天然氣長輸管道設計要點分析

王新宇

摘要：隨著天然氣和石油產業的快速發展，對天然氣長輸管道的設計和施工過程也提出了更高、更復雜、更智能的要求。本文主要介紹了天然氣長輸管道的各個模塊過程，并針對這些模塊的一些關鍵性技術提出了技術要點的分析。

關鍵字：天然氣；技術；長輸管道

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

1 前言

隨著我國天然氣和石油工業的不斷發展，以及人民群眾對物質需求的日益提高和環保意識的提高，對天然氣管道施工的要求越來越高。長輸管道有距離長，管徑大，壓力高等特點，因此對施工中的技術和方案設計都提出了更高更復雜的要求。目前天然氣長輸管道的現狀是長運距、大口徑、高壓力，并逐步實現高度自動化遙控和輸入干線網絡化的方向進行發展。

2 天然氣長輸管道概述

2.1線路工程

線路工程主要包括輸氣干線、輸氣支線和線路截斷閾室，其中輸氣干線指從輸氣首站和輸氣末站之間的主運行管道線路；而輸氣支線指由輸氣干線輸出和向輸氣干線輸入的管線。線路截斷閾室主要是為了當在極端工程下或者進行線路檢修的時候，對線路進行分段截斷。閾室系統有手動閾室和RTU閾室兩類。

2.2工藝站場

工藝站場有很多類，可以統稱為輸氣站。輸氣管道系統最重要的組成部分就是輸氣站，主要是實現調壓、增壓、清管、計量和冷卻等功能。

2.3自動控制系統

計算機、通信技術、儀表自動化技術以及信息技術的高速發展，使得現在的天然氣長輸管道系統已廣泛的采用了“監控與數據采集系統”，進而實現天然氣管道傳輸的自動保護和自動監控，大大節省了人力而且提高了效率。

2.4通訊系統

通信系統主要是為長輸管道的生產調度、生活后勤、生產行政管理、巡線搶修等通信業務提供服務，不僅為管道自動化系統提高可靠的傳輸信道，而且可以協助遠程會議和遠程監控等視頻業務。由于目前長輸管線的建設自動化程度很高、但是維護人員較少，這就要求通信系統技術先進，穩定可靠，傳輸質量高，盡量減少日常維護工作量，并能適應今后通信發展需求。

2.5供配電系統

供配電系統主要包括兩個部分，分別為站場供配電和閥室系統供配電。

3天然氣長輸管道技術要點

針對以上各個系統部分，我們主要探討管道防腐技術和施工中管道技術要點分析、通信系統分析、節能分析

3.1 施工中管道技術要點

測量放線過程中技術要求為：施工時根據施工圖組織有關技術、施工人員進行現場實測，選擇最佳線路進行放線；在管線和地下構筑物相遇時，放線時一定要在兩物交叉的兩端界定范圍內注明。根據施工作業的寬度對施工作業帶進行清理，而且要填平局部溝洼、除去局部高坡。同時施工過程中可依據現場的實際情況進行施工道路的選擇和整理。

在運管和布管過程中要注意的技術要點有：要減少管道的劃傷或者碰傷依此保證管道的防腐能力；管道的裝卸要采用吊車，并且管道用防腐層進行包裹。一定不能用損害管道防腐層的方法進行卸車。

3.2 管道防腐技術

現階段線路管道普遍采用陰極保護和外防腐層結合的措施。管線的外防腐的涂層采用了三層PE，陰極保護則采用強制的電流陰極保護，且沿管道線路按照保護距離的要求進行設置陰極保護站。

同時可采用獨立的陰極保護監測系統來提高長輸管道陰極保護系統的工作性能，在沿線的關鍵位置注意設置智能測試樁，在RTU閥室進行設置電位采集器。

3.3 通信技術分析

長輸管道通信系統是天然氣長輸管道系統中不可缺少的一部分，所以通信系統的建設和維護也影響了整個天然氣長輸管道系統中實現性能。目前來說，主要的通信系統有以下幾類。

（1）專用光纖通信系統，是一種具有理想設計的天然氣長輸管道通信系統，主要優勢是傳輸容量很大，但是，這種通信系統的缺點也是顯而易見，第一，該通信系統不僅時效性很差，而且施工速度也很慢。第二，該通信系統投資也相對較大，無論是在物資方面還是在工程方面，而且涉及范圍較廣，導致各個部分工作的協調也增大了艱難性。第三，該系統的穩定性會隨著天氣變化或者地勢等原因而發生變化，導致系統的動蕩。

