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應(yīng)鏈，這條供應(yīng)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，同時做到安全、可靠、高效、經(jīng)濟(jì) 運行，以獲得最佳經(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，則可以說

2、, 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 常運行和發(fā)展。由此可見，一個供氣系統(tǒng)的規(guī)劃、建 設(shè)和運行管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)一管理，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)拇胧?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)峰問題并提 高供

3、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寬，

4、 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)1m以上, 而入戶管道的直徑一般只有 20 mm1。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 到輸配氣系統(tǒng)的接收站 淇運距一般超過100km。 三、長距離輸氣管道1、 基本結(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）的穿跨越段等部分組成。首站的主要功能是

5、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)檢測控制和發(fā)送清 管球的功能。如果輸氣管道需要加壓輸送，則在大 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100400 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)采用燃?xì)廨?機(jī)或電機(jī)驅(qū)動，

6、往復(fù)壓縮機(jī)通常采用天然氣發(fā)動機(jī) 驅(qū)動?，F(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)計規(guī)范推薦其 取值范圍為1.21.5）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，定期清除管 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100150 km。若輸氣管

7、道末站直接向城市輸配氣管網(wǎng)供氣，則被稱之為城市門站。末站具有分離、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、防止 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 832 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，因此輸氣管道末段也具有一定的儲氣調(diào) 峰能力，

8、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合適的運輸方式，它適用于整個天然氣供應(yīng)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。輸氣管道的輸送能力與管道直徑的2. 5次方成 正比，因此，增大管徑是提高管道輸送能力的最有效 措施。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 mm、 輸送壓力為5.5 MPa

9、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成本在很大程度上取決 于其輸送能力和輸送距離。一般而言，在距離一定 的條件下，管道輸送能力越大，其滿負(fù)荷運行的輸送 成本就越低。在滿負(fù)荷運行的前提下，輸氣管道的 最大經(jīng)濟(jì)輸送距離與輸送能力密切相關(guān)，輸送能力 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成本的組成部分。假設(shè)每座壓氣站的輸氣壓縮機(jī)組均采用管道本身輸 送的天然氣作為能源，則一條5 0

10、00 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250500km的管道，相應(yīng)的數(shù)量級為1%3。3、 發(fā)展概況現(xiàn)代意義上的輸氣管道已有近120年的發(fā)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淇中直徑1m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)高峰期，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1 420 mm的管道， 總長度約2 X 10

11、4 km，總輸氣能力達(dá)到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12 MPa,目前的年輸氣能力約為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?zé)M分含量較高的天然氣。1963年，我國建成第一條輸氣管道巴渝管道。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 管道的發(fā)展步伐顯著加快，相繼建成了陜京輸氣管 道、南海崖1

12、3-1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)入一個快速發(fā)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4 000 km，管徑為1016 mm，設(shè)計壓力10 MPa, 設(shè)計輸氣能力為120 x 108 m3/ a，將來可以根據(jù)輸量 增長情況提高到200 X 108m3/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)，則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2020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年將是我國輸