淺談石油天然氣長輸管道設計模式的發展

宋航(中油國際管道有限公司，吉林 長春 130012)

1 油氣長輸管道運輸的發展現狀

截至20世紀末，中國各煉油廠生產的成品油，大部分是通過火車運輸的，這就需要支付更高的運輸費用，并且安全性也不能得到保障，并且造成了許多爆炸事故和空氣污染等問題。而管道運輸恰恰可以將這些問題進行改善。管道運輸對于能源的損耗少，安全性較高，并且成本低。2002年，中國自行設計建設的東西向輸氣管道工程標志著我國長輸管道技術設計已達到世界先進水平，自動化軟件技術已成功應用于西部地區的管道工程中，實現了自動化軟件技術的本地化。隨著陜京，蘭渝，茂昆，西氣東輸二線的生產和建設，中國的管道工業得到了很大的發展。總投資達1.8萬億元。石油和天然氣管道的總長度達到80000多公里，形成了四個主要的石油和天然氣管道：近海，西北，西南和東北。2010年，西三線天然氣管線的規劃建設已全面啟動，大武山，大金原油管線，金正成品油管線等項目已開工建設。未來幾年，中國的石油和天然氣管道行業將有更大的發展，其中區域性的管道網絡將得到進一步完善。

2 長輸管道建設技術現狀

2.1 管道的防腐工作一直是長輸管道管道建設的重中之重

在油氣長輸管道的初期防腐工作中，一般采用石油瀝青來達到防腐目的。到20世紀90年代，聚乙烯涂層能夠更好地防止管道腐蝕。目前，環氧粉末防腐結構在世界范圍內得到廣泛應用。這種結構具有良好的防腐作用，不易脫落。我國長輸管道工藝中的應用的是防腐技術減阻涂層技術，其原理是在鋼管旋轉噴涂過程中使用高壓無氣噴槍均勻地噴涂環氧材料，減少涂層的厚度，增加了管道中氣體的運輸速度和數量，從而實現了運輸成本的降低。隨著科學技術的不斷進步，管道防腐技術也在不斷地創新。新的防腐技術是圍繞更好的防腐效果，更長的維護時間，更低的成本等目的開發的，可以更好地響應中國的可持續發展戰略。

2.2 油氣長輸管道建設技術現狀

(1)在油氣輸送管道的設計和施工中，管道焊接工藝的選擇非常重要，從手工焊接和自動焊接到現在的半自動焊接，焊接技術發生了巨大的變化。管道焊接的合格與否直接影響油氣運輸的安全性。目前在管道施工中最常用的是半自動CO2保護焊和自動焊接技術，在設備中較難達到技術要求的往往是手工焊接。

(2)在油氣輸送管道的設計中，經常遇到一些特殊的地形，會妨礙施工，也容易因施工而造成環境破壞，不符合我國的可持續發展戰略，因此應針對環境的具體情況進行設計，應充分重視管道鋪設對地下水的影響，對水隧道的進出口進行調查，做好保護附近水源，動植物和居民的工作，防止管道在施工過程中過分對生態環境的破壞。

2.3 長輸管道設計模式的發展

石油和天然氣管道的設計存在許多問題。通過分析管道在通過隧道和山口時需要進行注意的問題，為了保證輸送管道在隧道等地方的的安全，因此輸送管道在長段隧道時的設計應注意以下問題：

(1)注意對地下水的影響

由于運輸管道可能會在隧道或者其進出口附近中存在一定的危險，所以在設計的過程中應該距離隧道兩軸線的距離為1000M至2km，對稀有物種和居民區等情況進行詳細的調查，設置相應的保護防范措施，避免造成輸送的破壞以及對周圍的生態環境的破壞。

(2)石油天然氣長輸管道的剖面設計

輸送管道在超過1km長度的隧道會存在排渣以及通風困難的問題，這些問題會導致影響輸送管道施工的進度。因此為了確保施工能夠如期完成，在施工的時候應該將剖面進行擴展處理。管道輸送難免會進入山區，而山區內的交通通常十分困難，可適當增加其斷面，為建筑運輸一些設備等提供有利通道。

