天然气工业发展概况

天然气管道工业发展现状刘恩斌石油工程学院目录国内外天然气工业发展概况天然气管道管材及设备研究现状国内外天然气储运新技术天然气储运新技术在我国的应用一、国内外天然气工业发展概况1天然气探明储量据统计，到2004年底，世界天然气探明储量为180万亿方左右，探明储量最多的国家是俄罗斯，为48万亿方，占全世界量的30%。探明储量最多的地区是中东，为73万亿方，占世界总量的40.6%。到2004年底，我国的探明储量为4.4万亿方，占全世界总探明储量的比例不到2％。而我国的天然气地质资源总量为35万亿方，可见，目前我国的探明率还比较底，还有很大的勘探空间。2004年世界主要产气国天然气探明储量0204060俄罗斯伊朗卡塔尔沙特阿联酋美国中国探明储量(万亿方)2004年世界主要产气国天然气探明储量俄罗斯伊朗卡塔尔沙特阿联酋美国中国其它2004年天然气探明储量地区分布020406080中东欧亚大陆亚太地区非洲北美中南美万亿方2天然气产量据统计，2004年全世界共生产了2.7万亿方天然气，产气量最大的地区是欧亚大陆，达到了1.05万亿方，占全世界的40％；产气量最大的国家是俄罗斯，为0.6万亿方，占全世界的22％左右。中国2008年的天然气产量达到了760亿方，占全世界的2％左右，总量不大，但是目前的年增长速度超过了20％，发展潜力巨大。2004年世界主要产气国天然气产量0200400600800俄罗斯美国加拿大英国伊朗挪威荷兰中国年产量(十亿立方米)2004年各地区天然气产量020040060080010001200北美中南美中东非洲欧亚大陆亚太十亿方2005年各地区产量分布北美中南美中东非洲欧亚大陆亚太一、国内外天然气工业发展概况一、国内外天然气工业发展概况如右图所示：世界天然气产量近年来增长平稳，保持在3％左右。世界天然气产量增长率00.010.020.030.042000年2001年2002年2003年2004年世界天然气产量2300024000250002600027000280002000年2001年2002年2003年2004年产量（亿方）中国天然气产量01002003004005006002000年2001年2002年2003年2004年2005年产量（亿方）中国天然气产量增长率00.050.10.150.20.252001年2002年2003年2004年2005年中国天然气产量增长迅速，特别是在“西气东输”工程完工后，我国天然气产量增长率达到20％以上。一、国内外天然气工业发展概况2005年世界能源消费结构石油天然气煤炭水电核能2005年世界能源消费结构0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%石油天然气煤炭水电核能百分比3能源消费结构右图为2005年世界能源的消费情况，石油占36.8％，煤炭占27.2％，天然气占23.7％，水电占6.2％，核电占6.1％。天然气、水电、核电等清洁能源已经占到了世界一次性能源消费量的36％。随着各国对环境保护的逐步重视，这一比例还将不断的提高。2005年美国能源消费结构0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%35.00%40.00%45.00%石油天然气煤炭水电核能其它百分比2005年美国能源消费结构石油天然气煤炭水电核能其它一、国内外天然气工业发展概况3.1美国能源消费结构左图为2005年美国能源的消费情况，石油占39.8％，煤炭占23.1％，天然气占23％，水电占2.8％，核电占8.1％。天然气、水电、核电等清洁能源占到能源消费总量的35％。2005年俄罗斯能源消费结构石油天然气煤炭水电核能2005年俄罗斯能源消费结构0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%石油天然气煤炭水电核能百分比3.2俄罗斯能源消费结构左图为2005年俄罗斯能源消费的情况，石油占19.2％，煤炭占15.8％，天然气占54.1％，水电占5.9％，核电占4.8％。