油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展方向

O 肖博元 陸學(xué)同

（1.中國(guó)石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)公司 北京 100085 2.中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司 北京 100085）

油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展方向

O 肖博元1陸學(xué)同2

（1.中國(guó)石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)公司 北京 100085 2.中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司 北京 100085）

改革開(kāi)放以后我國(guó)的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，對(duì)油氣等資源的需求量不斷攀升，這對(duì)海洋儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、油氣混輸技術(shù)、天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、多年凍土地帶輸管道敷設(shè)等油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的發(fā)展提出了巨大的挑戰(zhàn)。雖然經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)各種油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)以及逐漸成熟，但仍與許多國(guó)家存在著較大的差距，仍有許多不足之處。因此本文對(duì)海洋儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、油氣混輸技術(shù)、天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、多年凍土地帶輸管道敷設(shè)等多種油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、方向以及面臨的難題挑戰(zhàn)進(jìn)行分析，對(duì)今后進(jìn)一步發(fā)展和完善我國(guó)的油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)具有十分重要的借鑒作用。

油氣；儲(chǔ)運(yùn)；發(fā)展；挑戰(zhàn)

油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)等開(kāi)發(fā)技術(shù)的相對(duì)落后，通常會(huì)導(dǎo)致我國(guó)豐富油氣儲(chǔ)量的利用率低，這十分不利于我國(guó)油氣資源的開(kāi)發(fā)利用，也會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生消極影響。因此我們應(yīng)該更加重視油氣儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題。近幾十年來(lái)，我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)的主要成就為西氣東輸項(xiàng)目管道的建成投產(chǎn)，這大大提高了我國(guó)油氣的儲(chǔ)備運(yùn)輸量。我國(guó)的石油消耗總量超過(guò)一半是依賴進(jìn)口，因此加快我國(guó)油氣開(kāi)發(fā)的腳步以保證油氣長(zhǎng)期儲(chǔ)備及供應(yīng)顯得尤為關(guān)鍵。與此同時(shí)，我國(guó)的各種油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，包括海洋儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、油氣混輸技術(shù)、天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、多年凍土地帶輸管道敷設(shè)，在借鑒國(guó)外先進(jìn)的理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷地進(jìn)行改革創(chuàng)新，取得了新的發(fā)展。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天以及油氣資源日益緊缺的背景下，我國(guó)的油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的發(fā)展同時(shí)面臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

一、海洋油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)

我國(guó)在南海、渤海、東海等遼闊的海域存在豐富的石油資源和天然氣資源，分別占全國(guó)總資源的23%和30%，再加上陸地油氣資源的不斷開(kāi)發(fā)，今后必然要轉(zhuǎn)向海洋油氣資源的開(kāi)發(fā)。海洋石油資源的開(kāi)發(fā)需要利用海洋油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，因此發(fā)展海洋油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)具有非常重要的作用。早前我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)主要是引進(jìn)并借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，因此我國(guó)的海洋油氣的開(kāi)發(fā)較晚，海洋油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)仍處于研發(fā)階段，存在許多需要攻克的難題，且與發(fā)達(dá)國(guó)家有較大差距，特別是核心技術(shù)比較薄弱。我國(guó)在南海的石油開(kāi)發(fā)為我國(guó)淺海的油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但是我國(guó)現(xiàn)有的石油開(kāi)發(fā)技術(shù)最大適應(yīng)水深僅為330m，相比國(guó)外的3000m水深的石油開(kāi)發(fā)技術(shù)仍存在非常大的差距。因此我國(guó)海洋油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)面臨的最大挑戰(zhàn)是深海油氣開(kāi)發(fā)，目前存在的難題主要有：1.海域地質(zhì)地貌等條件復(fù)雜，技術(shù)要求非常高，當(dāng)前我國(guó)的技術(shù)水平仍無(wú)法克服這些難題，海底長(zhǎng)距離輸送管道的施工修建的難度更高，是我國(guó)海洋油氣開(kāi)發(fā)面臨的最大挑戰(zhàn)。2.儲(chǔ)存設(shè)施的建造存在難度，現(xiàn)在我國(guó)還無(wú)法自主建造這些設(shè)施。3.海洋油氣儲(chǔ)運(yùn)工程涉及多項(xiàng)技術(shù)，且對(duì)技術(shù)要求專業(yè)性非常高，還需要水下增壓、輸變電、自動(dòng)化技術(shù)、處理設(shè)備等多種配套輔助技術(shù)。這些配套技術(shù)對(duì)海洋油氣儲(chǔ)運(yùn)工程都非常關(guān)鍵，因此這些技術(shù)問(wèn)題同樣亟待解決。我國(guó)東海、南海和渤海豐富的油氣儲(chǔ)量喻示著我國(guó)海洋油氣開(kāi)發(fā)的廣闊前景。我國(guó)在30年的海洋石油開(kāi)發(fā)歷程，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但技術(shù)仍不夠完備，且開(kāi)采的范圍主要集中在近海或淺海，今后應(yīng)該致力于深海石油開(kāi)發(fā)技術(shù)的發(fā)展，逐一攻破深海長(zhǎng)距離輸氣管道建設(shè)等技術(shù)難關(guān)。

