天然气输送管道发展及相关技术浅析

摘要：管输天然气气质标准管输天然气的气质标准是对有害于管道和输送过程的天然气成分限制。气体是否含有害成分及含量的多少，对管道的工作状况、经济效益和使用寿命有重大影响。它是管道输送工艺设计和生产管理基本内容的主要决定因素。

关键词：天然气，输送管道，相关技术

Abstract: pipe-conveying natural gas the temperament of the natural gas pipe-conveying temperament standard of standard is harmful to the natural gas pipeline transport process and component restrictions. Gas whether containing harmful components of the content and how much, to the working conditions of the pipeline, economic benefit and service life have been important. It is piped process design and production management of the basic features of the main decision factors.

Keywords: natural gas, pipeline, related technology

中图分类号： TE832 文献标识码： A 文章编号：

地震，地层断裂，地表土壤滑移、凹陷和沙土液化，飓风、洪水及泥石流等自然现象发生时，超过设计预计程度的自然力作用可能导致管道生产设施受到破坏。人的地面生产活动，如城镇建设、构筑物施工、公路和铁路交通建设、运输、农业耕作以及其他的生产活动等，可能在无意中对处于埋地隐蔽状态的天然气管道造成直接的损害。地面上人为形成的各种静力和动力荷载经土壤传递到埋地生产设施上，也可能影响到它的安全工作[1]。天然气管道在大的区域范围内埋地敷设，外表面腐蚀通常是由土壤腐蚀引起的，某些特殊的土壤条件可能使埋地管道外表面受到比较严重的腐蚀。管道在设计、施工中未及时消除的缺陷，如设计不当、材料缺陷及施工焊接缺陷等有可能造成管道事故。运营管理中，操作失误、年久失修等有可能造成事故。本文将分析天然气输送管道发展与相关技术。

1天然气输送管道的相关理论

1.1天然气输送管道的组成

天然气输送管道是把经脱硫、脱水净化处理后的天然气送到城市，是连接净化厂与城市门站之问的输送管道。它输送距离长、管径大、压力高，是天然气远距离运输的主要工具。天然气输送管道系统由输气干管、输气站和控制中心组成。为了调峰需要，有的输气管道还建有地下储气库。

1.2天然气长输管道的特点

天然气长输管道与压缩机站共同组成一个复杂的动力系统。由于它所输的气量大，通常采用大口径高压力的输送系统，与矿场输气管线和城市管网有很大差别，其主要特点是：(1)天然气的产供销是由采气、净化、输气和供气等环节组成的，是在完全密闭的管道中完成的。上下游之间紧密相连、互相制约，形成一个庞大而复杂的输送系统。长输管道作为这个系统中的中间环节必须协调好上下游之间的关系，这使得它的设计和操作管理比其他管道更为复杂。(2)由于长输管道担负着某一城市或地区的供气任务，而且所供应的能量(或作为化工原料)数目庞大，涉及国计民生和千家万户的利益，一旦中断，将影响整个城市或地区的工业生产和人民的正常生活秩序，甚至带来巨大损失。因此必须保证安全、连续、可靠地供气。这就需要在设计和管理上采取特别有效的措施予以保证。(3)由于采气生产的均衡性和用户用气的波动性，使得长输管道的运行长期处于上游(进口)压力相对稳定，而下游(出口)压力不断变化的矛盾之中。这就要求管道有一定的储气能力，以适应用气量的变化[2]。当然，用户用气量是随季节和昼夜时刻不断地变化的，峰谷差别悬殊，单靠输气管道调节是无法解决的，也不经济。(4)一般情况下，气田的地层压力在开采初期都比较高，长输管道投产初期可充分利用地层压力进行输送。随着开采程度的提高和地层压力不断下降，输气管道应根据气田压力的变化逐步建增压站，以节约投资和经营费用。

2天然气输送管道发展的相关因素

管输天然气的气质标准是对有害于管道和输送过程的大然气成分限制。气体是否含有害成分及含量的多少，对管道的工作状况、经济效益和使用寿命有重大影响。它是管道输送工艺设计和生产管理基本内容的主要决定因素。中国管输天然气的气质要求在GB50251—2003《输气管道：工程设计规范》中作了明确规定：进入输气管道的气体必须清除机械杂质；水露点应比输送条件下最低环境温度低5℃；烃露点应低于最低环境温度；气体中的硫化氢含量不应大于20mg／m3。

