 MPa ,海底输气最高压力为 25 MPa ,最大口径为 1 420 mm。

（2）采用内涂层减阻技术,提高输送能力,减少了设备的磨损和清管次数,延长了管道的使用寿命。

美国 Chevron 石油技术公司在墨西哥湾一条输气管道上进行了天然气减阻剂(DRA) 的现场试验,结果表明,输量可提高 10 %～15 %。

（3）采用高钢级钢管。

近5 年来,X70 级油气输送钢管的生产和销售量占总量的 80 %～85 %。

目前世界上有 10 条输气管道采用了 X80 ,敷设管道约 500 km。

（4）完善的调峰技术。

为了保证可靠、安全、连续地向用户供气,发达国家都采用金属储气罐和地下储气库进行调峰供气。

目前 , 西方国家季节性调峰主要采用孔隙型和盐穴型地下储气库,而日调峰和周调峰等短期调峰则多利用管道末端储气及地下管束储气来实现。

天然气储罐以高压球罐为主,国外球罐最大几何容积已达到 5.55 ×104 m3 。

(5)管道压缩机组采用回热循环燃气轮机提供动力,提高了压缩机组功率、可靠性和完整性。

著名的阿意输气管道对 Messina 压气站的燃气轮机组进行改造,采用回热联合循环系统后,每台燃气轮机的综合热效率由原来的 36. 5 %上升到 47. 5 %。

西南石油大学本科毕业设计（论文）开题报告(6)普遍采用计算机为基础的 SCADA 系统,对管道运行的全过程进行动态监视、控制、模拟、分析、预测、计划调度和优化。

代表当今世界水平的美加联盟(Alliance) 输气管道,采用富气输送工艺,该管道起自加拿大阿尔伯达省,终止于美国芝加哥,干线长2 990 km ,管径为 914 mm 和 1 067 mm。

管材为 X70 ,设计压力为 12MPa ,设计输量为136×108～170×108m3/a。

全线共设压气站14座。

1 .2 . 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 10～15 兆帕之间的陆上天然气管道。

根据专家研究成果，年输量在 100 亿方以上时，采用高压输气可节省运输成本。

当运输距离为 5000公里、年输量在 150～300 亿方之间时，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%。

目前 X100管道钢管已由日本 NKK、新日铁、住友金属、欧洲钢管等公司开发出来。

另外，复合材料增强管道钢管正在开发，即在高钢级管材外部包敷一层玻璃钢和合成树脂。

采用这种管材，可进一步提高输送压力，降低建设成本，同时可增加管输量，增加管道抵抗各种破坏的能力和安全性。

当管材钢级超过 X120 及 X125 时，单纯依靠提高钢级来减少成本已十分困难，必须采用复合材料增强管道钢管。

X100 及以上管道钢管目前还未得到商业应用的主要原因是对材料性能、安装技术和现场试验还需进一步验证和更好的了解。

(2)高压富气输送技术及断裂控制高压富气输送是指在输送过程中采用高压使输送气体始终保持在临界点上，保证重组分不呈液态析出。

采用高压富气输送能取得很大的经济效益，但富气输送时天然气的热值较高，要求管材不但能防止裂纹的启裂，而且还要具有更高的防止延性裂纹扩展的止裂韧性。

以 Alliance 管道为代表的高压富气输送是天然气输送技术的重大创新，其断裂控制是该管道的关键技术之一。

深入了解高钢级管道钢管的断裂控制是未来以低成本建设管道的前提。

由 ECSC、CSM、SNAM 和 European 联合进行的项目，就是研究大口径 X100 管道在 15 兆帕的高压下的断裂行为。