(3)長輸管道在隧道中的安裝方法

墩臺架設和土堤鋪設管道的方法一般是在隧道中進行應用的方法，通常在坡度比較小的而長度較長的地方采用土堤鋪設的方法，而墩架設在坡度大的短隧道上。在一些彎道則需要進行詳細的測量，根據坡度選擇采取墩臺架設或是土堤鋪設，從而保證運輸管道的安全性。

3 如何提高石油天然氣長輸管道設計技術水平

3.1 改進衛星遙感技術的應用

傳統的管道選線過程會浪費大量的時間、人力和大量的資源，并且運輸效率低下。在運輸管道的設計施工過程中采用先進的衛星遙感技術，主要是由于這項技術可以將不同的地形地貌在多媒體中呈現出來，這對于設計師不僅節省了時間，而且有助于運輸管道工程勘察人員對地形地貌的分析，從而使得設計師們可以設計出符合要求的管道路線。通過衛星遙感技術還可以獲取城市，鄉鎮和居民點這些信息，設計師可以根據獲取的這些信息來判斷該段區域的市場信息和經濟發展水平，幫助清理線路，采取有效的繞行或穿城計劃，進而控制成本。

3.2 長輸管道中信息系統的應用

長輸管道信息系統能夠提供整個輸送管道在建設過程中的信息，并且能夠監測輸送管道的破壞情況，對自然災害能夠進行預測，從而確保輸送管道的安全，這些信息能夠及時的傳遞到項目負責人手中，長輸管道信息系統已經成為重要的設計依據。現在我國的長輸管道信息系統已經逐漸趨于完善，為我國的長輸管道提供很多的有效信息。

4 油氣長輸管道設計模式的發展前景

隨著科學技術的發展，現階段，我國油氣輸送管道設計正在應用更先進的技術，如衛星遙感技術、全球定位技術、無人機勘測技術、現代通信技術、以及計算機技術與互聯網相結合的技術。通過以上技術，可以詳盡，全面地提供管道設計參數，從而實現管道布線的科學合理性。

4.1 石油天然氣長輸管道與衛星遙感技術的結合應用

在我國長輸管道設計的初期，管線的選擇主要依靠大量的人力現場調查，不僅造成大量的人力和時間浪費，而且其精度也無法得到保證，從而導致工程效率低。衛星遙感技術的應用，可以清晰地看到布線路徑中的山脈，河流和地形的分布情況，可以大大提高測量人員的工作效率，并找到一種更快，更準確的合理布線方法。通過衛星遙感，還可以通過圖像查看管道路徑中遇到的城鎮、河流、森林和其他情況。幫助設計人員在設計過程中調整路線，避免長輸管道工程建設對人們生活的影響，并在一定程度上降低了投資成本。

4.2 計算機技術與互聯網技術的在油氣長輸管道的應用

在當今大數據時代的背景下，信息的重要性不言而喻。在長輸管道的設計中廣泛應用信息技術，計算機技術和互聯網技術也是必然的趨勢。通過對勘測、線路設計、施工等過程中信息的全面收集和分析，可以實現對長輸管道狀況的實時掌握，設計人員可以對解決方案給出最佳解決辦法。并盡快解決施工中出現的問題，從而提高施工效率，促進工程進度。相信隨著計算機和互聯網技術的發展，中國的油氣管道設計將更加科學合理。

5 結語

石油和天然氣的正常運輸是保證人民生活水平的重要因素。由于石油和天然氣的特殊性，長輸管道運輸過程中的事故會造成巨大的經濟損失和環境污染。所以，在長輸管道的設計中，設計人員應不斷提高設計水平，應用更先進的技術，如現代通信技術、衛星遙感技術、無人機勘測技術、全球定位技術、以及計算機技術與互聯網相結合的技術。通過以上技術，可以詳盡，全面地提供管道設計參數，從而實現管道布線的科學合理性。從而為我國油氣運輸提供安全保障，同時注重生態保護與環境友好，進而為實現可持續發展戰略做貢獻。