天然氣管道技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

自然氣管道技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展趨勢(shì)自然氣市場(chǎng)快速進(jìn)展，根底設(shè)施建設(shè)速度加快，但產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展不協(xié)調(diào)，逐步顯現(xiàn)出需求增加和設(shè)施缺乏的沖突，以及市場(chǎng)開發(fā)與配套力量落后的沖突日益突出，特別是區(qū)域管網(wǎng)和儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)嚴(yán)峻滯后。自然氣管道與其他運(yùn)輸石油自然氣的方式相比，通過管道輸送具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，世界石油自然氣管道建設(shè)獲得了長(zhǎng)足進(jìn)展，但今后建設(shè)難度將越來越大，為此需要不斷研發(fā)技術(shù)。1、世界自然氣管道技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)展主流2070年月以來，世界上開發(fā)的大型氣田多遠(yuǎn)離消費(fèi)中心。同時(shí)，國(guó)際自然氣貿(mào)易量的增加，促使全球輸1990年，2698km。從20 世紀(jì)至今，世界大型輸氣管道的直徑大都在1000mm以上。到1993年，俄羅斯直徑1000mm以上的管道約占63%，其中最大直徑為1420mm的管道占34.7%。西歐國(guó)家管道最大直徑為1219mm，如著名的阿-意管道等。干線輸氣管道的壓力等級(jí)2070年月為6～8MPa;808～10MPa;9010～12MPa。2023年建成的Alliance 管道壓力為12MPa、管徑為914mm3000km，承受富氣輸送工藝，是一條公認(rèn)的代表當(dāng)代水平的輸氣管道。輸氣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化隨著自然氣產(chǎn)量和貿(mào)易量的增長(zhǎng)以及消費(fèi)市場(chǎng)的擴(kuò)大，目前全世界形成了洲際的、多國(guó)的、全國(guó)性的和很多地區(qū)性的大型供氣系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通常由假設(shè)干條輸氣干線、多個(gè)集氣管網(wǎng)、配氣管網(wǎng)和地下儲(chǔ)氣庫(kù)構(gòu)成，可將多個(gè)氣田和成千上萬的用戶連接起來。這樣的大型供氣系統(tǒng)具有多氣源、多通道供氣的特點(diǎn)，保證供氣的牢靠性和敏捷性。前蘇聯(lián)的統(tǒng)一供氣系統(tǒng)是世界最浩大的輸氣系統(tǒng)，連接了數(shù)百個(gè)氣田、數(shù)十座地下儲(chǔ)氣庫(kù)及約1500個(gè)城市，管道總長(zhǎng)度超過20×104km。目前歐洲的輸氣管網(wǎng)已從北海延長(zhǎng)到地中海，從東-意輸氣管道的建成實(shí)際上已將歐洲的管網(wǎng)和北非連接起來。阿爾及利亞—西班牙的輸氣管道最終將延長(zhǎng)到葡萄牙、法國(guó)和德國(guó)，并與歐洲輸氣管網(wǎng)連成一體。建設(shè)地下儲(chǔ)氣庫(kù)是安全穩(wěn)定供氣的主要手段無論是自然氣出口國(guó)家，還是主要依靠進(jìn)口自然氣的一些西歐國(guó)家，對(duì)建筑地下儲(chǔ)氣庫(kù)都格外重視，將地下儲(chǔ)氣庫(kù)1998605575.5億立方米、工作氣量307.7立方米。工作氣量相當(dāng)于世界自然氣消費(fèi)量的%%年美國(guó)的儲(chǔ)氣庫(kù)總工作氣量約120立方米，估量到2023年170立方米。2、國(guó)外自然氣管道在計(jì)量技術(shù)、泄漏檢測(cè)和儲(chǔ)存技術(shù)等方面取得了一些進(jìn)展自然氣的熱值計(jì)量技術(shù)20世紀(jì)80年月以后，熱值計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用在西歐和北美日益普遍，已成為當(dāng)今日然氣計(jì)量技術(shù)的進(jìn)展方向。自然氣熱值計(jì)量比體積和質(zhì)量計(jì)量更為科學(xué)和公正，由于自然氣成分比較穩(wěn)定，按熱值計(jì)價(jià)可以表達(dá)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)。自然氣熱值的測(cè)定方法有兩種：直接測(cè)定法和間接計(jì)算法。近幾年，天然氣熱值的直接測(cè)量技術(shù)進(jìn)展較快，特別是在自動(dòng)化、連續(xù)性、準(zhǔn)確度等方面有了很大提高。自然氣管道泄漏檢測(cè)技術(shù)—紅外輻射探測(cè)器目前，美國(guó)自然氣爭(zhēng)論所(GRI)正在進(jìn)展以激光為根底的(IR)吸取甲烷的特性來探測(cè)自然氣的泄漏。