濮西输气管道初步设计.pdf

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1、毕业论文 ( 设计 ) 题 目 名 称濮西输气管道初步设计 院（系）石油工程学院 专 业 班 级储运 11102 班 学 生 姓 名 指 导 教 师 辅 导 教 师 时间2015 年3 月 至 6 月 I 目录 毕业论文 (设计)任务书 . II 开题报告 I 指导教师审查意见 . 错误！未定义书签。 评阅教师评语 . 错误！未定义书签。 答辩会议记录 . 错误！未定义书签。 摘要. 错误！未定义书签。 第一章前言 . x 1.1研究背景和意义 . x 1.2国内外研究现状及发展趋势. x 第二章输气管道 . x 2.1输气管线的基本定义及输气站组成. x 2.2 输气管线的发展前景.x 2,

2、3 输气管线的组成与功能. x 2,4 输气管线的技术发展现状和趋势x 2,5 输气管线的工艺设计内容要求. .x 2.6 输气管道防腐x 2.7 站场工艺设计x 第三章设计说明书 x 3.1 概述. x 3,2 地形起伏地区输气管的计算x 3.2 基本计算公式 . x 参考文献 . x 致谢 . x 附录 . x II 毕业论文 (设计) 任务书 院（系）石油工程学院 专业油气储运工程 班级储运 11102班 学 生 姓 名李志威 指导教师 /职称顾晓婷 1毕业论文(设计) 题目： 濮西输气管道初步设计 2毕业论文 (设计)起止时间：2015 年 3 月 2015 年 6 月 3毕业论文 (

3、设计)所需资料及原始数据（指导教师选定部分） （1）工程流体力学袁恩熙 （2）油气集输与矿场加工冯叔初，郭揆常 （3）管道腐蚀与防腐杨川东 4毕业论文 (设计)应完成的主要内容 （1）研究课题的目的和意义 （2）国内外研究现状 （3）研究内容 （4）本题目的设计步骤 （5）本设计所采用的规范 III 任务书批准日期年月日 教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期年月日 指导教师( 签字) 完成 任 务日期年月日 学生（签名） 长 江 大 学 毕业设计开题报告 题 目 名 称濮西输气管道初步设计 院（系）石油工程学院 专 业 班 级储运 11102 班 学 生 姓 名李志威 指 导 教 师顾晓婷

4、 辅 导 教 师顾晓婷 开题报告日期2015 年 4 月 7 日 输气管道初步设计 学生：李志威，石油工程学院 指导教师：顾晓婷，石油工程学院 1题目来源 来源于社会实践。 2研究的目的和意义 石油和天然气是世界经济发展和人民生活中不可缺少的重要能源，尤其天 然气是现代生活的优质、 清洁能源，它的使用在发展世界经济和提高环境质量中 起着重要作用。 全球蕴藏着相当丰富的天然气资源，目前天然气是仅次于石油和 煤炭的世界第三大能源。 近年其年产量增长速度高于石油与煤，在能源消费结构 中的比例达 23.5%。据预测，在不久的将来天然气在能源消费结构组成中的比例 将超过石油， 成为世界第一能源。 天然气

5、管道是天然气工业的纽带，是国家的重 要基础设施。 加强天然气管道建设是加快石油天然气工业发展的重要内容，是保 证我国国民经济持续稳定发展的重要措施。 近几十年来，天然气作为燃料或原料和石油一样是一种国际间进行大规模 交换的商品。 因此全球建立起了大型的天然气输配基础设施。中国经过三十多年 的开发建设，已经摸索出一套完整的符合中国国情和气田特点的工艺流程和工艺 方法，并研制出一批经济实用的设备仪表和材料，掌握了不同类型气田的采输规 律和技术措施。 原有其它燃气气源城市在将实行气源转换为天然气的同时，大幅 度的增大供气规模。 大量中小城市则由燃气空白状态跨越式的进入天然气利用阶 段。城市分配管网规

