（石油与天然气工程专业论文）苏扎输油管道工程技术方案研究.pdf

摘要 苏一扎输油管道起点为苏一扎首站，在苏一试验站北侧毗邻建设，位于呼伦贝尔油 田苏1 3 1 区块北部，经新巴尔虎左旗的达赉湖自然保护区、嵯岗、阿尔公、湖北，最终 至满洲里市扎赉诺尔区扎赉诺尔转输油站，线路全长1 1 7 k m 。 根据苏一扎输油管道工程的实际地形情况提出了两种线路走向方案，通过多方面的 对比分析选择了最佳方案，并对最佳方案进行了局部方案优化。为了控制管道系统的外 腐蚀，延长管道使用寿命，苏一扎输油管道工程对管道防腐采用外防腐层结合阴极保护 的方式。管道全干线外防腐采用三层p e 结构，补口补伤采用热收缩套；阴极保护采用强 制电流的阴极保护，阴极保护站与站场合建。工程水力计算、热力计算采用美国s i m s c i 公司的p i p e p h a s e 软件进行计算，在工艺计算的基础上通过经济技术比较推荐了最佳方 案。通过比选和计算，本工程确定了采用直径为d 1 8 0 m m 的无缝钢管，确定了站场的布 局，设计了站场工艺，并对站内主要设备进行了选型。 本课题开展的技术方案研究对苏一扎输油管道工程的设计具有重要的指导意义。 关键词：输油管线，技术方案，工程设计 t h er e s e a r c ho nt e c h n i c a ls c h e m e o fs u z h ap e t r o l e u mp i p e l i n e g a ow e i ( o i l & g a ss t o r a g ea n dt r a n s p o r t a t i o ne n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f l iz i l i a b s t r a c t s u - z h ao i lt r a n s m i s s i o nl i n es t a r t sf r o ms u z h af i r s ts t a t i o n ，c o n s t r u c t e dn e x tt os u 一1 e x p e r i m e n t a ls t a t i o n ，l o c a t e da tt h en o r t h o fh u l t mb u i ro i lf i e l d ，g o i n gt h r o u g hd a - l a k en a t u r a l r e s e r v ea n dh ub e ip r o v i n c e ，f i n a l l yr e a c h i n gt oz h a n u o e rt r a n s m i s s i o ns t a t i o n t h ew h o l e l i n e i s1 1 7 k m a c c o r d i n gt ot h e a c t u a lt e r r a i nc o n d i t i o no fs u z h ao i lt r a n s m i s s i o nl i n ep r o j e c t ，t w o d i f f e r e n tr o u t e sa r e p u tf o r w a r d ，t h e n a n o p t i m u m r o u t es c h e m ei sc h o s e nb y c o m a r i s o n p a r t i a lp l a no p t i m i z a t i o n w a sc a r r i e do u ta f t e rd i v i d i n gt h eo p t i m u mo n ei n t of o u r s e g m e n t s u z h ao i lt r a n s m i s s i o nl i n ep r o j e c tu s e so u t s i d e sa n t i s e p s i sl a y e rc o m b i n e d w i t h c a t h o d i cp r o t e c t i o nt op r o t e c tp i p e l i n e sf o r mc o r r o s i o n o u t s i d ea n t i s e p s i so fp i p i n gw h o l e t r u n kl i n et h r e el a y e rp es t r u c t u r e s ，t h ew o u n dr e p a i r m e n ta p p l o y sh o tc o n s t r i n g e n c ya n d t h e c a t h o d i cp r o t e c t i o na p p l o y sc o m p u l s o r ye l e c t r i cc u r r r e t t h ec a t h o d i