王保群* 林燕紅 艾勇 周夏伊 王小強(qiáng)
(1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院;2.中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司;3.中國(guó)石油大學(xué)(北京)機(jī)械與儲(chǔ)運(yùn)工程學(xué)院;4.中國(guó)石油天然氣與管道分公司)
王保群等. 從后評(píng)價(jià)角度看我國(guó)油氣管道取得的成就. 石油規(guī)劃設(shè)計(jì),2014,25(4):6~9
截至2013年10月,我國(guó)長(zhǎng)輸油氣管道總長(zhǎng)度達(dá)10.6×104km[1],其中90%以上在2000年之后建成投產(chǎn)。從管道輸送介質(zhì)看,天然氣管道約 6×104km,原油管道約2.6×104km,成品油管道約2×104km。從歸屬情況看,中國(guó)石油已建油氣管道主要分布在我國(guó)西北、東北和華北地區(qū),包括西氣東輸管道一線、西氣東輸管道二線、西部原油和成品油管道、中-俄(中國(guó)—俄羅斯)原油管道、蘭-成-渝(蘭州—成都—重慶)成品油管道、蘭-鄭-長(zhǎng)(蘭州—鄭州—長(zhǎng)沙)成品油管道等,總長(zhǎng)度約 4.9×104km;中國(guó)石化已建油氣管道主要分布在華中、華南和西南地區(qū),包括川氣東送天然氣管道、榆林—濟(jì)南天然氣管道、甬-滬-寧(寧波—上?!暇┰凸艿?、臨邑—儀征原油管道、大西南成品油管道、珠三角成品油管道等,總長(zhǎng)約 2.4×104km;中國(guó)海洋石油總公司已建油氣管道主要分布在東南沿海地區(qū),包括平湖油氣田原油外輸管道、崖城13-1氣田天然氣外輸管道、東莞立沙成品油管道等,總長(zhǎng)約 0.6×104km;除三大石油公司之外的其他管道主要分布在油氣田周邊、煤制氣工廠周邊和我國(guó)東部部分省管網(wǎng)公司內(nèi)部,包括長(zhǎng)慶—呼和浩特天然氣管道、克什克騰旗煤制天然氣外輸管道以及省管網(wǎng)公司自建天然氣管道等,總長(zhǎng)約2.7×104km。
2005年起,中國(guó)石油全面啟動(dòng)油氣管道后評(píng)價(jià)工作,目前,已經(jīng)完成中-亞天然氣管道、西氣東輸管道一線、西氣東輸管道二線等10條天然氣管道,中-俄原油管道(漠河至大慶段)、西部原油管道等6條原油管道,蘭-成-渝、蘭-鄭-長(zhǎng)等4條成品油管道的獨(dú)立后評(píng)價(jià)工作[2]。通過(guò)對(duì)油氣管道現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、資料搜集,總結(jié)我國(guó)近十幾年油氣管道在管網(wǎng)布局、設(shè)備材料、工程設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)行管理方便取得的顯著成就。
在過(guò)去的十年里,困擾我國(guó)多年的80%進(jìn)口原油必經(jīng)之地——馬六甲海峽這一戰(zhàn)略咽喉要道的不利局面出現(xiàn)根本改觀;在西北我國(guó)首條跨國(guó)原油管道中國(guó)—哈薩克斯坦原油管道于2006年建成投產(chǎn);橫貫中國(guó)、土庫(kù)曼斯坦、哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦的中-亞天然氣管道與2009年底全線貫通;在東北,中-俄原油管道于 2011年初投產(chǎn)運(yùn)行;在西南,中國(guó)—緬甸油氣管道已完成主體工程的建設(shè);在東南沿海,大連、曹妃甸、天津、日照、青島、如東、上海、莆田、廣州、深圳等港口相繼建成原油接卸碼頭和LNG接收站。西北、東北、西南及海上四大油氣進(jìn)口戰(zhàn)略通道格局已基本形成,大大提高了我國(guó)油氣資源的進(jìn)口途徑。
在過(guò)去的十幾年里,我國(guó)形成由西氣東輸系統(tǒng)、陜-京管道系統(tǒng)、川氣東送為骨干,以冀-寧(青山—安平)管道、蘭州—銀川管道、淮陽(yáng)—武漢管道為聯(lián)絡(luò)的橫跨東西、縱貫?zāi)媳?、?lián)通海外的全國(guó)性天然氣管網(wǎng),同時(shí),川渝、華北、長(zhǎng)江三角洲、東北等地區(qū)已經(jīng)形成相對(duì)完善的區(qū)域天然氣管網(wǎng),提高了我國(guó)天然氣的供應(yīng)能力和調(diào)運(yùn)靈活性;中國(guó)—哈薩克斯坦原油管道、阿拉山口—獨(dú)山子原油管道、獨(dú)山子—烏魯木齊原油管道、西部原油管道、石空—蘭州原油管道、蘭州—成都原油管道、惠安堡—銀川原油管道、中-俄原油管道、慶-鐵(大慶—鐵嶺)原油管道、鐵嶺—大連原油管道、鐵嶺—秦皇島等原油管道構(gòu)筑起區(qū)域性原油管網(wǎng),提高了我國(guó)原油配置靈活性;西部成品油管道、蘭-成-渝成品油管道、蘭-鄭-長(zhǎng)成品油管道、錦州—鄭州等成品油管道構(gòu)成“西油東送、北油南下”成品油骨干管網(wǎng)格局,提高了我國(guó)成品油的銷售能力。
