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油气管道输送 油气储运工程2007级主讲教师 吴晓南联系电话 136781864952010年4月 课程的目的与任务油气管道输送是油气储运工程专业的专业基础课 本课程较全面地介绍了油气长输管道系统组成 工艺原理以及设计和管理方法 其任务是通过各教学环节 使学生掌握油气管道设计和管理方面的基本概念 基本理论及其具体应用 能够充分认识技术经济 自动化技术在油气管道设计和管理中的重要地位 从总体上提高学生分析和解决油气管道设计 生产管理等问题的能力 课程的基本要求 油气自动控制与监测 课程教学学时分配1 输油管道概况和勘察设计 2 0学时 2 等温输油管道工艺计算 6 0学时 3 热油管道输送工艺计算 6 0学时 4 易凝 高粘原油输送 2 0学时 5 顺序输送 6 0学时 6 输油管道水击分折 2 0学时 7 输油站 2 0学时 8天然气管道输送概述 2 0学时 9 输气管水力计算 6 0学时 10 输气管热力计算 1 0学时 11 输气干线系统的设计与工况分析 6 0学时 12 输气站场工艺流程及主要设备 1 0学时 13 油气管道运行自动化 2 0学时 教材 1 输油管道设计与管理 杨筱蘅主编中国石油大学出版社2 天然气管道输送 李长俊主编石油工业出版社参考书 1 石油与天然气管路输送 上 下 陈祖泽主编2 输气管道设计与管理 姚光镇主编主要标准 1GB50253 2003 输油管道工程设计规范 2GB50251 2003 输气管道工程设计规范 3SY T0055 2003 长距离输油输气管道测量规范 课程要求 1课堂纪律2平时作业和答疑3课程成绩的评定 笔试70 平时30 输油管道设计与管理 第一章输油管道概况和勘察设计 第一部分 2020 3 4 9 主要内容1 1输油管道概况1 1 1输油系统1 1 2管输的特点1 1 3管道的分类及组成1 1 4长输管道的输油方式1 1 5国内外输油管道简介1 1 6我国管输技术的差距及发展趋势 2020 3 4 10 1 1输油管道概况1 1 1输油系统1 1 2管输的特点1 1 3管道的分类及组成1 1 4长输管道的输油方式1 1 5国内外输油管道简介1 1 6我国管输技术的差距及发展趋势1 1 7我国输油管道技术现状及发展任务 2020 3 4 11 1 2输油管道的勘察设计1 2 1输油管道的建设程序1 2 2选线的原则1 2 3勘察的程序和要求1 2 4设计阶段及主要内容 2020 3 4 12 1 1输油管道概况1 1 1输油系统 2020 3 4 13 1 1 2管输的特点特点运输量大 多采用埋地方式 占地少 受地形地物限制小 可以缩短运输距离 密闭安全 便于管理 易于实现远程集中控制 自动化程度高 能耗少 运费低 大量 单向 定点输送 不灵活 2020 3 4 14 1 1 3管道的分类及组成分类组成长输管道由输油站和线路两大部分组成 输油站 首站 起点输油站 中间站 末站线路 管道本身 截断阀室 穿跨越构筑物 阴极保护站 以及道路 自控 通讯等辅助设施 2020 3 4 15 2020 3 4 16 1 1 4长输管道的输油方式 1 等温输送 2 加热输送 3 降凝输送 4 加轻油稀释输送 5 粘稠油液环输送 6 原油磁处理输送 7 间隙输送 8 加减阻剂输送 9 原油中掺水输送 水包油 水环输送 10 原油的顺序输送 11 成品油顺序输送 2020 3 4 17 1 1 5国内外输油管道简介 1 国外第一条管道 1865年美国宾夕法尼亚州 d 50mm L 10km 二战期间 二战后得到迅速发展 60年代开始向高压 大口径方向发展 代表性的管道1 前苏联友谊输油管道 最大最长的原油管道 2 美国阿拉斯加输油管道 第一条伸入北极的管道 3 沙特东 西原油管道 沙漠管道 4 美国西 东原油管道 热油管道 5 美国科洛尼尔成品油管道系统 成品油管道 6 科钦液化石油气管道 2020 3 4 18 管长1288km 管径1219mm 