二、油氣混輸技術(shù)

油氣混輸技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)平臺(tái)的深水油氣田開(kāi)發(fā)，可以避免環(huán)境的不良影響并減少邊際油氣田的開(kāi)發(fā)成本，是當(dāng)前各國(guó)石油工業(yè)的研究熱點(diǎn)。油氣混輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)包括海底混輸增壓技術(shù)和長(zhǎng)距離管道混輸技術(shù)。海底混輸增壓技術(shù)利用海底多相混輸泵實(shí)現(xiàn)深水長(zhǎng)距離增壓輸送油井產(chǎn)物，而長(zhǎng)距離管道混輸技術(shù)用于構(gòu)建水下多相流開(kāi)采系統(tǒng)，包括水下井口基臺(tái)模塊、水合物抑制系統(tǒng)、自壓混輸海底管道、水下變配電系統(tǒng)和水下自動(dòng)化系統(tǒng)。我國(guó)在學(xué)習(xí)借鑒其他國(guó)家先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，抓緊開(kāi)展相關(guān)的研究，不斷追趕國(guó)外先進(jìn)油氣混輸技術(shù)發(fā)展的步伐。2004年至今，我國(guó)在哈薩克斯坦、塔里木和大慶油氣田先后建成5條長(zhǎng)距離的油氣混輸管道，且單條油氣混輸管道的最大輸油輸氣量以及管道長(zhǎng)度等指標(biāo)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，這意味著我國(guó)的油氣混輸技術(shù)的研究已經(jīng)取得很大進(jìn)展。現(xiàn)在，我國(guó)油氣混輸技術(shù)存在的不足主要體現(xiàn)在：1.我國(guó)不具備擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多相流動(dòng)態(tài)計(jì)算軟件，且國(guó)外的多相流動(dòng)態(tài)計(jì)算軟件適用不具有普遍性，長(zhǎng)期通過(guò)引進(jìn)國(guó)外軟件會(huì)使我國(guó)該方面喪失競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新力。2.大型多相混輸泵技術(shù)水平較低，泵型單一且單泵最大功率遠(yuǎn)小于國(guó)際領(lǐng)先水平。目前我國(guó)單泵的功率僅為300kW，遠(yuǎn)小于6000kW的國(guó)際水平。3.段塞流捕集器的容積遠(yuǎn)小于國(guó)際領(lǐng)先水平。國(guó)內(nèi)的段塞流捕集器的容積僅為300立方米，而目前國(guó)際上最大的段塞流捕集器技的容積可達(dá)5600立方米。今后油氣混輸技術(shù)的發(fā)展應(yīng)致力于完善上述三點(diǎn)不足，提高我國(guó)相關(guān)軟件的自主設(shè)計(jì)能力以及設(shè)備建造能力，以提高該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益。

三、天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)

天然氣水合物（NGH）是烴類氣體分子吸附于由水分子的氫鍵作用形成的空穴產(chǎn)生的籠形類冰狀晶體，天然氣水合物可能會(huì)造成油氣田集輸過(guò)程中的管道堵塞，但也可以作為一種儲(chǔ)運(yùn)形式。天然氣水合物的儲(chǔ)運(yùn)成本小于液化天然氣（LNG）的儲(chǔ)運(yùn)成本，且具有存儲(chǔ)體積小、安全、氣化速度易調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)，因此天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展前景廣闊。之前使用的罐裝運(yùn)輸?shù)奶烊粴馑衔镞m用于分散用戶的供給。而天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)僅需在平衡溫度以上及水的冰點(diǎn)以下的發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了天然氣水合物的大規(guī)模運(yùn)輸。但是在管道運(yùn)輸過(guò)程中，濕天然氣收到壓力和溫度的影響會(huì)形成水合物，導(dǎo)致管道堵塞。因而，防止合成水合物是天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)的關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)對(duì)天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的研究仍處于室內(nèi)小型裝置實(shí)驗(yàn)的階段，還未進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用。該技術(shù)的難點(diǎn)主要在于快速連續(xù)制成天然氣水合物的技術(shù)以及低成本存儲(chǔ)并釋放天然氣的技術(shù)。我國(guó)應(yīng)該加快攻克這兩項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)的步伐，爭(zhēng)取早日進(jìn)行天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)的工業(yè)化應(yīng)用。