cp r o t e c t i o ns t a t i o na n d t h es t a t i o nf i e l ds e tu pt o g e t h e r e n g i n e e r i n gh y d r a u l i cc a l c u l a t i o na n d t h e r m a lc a l c u l a t i o na r e b a s e do nt hp i p e p h a c es o f t w a r eo fa m e r i c a ss i m s c ic o m p a n y o n et h eb a s i so fc r a f t c o m p a r i s o n ， c a l c u l a t i o no p t i m u mp l a n i sr e c o m m e n d e db ye c o n o m i ct e c h n i q u e c o m p a r i s o n t h i se n g i n e e r i n gi ss e tt ou s et h es e a m l e s ss t e e lp i p eo f18 0 m m d i a m e t e r t h e l a y o u to ft h es t a t i o n f i e l di sc o n f i r m e d ，t h es t a t i o nf i e l d c r a f ti sd e s i g n e d ，a n dm a i n e q u i p m e n t si nt h es t a t i o ni sc h o s e do u t t h et e c h n i q u ep l a ns t u d yc a r r i e do u tb yt h ep r o b l e m sh a sg r e a ts i g n i f i c a n c ef o rd i r e c t i n g t h es u z h ao i lt r a n s m i s s i o nl i n ep r o j e c t sd e s i g n k e yw o r d s ：o i lt r a n s m i s s i o nl i n e ，t e c h n i q u ep l a n ，e n g i n e e r i n gd e s i g n 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名 飞： 巧 妇。醐：切7 盼月硼 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其 印刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关 部门( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位 论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者 指导教师签名 日期：岬年厂月矽日 日期：渺7 年，月劢日 | 中国石油大学( 华东) i 程硕士学位论文 第一章绪论弟一早珀了匕 1 1 项目建设背景与必要性 目前，呼伦贝尔油田各区块所产净化油均由汽车拉运至扎赉诺尔转输油站，随着油 田产量不断上升，拉运车辆也将不断增加。汽车拉运受气候等自然条件影响较大，呼伦 贝尔油田处于呼伦贝尔大草原，该地区冬季雪灾频频发生，雪灾发生时，道路不能正常 通行，原油不能外输将导致油田生产处于瘫痪状态；利用租用原油罐车的方式拉油，丢 油现象时常发生，管理难度增大；大量汽车产生的尾气和噪声势必对草原，特别是自然 保护区内生态系统带来不良的影响。 输油管道的建设，可缓解对环境的影响，减少气候等自然条件对原油运输的限制， 通过配备完善的自动控制系统和管道泄漏检测系统可以杜绝丢油现象的发生【l 】；经计算， 在保证目标收益率1 2 的情况下，管输费比同输量下汽车拉运费低2 4 6 元吨。 1 2 研究范围和内容 苏一扎输油管道工程始于呼伦贝尔油田苏一扎首站，终于大庆油田有限责任公司储 运销售分公司扎赉诺尔转输油站。本报告研究范围是苏一扎输油管道的工程技术可行性 研究。主要内容包括： 1 ) 研究输油管道线路走向，选择最佳方案； 2 ) 研究输油管道工程的技术方案； 3 ) 确定输油管道的设计和建设规模和期限； 4 ) 评估输油管道建设对周围环境的影响； 5 ) 确定输油管道工程建设投资。 第二章市场调研 第二章市场调研 2 1油源概况 2 1 1地理位置 海拉尔盆地位于内蒙古自治区呼伦贝尔市境内，与蒙古国的塔木查戈盆地为统一的 盆地，总面积7 0 4 8 0 k m 2 ，我国境内面积4 4 2 1 0 k m 2 。地面海拔平均5 8 0 - - 一6 4 0 m ，气候属 大陆性亚寒带型，经纬度：东经1 1 5 0 3 0 一1 2 0 0 0 0 ，北纬4 6 0 0 0 一9 0 0 0 7 。