输量13250m3 h 流速3 3m s 永冻土段644km 冬季气温 57 2020 3 4 19 美国Alaska输油管道 美国阿拉斯加管道是连接美国阿拉斯加州北部产油区和南部港口 再转运到美国本土炼油厂的管道运输系统 管道主线起自北坡的普拉德霍湾 终止于阿拉斯加湾瓦尔迪兹 管长1288km 管径1219mm 输量13250m3 h 流速3 3m s 永冻土段644km 冬季气温 57 经过怀斯曼 比特尔斯 利文古 福克斯 费尔班克斯和艾伦谷等多座城市 管道的建筑更要面临位置偏远和周围恶劣环境的挑战 中间要穿越三座山脉 活跃的断层 广大的冻土层和定时迁徙的驯鹿和驼鹿 自1977年落成以来 管道已经输送了150亿桶原油 2 4km3 2020 3 4 20 美国阿拉斯加管道 2020 3 4 21 前苏联友谊输油管线 世界上最大的原油管道之一 前苏联向东欧国家波兰 前捷克斯洛伐克 匈牙利和前民主德国出口原油的主要通道 友谊输油管道起自鞑靼共和国的阿尔梅季耶夫斯克 经俄罗斯的欧洲部分至达莫济里附近分为南 北两条支线 北线经布列斯特进入波兰和前民主德国 南线经乌日哥罗德进入前捷克斯洛伐克和匈牙利 管道全长5327千米 其中3688千米在前苏联境内 友谊输油管道管径有1220毫米 1020毫米 820毫米 720毫米 529毫米和426毫米6种 年输油量约为1亿吨 管道全线采用密闭输油流程 离心泵串联运行 泵站采用程序控制 利用沿线5国电话网进行生产调度 2020 3 4 22 前苏联友谊输油管线 俄罗斯 白俄罗斯 乌克兰 波兰 捷克 匈牙利 德国 斯诺伐克 2020 3 4 23 俄罗斯远东输油管道 2020 3 4 24 远东输油管道西起伊尔库茨克州泰舍特市 东到俄太平洋沿岸 全长4000多公里 设计年输油能力为8000万吨 落实远东输油管道项目是俄罗斯在促进石油出口多元化 扩大对亚太地区石油输出量方面采取的重要举措 远东输油管道一期工程包括铺设从泰舍特至斯科沃罗季诺的管线 以及在位于太平洋沿岸的管道终点 现为科济米诺湾 建设相关石油出口设施 远东输油管道一期工程设计年输油能力为3000万吨 俄计划通过修建通往中国的支线管道将其中的2000万吨石油输送到中国 并准备通过铁路将余下的1000万吨运抵俄太平洋沿岸 然后出口到亚太地区 2020 3 4 25 俄罗斯远东输油管道及其对华支线和两条对华输气管道路线 2020 3 4 26 中缅输油管道 这条管道自缅甸西海岸马德岛 经缅甸若开邦 马圭省 曼德勒省和掸邦 从云南瑞丽进入中国 全长771公里 一期设计输油量1200万吨 年 2020 3 4 27 中缅输油管道 2020 3 4 28 2 国内1958年建成的克拉玛依一独山子输油管道 全长147km 管径150mm 是我国第一条长距离原油管道 1965年胜利油田开始建设由东营至辛店炼厂的输油管道 管径426 全长约80 70年代开始随着大庆油田的开发 迫切需要解决原油外输问题 因此在1970年8月3日国家批准兴建东北地区输油管道 第一期工程是大庆至扶顺 干线全长593 管径720 年输能力2000万吨 以后的30年内我国管道工业有了较大进展 目前我国原油管道近220条 总长达到10000公里 2020 3 4 29 2020 3 4 30 原油管道建设现状 1958 克 独线 长输管道约9000km 中油6000 石化2800 设计输送能力共计 37650 104t a输送方式 加热输送 除库鄯线 管径大于426mm管道长 6591km 塔轮线302km 库鄯线475km 克乌线326km 花格线439km 靖咸线302km 东北管网全长 2400km 中国 2020 3 4 31 1 1 6管道技术的发展趋势 1 高压 大口径 2 采用高强度 韧性及可焊性良好的管材 3 高度自动化 4 采用高效和可靠的输送设备 5 不断采用新技术 6 应用现代安全管理体系和安全技术 持续改进管道系统安全 7 重视管道建设的前期工作 2020 3 4 32 1 1 7我国输油管道技术现状及发展任务1 