长输管道工程的勘察设计浅谈

长输管道工程的勘察设计浅谈 张大力(大庆油田工程有限公司) 11 长输管道工程的勘察 工程地质和工程测量是长输管道工程勘察的两 个主要组成部分。50年代的工程勘察手段比较落 后,现场工作主要靠人工挖探井、开槽或用“手摇 钻”冲击或旋转钻进采取土样,鉴别地层; 70年 代已采用DPP - 100车装钻机等勘擦设备、SH - 30工程钻机,彻底解脱了强体力劳动,大大提高 了工作效率; 80年代末引进KTG土工试验检测系 统以来,从试验条件设定、数据采集、实时控制、 资料整理及打印成果全部实现计算机化。 工程测量在80年代以前主要采用经纬仪、水 准仪等光机型仪器,这种采用经纬仪配半圆仪的视 距测量法显然不能适应高速发展的工程建设需要。 随着电子技术和改革开放的实施,从80年代初开 始,中国工程界大量使用PC - 1500袖珍计算机, 该机具有先进的编程语言、与微机通信、打印输 出、使用方便等特点。1997年后又采用计算机扫 描和矢量化技术绘制管道走向图,不仅方便了对旧 图的更新,而且可分层绘制地形地物,并将二维图 转成三维图,为地理信息系统奠定了基础。 遥感技术的应用起步于1998年的忠武管线和 兰成渝管线。最早的应用领域是对沿线地质灾害的 评价方面,主要是依据航空像片和卫星图片,对沿 线的地质灾害进行判断分析,并结合现场实地踏勘 的情况,进一步对初判结果进行确定,从而为选定 线工作提供依据。此项技术还在苏丹工程、西气东 输工程和哈萨克斯坦等项目中得以应用。 21 长输管道工程的设计 1984年以前,油气长输管道的工艺设计几乎 是无章可循,全凭设计人员自身积累的经验确定, 设计参数的取值往往是越安全越好,故偏于保守。 80年代中期,在积累了我国已建管道的设计、 施工、运行经验的基础上,编制出了第一个行业标 准:原油长输管道工艺及输油站设计规范 。90 年代中期,编制出版了输气管道工程设计规范 、 石油库设计规范 、 输油管道工程设计规范等 国家标准。90年代油气管道工程设计上升到一个 新的水平。 (1)管道工程三维设计。三维设计能大幅提高 设计质量,减少错、漏、碰、缺,节省材料消耗, 降低工程投资,缩短工程设计周期。90年代引进 了Intergraph工作站及相应的各类软件,组织专业 技术人员进行二次开发,建立了符合中国标准的三 维材料、设备数据库及工艺、热工、给排水等专业 数据库。库尔勒 鄯善输油管道和鄯善 乌鲁木齐 输气管道工程实现了三维工艺安装设计,并取得显 著的效益。 (2)定向穿越技术。管道穿越工程由人工开挖 到计算机控制的定向穿越技术水平不断提高。目前 普遍采用的穿越技术有水平定向钻、顶管和盾构机 等。西气东输工程黄河穿越采用顶管与水平钻穿越 相结 合 的 方 式,穿 越 总 长 度7645m ,管 径 为 1016mm。水平钻穿越3次,单次最长980m ;顶 管穿越3次,单次最长1259m。在镇 杭成品油管 道钱塘江的水平定向钻穿越创造了2230m的世界 最长穿越纪录。 (3)管道自动控制系统。随着输送工艺技术、 电子技术、计算机技术、通讯技术、自动控制理论 的不断发展,自动化设计也相应地经历了一个由低 级向高级发展的过程,即由常规仪器仪表到遥测遥 讯遥控的数字系统。从上世纪50年代采用气动模 拟仪表就地控制,经历了就地式、气动、电动单元 组合式仪表等阶段,发展到80年代中期以来采用 计算机进行调度、传输、控制。90年代在站场自 动化的基础上,实现全线的集中监控、管理,从而 使管道自动化水平已经达到国际上的先进水平。 (4)长输管道工程设计软件应用。90年代初 期,我国开发出“长输管道密闭输送设计动态特性 分析计算软件”和“长输油管道初步设计工艺核算 程序计算软件”分别获得部级优秀工程设计软件 一、二等奖。利用此软件计算非牛顿流体段的高凝 原油是在欧美的计算软件中所没有的,具有世界先 进水平。 31 结语 目前,从STONER公司和SSI公司引进了油气 管道工艺计算分析软件,应用液体管道稳态及动态 分析软件(SPS-液)对苏丹原油管道、青海原油管 道(花格线)、兰成渝成品油管道进行水力、热力稳 态、动态仿真模拟分析,可为管道的自动控制、水 击超前保护提供准确可靠的基础数据。同时应用气 体管道稳态及动态分析软件(SPS-气)对陕京、陕 银、西气东输、广东LNG等输气管道进行工艺计算 分析,不仅解决了输气管道复杂管路的稳态、瞬态 工艺参数设置,而且能够仿真模拟包括储气库在内 的多气源、多用户复杂管路的输气工艺,使中国管 道工艺计算分析应用达到世界先进水平。 到了21世纪,在总结诸多管道设计经验的基 础上,参考世界各国的标准,编制出了具有中国特 色的油气管道设计规范。2003年版规范在充分考 虑健康、安全、环境( HSE)因素的基础上,对 管道的监视、控制、调度