盆地周 边为大兴安岭、小平山、帽子山、海拉吐山、嘎罗索山等山区和丘陵环绕。盆地中部为 较为开阔的平原区，地表为草原覆盖，有湖泊、河流、沼泽分布。盆地北部有滨洲铁路 通过，旗、市间均有简易公路或草原自然公路相通，交通较为便利，有利于油田的勘探 开发。 2 1 2 勘探概况 截止2 0 0 4 年底，海拉尔盆地探明石油地质储量7 1 4 4 x 1 0 4 t ，含油面积4 2 4 k m 2 ，其 中，苏仁诺尔油田探明石油地质储量6 7 3 x 1 0 4 t ，含油面积1 6 7 k m 2 ，呼和诺仁油田探明 石油地质储量1 3 3 6 1 0 4 t ，含油面积5 2 k m 2 。在苏德尔特构造带提交探明石油地质储量 5 1 3 5 x 1 0 4 t ，含油面积2 0 5 k m 2 。 2 1 3 开发概况 截止2 0 0 4 年底，在苏仁诺尔油田苏1 3 1 、苏1 0 2 、苏3 1 、海参4 、呼和诺仁油田贝 3 0 1 断块、苏德尔特构造带贝1 6 、贝1 仁贝2 8 断块开辟了开发试验区或完成初步开发 方案设计，共设计开发试验井和开发井4 8 7 口，预计建成产能7 6 8 x 1 0 4 t 。截止2 0 0 4 年 底，己完钻开发井3 6 5 口，投产油井1 6 3 口，注水井4 2 口，采用天然能量或注水开发， 年产油3 1 6 0 5 x 1 0 4 t ，年注水3 0 0 5 8 1 x 1 0 4 m 3 ，累积产油4 9 6 9 5 x 1 0 4 t ，综合含水9 3 6 ， 采油速度4 8 1 ，采出程度7 5 6 。海拉尔盆地呼伦贝尔油田已进入正式开发阶段。 2 1 4 产能、产量规划 2 0 0 8 年及以前的产能建设基于已探明和预探有重大发现的区块，即是苏仁诺尔油 田、呼和诺仁油田、苏德尔特油田。到2 0 0 8 年底，规划设计井数5 8 3 口，建产能8 8 3 x 1 0 4 t ， 2 0 0 9 年及以后依靠预探新发现。2 0 0 9 年及以后产能按规划每年动用勘探待发现储量 5 0 0 x 1 0 4 t 计算。其中，塔木察格盆地在2 0 0 9 一- - 2 0 1 0 年动用1 0 0 0 万吨石油地质储量， 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 2 0 11 - 2 0 2 0 年每年动用勘探待发现储量5 0 0 1 0 4 t ，建产能5 0 x 1 0 4 t 。 与产能规划对应，呼伦贝尔油田( 含塔木查格盆地) 最高2 0 0 7 年年产油5 5 8 x 1 0 4 t ， 年产油5 0 - 一5 5 x 1 0 4 t 以上生产规模稳产8 - - 一1 5 年。产量初步规划安排见附表一。 2 2 油品种类和油品性质 2 2 1 苏仁诺尔油田 苏仁诺尔油田包括苏3 1 、海参4 、苏1 0 2 、苏1 3 1 等4 个油田，物性见表2 2 1 。 表2 2 1苏仁诺尔油田地面流体性质表 t a b l e 2 2 1s u r f a c ef l u i dc h a r a c t e rt a b l eo fs u r e n n u o e ro i lf i e l d 原油性质水分析 井号 层位 密度粘度含蜡含胶凝固点初溜点氯离子总矿化度 水型p h 值 ( g c m 3 )( m p a s 1( )( 呦( 。c )( o c )( m d t , ) ( m e t , ) 苏1 3 1 n1 10 8 5 9 11 6 7 3 l1 1 6 苏1 1 n1 10 8 5 0 41 0 57 9 1 7 3 62 79 01 2 1 91 8 0 3 2 6n a h c 0 38 2 苏1 5 1n1 1 0 8 4 6 68 71 4 21 1 8 8 2 71 3 56 8 4 3 61 0 4 6 6 1 4n a h c 0 38 1 海参4 n1 10 8 5 0 98 38 81 2 2 2 31 5 81 9 0 4 1 81 0 1 7 1 5n a h c 0 38 5 l 海参4 n1 10 8 4 2 45 61 51 3 5 81 8 8 2 苏1 7n1 10 8 4 5 68 11 3 51 0 2 62 5l1 0 平均0 8 4 9 29 711 91 3 12 51 1 51 2 6 9 1 812 8 9 0 0 8n a h c 0 38 2 7 苏1 5 1t0 8 4 0 85 6l1 51 1 4 61 57 0 苏2 9 4 5t0 8 4 5 07 o2 28 0 苏l 一1t0 8 3 6 95 31 51 0 31 0 5 51 2 8 8 6n a h c 0 3 7 6 平均0 8 4 0 95 9 71 1 51 1 4 61 78 4 。3 2 2 2 苏德尔特构造带 苏德尔特构造带原油物性见表2 2 2 。 