通過(guò)近十幾年油氣管道行業(yè)的發(fā)展,在我國(guó)西北地區(qū)、東北地區(qū)、華北地區(qū)、西南地區(qū)均初步形成管廊帶。其中西北地區(qū)管廊帶由西部原油管道、西部成品油管道、西氣東輸管道一線、西氣東輸管道二線、西氣東輸管道三線天然氣管道等油氣管道組成;東北地區(qū)管廊帶由慶-鐵管道一線、慶-鐵管道二線、慶-鐵管道三線、慶-鐵管道四線、鐵嶺—秦皇島管道、秦皇島—北京原油管道,錦州—鄭州成品油管道,以及永清—唐山—秦皇島、秦皇島—沈陽(yáng)、哈爾濱—沈陽(yáng)天然氣管道組成;華北管廊帶由陜-京管道一線、陜-京管道二線、陜-京管道三線天然氣管道組成;西南管廊帶由中-緬原油管道、中-緬天然氣管道、蘭-成-渝成品油管道、蘭州—成都原油管道、中衛(wèi)—貴州天然氣管道組成。
通過(guò)大型油氣管道獨(dú)立后評(píng)價(jià)過(guò)程可以看出:油氣管廊帶的形成有利于減少土地的征用,合理利用土地資源;同類站場(chǎng)可以合建或鄰建(公用設(shè)施可以共用),節(jié)省投資;對(duì)同期建設(shè)的管道可統(tǒng)一協(xié)調(diào)地方關(guān)系,加快核準(zhǔn)工作的辦理;可以減少對(duì)沿線植被的破壞,有利于保護(hù)環(huán)境;可以共用維搶修力量和巡線人員,方便管理。
針對(duì)管廊帶內(nèi)多條管道近距離敷設(shè)的問(wèn)題,開(kāi)展了石方管溝爆破震動(dòng)試驗(yàn)、埋地冷熱管道并行溫度場(chǎng)數(shù)值模擬,提出了管道并聯(lián)運(yùn)行設(shè)計(jì)技術(shù),建立管道并行敷設(shè)間距的確定方法及防護(hù)措施,形成管道并行敷設(shè)設(shè)計(jì)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
通過(guò)后評(píng)價(jià)過(guò)程中對(duì)項(xiàng)目建設(shè)水平、設(shè)備材料采購(gòu)工作分析,可以看出我國(guó)油氣管道建設(shè)所用管材鋼級(jí)快速發(fā)展,從早期的 X42鋼、X56鋼到澀-寧-蘭(格爾木澀北—蘭州)管道的 X70鋼,再到西氣東輸管道二線的X80鋼;同時(shí)壓縮機(jī)、大型閥門(mén)等關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化也取得了初步成果。
我國(guó)管線鋼的生產(chǎn)和應(yīng)用起步較晚,繼 1989年完成了X42至X56系列管線鋼的研究和應(yīng)用后,我國(guó)管線鋼的研制、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用均得到快速發(fā)展,X70鋼級(jí)管道在澀-寧-蘭管道試驗(yàn)段首次采用,在西氣東輸管道一線全線推廣應(yīng)用;X80鋼級(jí)管道在西氣東輸冀-寧聯(lián)絡(luò)線試驗(yàn)段首次采用,并在西氣東輸管道二線全線推廣應(yīng)用。
目前,我國(guó)已經(jīng)掌握X80高強(qiáng)度鋼的冶煉和軋制工藝,制定了高強(qiáng)度管材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);開(kāi)發(fā)了高鋼級(jí)管線鋼制管成型工藝,形成了大口徑螺旋焊管和直縫焊管生產(chǎn)能力,全面實(shí)現(xiàn)X80大口徑厚壁螺旋埋弧焊管和直縫埋弧焊管國(guó)產(chǎn)化。并已獲得了X100和 X120的初步研究成果,國(guó)內(nèi)第一根 X100鋼級(jí)、直徑 1422mm螺旋埋弧焊管已成功試制;X120鋼級(jí)、直徑1422mm螺旋縫埋弧焊管已成功研制出,待技術(shù)成熟后可大批量生產(chǎn)應(yīng)用。
目前,我國(guó)天然氣管道干線所使用的壓縮機(jī)組和大型球閥等關(guān)鍵設(shè)備均為進(jìn)口,價(jià)格高、售后服務(wù)難。在西氣東輸管道二線開(kāi)工建設(shè)的同時(shí),我國(guó)也啟動(dòng)了天然氣長(zhǎng)輸管道關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的研究,兩臺(tái)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的20MW等級(jí)的電驅(qū)壓縮機(jī)組已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行。30MW等級(jí)的燃驅(qū)壓縮機(jī)已進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段,高壓大口徑全焊接球閥已通過(guò)出廠鑒定,待技術(shù)成熟后,它們將在新建的天然氣管道干線中推廣應(yīng)用,不僅節(jié)省投資,方便售后維護(hù),也將推動(dòng)關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程,并帶動(dòng)國(guó)內(nèi)其他行業(yè)的發(fā)展。