該遙感系統(tǒng)由紅外光譜接收器和車載式檢測(cè)器組成，能在遠(yuǎn)距離對(duì)氣體泄漏的熱柱進(jìn)展大面積50%以上，且費(fèi)用大幅度下降。自然氣管道減阻劑(DRA)的爭(zhēng)論應(yīng)用美國(guó)Chevron石油技術(shù)公司(ChevronPetroleumTechnologyCo)8km、.152mm的輸氣管道上進(jìn)展了自然氣減阻劑(DRA)的現(xiàn)10%～15%，最高壓力下降達(dá)20%。這種減阻劑的主要化學(xué)成分是聚酰胺基，通過注入系統(tǒng)，定期地按肯定濃度將減阻劑注入到自然氣管道中，減阻劑可在管道的內(nèi)外表形成一種光滑的保護(hù)膜;這層薄膜能夠顯著降低輸送摩阻，同時(shí)還有肯定的防腐作用。自然氣儲(chǔ)存技術(shù)從商業(yè)利益考慮，國(guó)外管道公司格外重視使大型儲(chǔ)氣庫(kù)墊底氣最少化的技術(shù)爭(zhēng)論。目前，正在爭(zhēng)論應(yīng)用一種低揮發(fā)性且廉價(jià)的氣體作為“工作氣體”來充當(dāng)儲(chǔ)氣庫(kù)的墊底氣。管道運(yùn)行仿真技術(shù)管道在線仿真系統(tǒng)的應(yīng)用可有效地提高管道運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。管道計(jì)算機(jī)應(yīng)用表現(xiàn)在3個(gè)方面：管道測(cè)繪及地理信息系統(tǒng)、管道操作優(yōu)化治理模型和自然氣運(yùn)銷集成掌握系統(tǒng)。仿真技術(shù)在長(zhǎng)輸管道上的應(yīng)用不僅優(yōu)化了管道的設(shè)計(jì)、運(yùn)行治理，而且為管輸企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目前，國(guó)外長(zhǎng)輸管道仿真系統(tǒng)主要分為3種類型：一是用于油;二是用于運(yùn)行操作人員的培訓(xùn);三是管道的在線運(yùn)營(yíng)治理。如美國(guó)最大的自然氣管道公司之一的Williams管道公司，承受計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)在不影響正常工作的狀況下即可完成對(duì)一線工人的上崗培訓(xùn)，大大縮短了培訓(xùn)時(shí)間，節(jié)約大量費(fèi)用，比傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式提高效率50%。GIS技術(shù)在管道中的應(yīng)用隨著管道工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)展，GIS(地理信息系統(tǒng))在長(zhǎng)輸管道中得到了日益廣泛的應(yīng)用。它融合了管道原有的SCADA系統(tǒng)自動(dòng)掌握功能，美國(guó)、挪威、丹麥等國(guó)家的管道普遍使用GIS技術(shù)。目前，該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)地理信息、數(shù)據(jù)采集、傳輸、儲(chǔ)存和作圖統(tǒng)一作業(yè)，可為管道的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)運(yùn)行、治理監(jiān)測(cè)、防腐等各階段供給資料。3、技術(shù)進(jìn)展趨勢(shì)道進(jìn)展的最主要趨勢(shì)高壓氣管道是指運(yùn)行壓力在10～15MPa之間的陸上自然10億立方米以上時(shí)，承受高壓輸氣可節(jié)約運(yùn)輸本錢。當(dāng)運(yùn)輸距離為5000km、15～30億立方米之間時(shí)，承受高壓輸氣比傳統(tǒng)運(yùn)20%～35%。承受高壓輸氣可減小管徑，通過高鋼級(jí)管材的開發(fā)和應(yīng)用可減小鋼管壁厚，進(jìn)而減輕鋼管的重量，并削減焊接時(shí)間，從而降低建設(shè)本錢。例如X100X65X7030%，節(jié)約管10%～12%。目前X100管道鋼管已由日本NKK、日鐵、住友金屬、歐洲鋼管等公司開發(fā)出來。另外，復(fù)合材料增加管道鋼管正在開發(fā)，即在高鋼級(jí)管材外部包敷一層玻璃鋼和合成樹脂。承受這種管材，可進(jìn)一步提高輸送壓力，降低建設(shè)本錢，同時(shí)可增加管輸量，增加管道抵抗各種破壞的力量和安全性。當(dāng)管材鋼級(jí)超過X120X125時(shí)，單純依靠提高鋼級(jí)來削減X100及以上管道鋼管目前還未得到商業(yè)應(yīng)用的主要緣由是對(duì)材料性能、安裝技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)還需進(jìn)一步驗(yàn)證和更好的了解。高壓富氣輸送技術(shù)及斷裂掌握高壓富氣輸送是指在輸送過程中承受高壓使輸送氣體始終保持在臨界點(diǎn)上，保證重組分不呈液態(tài)析出。承受高壓富氣輸送能取得很大的經(jīng)濟(jì)效益，但富氣輸送時(shí)自然氣的熱值較高，要求管材不但能防止裂紋的啟裂，而且還要具有更Alliance管道為代表的高壓富氣輸送是自然氣輸送技術(shù)的重大創(chuàng)，其斷裂掌握是該管道的關(guān)鍵技術(shù)之一。