表2 2 - 2 苏德尔特地面原油性质统计表 t a b l e 2 2 2 s u r f a c eo i lc h a r a c t e rt a b l eo fs u d e e r t e 原油密度粘度凝l 司点含胶量含蜡量 层位 ( t m 3 )( m p a s 1( )( )( ) 兴安岭群 0 8 3 6 67 22 5 51 4 6 1 7 7 布达特群 0 8 3 9 47 12 8 o1 7 71 8 2 第三章输油线路方案的确定 第三章输油线路方案的确定 3 1 线路走向方案 3 1 1线路走向方案选择原则 1 ) 线路力求顺直，以缩短线路长度； 2 ) 线路尽量避免或减少同天然及人工障碍的交叉； 3 ) 线路选择考虑所经地区城市、矿区、土地和水利工程规划； 4 ) 线路选择尽量避开矿区和水源地等；对于避绕不开的矿区，尽量选择压覆煤炭 资源最少的地方通过； 5 ) 线路避开军事区、国家重点文物保护区和国家级自然保护区； 6 ) 线路选择尽量避免通过不良地质区域和活动断裂带及地震高烈度区。 3 1 2 线路宏观走向方案概述 苏一扎输油管道工程起点为苏一扎首站，终点为扎赉诺尔转输油站。线路宏观走向 见附图一。 1 ) 苏一扎首站 苏一扎首站位于呼伦贝尔油田苏1 3 1 区块北部，与苏一试验站毗邻建设，苏一试验 站是呼伦贝尔油田距滨洲铁路最近的一座联合站，管道建成后，呼伦贝尔油田所有区块 所产的低含水原油在苏- - # t - 输脱水站( 新建) 处理成净化原油后输至苏一扎首站，经苏一 扎首站外输。 2 ) 扎赉诺尔转输油站 扎赉诺尔转输油站位于满洲里市扎赉诺尔火车站附近。目前，呼伦贝尔油田各区块 所产原油均经汽车拉运至该站后，装火车外运。管道建成后，该站可接收管道来油，装 火车外运。 3 1 线路宏观走向方案 根据外输管道首末站的位置，结合管道沿线的地形图( 1 ：5 0 0 0 0 ) 、地质构造行迹图 ( 1 ：5 0 0 0 0 0 ) 、区域地质图( 1 ：1 0 0 0 0 0 0 ) 、地质灾害类型分区图( 1 ：1 0 0 0 0 0 0 ) 及现场踏勘 选线结果，认为苏一扎输油管道南段，即苏一试验站至达赉湖段的线路走向应沿已建庆 赉路( 苏试验站至3 0 1 国道) 敷设，管道的施工与检修均可依托庆赉路。 沿庆赉路距苏一试验站约5 0 k m 处，西侧为达赉湖，东侧为新开湖。在汛期，两湖 湖水水位升高，通过桥涵连为一体，该区域为国家级自然保护区。 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 经调查，以阿尔公断层为分界线，分界线以西为扎赉诺尔煤业有限责任公司规划采 煤区。阿尔公断层北东向伸展与滨洲线相交于距扎赉诺尔约2 1 k m 处，同时南西向延伸 交庆赉路距苏一试验站约5 8 k m 处。 综合分析上述因素，确定了本管道工程的两个线路方案。 方案一，自苏一试验站沿庆赉路向北行进，经过达赉湖及新开湖，到达庆赉路终点 与3 0 1 国道交汇处，在此穿越国道后，沿3 0 1 国道，穿过滨洲铁路，跨越新开河，敷设 至扎赉诺尔转输油站，线路全长lo o k m 。 方案二，自苏一试验站沿庆赉路向北行进，距苏一试验站3 7 k m 处向东北方向行进， 绕新开湖向北经嵯岗西南部，至3 0 1 国道，在此穿越国道后向西至阿尔公，然后向北行 进，穿越滨洲铁路后，沿滨洲铁路向西敷设，经湖北至滨洲铁路与3 0 1 国道交汇处，以 后同方案一，线路全长1 1 7 k m 。 4 ) 管线通过河流和市县的情况 本工程两个线路方案均需通过新开河，新开河是一条人工河，也称呼伦湖泻水工程， 海拉尔河水位高于呼伦湖水位时，河水注入呼伦湖；反之湖水注入河流中。 管道通过的路由均位于内蒙古自治区的呼伦贝尔盟境内，呼伦贝尔盟位于内蒙古自 治区的东北部，因其区内的呼伦湖和贝尔湖而得名。呼伦贝尔盟其南部与兴安盟毗连， 东部与黑龙江省相依，北和西北部与俄罗斯接壤，西和西南部与蒙古国为邻。两个走向 方案线路经过呼盟的新巴尔虎左旗和满洲里市。 5 ) 管道沿线所经区域地貌单元划分 两个线路方案的管线区段，地貌上处于呼伦贝尔高平原，呼伦贝尔高平原属于一级 地貌单元，它又包括了波状高平原、河谷平原、及风蚀沙地3 个二级地貌单元。地势东 高西低，海拔5 0 0 - - 7 0 0 m ，以剥蚀堆积为主的层状地形为特征。除扎赉诺尔地形高差相 对较大外，其余地段较平坦。由于所处纬度较高，且受西伯利亚冷空气的直接侵袭，年 平均气温在零度以下，属我国寒冷地区之一。该地区地壳稳定性较好。表部大部分被第 四系中更新统、全新统松散堆积物覆盖，其中新巴尔虎左旗嵯岗镇周围为风积砂堆积区， 有较多沙丘、沙垄分布，多处沙丘已有活动迹象，呈现活化趋势。低洼地区多沼泽。 6 ) 沿线交通情况 方案一由于与庆赉路并行，交通比较便利，利于工程施工。方案二绕新开湖南岸， 人烟稀少，工程施工依托性较差，会增加一定的难度。 第三章输油线路方案的确定 3 1 - 3 线路方案比选 3 1 3 1 线路方案工程地质及水文地质概况 两方案经过的地貌类型基本相同，其工程地质、水文地质条件相似。 1 ) 区域地质构造 管线工程所处大地构造位置按槽台说观点，位于内蒙大兴安岭地槽系和额尔古 纳地槽系，额尔古纳地槽系，位于内蒙古自治区和黑龙江省的最北部，东南以德尔布尔 深断裂与内蒙大兴安岭地槽系为界，西南和东北分别延入蒙古和俄罗斯境内。