通過(guò)后評(píng)價(jià)過(guò)程中對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的分析研究,可以看出我國(guó)油氣管道設(shè)計(jì)逐步實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,衛(wèi)星遙感技術(shù)的使用,提高了設(shè)計(jì)的效率和精準(zhǔn)度。同時(shí),也引入了基于應(yīng)變的設(shè)計(jì)方法,提高了管道運(yùn)行的安全性。
為統(tǒng)一油氣管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),中國(guó)石油于 2009年啟動(dòng)編制油氣管道標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)文件。目前,已經(jīng)形成“標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、信息化”的設(shè)計(jì)文件,建立了一套油氣儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),形成系列化的設(shè)計(jì)模塊,實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享和積累。搭建了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)、協(xié)同設(shè)計(jì)及管理信息平臺(tái),通過(guò)持續(xù)改進(jìn)的工作方法保持標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)文件的適用性和先進(jìn)性。
早期長(zhǎng)輸管道選線需要根據(jù)地形圖,依靠人工現(xiàn)場(chǎng)踏勘為主的作業(yè)方式確定路由走向,存在人力投入大、周期長(zhǎng)、效率低等諸多不足。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,衛(wèi)星遙感技術(shù)、GPS衛(wèi)星定位在長(zhǎng)輸管道路由選擇工作中發(fā)揮了重要作用。在不同階段通過(guò)對(duì)不同比例尺的遙感綜合解譯,提取管道沿線地理、地貌、地質(zhì)、災(zāi)害等方面的信息,為室內(nèi)多線路方案的比選論證提供平臺(tái),有效指導(dǎo)野外現(xiàn)場(chǎng)踏勘;利用高分辨率衛(wèi)星遙感資料,對(duì)難點(diǎn)地段進(jìn)行遙感精細(xì)解譯分析,為線路優(yōu)化提供可靠的基礎(chǔ)信息;利用多時(shí)相和高分辨率遙感資料對(duì)控制性工程科學(xué)選址。遙感技術(shù)選線能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)選線方式的不足,提高工作效率。
西氣東輸管道二線工程首次將國(guó)際上先進(jìn)的基于應(yīng)變的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于地震活動(dòng)斷裂帶穿越設(shè)計(jì)中,針對(duì)強(qiáng)震區(qū)、活動(dòng)斷裂帶、采空區(qū)等可能產(chǎn)生大位移的地段,引入應(yīng)變理論,基于不同地區(qū)具體情況,建立涵蓋地面變形預(yù)測(cè)、管道應(yīng)變計(jì)算、管材性能指標(biāo)、無(wú)損檢測(cè)及管道敷設(shè)方案優(yōu)化在內(nèi)的管道應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)方法。制定了西氣東輸管道二線應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)導(dǎo)則和大變形鋼管焊接工藝,用于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)和施工,使設(shè)計(jì)更加安全可靠。