（1）供气压力输气管道沿线或末端向用户供气，供气合同中要求确定交气压力，管输天然气应满足这些压力要求，并以此压力作为管道设计条件。（2）输气温度天然气在输送过程中，由于与土壤传热和压力降低产生焦一汤效应，温度会降低。由于管道沿程各点温度都会发生变化，因此输送温度除了对输气工艺计算产生影响外，对于天然气水、烃露点温度也会产生影响。（3）输送距离一般指管道长度，输气管道设计时，一般气源和用户是无确定，根据线路走向方案，可以确定天然气管道的长度。从天然气管道起点到天然气用户交气点的管道长度即为输送距离。（4）气体组成天然气组成由气源厂或气田给定。不同气体组成会有不同的密度及物性参数。天然气组成是工艺计算必需的参数。

输送方式天然气管道输送的方式应根据上述的主要输送工艺参数以及下游用户的用气压力需求来共同确定，其输送方式主要有以下三种：1．不加压输送直接利用天然气已具有的压力不加压输送满足用户的用气需求。该方式主要用于天然气压力较高而输送距离较短时的工况。2．加压输送天然气压力不能满足输气或用气压力要求时需设置增压装置来对天然气增压。该方式主要用于管输距离不是很长，而天然气已具有的原始压力又低于用户用气需求或则直接利用该原始压力输送不能满足用户的需求的情况下使用。利用天然气已具有的原始压力不加压输送一定的距离后，再在管线的中间设置增压装置以满足用户的用气需求，该方式主要用于天然气压力较高、输送距离较长时的工程。

3天然气输送管道发展及相关技术浅析

3.1卫星遥感选线技术

对图上圈定的多个走向方案，利用卫星在约900km高空的多光谱波段扫描仪、探测器，在有效扫描范围内对地面的信息(岩石、土壤、植被、水体等反射来的电磁辐射)进行采样；并将采集到的地球表面的地质、地貌、地物、植被等信息，通过计算机特殊数字图象处理，生成满足不同需求的遥感图象；通过对这些图象做出遥感解译分析后，用于输气管线选线的技术称卫星遥感选线技术。与利用地形图选线的常规做法相比，遥感技术的最大特点是及时性和准确性。大比例尺的地形图，特别是全国范围的地形图(西气东输工程3900km，经新疆、甘、宁、陕、晋、豫、皖、苏、浙、沪等十个省市)，更换一次需几年甚至几十年时间，使日新月异的新建工程和地貌变化在地图上难于全面体现；而遥感技术能及时反映地面信息的变化，及时、准确地，提供资料，为输气管道线路走向方案的选择提供既节省时间，又节省费用的技术手段[3]。

3.2线路勘察

线路勘察，其目的是为管道线路设计及工艺设计提供必不可少的基础资料，是输气管道设计工作的一个重要组成部分。不同的设计阶段有不同的勘察内容和深度要求。按照国家的现行规定，长输管道工程设计过程分为可行性研究、初步设计、施工图设计三个阶段。与这三个设计阶段相对应，线路勘察工作分为踏勘、初步勘察和详细勘察三个阶段。

3.3SCADA技术

在长输管道SCADA系统中，最初的RTU用来采集本地设备数据并进行远传，没有逻辑计算功能。经过几十年的发展，除原有的功能外，增加了数据波、数据整定、复杂数据计算以及过程控制功能。由于智能仪表及其他控制设备的发展，在长输管道中，现场总线(Field Bus)技术越来越受到人们的重视和应用。用户可以大量减少现场接线，用单个现场仪表可实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以完全互操作，增加现场一级控制功能，系统集成得到简化，并且维护十分方便。从现场总线接线盒到中央控制室，仅需一根线即可完成数字通信。现场总线技术的应用最终导致新一代的全数字、全分散、全开放的控制系统FSCS(Field Control System)取代今天DCS和PLC的统治地位。目前存在的问题是如何把现场总线技术应用到油气长输管道大型站场ACS系统中。

参考文献

[1] 詹胜文，冯义军，伍兴中，左雷斌.中缅油气管道跨越双管同桥的可行性分析[J]. 油气储运. 2011(11)

[2] 宋德琦，苏建华，任启瑞等编著. 天然气输送与储存工程[M]. 石油工业出版社，2004年12月.

[3] 中国石油天然气股份有限公司编. 天然气工业管理实用手册[M]. 石油工业出版社，2005.02.