含蜡原油加剂改性输送技术添加降凝剂改性输送是目前含蜡原油节能 安全输送的发展方向 国内现有鲁宁线 马惠宁线等10条输油管道上采用加剂改性输送技术 取得了显著的经济效益 CNPC在该技术领域处于前列 库鄯线采用加剂设计方案 比用加热输送省4座热站 少投资4800万元 节省运行成本1000万元 2020 3 4 33 2 大落差地段输油管道的运行控制技术库鄯输油管道在113km的范围内 落差高达l660m 是世界上少见的具有U形特征的大落差管道 针对库鄯输油管道大落差不满流段两相流动的水力瞬变特性 建立了管道水击事故超前控制的数学模型 提出了大落差管道水击事故超前控制及动态模型控制的方法 填补了国内空白 2020 3 4 34 3 管道自动化控制技术油气管道自动化控制水平有显著提高 东北原油管网实现了整个管网的自动化控制 4 管道内检测技术经过十几年的引进 消化吸收和国产化研制 国内现有管道腐蚀检测器已能满足273 720mm各种口径管道的检测需求 截止目前 已对20多条共计6612km的油气管道进行了内检测 2020 3 4 35 5 定向钻穿越技术和管道机械化施工作业技术中国石油天然气管道局在管道建设中已完成36条河流共计29587m的河流穿越工作 近年来 很多单位又陆续引进了大小配套的多台定向钻机 大大提高了长输管道河流定向穿越的能力 管道施工作业在手工和半自动下向焊施工技术与气体保护焊 全自动焊 挤压电阻焊相比 具有使用辅助设备少 故障率低的优点 2020 3 4 36 6 我国管道技术发展的任务针对我国原油的特点 研究管输工艺技术 提高管道的自动化水平 在产量递减的情况下对老管网的改造和运行优化问题 西部地区管道的建设问题 输油管道改造成输气管道等 2020 3 4 37 中国21世纪能源发展战略 以电力为中心 以煤炭为基础 大力开发石油和天然气 积极发展核电以及其他新能源和可再生能源 2020 3 4 38 面对石油短缺 加紧国内寻找大油田加快获取海外份额油和扩大进口渠道 中油集团公司为海外11个开发项目 合同 控制海外份额油剩余可采储量超过4亿吨 中国海油总公司以5 85亿美元收购西班牙雷普索尔 YPE公司在印尼的五大油田的部分权益 每年带来4000万桶 约540万吨 的份额原油 2020 3 4 39 1 2输油管道的勘察设计1 2 1输油管道的建设程序 0 预可研 代项目建议书 1 根据资源条件和国民经济长期规划 地区规划 行业规划的要求 对拟建的输油管道进行可行性研究 并在可行性研究的基础上编制和审定设计任务书 2 根据批准的设计任务书 按初步设计 或扩大初步设计 施工图两个阶段进行设计 初步设计必须有概算 施工图设计必须有预算 3 工程完毕 必须进行竣工验收 做出竣工报告 包括竣工图 和竣工决算 2020 3 4 40 勘察是指根据建设工程的要求 查明 分析 评价建设场地的地质 地理环境特征和岩土工程条件 编制建设工程勘察文件的活动 工程设计是指根据建设工程的要求 对建设工程所需的技术 经济 资源 环境等条件进行综合分析 论证 编制建设工程设计文件的活动 2020 3 4 41 勘察是广义设计工作的一部分 它不仅为设计准备资料 也参与设计方案的确定 勘察与设计两者需密切配合进行 勘察工作必须走在设计的前面 必要时可有合理交叉 及时为设计提供资料 勘察分为踏勘 初步设计勘察 初测 施工图勘察 定测 三个阶段 较小的管道或沿线自然条件简单或工期紧迫时也可简化为踏勘与详细勘察两个阶段 设计可分为可行性研究 初步设计 扩大初步设计 施工图设计三个阶段 2020 3 4 42 1 2 2选线原则选线是输油管道勘察设计中的一项重要工作 线路的走向 长短和通过的难易程度 对整个输油管道工程的材料消耗 投资和施工都有很大影响 要不断采用新技术改善选线工作的方法 提高工作效率 减轻劳动强度 输油站址的选择大型穿 跨 越地点和输油站址的确定是选线中最重要的工作之一 可以认为 一条输油管线路就是起点 终点 输油站址和各穿 跨 越点之间的连线 所以 大型穿 跨 越点和输油站址的选择应服从线路的总走向 在这个前提下 线路的局部走向应服从穿 