通過(guò)后評(píng)價(jià)過(guò)程中對(duì)項(xiàng)目建設(shè)階段的分析研究,我國(guó)已經(jīng)形成專業(yè)的管道建設(shè)隊(duì)伍,并采用了集中建設(shè)的管理模式,管道建設(shè)的數(shù)字化為管道后期的完整性管理提供了方便。通過(guò)中-俄原油管道的建設(shè)取得了在多年凍土區(qū)和原始森林地帶管道建設(shè)的經(jīng)驗(yàn),并在西氣東輸管道三線建設(shè)過(guò)程中首次引入了社會(huì)資本和民營(yíng)資本。
為適應(yīng)管道業(yè)務(wù)發(fā)展的要求,中國(guó)石油于2007年年初成立管道建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)理部,實(shí)現(xiàn)管道建設(shè)專業(yè)化。油氣管道專業(yè)化建設(shè)有助于統(tǒng)籌開(kāi)展多條管道的管理工作,由過(guò)去一個(gè)項(xiàng)目多次招標(biāo)變成多個(gè)項(xiàng)目一次招標(biāo),由過(guò)去“多對(duì)多”變成“一對(duì)多”;有利于多條管道統(tǒng)一采購(gòu),并通過(guò)對(duì)大宗物資統(tǒng)一實(shí)施駐廠監(jiān)造制度,加強(qiáng)質(zhì)量抽檢,提高大宗物資質(zhì)量;有利于提高施工質(zhì)量。通過(guò)全面推行績(jī)效考核管理,對(duì)參建單位的考核結(jié)果與其后續(xù)市場(chǎng)份額直接掛鉤,大大提高參建單位的責(zé)任心。
數(shù)字化管道是指管道及周邊地區(qū)資料的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化。充分采用國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù),并通過(guò)航空攝影測(cè)量和衛(wèi)星遙感影像獲得最新的地形、地質(zhì)、水文等環(huán)境數(shù)據(jù),與過(guò)去傳統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取方式相比,內(nèi)容更豐富、更新,速度更快,數(shù)據(jù)描述更加完整,數(shù)據(jù)表達(dá)也更加直觀。數(shù)字化管道技術(shù)于2005年在西氣東輸管道冀-寧聯(lián)絡(luò)線率先使用,在后期西氣東輸管道二線、陜-京管道三線等大型天然氣管道建設(shè)中推廣和完善。目前,相關(guān)技術(shù)逐漸成熟,大大縮短了管道建設(shè)周期,降低了成本,提高了精度,方便了運(yùn)行管理。
中-俄原油管道漠河至大慶段經(jīng)過(guò)多年凍土區(qū)長(zhǎng)達(dá) 500km,穿越大興安嶺原始森林約 460km,是目前國(guó)內(nèi)第一條通過(guò)多年凍土區(qū)、原始森林的大口徑原油長(zhǎng)輸管道。通過(guò)對(duì)中-俄原油管道的設(shè)計(jì)、建設(shè)和近3年的運(yùn)行管理,確定了多年凍土區(qū)、原始森林地帶管道敷設(shè)方案,掌握了多年凍土區(qū)冬季施工技術(shù),積累了大量運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn),并形成了一系列多年凍土區(qū)管道運(yùn)行管理的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,為今后多年凍土區(qū)類似項(xiàng)目的建設(shè)起到了良好的指導(dǎo)作用。
隨著我國(guó)天然氣管道的進(jìn)一步發(fā)展,在管道建設(shè)技術(shù)水平提高的同時(shí),企業(yè)與地方關(guān)系協(xié)調(diào)難度逐步加大,合資建設(shè)天然氣管道將是發(fā)展趨勢(shì)。目前,山東天然氣管網(wǎng)建設(shè)采用了中國(guó)石油和地方政府合資建設(shè)模式;在西氣東輸管道三線建設(shè)過(guò)程中,首次引入社會(huì)資本和民營(yíng)資本,中國(guó)石油天然氣股份有限公司持股52%,全國(guó)社會(huì)保障基金理事會(huì)、城市基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)投資基金和寶鋼集團(tuán)持股48%。該項(xiàng)目廣泛引入社會(huì)資本具有創(chuàng)新開(kāi)放、保穩(wěn)增長(zhǎng)的雙重意義,開(kāi)創(chuàng)了全民資本投資于大型央企國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目的新模式,也標(biāo)志著中國(guó)石油對(duì)全民及民營(yíng)資本的開(kāi)放邁出了新的步伐。
