天然氣的運輸方式及其特點

1、天然氣從油氣田井口到終端用戶的全過程稱為天然氣供給鏈,這條供給鏈所涉及的所有設(shè)施構(gòu)成的系統(tǒng)稱為天然氣 供氣系統(tǒng).一個完整的天然氣供氣系統(tǒng)通常主要由油氣田 礦場集輸管網(wǎng)、長距離輸 氣管道或管網(wǎng)、城市輸配氣管網(wǎng)、 天然氣凈化處理 廠、儲氣庫地下儲氣庫或地面儲罐等 幾個子系統(tǒng)構(gòu)成,在某些情況下還包括天然氣的非管道運 輸系統(tǒng).這些子系統(tǒng)既各有分工又相互連接成一個統(tǒng)一的 一體化系統(tǒng),其總目標(biāo)是盡可能保證按質(zhì)、按量、 按時向 用戶供氣,同時做到平安、可靠、高效、經(jīng)濟(jì) 運 行,以獲 得最正確經(jīng)濟(jì)與社會效益.如果將天然氣的 勘探開發(fā)、儲運 和銷售分別看成是天然氣供氣系統(tǒng)甚至整個天然氣工業(yè)的 上、中、下游的話,

2、那么可以說,天然氣供氣系統(tǒng)或天然氣工 業(yè)是上、中、下游一體化的,其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題 都將影響一個國家 或地區(qū)的天然氣供氣系統(tǒng)甚至整個天然 氣工業(yè)的正 常運行和開展.由此可見,一個供氣系統(tǒng)的規(guī) 劃、建設(shè)和運行治理是一項巨大的系統(tǒng)工程,必須對其上、 中、下游的各個環(huán)節(jié)統(tǒng)籌兼顧、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一治理,才能獲得良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益天然氣供氣系統(tǒng)的一個突出特點是用氣量的時間不均衡,由此產(chǎn)生了該系統(tǒng)固有的一個關(guān)鍵問題供氣調(diào)峰,所謂供氣調(diào)峰是指采取適當(dāng)?shù)呐e措 使天然氣的供氣量和用氣量 隨時保持動態(tài)平衡.根 據(jù)調(diào)峰周期的長短,可以將調(diào)峰分為季調(diào)峰、日調(diào) 峰、小時調(diào)峰等幾種類型.為了解決調(diào)峰 問題

3、并提升供氣的可靠性,現(xiàn)代大型天然氣供氣系統(tǒng)一般 都設(shè)有地下儲氣庫或其它設(shè)施作為調(diào)峰與應(yīng)急供氣的手段.天然氣礦場集輸管網(wǎng)輸送的介質(zhì)是未經(jīng)凈化處理的油氣井產(chǎn)物,甚至有可能是直接從油井中產(chǎn)出 的油、氣、水的多 相混合物.天然氣礦場集輸管道包括油氣水混輸管道具有輸送距離短、管徑小、在運行壽命期內(nèi)壓力變化大等特點.長距離輸氣管道 的任務(wù) 是將凈化處理后的天然氣輸送到城市門站或 大型工業(yè)用戶.天然氣城市輸配管網(wǎng)的任務(wù)是將來 自長輸管道或其它氣源 的天然氣輸送、分配到每個 用戶.大城市的輸配氣管網(wǎng)的 規(guī)?？赡芟喈?dāng)大,以至于其建設(shè)工程量和投資可能會超過 為它供氣的長 輸管道.這類管道的壓力等級和管徑范圍均 較

4、寬,超高壓配氣干線的壓力可達(dá)4 MPa,而入戶管道的 壓力不超過5kPa;配氣干線的直徑可達(dá)1 m以上,而入戶管 道的直徑一般只有 20 mm 1.雖然礦場集輸和城市輸配也屬于天然氣運輸?shù)姆懂?但由于這兩個環(huán)節(jié)幾乎只采用管道一種運輸方式,故此處只討 論天然氣的長距離運輸.長距離 運輸是指將經(jīng)過凈化的商 品天然氣以某種形式運輸?shù)捷斉錃庀到y(tǒng)的接收站,其運距 一般超過100km o三、長距離輸氣管道1、根本結(jié)構(gòu)1、2一條長距離輸氣管道一般由輸氣管段、首站、壓 氣站、中 間氣體接收站、中間氣體分輸站、末站、清 管站、干線截斷閥室、線路上各種障礙水域、鐵路、 地質(zhì)障礙等的穿跨越段等局部組成.首站的主要功

