油气储运第五章

15原油及天然气管道输送•储运工程25.1输油管道的分类及组成5.1.1输油管道的分类按照长度和经营方式，输油管道可划分为两大类：一类是企业内部的输油管道，例如油田内部连接油井与计量站、联合站的集输管道，炼油厂及油库内部的管道等，其长度一般较短，不是独立的经营系统。另一类是长距离输油管道（简称长输管道），例如将油田的原油输送至炼油厂、码头或铁路转运站的管道，其管径一般较大，有各种辅助配套工程，是独立经营的企业。这类输油管道也称干线输油管道。长距离输油管道长度可达数千公里，管道直径一般为200～1220mm。•储运工程3按照所输送油品的种类，输油管道又可分为原油管道和成品油管道。长距离成品油管道一般采用多种油品在管道中“顺序输送”的方式运行。按输送过程中油品是否需要加热，输油管道还可分为常温（等温）输送管道和加热输送管道。汽、煤、柴油等成品油及低凝点、低粘度轻质原油的输送一般不需加热，但凝点及粘度较高的原油（常称为“易凝高粘原油”）或重质燃料油常需加热输送。•储运工程45.1.2长距离输油管道的组成长距离输油管道由输油站与线路两大部分组成（见图5-l）。输油站的主要功能是给油品加压、加热。管道起点的输油站称首站，其任务是接收来自油田、炼油厂或港口的油品并经计量后输向下一站。图5-1长距离原油管道概况1-井场；2-转油站；3-来自油田的输油管；4-首站罐区和泵房；5-全线调度中心；6-清管器发放室；7-首站的锅炉房、机修厂等辅助设施；8-微波通讯塔；9-线路阀室；10-管道维修人员住所；11-中输油站；12-穿越铁路；13-穿越河流的弯管；14-跨越工程；15-末站；16-炼厂；17-火车装油栈桥；18-油轮装油码头•储运工程5输送过程中由于摩擦、地形高差等原因，油品压力不断下降，因此在长距离管道中途需要设置中间输油泵站，给油品增压。对于加热输送的管道，油品在输送过程中温度逐渐下降，需要有中间加热站给油品升温。输油泵站与加热站设在一起的称热泵站。管道终点的输油站称末站，其任务是接收管道来油，向炼油厂或铁路、水路转运。末站设有较多的油罐，以及用于油品交接的较准确的计量系统。•储运工程6长距离输油管道的线路部分包括管道本身，沿线阀室，通过河流、公路、山谷的穿（跨）越构筑物，阴极保护设施，通讯与自控线路等。长距离输油管道由钢管焊接而成，一般采用埋地敷设。为防止土壤对钢管的腐蚀，管外都包有防腐绝缘层，并采用电法保护措施。长距离输油管道上每隔一定距离设有截断阀室，大型穿（跨）越构筑物两端也有，其作用是一旦发生事故可以及时截断管内油品，防止事故扩大并便于抢修。通讯系统是长距离输油管道的重要设施，用于全线生产调度及系统监控信息的传输，通讯方式包括微波、光纤与卫星通讯等。•储运工程7除了管道运输，原油和成品油的运输方式还有铁路、公路和水路运输。与其它几种运输方式相比，管道运输具有独特的优点：管道运输是原油和成品油和天然气主要的运输方式。与铁路运输、公路运输、水运相比，管道运输具有以下特点：（l）运输量大。一条φ720mm管道年输油量约2×107t，φ1220mm管道年输油量约1×108t，分别相当于一条铁路及两条双轨铁路的年运输量。5.1.3长距离输油管道的特点•储运工程8（2）管道大部分埋设于地下，占地少，受地形地物的限制少，可以缩短运输距离。（3）密闭安全，能够长期连续稳定运行。输油受恶劣气候的影响小，无噪音，油气损耗小，对环境污染少。（4）便于管理，易于实现远程集中监控。现代化管道运输系统的自动化程度很高，劳动生产率高。（5）能耗少，运费低。在美国，管道输油的能耗约为铁路运输的1／7～1／12，是陆上运输中输油成本最低的。•储运工程9虽然管道运输有很多优点，但也有其局限性：(l)主要适用于大于量、单向、定向运输，不如车、船运输灵活、多样。(2)在经济上，对一定直径的管道，有一经济合理的输送量范围。以直径1020mm的管道为例，其最佳输油量为42×106t/a[1]，输量高于或低于此数值都使运输成本上超过一定范围甚至会影响到管道输送的经济合理性。