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新技術新設備 開啟長輸管道新時代-技術創新

來源:中國石油新聞中心|發布時間:2019/11/5 18:00:22| 瀏覽次數:
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張文偉 中國石油管道設計院總工程師、副院長

      12月2日,備受矚目的中俄東線天然氣管道工程(黑河—長嶺段)進氣投產。這條管道是我國當前管徑最大,壓力、鋼級、輸量最高的天然氣管道,將與陜京輸氣系統、秦沈線等管道,以及沿線接收站、儲氣庫等相連,形成互聯互通。中俄東線是智能管道建設的試點。它的“大”和“高”是油氣管道建設史上的又一次重大挑戰,在建設過程中創新應用了一系列新技術、新設備、新材料,引領我國長輸管道邁入新時代。


  我國大輸量天然氣管道的代表性工程

  9月發布的《中國天然氣發展報告(2019)》預計,今年我國天然氣表觀消費量將達到3100億立方米左右,去年這一數字是2803億立方米,增長約10%。報告預測,到2050年前,我國天然氣消費都將保持增長趨勢。日益增長的天然氣消費需求,對管道的輸送能力與效率提出了更高的要求。

  按照中俄兩國簽署的協議,俄羅斯每年向我國供氣380億立方米。為安全高效完成這一輸送任務,在項目可研階段,設計單位對20多種輸送方案進行了技術經濟比選,最終確定采用1422毫米管徑、X80鋼級、12兆帕設計壓力、單管輸送的方案。以中俄東線為例,在年輸量相同的條件下,可比雙管1219毫米管徑、X80鋼級、12兆帕輸送方案節約投資46億元,節省土地2.27萬畝。

  1422毫米管徑、X80鋼級、12兆帕壓力這一參數組合,在國內是首次應用,在國際上也只有俄羅斯博烏管道與之相近,為1420毫米管徑、K65(相當于X80)鋼級、11.8兆帕壓力。

  為確保方案的可行性,早在2012年,中國石油便開展了重大科技專項“第三代大輸量天然氣管道工程關鍵技術研究”課題。課題取得的管道基于可靠性設計方法、高鋼級管道斷裂控制預測模型及爆破試驗技術、1422毫米X80鋼級管道工程系列標準等系列成果,為中俄東線輸送方案的落地實施提供了有力的技術支撐。


  我國智能管道建設的試點項目

  隨著互聯網、云計算、大數據等技術的發展與應用,油氣管道建設逐步開始由數字管道向智能管道、智慧管網演進。中俄東線是我國第一條智能管道建設的試點項目,從管道的設計、采辦、施工至運營階段,按照“全數字化移交、全智能化運行、全生命周期管理”的要求全面推進。

  中俄東線采用數字化設計云平臺,滿足異地協同設計、審查及設計管理需求,大幅提高了項目設計質量、效率,同時應用中國石油油氣儲運項目規定(CDP)的標準化、模塊化成果,從設計源頭開始實行了標準和數據的統一。為保證施工過程的數據真實可靠,中俄東線首次實現了管道建設關鍵工序遠程實時監控、全過程數據實時采集的智能工地建設。焊接機械化施工機具、項目管理助手、視頻監控終端等設備通過無線局域網接入現場數據采集計算機。結合二維碼、電子標簽、攝像頭、手機等終端設備,實現對工程建設過程的實時視頻監視、感知和數據采集,及時完成工程項目的數字化移交。

  在運行管理方面,中俄東線結合管道風險識別與分析,利用光纖傳感、腐蝕在線監測、GPS位置信息智能終端、無人機航測等技術,實現了第三方破壞、腐蝕破壞和泄漏監測,自動巡線和智能巡檢。同時對壓縮機、流量計、PLC、網絡設備等關鍵設備狀態參數實施遠程監視。通過對數據的智能化分析和挖掘,對潛在風險進行智能化預測、提前報警,實現關鍵設備的智能監測、預防性維修及全生命周期管理。與傳統管道相比,管道智能化建設大幅提升了中俄東線感知能力,提高了智能控制、智能巡護、預測預警、風險管控及應急管理的能力和水平。


  加速了技術和裝備國產化進程

  由于管徑、鋼級和壓力的限制,主要材料和設備國際上除俄羅斯外鮮有供貨業績,為保證工程建設,自2013年開始,中國石油陸續開展多項國產化研制工作。在西二線壓縮機組、大口徑全焊接球閥國產化研制的基礎上,進一步擴大國產化研制范圍,各類產品性能達到國際先進水平。這些成果的應用,使中俄東線成為我國首條全面實現國產化的大口徑高鋼級天然氣管道。

  這些技術和裝備主要有:一是X80管線鋼及熱煨彎管、全焊接球閥、快開盲板、絕緣接頭、全自動焊機的研制,將口徑從1219毫米提高到1422毫米。二是管道設計院牽頭開展了站場低溫環境(零下45攝氏度)用D1422 X80鋼管、感應加熱彎管、三通等產品的研制,將低溫性能從零下30攝氏度降低到零下45攝氏度,刷新了我國長輸管道站場用管材、管件的制造能力。三是國產油氣管道控制系統軟件的研制,填補了我國長輸管道SCADA系統的空白,其功能、性能和可靠性已超過同類進口水平。

  這些國產技術與裝備的全面應用,在保證管道安全可靠的同時,有效降低了工程建設和運營管理成本,為后續工程全面國產化提供借鑒,同時也促進了我國裝備制造業水平的進一步提升。


  新技術保障中俄東線本質安全

  近年來,管道安全牽動著每一個國人的心。作為國家重點工程,安全第一的設計理念貫穿中俄東線建設始終,力爭做到本質安全。

  項目可研階段進行了安全預評價、環境影響評價等九大專項評價,評價的結果和建議都在設計中得到落實。建設階段對中俄東線進行了系統的危險因素識別和可靠性評價,為優化設計提供數據支持,將中俄東線失效概率控制在可接受的范圍以內,并有針對性地提出運行維護建議,為運行期完整性管理提供基礎。

  管道焊接質量是管道失效的主要影響因素,中俄東線采取彈性敷設、提前下臥穿路、冷彎彎管代替熱煨彎管等敷設方式,首次在國內實現全線自動焊,自動焊比例達到100%,同時優化焊接接頭設計,排除了人為及環境因素影響,減少應力集中及焊接缺陷,提高了焊接質量,提高了本質安全性。

  西氣東輸一線開啟了我國大口徑、高壓力輸氣管道建設的新紀元。經過近20年的迅猛發展,即將投產的中俄東線再次將輸氣管道建設推向頂峰,代表了目前管道建設的先進水平,具有里程碑意義。(特約記者周鳳珊采寫)


新聞來源:《中國石油新聞中心



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