5、能是對進(jìn)入管道的天然氣進(jìn)行分 離、調(diào)壓和 計量,同時還具有氣質(zhì)檢測限制和發(fā)送清管球的功能.如 果輸氣管道需要加壓輸送,那么在大多數(shù)情況下首站同時也 是一個壓氣站.中間氣體接收站的主要功能是收集來自支線或 管道沿線氣 源的天然氣,中間分輸站的主要功能是 向管道沿線的支線 或用戶供氣.在中間接收站或分 輸站通常設(shè)有天然氣調(diào)壓 和計量裝置,某些接收站 或分輸站同時也是壓氣站.壓氣站是輸氣管道的心臟,其功能是給氣體增壓以維持所 要求的輸氣流量,一般情況下,兩個壓氣 站的間距在100 ? 400 km之間.壓氣站的主要設(shè) 備是輸氣壓縮機(jī)組,包 括氣體壓縮機(jī)離心式或往復(fù)式和與之配套的原動機(jī). 離心壓縮機(jī)采

6、用燃?xì)廨啓C(jī)或電機(jī)驅(qū)動,往復(fù)壓縮機(jī)通常采 用天然氣發(fā)動機(jī) 驅(qū)動.現(xiàn)代輸氣管道大多采用燃?xì)廨啓C(jī)一 離心壓縮 機(jī)組,在同一個壓氣站內(nèi)通常設(shè)置多套輸氣壓縮 機(jī) 組,它們既可以并聯(lián)也可以串聯(lián).由于輸氣管道的壓氣站一般在較低壓比出站壓力與進(jìn)站壓力之比稱為壓氣站 的壓比,我國輸氣管道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)推薦其 取值范圍為1.2?1.5） 下運行,因此絕大多數(shù)壓氣 站都采用并聯(lián)方式.為 了便于調(diào)節(jié)輸氣管道的流量和壓力,大多數(shù)輸氣壓縮機(jī)都 可以在較大范圍內(nèi)實 現(xiàn)無級調(diào)速.清管站的主要功能是發(fā)送、接收清管器,它可以與其它站 場合建在一起,也可單獨建站,定期去除管道中的雜物如 水、液態(tài)燒、機(jī)械雜質(zhì)和鐵銹等清管站的間距一般為 1

7、00? 150 km假設(shè)輸氣管道末站直接向城市輸配氣管網(wǎng)供氣 那么被稱之為城市門站.末站具有別離、調(diào)壓、計量的 功能, 有時還兼有為城市供氣系統(tǒng)配氣的功能.干線截斷閥室是為了及時進(jìn)行事故搶修、預(yù)防 事故擴(kuò)大而設(shè)置的.根據(jù)管 道所經(jīng)過地段的地區(qū)等 級不同根據(jù)人口和建筑物密度等 因素,可以將管道經(jīng)過地區(qū)劃分為4個等級,干線截 斷閥室的間距在8? 32 km之間.此外還應(yīng)在管道穿跨越段 兩側(cè)設(shè) 置干線截斷閥.為滿足調(diào)峰和應(yīng)急供氣的需要,在輸氣管道終點附近通常 建有配套的地下儲氣庫或地面儲氣站.地下儲氣庫主要用于季調(diào)峰和應(yīng)急供氣,地面儲氣站一般只用于日調(diào)峰和小 時調(diào)峰.由于天然氣具有可壓縮性,因此輸氣

8、管道末段也具 有一定的儲氣調(diào)峰水平,在大多數(shù)情況下可以用其取代地 面儲氣站.2、 主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)特點 天然氣本身的固有特性決定了 管道是其最適宜的運輸方式,它適用于整個天然氣供給鏈 上的每一個運輸環(huán)節(jié).作為連接氣源和輸配氣系統(tǒng)的紐帶, 長距離輸氣管道具有距離長一般從幾百公里到幾千公里、 管徑大一般在400 mm以上、輸量大、輸送壓力高一般高于4 MPa、可以連續(xù)運行、投資規(guī) 模 大等主要特點.輸氣管道的輸送水平與管道直徑的 2. 5次方成正比,因此, 增大管徑是提升管道輸送水平的最有效舉措.例如,一條 直徑為1 420 mm、輸送壓力為7. 5 MPa的輸氣管道,相當(dāng) 于3條直徑為1 000