中外均有对油田产量估计过高造成所建管道直径过大的例子，不仅增加了管道建设投资，而且由于管道利用率低、单位运输成本高，严重影响输油企业的经济效益。另一方面，每一个油田都存在开发初期、鼎盛时期和产量递减期，因此，即使对于建设规模合理的原油管道，也存在输量由小到大，持续一段时间后又下降的过程。此外，对于一定的输油量，还有经济合理的最远输送距离的制约。•储运工程10(3)有极限输量的限制。对于已建成的管道，其最大输量受泵的性能、管子强度的限制。对于加热输送管道，还存在小输量的限制—输量减小时，管内原油温降加快，当输量小到一定程度时，油品进入下一个加热站前温度将降至安全极限以下。与管道运输相比，海运更为经济，但受地理环境限制。公路运输量小且运费高，一般用于少量油品的较短途运输。铁路运输成本高于管输，且罐车往往是空载返程，大量运油不经济。因铁路总的运力有限使输油量受到限制。输送方式项目管道铁路水运公路燃料消耗比120.58.5成本/(元/t·km)0.0080.0100.0070.156损耗率/%0.20～0.300.710.450.45表5-1国内四种方式运输石油的撤料消燕、成本和揭耗率•储运工程115.1.4国内外输油管道简介管道运输的发展与能源工业，特别是石油工业的发展密切相关。现代管道运输始于19世纪中叶。1865年在美国宾夕法尼亚州建成第一条原油管道，直径50mm，长近10km。20世纪初管道运输才有进一步发展，但真正具有现代规模的长距离输油管道则始于第二次世界大战。当时，美国因战争需要，建设了两条当时管径最大、距离最长的输油管道。一条是原油管道，管径为600mm（24in），全长2158km（1341mile），日回输原油47700m3（30×104bbl）；另一条是成品油管道，管径500mm（20in），包括支线全长2745km（l706mile），日输成品油37360m3（23.5×104bbl）。•储运工程12战后随着石油工业的发展，管道建设进入了一个新阶段，各产油国都建设了不少长距离输油管道。60年代开始，输油管道向着大管径、长距离方向发展，前苏联一东欧的“友谊”输油管道和美国的横贯阿拉斯加的输油管道就是两个典型代表。沙特阿拉伯的东一西原油管道和阿尔及利亚一突尼斯的原油管道都穿过了浩瀚的沙漠地区。随着英国北海油田的开发，兴建了一批海洋原油管道，最长的已达358km，在深100多米的海底铺设。这些管道的建设成功，标志着管道已可以通过极为复杂的地质、地理条件与气候恶劣的地区。与此同时，成品油管道也获得迅速发展，成品油管道多建成地区性的管网系统，沿途多处收油和分油，采用密闭和顺序输送方式输油。美国的科洛尼尔成品油管道系统就是世界上大型成品油管道系统的典型代表之一。•储运工程13（1）世界著名大型长输管道目前世界上比较著名的大型输油管道的简况如下：①前苏联“友谊”输油管道它是世界上距离最长，管径最大的原油管道。从前苏联阿尔梅季耶夫斯克（第二巴库）到达莫济里后分为北，南两线，北线进入波兰和前民主德国，南线通向捷克和匈牙利。北、南线长度各为4412km和5500km，管径分别为1220、1020、820、720、529与426mm，年输原油超过1×108t。管道工作压力4.9～6.28MPa。全线密闭输送，泵站采用自动化与遥控管理。管道分两期建设，一期工程于1964年建成，二期工程于1973年完成。•储运工程14②美国阿拉斯加原油管道它从美国阿拉斯加州北部的普拉德霍湾起纵贯阿拉斯加，通往该州南部的瓦尔迪兹港，是世界第一条伸入北极圈的输油管道。管道全长1287km，管径1220mm，工作压力8.23MPa，设计输油能力1×108t／a。全线有12座泵站和1座末站，第一期工程建成8座泵站。采用燃气轮机带离心泵。全线集中控制，有比较完善的抗地震和管道保护措施。管道于1977年建成投产。