天然气、水电、核电等清洁能源占到能源消费总量的64.8％。这与俄罗斯的资源结构密切相关。一、国内外天然气工业发展概况2005年英国能源消费结构0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%40.0%45.0%石油天然气煤炭水电核能百分比2005年英国能源消费结构石油天然气煤炭水电核能3.3英国能源消费结构左图为2005年英国能源消费的情况，其中石油占35.6％，煤炭占15.6％，天然气占38.9％，水电占0.7％，核电占8％。天然气、水电、核电等清洁能源占到能源消费总量的47.6％。一、国内外天然气工业发展概况一、国内外天然气工业发展概况2005年我国一次性能源消费结构0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%石油天然气煤炭水电核能百分比2005年我国一次性能源消费结构石油天然气煤炭水电核能3.4我国能源消费结构右图为2005年我国的能源消费结构，可以看到煤炭占到了69％，石油占22.3％，天然气仅占不到3％。天然气、水电、核电等清洁能源目前仅占我国能源消费量的9％，能源结构很不合理，与世界发达国家相比有很大的差距，但是随着国家鼓励清洁能源政策的执行，天然气的发展潜力巨大，估计到2015年我国的天然气消费量将达到1500亿方左右，比例将提高到6％以上。一、国内外天然气工业发展概况4天然气输送方式右图为各种输送方式的费用情况，可见对于天然气，海底管道输送费用高于陆上管道输送的费用，而对于较长距离的管道，液态天然气的输送费用低于气态天然气。各种天然气输送方式费用比较一、国内外天然气工业发展概况4管输气质要求右表所示：国内外一般都要求管输天然气无游离水，无杂质，酸气含量低，有较高热值。我国管输天然气气质要求国外管输天然气气质要求一、国内外天然气工业发展概况•5天然气管道分布目前，世界上已建成输气干线近150万千米，并以1.4万千米/年的速度增长，现有输气管道主要分布在欧洲、独联体、北美等地区，其中美国约46万千米，独联体约23万千米，分居世界前两位。目前，我国长输天然气管道总长为2万千米左右。主要分布在西北和西南地区，该地区天然气管道占到了全国总量的70％以上，这主要是因为我国的天然气资源主要集中在川渝、陕甘宁、新疆、青海四大基地。一、国内外天然气工业发展概况5.1欧洲天然气管道欧洲天然气资源主要集中在北海和东欧地区。如右图所示：北海海底管网，天然气进口管道以及欧洲各国国内天然气管道构成了复杂的输气管网系统。主要管道有：俄罗斯－欧洲Transgas管道，管径1220mm、长3736km；阿尔及利亚－意大利管道，管径1220mm、长2500km等北海海底管网阿意输气管道一、国内外天然气工业发展概况5.2美国天然气管道美国是全球第二大产气国，同时也是第一大天然气消费国，其输气干线长度占到全世界的30％以上，如右图所示：美国天然气管网系统非常发达，就像神经末梢一样遍布全国，是世界上最复杂的管道系统。主要输气管道有：湾流天然气管道系统，管径914mm，长934.8km；阿拉斯加天然气管道系统等。湾流管道系统一、国内外天然气工业发展概况5.3俄罗斯输气管道俄罗斯现有干线输气管道15.1万千米，压缩机站250座。年出口天然气1700亿方，拥有世界最多的跨国输气管道，如俄罗斯－土耳其输气管道，该管道是世界上最深的海底管道，最深处为2150米，同时也是工作压力最高的输气管道，达到了25.1Mpa；俄罗斯－欧洲Transgas管道，管径1220mm、长3736km等。俄罗斯－土耳其海底输气管道俄罗斯已建和拟建跨国输气管道TransgasYarnal-Europe一、国内外天然气工业发展概况5.4中国天然气管道2000年以前，我国天然气管道建设发展缓慢，集中在川渝地区。随着“西气东输”工程的实施，我国天然气工业进入了快速发展期。为了满足国内需求，正在规划建设的有中俄、中俄韩跨国输气管线。