该地槽 系是早寒武纪末褶皱回反的早加里东褶皱系，由于华力西期花岗岩的穿插和燕山期火山 岩的大片覆盖，地层分布比较零星。同时也表明华力西运动和燕山运动对额尔古纳的影 响是相当强烈的。 管线的北部穿越额尔古纳地槽系二级构造单元额尔古纳兴凯地槽褶皱带，该地槽褶 皱带的主体为满洲里扎赉诺尔褶皱带，断裂构造较发育。 管线的西南部在构造上进入内蒙大兴安岭地槽系，是一个被燕山运动强烈改造的 晚华力西地槽褶皱系。拟建管线在内蒙大兴安岭地槽系的二级构造单元喜桂图中华力 西地槽褶皱系上，区域内断裂、断层构造发育，与管线相临或相交的有扎赉诺尔断裂、 德尔布尔深断裂和阿尔公断层。 扎赉诺尔断裂( 呼伦湖西缘断裂) ：该断裂构成呼伦湖西岸边界，断裂走向4 0 0 左右， 倾向南东，为张性正断层，穿经点在扎赉诺尔矿与二卡农牧场附近。 德尔布尔深断裂：呈北东向伸展。是额尔古纳兴凯地槽褶皱带与喜桂图中华力西地 槽褶皱带的重要分界线。断裂的南东侧地势平坦，常为负地形。与滨洲线相交于嵯岗镇 附近，该断裂南西向交方案一于拟建2 号中间截断阀室沿吉布胡朗图西侧延伸。 阿尔公断层：也呈北东向伸展与滨洲线相交于距扎赉诺尔约2 1 k m 处，也就是交方 案二于距扎赉诺尔约2 1 k m 处，同时南西向延伸交方案一于2 号中间截断阀室约9 k m 处。 2 ) 方案一工程地质及水文地质条件简述 由于方案一管线与已建的庆赉路( 苏1 3 l 试验区道路系统工程地4 2 6 3 ) 并行，现参 阅该资料简述方案一的工程地质及水文地质条件： ( 1 ) 南起苏1 3 1 试验区向北约5 5 k m 区段里，地层岩性除局部表层为o 呲o m 厚薄 不等的粉土，在4 o m 深的范围内大都为粉砂。 ( 2 ) 5 5 - - 3 0 2 k m 区段里，在4 o m 深的范围内地层岩性分为粉土、粉砂。在5 5 3 0 2 k m 区段里，在4 0 m 深的范围内，未见地下水。 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 ( 3 ) 3 0 2 3 5 0 k m 区段里，在4 0 m 深的范围内地层岩性从上至下分为粘土、粉土和 粉砂。地下水标高为5 4 2 6 2 - - - 5 4 3 7 4 m 。 ( 4 ) 3 5 0 - - 4 2 6 k m 区段里，在4 0 m 深的范围内地层岩性从上至下分为粉土和粉砂， 低洼处未见粉土。在这区段里只有c k 7 0 6 1 3 孔见地下水，标高为5 4 2 8 5 m ，其余孔均未 见地下水。 ( 5 ) 4 2 6 - - - 4 6 6 k m 区段里，在4 0 m 深的范围内地层岩性从上至下均为粉砂，未见地下 水。 ( 6 ) 4 6 6 - 5 4 0 k m 区段里，局部有相对高差变化，在4 0 m 深的范围内地层岩性从上 至下分为粉土和粉砂。未见地下水。 ( 7 ) 5 4 0 - - 5 9 0 k m 区段里，在4 0 m 深的范围内地层岩性从上至下分为粉砂、粉土和 粉砂。表层的粉砂只在靠近该区段的北部见到。整个区段未见地下水。 ( 8 ) 5 9 0 - - - 6 4 7 k m 区段里，进入山区，高差变化很大。但是在4 0 m 深的范围内地层 岩性从上至下分为粉质粘土、粉土和粉砂。局部有缺失。未见地下水。 ( 9 ) 6 4 7 - - - 6 9 5 k m 区段里，高差变化很大，地层岩性均为粉砂。未见地下水。 ( 1 0 ) 6 9 5 7 2 5 k m 区段里，依旧属于高差变化区，在4 0 m 深的范围内地层岩性从 上至下分为粉质粘土、粉砂和粉土。局部略有变化。未见地下水。 ( 1 1 ) 7 2 5 k m - - 扎赉诺尔转输油站区段里，地面趋于平缓，在4 0 m 深的范围内地层 岩性从上至下分为粉砂和粉土。局部有粉质粘土。从约7 4 6 k m 处见地下水，地下水位 标高变化范围为5 4 3 5 0 - - - 5 4 6 1 6 m 。 3 ) 方案- - i - 程地质及水文地质条件简述 方案二是在方案一的沿线向北约3 7 k m 处，向东南方向绕新开湖东南岸北行。其工 程地质及水文地质条件简述如下： ( 1 ) 南起苏1 3 1 试验区向北约5 5 k m 区段里，地层岩性除局部表层为0 0 2 0 m 厚薄 不等的粉土，在4 0 m 深的范围内大都为粉砂。 ( 2 ) 5 5 - - - - 3 0 2 k m 区段里，在4 0 m 深的范围内地层岩性分为粉土、粉砂。在5 5 3 0 2 k m 区段里，4 0 m 深的范围内，未见地下水。 ( 3 ) 3 0 2 - , 3 5 0 k m 区段里，在4 0 m 深的范围内地层岩性从上至下分为粘土、粉土和 粉砂。地下水标高为5 4 2 6 2 5 4 3 7 4 m 。 ( 4 ) 3 5 0 , - - , 8 2 0 k m 区段里，由于处于德尔布尔深断裂南东侧，新开湖东南沿岸，地 势较高且地势较平坦。