通過(guò)后評(píng)價(jià)過(guò)程中對(duì)項(xiàng)目運(yùn)行管理階段的分析可以看出,我國(guó)油氣管道的運(yùn)行管理已經(jīng)開(kāi)始由單條管道管理向區(qū)域化集中管理轉(zhuǎn)變,逐步實(shí)現(xiàn)油氣管道的完整性管理。同時(shí),國(guó)家頒布了管道保護(hù)法,為油氣管道的安全運(yùn)行提供了法律保障。
為適應(yīng)油氣管道業(yè)務(wù)的快速發(fā)展,2012年初中國(guó)石油成立了西南管道分公司,并優(yōu)化調(diào)整中國(guó)石油西部管道公司、中國(guó)石油西氣東輸管道公司、中國(guó)石油管道公司、中石油北京天然氣管道有限公司等的業(yè)務(wù)管轄范圍,實(shí)現(xiàn)油氣管道按線管理調(diào)整為按區(qū)域管理,將原來(lái)以油或以氣為主的管道運(yùn)營(yíng)公司逐步建成輸送介質(zhì)多元化、管理區(qū)域化的綜合性管道運(yùn)營(yíng)公司。管道區(qū)域化管理有利于提升管道運(yùn)營(yíng)服務(wù)保障能力,有利于油氣資源的合理配置,有利于提高管理效率。
管道的完整性管理是指根據(jù)不斷變化的管道因素,制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策,將管道運(yùn)營(yíng)的風(fēng)險(xiǎn)水平控制在合理的、可接受的范圍內(nèi),并對(duì)可能使管道失效的主要威脅因素進(jìn)行檢測(cè)、檢驗(yàn),最終達(dá)到持續(xù)改進(jìn)、減少和預(yù)防管道事故發(fā)生,經(jīng)濟(jì)合理地保證管道安全運(yùn)行的目的。陜-京輸氣管道是首家在國(guó)內(nèi)實(shí)施管道完整性管理試點(diǎn)的管道。經(jīng)過(guò)十幾年的研究,我國(guó)已經(jīng)全面推廣實(shí)施了管道完整性管理,掌握了管道完整性管理的核心支持技術(shù),建成了管道完整性管理體系和信息化系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了管道數(shù)據(jù)的集中管理存儲(chǔ)和完整性管理業(yè)務(wù)流程的信息化。
隨著 SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控)系統(tǒng)在陜-京天然氣管道中應(yīng)用之后,管道自動(dòng)化控制技術(shù)在西氣東輸管道一線、西氣東輸管道二線以及陜-京管道二線、陜-京管道三線等干線管道中廣泛應(yīng)用,技術(shù)水平逐漸提高。目前,基本實(shí)現(xiàn)“有人值守、無(wú)人操作、遠(yuǎn)程控制”的目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣管網(wǎng)資源統(tǒng)一調(diào)配,優(yōu)化運(yùn)行,中國(guó)石油于2006年5月成立了油氣管道調(diào)度控制中心,對(duì)中國(guó)石油所屬的長(zhǎng)輸油氣管道實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)度管理和搶維修協(xié)調(diào),目前,所管轄長(zhǎng)輸油氣管道總里程約5×104km。
以慶-鐵管道、慶-鐵管道復(fù)線為代表的東北原油管網(wǎng)已連續(xù)運(yùn)行超過(guò)40年,進(jìn)入易發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)期,管道螺旋焊縫缺陷和腐蝕等風(fēng)險(xiǎn)因素較多,安全生產(chǎn)形勢(shì)比較嚴(yán)峻。為保證管道運(yùn)行安全,自2009年起陸續(xù)啟動(dòng)慶-鐵管道三線、慶-鐵管道四線等原油管道的建設(shè),投運(yùn)后將代替早期建設(shè)的原油管道,實(shí)現(xiàn)超齡管道的以舊換新,確保管道運(yùn)行的安全穩(wěn)定。
中華人民共和國(guó)主席令(第30號(hào))《中華人民共和國(guó)石油天然氣管道保護(hù)法》于2010年6月25日通過(guò),首次從法律角度規(guī)定了石油、天然氣管道有關(guān)各方的權(quán)利義務(wù),理清了管道活動(dòng)中的有關(guān)法律關(guān)系,規(guī)定了管道保護(hù)措施,明確了保護(hù)責(zé)任,是一部有效保護(hù)我國(guó)石油及天然氣管道,保障石油、天然氣輸送安全,維護(hù)國(guó)家能源安全和公共安全的法律。管道保護(hù)法的頒布,充分體現(xiàn)國(guó)家對(duì)油氣管道安全運(yùn)行和保護(hù)工作的高度重視,使石油天然氣管道保護(hù)的法律依據(jù)更加清晰,對(duì)正在實(shí)施的國(guó)家能源安全戰(zhàn)略具有重大意義。
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