右图中蓝色线条为我国现有的输气干线。一、国内外天然气工业发展概况起点：新疆轮南终点：上海管长：3856千米管径：1016mm钢材：X70一、国内外天然气工业发展概况川渝环网干线：北干线南干线管长：2906千米管径：最大720mm钢材：X60一、国内外天然气工业发展概况忠武输气管道干线：忠县－武汉，718.9km，管径711.2mm，钢材X60，压力6.3～7.0Mpa支线1：荆州－襄樊，238.1km，管径406.4mm，钢材X52，压力6.3Mpa支线2：武汉－黄石，77.9km，管径323.9mm，钢材X52，压力6.3Mpa支线3：潜江－湘潭，340.5km，管径610mm，钢材X60，压力6.3Mpa1管道1.1管材管线钢的牌号有很多分类标，目前，国际上普遍采用的标准为API5L和ISO3183等标准，我国现在一般都采用API5L标准，按照管材的屈服强度以及韧性等对管线钢进行分类，其表示方法为X后加数值。管道强度主要指标有抗拉强度、屈服强度、伸长率。我国常用管材抗拉强度在450Mpa以上，屈服强度在360Mpa以上，伸长率在20~26%之间。如X52的屈服强度为420Mpa、X70的屈服强度为630Mpa、X120的屈服强度达到了800Mpa。20世纪50～60年代输气管道的输送最高压力为6.3MPa，70～80年代最高压力为10MPa，90年代已达到14MPa。新建天然气管道的设计和运行压力已达到15～20MPa，有些管道甚至考虑采用更高的压力。随着输气管道输送压力的不断提高，输送钢管也相应地迅速向高钢级发展。二、天然气管道管材及设备研究现状1管道1.1管材采用高压输送可减小管径，通过高钢级管材的开发和应用可减小钢管的壁厚和重量，减少焊接时间，降低管道成本和建设成本。例如采用管材X100比X65和X70节约费用约30％，节约管道建设成本约10％～12％。国外60年代一般采用X52钢级；70年代普遍采用X60-X65钢级；近年来以X70为主。从80年代中期开始研究和试验X80，90年代初期获得批量使用。日本已经研制出了X120钢级，其屈服强度高达800MPa。二、天然气管道管材及设备研究现状•我国从50～70年代管道钢主要采用A3、16Mn；70年代后期和80年代则采用从日本进口的TS52K（相当于X52）；八五期间，通过冶金和石油系统的联合攻关，成功研制和开发了X52-X70高韧性管道钢，并逐步得到广泛应用。西气东输工程之前我国陆上输气管道最大直径为660mm，最高钢级为X60，最大工作压力为6.4MPa。二、天然气管道管材及设备研究现状•在“西气东输”等重点工程立项后，石油系统和冶金系统联合开展了一系列相关的研究工作，通过这些项目的研究，促进了国内X70管道钢产品的研究开发。•目前，“西气东输二线”应用了X80高钢级管材，这些工作将进一步提高我国油气管道工业、制管工业和冶金工业的技术水平，缩小与国际先进水平的差距。二、天然气管道管材及设备研究现状二、天然气管道管材及设备研究现状1.2制管工艺1）焊接工艺•20世纪70～80年代，我国管线的焊接主要以焊条电弧向上焊、纤维素焊条向下焊为主，因此生产效率低，且焊接质量也受到了人工技能水平的制约。•20世纪80年代初，管道局从欧美引进了管道焊条电弧向下焊工艺，该工艺具有焊条的熔敷效率高，抗恶劣环境能力强，生产效率高，焊接质量高等有点。二、天然气管道管材及设备研究现状1.2制管工艺1）焊接工艺•20世纪90年代初，管道局从美国引进了自保护半自动焊设备和工艺。该工艺具有：能连续送丝，渣－气联合保护，抗风性能较强；易操作，焊接质量高，生产效率高等优点。•国外20世纪60年代就已开始使用全位置自动焊技术，该技术适用于大口径、大壁厚管道，而该技术在国内大规模应用是在“西气东输”工程管道施工中。该工艺具有大机组流水作业，焊接质量稳定，操作简便，焊缝外观成形美观；焊工的劳动强度小；焊接施工效率比半自动焊高等优点。二、天然气管道管材及设备研究现状目前，油气输送焊管的主要类型有螺旋缝双面埋弧焊管(SSAW)、直缝双面