在3 0 m 深的范围内地层岩性多为粉质粘土、粉土和粉砂。未见 7 第三章输油线路方案的确定 地下水。 ( 5 ) 8 2 o k m 一- 扎赉诺尔转输油站区段里，地貌为平原，地势平坦；地层以粉土和粉 砂为主，局部夹粉质粘土：粉细砂的主要矿物成分为石英、长石，该层厚度为8 1 5 m 。 地下水深一般大于5 m 。 3 1 3 2 气候概况 该输油管道拟建地区所处的呼伦贝尔高平原属温带大陆性气候，冬季寒冷漫长且干 燥，夏季温凉短促多雨湿润，春季干燥风大，秋季气温骤降霜冻早。年平均气温为4 o 。c 。春季平均气温为2 - - 2 ；夏季平均气温为2 0 2 6 ；秋季平均气温为4 0 。c ； 冬季平均气温为2 8 - 2 4 ；年极端最低气温4 4 。4 0 。各月平均地面温度及不同埋 深处地温见表3 1 1 。 表3 1 1 各月平均地面温度及管道不同埋深处地温( 单位：) t a b e d 1 1 a v e r a g es u r f a c et e m p e r a t u r ee a c hm o n t h ( u n i t ：1 月份平均地面温度2 0 e r a 处平均地温4 0 c m 处平均地温 1 月份 2 6 2 41 2 1 09 - 7 4 月份 0 72 53 1 7 月份 2 3 2 51 7 1 91 1 1 3 1 0 月份8 - 28 旬8 一3 3 1 3 3 管道沿线主要地质灾害 1 1 采空区 拟建管道穿越扎赉诺尔煤业有限责任公司煤田分布区，矿区内现有三个采空区，面 积分别为6 2 5 k m 2 、2 7 5 k m 2 和2 0 5 k m 2 ，总计采空区面积为2 9 5 k m 2 。采空区内现有两 处塌陷区，均位于拟建管道南侧。两处塌陷区约有塌陷坑6 4 个，发生于上世纪8 0 年代， 塌陷坑呈串珠状分布，规模大小不等，坑口直径一般2 、一8 m ，个别可达4 0 m ，塌陷深度 一般2 , - 6 m ，最深可达7 5 m 。 2 ) 冻胀融陷 季节性冻土深度均大于2 m ，最大深度可达3 8 m 。输油管道穿越冻土层时，由于多 年冻土与周围环境的改变，将使多年冻土融化，发生融陷。但由于该区域内的冻土含冰 量小，其融陷性小，对管道工程不会造成大的危害。 3 ) 沙埋风蚀 在嵯岗镇附近，均为全新统风积砂层，主要由粉土质砂组成，结构松散，在风的吹 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 扬作用下，形成沙丘、沙垄和风蚀洼地。沙丘多呈东西向展布，在沙丘间分布风蚀坑、 风蚀洼地，风蚀坑最大深度5 - 8 m ，常形成小型积水洼地，风蚀洼地最大深度l o - 1 5 m ， 二者的长轴方向均为北西南东向，与当地主导风向一致。风蚀灾害发育。沙埋风蚀对 输油管道的危害主要表现为两个方面：一是风蚀可导致浅埋管道工程出露于地表甚至呈 架空状态；二是移动沙丘可掩埋管线的泵站等配套工程设施，影响管线的正常运营。 3 1 - 3 4 管道通过自然保护区的情况 管道从苏一试验站至扎赉诺尔转输油站不可避免地经过达赉湖自然保护区，该保护 区为国家级自然保护区，方案一为沿已建庆赉路穿过，该方案经过保护区长度为4 7 k m ， 距保护区核心区的最近距离为5 0 0 m ，距达赉湖1 5 0 0 m ，距新开湖1 0 0 m 。在夏季丰水期， 达赉湖及新开湖两湖水位升高，通过桥涵连为一体，使该段管道浸没于湖水之中，这样 对自然保护区的水体将带来极大的威胁，对管道的运行带来极大的安全隐患；方案二为 绕行，该方案沿保护区边缘通过，经过保护区的长度为4 3 k m ，该段管道距新开湖2 0 0 m ， 对自然保护区的影响较方案一小。 3 1 3 5 管道穿跨越 1 ) 河流跨越 本工程两方案均需通过新开河，经现场踏勘，目前已有3 条供水管道跨过该河，根 据水文和工程地质条件，本条管道拟采用跨越方式【2 1 。 2 ) 公路铁路穿越 本工程两方案穿越铁路均为1 次，穿越3 0 1 国道均为2 次。 3 1 3 6 施工难点 1 ) 方案一施工难点 ( 1 ) 翻越霍尔塔山段，该段困难之处在于翻山处虽有道路伴行，但翻山段南坡相对 陡峭，施工难度大，困难段长度约为5 k m 。 ( 2 ) 管道经新开湖西岸，进入新开河以西的沼泽地，在雨季，地表有积水，难以通 行，施工应选择适当的季节，该段长约5 k m 。 2 ) 方案二施工难点 ( 1 ) 在嵯岗镇附近，均为全新统风积砂层，主要由粉土质砂组成，结构松散，在风 的吹扬作用下，形成沙丘、沙垄和风蚀洼地，施工难度较大，困难段长度约为9 k m 。 9 第三章输油线路方案的确定 ( 2 ) 管道沿滨洲铁路平行敷设段，地势低洼，海拉尔河及其许多支流经过该地区， 每年涨水期，滨洲铁路以北多为沼泽，枯水期为低洼草地。且该地区没有公路经过，施 工较困难。该段长度约为1 8 k m 。 3 1 3 7 各方案沿线交通、供水、供电等社会依托条件 1 ) 两方案交通情况 方案一由于与庆赉路并行，交通比较便利，利于工程施工。方案二绕新开湖南岸， 人烟稀少，地势较高，工程施工会增加一定的难度。 