9、mm、 輸送壓力為5.5 MPa的管道, 但前者可以節(jié)省鋼材19% ,節(jié)省投資35%.長距離輸氣管道的輸送本錢在很大程度上取決于其輸送水平和輸送距離.一般而言,在距離一定的條件 下,管道輸送水平越大,其滿負(fù)荷運行的輸送 本錢就越低. 在滿負(fù)荷運行的前提下,輸氣管道的最大經(jīng)濟(jì)輸送距離與 輸送水平密切相關(guān),輸送水平越大,最大經(jīng)濟(jì)輸送距離就 越長.因此輸氣管道特 別適用于大運量的天然氣運輸.隨 著運量減小,輸氣管道的最大經(jīng)濟(jì)輸送距離可能小于實際 運輸距離,此時采用CNG或LNG散裝運輸方式有可能 比管道運輸更經(jīng)濟(jì).輸氣管道的運行能耗是輸氣本錢的組成局部.假設(shè)每座壓氣站的輸氣壓縮機(jī)組均采用管道本身輸

10、送的天 然氣作為能源,那么一條5 000 km的輸氣管道 的燃?xì)庀牧康臄?shù)量級為輸氣量的10 %,對于長度為250? 500km的管道,相應(yīng)的數(shù)量級為1 %33、 開展概況現(xiàn)代意義上的輸氣管道已有近120年的開展歷 史.在北美、 蘇聯(lián)和歐洲,天然氣管道已連成地區(qū) 性、全國性乃至跨國 性大型供氣系統(tǒng),全球輸氣管道總長度超過140 x 104 km , 其中直徑1 m以上的管 道超過12 x 104 km.20世紀(jì)70、80年代是全球輸氣管道建設(shè)頂峰期,世界上幾條最著名 的輸氣管道幾乎都是這一時期建成的,如橫穿地中海的阿 爾及利亞至意大利輸氣管道、西西伯利亞至蘇聯(lián)中央地區(qū)的輸氣走廊包括6條管徑為1

11、 420 mm的管道,總長度 約2 x 104 km,總輸氣水平到達(dá)2 000 x 108 m3/a 、 美國和加拿大合建的阿拉斯加公路輸氣系統(tǒng)一期工程等.本世紀(jì)已建成的最著名的輸氣管道是加拿大至美國的聯(lián)盟管道,全長2 988 km ,在沿 線不同的管段上分別采用914 mm和1 067mm兩種管徑,設(shè)計壓力為12MPa ,目前 的年輸氣水平約 為130 x 108 m3.這條管道的一個突出 特點是輸送 富氣,即乙烷、丙烷等重煤組分含量較高的天然1963年,我國建成第一條輸氣管道-一巴渝管道.直到20世紀(jì)80年代中期,我國的輸氣管道還 主要分布在川渝地區(qū).自90年代以后,我國天然氣 管道的開展

12、 步伐顯著加快,相繼建成了陜京輸氣管 道、南海崖13- 1 氣田至香港輸氣管道、澀寧蘭輸氣 管道、東海平湖氣田至 上海輸氣管道.目前,我國的 輸氣管道建設(shè)已進(jìn)入一個快 速開展期,多條長距離、 大口徑輸氣管道(包括從俄羅斯 引進(jìn)天然氣的跨國 管道)已經(jīng)或即將開工建設(shè),其中正在 建設(shè)的西氣東輸管道,是一項世界級大型管道工程,該管 道西起塔 里木盆地的輪南首站,東至上海白鶴鎮(zhèn)的末站, 全長為4000km ,管徑為1 016mm ,設(shè)計壓力10MPa,設(shè) 計輸氣水平為120 x 108 m3/ a,將來可以根據(jù)輸量 增長 情況提升到200 x 108 m3/ a.該管道的預(yù)算 投資為435 x 108元人民幣,如果加上與之配套的氣 田及城市輸配氣系 統(tǒng),那么整個西氣東輸工程的投資 預(yù)算高達(dá)1 200 X 108元.預(yù)計到2021年左右全國將形成多個大型地區(qū)性輸氣管網(wǎng), 從現(xiàn)在開始的10 ? 20年將是我