（2）公網天然氣長輸管道通信系統

該系統是利用已有的公網通信網絡來組建專用的天然氣長輸管道通信系統。該通信系統的優勢是效率高、而且建設周期短，但是他也有很明顯的缺點。首先網絡的穩定性很差，因為網絡不同的部門可能使用的通信設備也不相同，而且管道跨越較大。其次，搶修無法達到實時性，因為無法統一的指揮和調度該系統和網絡的使用維護，而且在一些比較復雜的山區地帶，施工困難。最后，該系統通常所使用的租用公網電路傳輸帶寬受限，不能滿足視頻會議和監控圖像的傳輸。

（3）天然氣長輸管道衛星通信系統

天然氣長輸管道衛星通信系統是一種采用衛星通信來實現天然氣長輸管道的通信，該系統有以下優點：一、通信面積覆蓋大廣，且不受地貌的限制，所以系統建設周期短，時效性好。二、網站可以進行遠程統一的調控指揮，不易受攻擊，安全性很高。三、衛星穩定性很好，因為不受多變的天氣變化和人為干擾影響。四、事故解決的實時性很好。五、衛星通信今天來發展迅速，很多技術難題已經克服，綜合而言技術更加可靠、成本也較為合理。

任何一種通信方案的確立都要綜合考慮當地的自然條件以及設備性能和費用等問題。天然氣長輸氣管道通信技術要點可總結為：一、由于通信管道都會途徑河流、丘陵、山川等復雜的地形，而且還要考慮到管道線上的天氣變化，那么如何確定通信系統的穩定性以及突發事件處理的高效性是必須要考慮的問題。二、每條管道都要保證至少有一個調度控制中心，且管道線路上要保證有必要的輸氣管理部門，這樣可以保證各個部門之間通過調度控制中心保持聯系，確保各個線路部門等的正常運作。三、很多RTU閥室由于工作環境惡劣，無人值守，那么要保證通信設備耗電量盡量小。

3.4 節能分析

因為利用長輸管道輸送天然氣需消耗大量能源，因此，節能技術的分析也是要必須考慮的一個因素。目前所采用的方法主要是降低管道的直接能耗和間接能耗。

首先，根據管道的壓力測試進行選擇輸送管道工藝方案的確定，不僅要考慮到提高管道傳輸的效率，還要考慮管道的綜合能量消耗。第二，減少沿程摩擦阻力，由于在管道傳輸的過程中，大量的能量消耗在管道線路的摩擦阻力上，沿程摩擦阻力不僅和流態有關，而且還和管內壁的粗糙程度有關，因此可以考慮在管道的內壁進行涂層，從而減小輸送壓降，進而提高管道的輸送能力。第三，采用離心式壓縮機的驅動方式，因為天然氣長輸管道的運輸量很大，所以一般采用電動機驅動的離心式壓縮機。第四，優化壓氣站運行，管道消耗的能量即是壓縮機組所提供的壓力。所以減小輸送成本可以大大的優化輸氣管道的運行。最后，減小間接能耗的方法主要有減少天然氣的防空和減少天然氣的泄露。天然氣長輸管道的設計階段要以節能為主要目的，采用源頭控制的方法，綜合考慮其他技術經濟要素和合理性。

4 總結

隨著我國的石油和天然氣行業的高速發展，以及人們的物質需求的日益提高，天然氣長輸管道設計的必要性越來越被重視，本文主要對天然氣管道的整個系統中的主要模塊部分進行了總結，并針對這些要點進行了技術分析和探討。

參考文獻：

[1] 李順德.我國油氣長輸管道的建設與發展[J]. 油氣田地面工程. 2005(11)

[2] 高東方,季天晶.天然氣長輸管道工程建設及設計技術展望[J]. 油氣田地面工程. 2004(09)

[3] 劉銀春,楊光,常志波,周玉英,徐廣軍.天然氣長輸管道的節能降耗[J]. 天然氣技術. 2007(06)

[4] 徐勇,雙功新.淺談天然氣長輸管道通信方案的選擇[J]. 經濟師. 2010(08)