2 ) 沿线供水、供电条件 根据各方案工艺计算和现场踏勘初步确定的站址，首站、末站的供水、供电可依托 已建苏一试验站及扎赉诺尔转输油站。中间站的用水均需打水井取水。方案一、方案二 中的1 号热泵站的电源可引自甘珠尔花苏木的供电系统，方案一中的2 号热泵站的电源 引自扎赉诺尔转输油站，方案二中的2 号热泵站电源引自嵯岗供电系统。 3 ) 沿线社会依托条件及工农业发展情况 管道沿线经过的地区大部分位于呼伦贝尔盟新巴尔虎左旗境内，该地区为牧业区。 管道末站位于满洲里市扎赉诺尔区境内，满洲里市是全国重要陆路口岸城市，扎赉诺尔 的工业主要为采矿，沿线有扎赉诺尔煤矿。 3 1 3 8 方案比较 根据工艺专业的计算结果【3 j 【4 1 ，两方案管径均采用d 18 0 r a m ，压力等级均为6 4 m p a ， 本次比较中管道壁厚采用5 m m ，材质2 0 号钢，外防腐层为2 层p e 结构。两方案优缺 点比较见表3 1 2 。 表3 1 2 线路方案优缺点比较表 t a b e i 3 1 - 2 c o m p a r i s o nt a b l eo fa d v a n t a g ea n dd i s a d v a n t a g e so fl i n ep l a n 优缺点方案一方案二 1 与方案二相比线路总长度短1 7 k i n ； 1 需穿过达赉湖国家级自然保护区，绕开水体； 优点2 压覆煤炭资源少，不影响扎煤公司生产续接规 2 管道全线沿已建公路敷设； 划； 1 需穿过达赉湖国家级自然保护区， 1 线路总长度长； 缺点且穿过水体2 k m ； 2 交通条件差，需新修道路长。 2 压覆人量煤炭资源，约1 5 1 0 8 吨； 从上表可知，虽方案一线路长度短，且管道全线均可沿已建公路敷设，但该方案需 穿越达赉湖国家自然保护区的管道长度较方案二长，且穿越自然保护区的水体，经过该 保护区的核心区，另外，该方案穿越扎赉诺尔煤业有限公司规划采煤区，预计压覆煤炭 l o 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 资源约1 5 1 0 8 t ；方案二线路长度长，需新修施工及巡线路，工程总投资较方案一高 2 3 9 3 2 6 万元，年运行成本较方案一高8 7 3 元吨，但从环保角度考虑，该方案可避开自 然保护区的核心区，管道路由与自然保护区内水体保持一定距离，减小对自然保护区的 影响，另外，该方案可避开扎煤公司的规划采煤区，避免压覆大量煤炭资源。经与达赉 湖自然保护区管理委员会及扎煤公司结合，以上两部门均不同意方案一，因此，本可研 推荐方案二，即绕开达赉湖国家自然保护区方案。 3 2 线路走向推荐方案 3 2 1 线路走向及沿线自然、地质概况 3 2 1 1 线路走向及地质概况 ( 1 ) o 3 0 2 k m 区段线路自呼伦贝尔油田苏1 3 1 区块苏一试验站沿庆赉路敷设，该 区段地表为草地，草皮以下4 o m 深的范围内地层岩性分为粉土、粉砂，未见地下水。 ( 2 ) 3 0 2 - - - ，3 5 o k m 区段线路继续沿庆赉路敷设，该区段地表为草地，草皮以下4 o m 深的范围内地层岩性分为粉土、粉砂，地下水标高为5 4 2 6 2 - - - 5 4 3 7 4 m 。 ( 3 ) 3 5 0 - - 8 2 o k m 区段线路沿庆赉路敷设至3 7 o k m 处，为了避开扎煤公司规划采 煤区及达赉湖国家级自然保护区，管道向东北方行进，绕开新开湖，穿过嵯岗西南部移 动沙丘。该沙丘多呈东西向展布，在沙丘间分布风蚀坑、风蚀洼地，风蚀坑最大深度5 8 m ，常形成小型积水洼地，风蚀洼地最大深度1 0 1 5 m ，二者的长轴方向均为北西 南东向，与当地主导风向一致，沙丘南北向宽约9 k m 。由于该段处于德尔布尔深断裂南 东侧，新开湖东南沿岸，地势较高且地势较平坦。在3 0 m 深的范围内地层岩性多为粉 质粘土、粉土和粉砂，未见地下水。 ( 4 ) 8 2 0 - - - 9 6 o k m 区段沿土路向北，至3 0 1 国道通往嵯岗的公路，穿过该公路，沿 该公路向西至3 0 1 国道。管道沿3 0 1 国道继续向西行进至阿尔公站东侧，折向北穿越3 0 1 国道及滨洲铁路。该区段地貌为平原，地势平坦；地层以粉土和粉砂为主，局部夹粉质 粘土；粉细砂的主要矿物成分为石英、长石，该层厚度为8 - 1 5 m ，地下水深度一般大于 5 m 。 ( 5 ) 9 6 0 , - 一11 7 o k m 区段沿滨洲铁路向西行进，经过阿尔公站、湖北站至滨洲铁路 与3 0 1 国道交汇处，后沿3 0 1 国道向西至扎赉诺尔转输油站。该区段地势低洼，海拉尔 河及其支流经过该地区，存在季节性沼泽，成片分布，丰水季节有水且不能通行，施工 困难。 第三章输油线路方案的确定 3 2 1 2 沿线行政区划 管道在各行政区内的长度见下表3 2 1 。 