深入了解高鋼級(jí)管道鋼管的斷裂掌握是將來以低本錢建設(shè)管道的前提。由ECSCCSM、SNAM和European聯(lián)合進(jìn)展的工程，就是爭(zhēng)論大口徑X100管道在15MPa的高壓下的斷裂行為。多相混輸技術(shù)20世紀(jì)70年月，各興旺國(guó)家相繼投入了大量資金和人力，進(jìn)展多相流領(lǐng)域的應(yīng)用根底與應(yīng)用技術(shù)爭(zhēng)論，取得了不少成果。目前，這些成果已在上百條長(zhǎng)距離混輸管道上得到了應(yīng)用。近年來，英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)及挪威等國(guó)相繼建成了不同規(guī)模的試驗(yàn)環(huán)道，承受多種先進(jìn)測(cè)量?jī)x表和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在大量高質(zhì)量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)根底上進(jìn)展多相流爭(zhēng)論。已有的多相流商業(yè)軟件中，著名的OLGA軟件可以進(jìn)展多相流穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)流淌模擬。自然氣水合物(NGH)儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)據(jù)專家保守估量，世界上自然氣水合物所含自然氣的總資源量約為0.018億億立方米～0.021相當(dāng)于全世界目前煤炭、石油和自然氣能源總儲(chǔ)量的兩倍，被認(rèn)為是21世紀(jì)最抱負(fù)、最具商業(yè)開發(fā)前景的能源。自然氣水合物潛在的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟(jì)效益，已為世界很多國(guó)家所重視。目前，世界范圍內(nèi)正在興起從海底開發(fā)自然氣水合物能源的熱潮。雖然目前世界上還沒有高效開發(fā)自然氣水合物的技術(shù)，但很多國(guó)家已制定了勘探和開發(fā)自然氣水合物1998年將自然氣水合物作為國(guó)家進(jìn)展2023年試開采。日本、加拿大、印度等國(guó)都相繼制定了自然氣水合物的爭(zhēng)論打算。依據(jù)目前國(guó)外對(duì)自然氣水合物技術(shù)的爭(zhēng)論，可以得出幾-15～-5℃的下儲(chǔ)存在隔熱容器中可長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定;二是對(duì)于處理海上油田或陸上遙遠(yuǎn)油田的伴生氣，該技術(shù)的可行性優(yōu)于液化自然氣、甲醇;三是自然氣水合物技術(shù)的本錢比液化自然氣的生產(chǎn)本錢約低四分之一;四是承受自然氣水合物技術(shù)可以對(duì)自然氣進(jìn)展長(zhǎng)距離運(yùn)輸。4、國(guó)內(nèi)自然氣管道技術(shù)現(xiàn)狀西氣東輸代表了目前我國(guó)自然氣管道工程的最高水平。西氣東輸管道設(shè)計(jì)輸量為120×108m3/a;管道全長(zhǎng)3898.5km;管徑1016mm;設(shè)計(jì)壓力10MPa;管道鋼級(jí)L485(X70);全線共設(shè)3513710座。目前我國(guó)自然氣管道的技術(shù)水平分析如下：承受的設(shè)計(jì)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌。承受衛(wèi)星遙感技術(shù)、GPS系統(tǒng)，優(yōu)化管道線路走向。承受國(guó)際上通用的TGNETSPSAutoCAD工藝計(jì)算、特別工況模擬分析和設(shè)計(jì)出圖。管材承受高強(qiáng)度、高韌性管道鋼，主要有X52、X60、X65X70，國(guó)內(nèi)有生產(chǎn)大口徑螺旋縫埋弧焊鋼管和直縫鋼管的力量。治理自動(dòng)化、通信多種方式并用。運(yùn)營(yíng)治理承受SCADA系統(tǒng)進(jìn)展數(shù)據(jù)采集、在線檢測(cè)、監(jiān)控，進(jìn)展生產(chǎn)治理和電子商務(wù)貿(mào)易;通信承受微波、衛(wèi)星和租用地方郵網(wǎng)方式，建管道將與國(guó)際接軌，向光纜通信進(jìn)展。管道防腐。管道外防腐層主要承受煤焦油瓷漆、單層環(huán)氧粉末、雙層環(huán)氧粉末、聚乙烯防腐層(二層PE)和環(huán)氧粉末聚乙烯復(fù)合構(gòu)造(三層PE)。管道內(nèi)涂層主要承受液體環(huán)氧涂料?？装逵?jì)量;而近年建的幾條輸氣管道承受超聲波流量計(jì)。(8)-液聯(lián)動(dòng)球閥為主。國(guó)內(nèi)在役輸氣管道承受的增壓機(jī)組有離心式和往復(fù)式;將來我國(guó)的長(zhǎng)距離輸氣管道主流機(jī)型承受離心式，在有電源保證的條件下承受變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)為進(jìn)展方向。HSE;管道專業(yè)化施工企業(yè)整體水平到達(dá)國(guó)際水平，裝備有先進(jìn)的施工機(jī)具，