③沙特东—西原油管道管道起自靠近东海岸的阿卜凯克，终于西海岸港口城市延布，横贯沙特阿拉伯中部地区。管径1220mm。全长1202km，工作压力5．88MPa，输油能力1.37×108t／a。全线11座泵站，使用燃气轮机带离心泵。管道全线集中控制。全部工程于198383年完成。•储运工程15④美国西—东原油管道管道从西部圣巴巴拉到休斯敦。管径762mm，全长2731km，输油能力47700m3/d川。它加热输送高粘度原油，为世界最长的热输管道。全线共有21座泵站及加热站，其中6座用燃气轮机带离心泵，其余泵站用电动机带离心系。管道于1988年建成。⑤美国科洛尼尔成品油管道系统该管道系统由墨西哥湾的休斯敦至新泽西州的林登。干管管径为1020、920、820、750mm。截至1979年，干线总长4613km，干线与支线的总长8413km，有10个供油点和281个出油点，主要输送汽油、柴油、2号燃料油等100多个品级和牌号的油品，全系统的输油能力为1.4×108t／a。•储运工程16我国是最早使用管子输送流体的国家。公元前的秦汉时代，已经用打通了竹节的竹子连接起来输送卤水，随后又用于输送天然气。但是直到解放，全国没有建设一条长距离输油管道。1958年建成的克拉玛依一独山子输油管道，全长147km，管径150mm，是我国第一条长距离原油管道。60年代后，随着大庆、胜利、华北、中原等油田的开发，兴建了贯穿东北、华北和华东的原油管道网，总长约5000km。这个原油管道系统除了向沿线的各大炼厂供油外，还通过大连、秦皇岛、黄岛和仪征等水运港口向南方各炼厂供油，并向国外出口。根据所输原油的产地将主要管道列表如表5-2。•储运工程17管道参数油田名称管道名称管段规格（mm）长度(km)大—铁双线Φ720514×2大（庆）—秦（皇岛）线铁—秦Φ720454秦（皇岛）—（北）京线Φ529344铁（岭）—抚（顺）线Φ72043抚（顺）—鞍（山）线Φ426131大庆油田铁（岭）—大（连）线Φ720460辽河油田盘（山）—锦（西）线Φ426126东（营）—黄（岛）线Φ529250东（营）—临（沂）线Φ529189鲁（山东）—宁（南京）线Φ720700胜利油田沧（州）—临（沂）线濮（阳）—临（沂）线Φ377242中原油田中（濮阳）—洛（阳）线Φ273281任丘油田任（丘）—（北）京线Φ529120大港油田万（家码头）—周（李庄）线Φ325、42640×2南阳油田魏（岗）—荆（门）线Φ273、426220长庆油田马—惠—宁（夏）线300克拉玛依克—乌（鲁木齐）双线Φ377295塔里木库（尔勒）—鄯（善）线格（尔木）—拉（萨）Φ1591078成品油管道兰—成—渝输油管道表5-2我国主要管道分布表•储运工程185.2输油泵站与加热站输油站（泵站、加热站）是长距离输油管道的两大组成部分之一，它的基本任务是给油流提供能量（压能及热能），或进行收油和转油操作。输油泵和加热系统是输油管道的主要耗能设备（我国原油长输管道的油、电消耗约占输油成本的50%）。•储运工程195.2.1输油站的基本组成输油站包括生产区和生活区两部分。生产区内又分为主要作业区与辅助作业区。输油站的主要作业区包括：(1)输油泵房它是全站的核心，设有若干泵一原动机组及其辅助装置。(2)加热系统用于加热管输油品。为了站内输油管道伴热的需要，还有热水或蒸汽伴热系统。(3)油罐区输油管道的首、末站及中间站都需设置油罐。首、末站的油罐分别用于调节来油、收油（或转运）与管道输量的不均衡，所需的罐容量较大。以“旁接油罐”方式运行的管道，其中间站设置旁接油罐，以平衡进出站的输量差。密闭输送管道献中间站设置供水击泄放用的小容量油罐。•储运工程20(4)阀组间由管汇和阀门组成，用于改变输油站的流程输油管道上常用的阀门有截断阀、单向阀、泄压阀、减压阀、调节阀与安全阀等。阀门的的驱动方式有手动、电动、气动、液动、电-液及气-液联动。(5)清管器收发装置由清管器发放、接收筒及相应的控制系统组成。清管器用于清除施工过程