表3 2 1 沿线行政区划长度统计表 t a b e l 3 2 1 l e n g t hs t a t i ct a b l eo fp o l i t i c a la r e a 省名市、县名 长度( k m ) 新巴尔虎左旗 1 0 2 内蒙古自治区 满洲里市 1 5 3 2 1 3 沿线地貌状况 沿线地貌状况见表3 2 2 ： 表3 2 - 2 沿线地地貌区划长度统计表 t a b e l 3 2 - 2 l e n g t hs t a t i ct a b l eo fl a n dp a t t e r n 地貌单元平原沙丘沙地沼泽 长度( 1 锄) 7 891 21 8 所占比例( ) 6 6 6 77 6 91 0 2 6 1 5 3 8 3 2 1 4 沿线困难地段长度 沿线困难地段长度见表3 2 3 ： 表3 2 - 3 沿线困难地段长度统计表 t a b e l 3 2 - 3 l e n g t hs t a t i ct a b l eo fd i f f i c u l t yp a r t 序号类型 长度( k m ) 起止地名类型描述 沿滨洲铁路季节性沼泽，成片分布，丰水季节有水且 1沼泽1 8 阿尔公至扎赉诺尔不能通行，施t 困难，需采用管堤敷设。 新开湖东至嵯岗西南沙丘为半移动式，高低不平，高差在2 m 2沙丘 9 侧2 0 m 之间，道路条件差 3 2 2 沿线气象情况 管道沿线地区所处的呼伦贝尔高平原属温带大陆性气候，冬季寒冷漫长且干燥，夏 季温凉短促多雨湿润，春季干燥风大，秋季气温骤降霜冻早。主要气象资料统计见表 3 2 - 4 。 表3 2 4 沿线地区主要气象资料统计表 t a b e d 2 4w e a t h e rs t a t i ct a b l eo ft r a c ks i d e 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 气象要素 满洲里市及新巴尔虎左旗 年平均- - 4 o o 气温( ) 极端最高3 7 0 极端最低4 2 0 年平均地表温度( ) 0 7 最冷月 o 21 2 1 0 平均地温( ) 距地面深度( m ) 0 49 7 1 65 3 平均风速( m s ) 2 9 - - - 4 0 年平均降水量( m m ) 3 0 2 4 7 3 最人东土深度( c m ) 3 8 9 3 2 3 沿线水文情况 以大兴安岭脊为界，管线所处区域为其西侧，则属额尔古纳河水系，在这一水系里， 主要的河流自西向东有新开河、乌勒革宁河、海拉尔河、伊敏河等。新开河是一条人工 河，也称呼伦湖泻水工程，海拉尔河水位高于呼伦湖水位时，河水注入呼伦湖；反之湖 水注入河流中。呼伦湖是内蒙古最大的湖泊，水域面积2 3 1 5 k m 2 。其余多为季节性河流， 均属雨水融水或融水雨水补给类河流。丰水期大都在8 - 9 月份，枯水期河流封冻 达4 - - 6 个月之久；内流区坦荡的地面，浅缓的沟谷，形成许多小型的内流盆地，在盆 地中心往往潴成湖泡，其中有不少咸水湖或淡水湖。 3 2 4 地震 在大的区域里处于太平洋地震带，小震活动频繁，偶有中震发生。呼伦湖( 达赉湖) 附近1 9 7 9 年发生过5 1 级地震、雅鲁河断裂附近上世纪以来发过生7 次4 7 - 5 6 级地震。 管道沿线地震动峰值为小于o 0 5 ( g ) ，地震基本烈度小于。 3 2 5 沿线冻土分布情况 1 ) 冻土类型 管道沿线经过的多年冻土区，其冻土均呈不连续岛状分布，由于气候等多种原因， 现在冻土岛正处于消退期。根据资料显示，冻土类型主要为：少冰冻土、多冰冻土、富 冰冻土、饱冰冻土、含土冰层等类型。 2 1 冻土特点 第三章输油线路方案的确定 根据所收集到资料，沿线多年岛状冻土带，正处于消融退化期，冻土岛零星分布， 一般在数十米至数百米之间。沿线多年冻土类型较齐全，其冻结特征及分布特点如下： 含土冰层：分布较广，多位于多年冻土上层，岩性以工程条件较差的细颗粒土为主， 冻结时状态较坚硬，含大量冰层，融后呈流塑状。该层厚度一般不大。 饱冰冻土：分布较广，多位于多年冻土中部，成分以粗颗粒及工程性能较好的细粒 土为主，冻结时状态坚硬，含大量冰晶，融后呈流塑或大量出水，厚度一般较大。 富冰冻土：分布也较广，但范围要比含土冰层及饱冰冻土小，多位于多年冻土中下 部，岩性以粗颗粒土为主，冻结时状态坚硬，含许多冰晶，融后多饱和出水。有时也有 少量工程条件好的细粒土，融后多呈软塑状态，厚度较大。 多冰冻土：仅分布于个别地段，范围较小，位于多年冻土最下部，冻结状态致密， 含少量冰粒，融后稍湿或潮湿，厚度较小。 少冰冻土：分布也较广，多位于多年冻土最上部。岩性以粗颗粒为主，结构松散， 肉眼见不到冰晶体。 3 ) 管道沿线岛状冻土的分布范围 根据所收集的中俄原油管道区域地质图和黑龙江省水文地质图上标注的岛状永冻 土分布区南界来看，该界限与拟建管道相交。穿经点大约位于距苏一试验站3 1 k i n ，走 向北偏西约4 0 0 ，在此分界线的东北方向分布有零星的岛状多年冻土。冻土仅分布于少 数山间沼泽化洼地中，含冰量很小，有时呈干冻结状态，为少冰冻土。嵯岗镇周围，岛 状冻土仅出现在个别沙丘问湿地及湖群湿地边缘，为少冰冻土类型。随着地表植被减少 和温度升高，现在冻土岛处于消退阶段，面积在逐渐缩小。该段所分布的冻土岛长度一 般为3 0 - - - 1