跨 越点和站址的确定 2020 3 4 43 1 2 3勘察的程序和要求目的 通过调查研究 选择一条技术上可行 经济上合理 政策上允许的线路和站址 并为设计提供基础资料 任务 包括地形测量 水文地质和工程地质勘察资料收集 1 地理 气象及水文地质方面 2 经济技术方面 步骤 按照踏勘 初步设计勘察 施工图勘察 2020 3 4 44 1 踏勘踏勘是在正式设计任务书下达之前进行的 是为进行可行性研究或编制方案设计提供资料 分室内和野外两部分进行 要求提交踏勘报告 2 初步设计勘察 初测 它是在设计任务书下达以后 初步设计开始之前 根据踏勘报告和可研报告选择的线路方案 加深勘察 为技术经济比较确定最优线路方案提供资料 初步选择首 末站和中间站站址 确定穿 跨 越点 输油管道初步设计勘察可以不写专门的综合报告书 有关内容可编在初步设计的总说明部分 2020 3 4 45 3 施工图勘察 定测 在初步设计批准后 施工图设计前进行 主要是根据批准的初步设计和上级审批意见 对全线进行复查 修改 定线和地形测量 并做工程地质和水文地质勘察 尤其要进行输油站和穿 跨 越点的地形测量和地质勘察 取得有关资料 作为施工设计的依据 勘察之后应交付综合勘察报告 主要内容包括 带状地形图 管道及穿跨越点的纵断面图 大型油罐罐区工程地质勘察报告以及输油站的地形图等 2020 3 4 46 带状地形图 2020 3 4 47 线路纵断面图 线路纵断面图 2020 3 4 48 1 2 4设计阶段及主要内容 1 可行性研究可行性研究是分析 评价各种建设方案和生产经营决策的一种科学方法 它要对新建 扩建项目的一些主要问题 如市场需要 资源条件 燃料 动力供应条件 建设规模 以及设备选型等 从技术 经济和工程等方面进行调查研究 分析比较 并对项目建成后可能取得的技术经济效果进行预测 从而提出该项目可否建设和如何进行建设的意见 为项目决策提供可靠的依据 要求提交可行性研究报告 根据可行性研究报告及其审批意见编制设计任务书 设计任务书是编制设计文件的主要依据 2020 3 4 49 对项目进行可行性研究 在可行性研究的基础上 编写设计任务书 可行性报告包括 1 总论 工程概论 依据与原则2 论述管道建设的必要性3 油源 油品去向的近期 远期规划 4 线路走向 长度 大型穿 跨 越方案 沿线气候 地形 水文 工程地质 2020 3 4 50 5 输油工艺 输量 管径 管材规格 管道防腐 输送温度 输送压力 输油站数 站址及规模 主要设备类型 6 自动控制 通讯 供水 供电 供热 机修等设施的论述 管理机构及人员编制说明 7 环境保护与劳动保护8 财务评价 国民经济评价 结论与建议 9 确定推荐方案 给出工艺流程图和概算表 2020 3 4 51 工艺专业设计前期的工序 2020 3 4 52 工艺专业设计前期的工序管理表 续 2020 3 4 53 2 初步设计初步设计是在工程项目确立后 根据设计任务书的要求 结合实际条件所做的工程具体实施方案 它是安排建设项目和组织工程施工的主要依据 深度应满足项目投资包干 招标承包 材料与设备订货 土地征购和施工准备等要求 并能据以编制施工图和总概算 初步设计编制的总概算是控制工程项目总投资的主要依据 设计单位应严格保证设计质量 每项设计要作多方案比较 合理地确定设计方案 设计必须有充分和准确可靠的基础资料 2020 3 4 54 根据设计任务书 进行工艺设计和工艺计算 完成概算 1 概述 包括设计依据 设计指导思想 原则与特点 工程概况与主要技术经济指标 基础资料与数据 2 工艺 输送工艺 水力热力计算 强度计算 管材规格 输油站数 站址 首末站储油罐容量和数量 3 线路 线路走向及沿线状况 线路工程及穿 跨 越工程 管道防腐与保温 2020 3 4 55 4 泵站及加热站 首 末站及中间站工艺流程 泵机组及加热炉的型号 规格 供电与配电 仪表及自动控制 给水排水 消防 采暖通风 其它辅助设施 总图与主要建筑物 5 通讯 通讯方式 通讯组织 主要设施 6 安全专篇 采用的安全设施 安全措施 安全