四、多年凍土地輸管道敷設(shè)技術(shù)

世界部分油氣資源位于多年凍土地，對(duì)凍土地帶的油氣資源開(kāi)發(fā)時(shí)進(jìn)行輸管道敷設(shè)具有較高的難度，國(guó)外利用熱管技術(shù)、架空敷設(shè)或木屑護(hù)坡法已經(jīng)基本解決這一難題。熱管技術(shù)、架空敷設(shè)能夠有效解決管道融沉，而木屑護(hù)坡則能夠預(yù)防管道凍融滑塌。盡管凍融問(wèn)題的難度更大，但是在凍土地輸管道敷設(shè)的過(guò)程中，通常需要同時(shí)解決凍融問(wèn)題以及融沉問(wèn)題。凍土對(duì)輸管道的安全運(yùn)行具有嚴(yán)重的危害，我國(guó)格拉輸油管道就曾因冰丘作用導(dǎo)致管道嚴(yán)重變形。現(xiàn)在我國(guó)主要采用的是常溫輸送管道，中俄原油管道工程的大慶至漠河段采取的就是常溫輸送的方式，然而全球變暖以及環(huán)境破壞使管道安全存在隱患。國(guó)外凍土地輸管道敷設(shè)技術(shù)不適用于我國(guó)情況，然而我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)雖逐漸成熟，但解決長(zhǎng)距離輸送管道凍融問(wèn)題的施工難度依舊非常大，且缺乏一套完整從勘察設(shè)計(jì)到施工建設(shè)再到管理維護(hù)的體系，且地溫監(jiān)測(cè)技術(shù)也不夠完善。因此，我國(guó)凍土地輸管道敷設(shè)技術(shù)的研究應(yīng)致力于解決上述問(wèn)題。

五、結(jié)束語(yǔ)

油氣資源的緊缺以及油氣資源需求量的日益增長(zhǎng)，使得對(duì)油氣資源的深度開(kāi)發(fā)利用勢(shì)在必行，而油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)是油氣資源開(kāi)發(fā)利用的重要環(huán)節(jié)。我國(guó)的油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)在長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中取得了一定的成就。本文講述了海洋儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、油氣混輸技術(shù)、天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、多年凍土地帶輸管道敷設(shè)等油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及存在的不足之處，只有借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，不斷發(fā)展與完善我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，才能夠提高我國(guó)油氣資源的利用率，實(shí)現(xiàn)油氣資源的低成本、安全高效的開(kāi)發(fā)利用。

[1]姜豪,張麗娜.油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展方向[J].科技與企業(yè),2015,03:122.

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The Challenge and Development Direction for Oil Gas Storage and Transportation Technology

Xiao Boyuan1,Lu Xuetong2
（1.China's Oil And Gas Exploration And Development Company,Beijing,100085 2.Beijing Branch Office of China Petroleum Group Engineering Design co., LTD,Beijing,100085）

After the reform and open policy China's economy gets a rapid development and the demand for oil and gas resources constantly increases,which brings great challenge to the marine storage and transportation technology, blended transportation technology of oil and gas, natural gas hydrate storage and transportation technology and transportation pipe laying in long-year tundra etc. such storage and transportation technologies of oil and gas.Although after years of development, all kinds of oil and gas storage and transportation technology in China has been gradually mature,they still have a large gap with many countries and still have many deficiencies.So in this paper, it takes analysis of the current development situation, direction and the faced challenge to marine storage and transportation technology, blended transportation technology of oil and gas, natural gas hydrate storage and transportation technology and transportation pipe laying in long-year tundra etc. such storage and transportation technologies of oil and gas,which provides important reference for futher further development and perfection of our country's oil and gas storage and transportation technology.

oil gas；storage and transportation；development；challenge

T

A

肖博元（1983～），男，中國(guó)石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)公司，研究方向：油田地面工程建設(shè)管理及技術(shù)。