6、模和总长度得到了极大的发展，并且出现了质的飞跃， 城市 燃气分配系统进入了以天然气为主导气源的新的发展阶段。 中国天然气资源主要分布在塔里木、柴达木、鄂尔多斯、四川、松辽、渤 海湾、东海和南海等八个盆地，其中塔里木、柴达木、鄂尔多斯、四川等四个盆 地位于我国新疆、青海、宁夏、甘肃、内蒙古、陕西、四川和重庆等西部省区， 其天然气资源量占总资源量的55% ；东海和南海盆地位于东部和南部沿海地带， 而我国天然气市场主要分布在东部经济比较发达的长江三角洲、环渤海和珠江三 角洲等地区。 从地域分布上看， 资源和市场分别处于西部和东部地区，中间距离 相隔数千公里， 而世界上很多天然气资源和市场也都相隔很远

7、。因此，为了满足 市场的需求， 需要长距离输送天然气。 由于与液体输送方式不同， 天然气具有密 度小，体积大的特点， 因而管道输送几乎成了天然气远距离输送的唯一方式。它 是天然气走向市场的重要环节， 是沟通气田与天然气用户的重要纽带，也是促进 气田开发，加速天然气消费利用的重要手段。世界范围内天然气管道发展迅速， 目前世界上已建成天然气管道约150 万 km以上。我国已有天然气管道20000km 。 而 “西气东输”管道工程的建设及完成全面带动了中国油气管道工业的飞跃发展， 带动了陕京二线天然气管道、 冀宁联络线天然气管道等一大批长距离大口径 油气干线管道和支线管网的建设。 3 国外研究现状及

8、趋势 目前，国外输气管道技术的发展主要有以下几个特点： (1) 提高输气压力 输气管道向更高压的方向发展是一个趋势，也在一定程度上反映了一个国家 输气管道的整体技术水平。目前，世界陆上输气管道的最高设计压力为：美国 12MPa，前苏联 7.5MPa，德国和意大利 8MPa，中国 10MPa。海底输气管道的设 计压力一般还要高，像阿意输气管道海底段的最大工作压力为15MPa，挪威 Zeepipe 管道压力为 15.7MPa，Statepipe 管道输气压力为 13.5MPa，中国崖 13-1至香 港海底输气管道操作压力为15.5MPa。在高压管道的设计与建造中，采用了一系 列的先进技术， 如极限

9、状态设计方法、 机械化自动焊接技术、 高分辨率的缺陷超 声波自动定量检测技术及适用性评价方法等。 (2) 采用高钢级管材 通过高钢级管材的开发和应用可以减小壁厚，减轻钢管的自重，并缩短焊接 时间，从而大大降低钢材耗量和管道建设成本。国外输气管道普遍采用X70级管 材，X80级管材以用于管道建设中，全世界已敷设了大约500km这样的管道。有 关文献介绍， 用X80级管材比用 X65级管材节省建设费用 7%，而采用 X100级管材 比采用 X65、X70级管材节约管道建设成本 10%-12%。 此外，采用复合材料增强 管道强度的技术也正在开发。即在高钢级钢管外部包敷一层玻璃钢和合成树脂。 采用这种

10、管材， 可以进一步提高管道的输送压力，降低建设成本， 同时可增加管 输量以及提高钢管抵抗各种破坏的能力和安全性。 (3) 干线采用大口径管道 一般来说，在输气量可以准确预测的情况下，建设一条高压大口径管道比平 行建几条低压小口径管道更为经济，因为输气管道的输送能力与管道直径的2.5 次方成正比。所以，增大管径是提高管道输送能力的最有效措施。 (4) 输气干线呈网络化发展，形成大型的供气系统 随着天然气需求量在世界范围内的剧增，将进一步促进干线输气管道和地区 性官网的建设，目前，世界上已先后形成了一些洲际的、国际的、全国性的和地 区性的大型输气管网，如：前苏联的统一供气系统，向东西欧地区供气，是

11、 当今世界上规模最大的天然气输送管网，全长22.5104km。 北美欧洲输气 系统，包括从阿尔及利亚至意大利的阿意输气管道（全长2500km，管径 1220mm） 和阿尔及利亚至西班牙的阿西输气管道（全长 1434km， 管径1220mm） 两大输气管道系统，这两大输气系统分别在意大利和西班牙与欧洲输气管网连 通，形成了目前世界上第一个洲际输气管网。 (5) 采用高压富气输送工艺 富气输送工艺是指输入管道前只将天然气中的水、硫化物和部分液体脱掉， 而将乙烷、 丙烷、丁烷、戊烷等重烃气保留在天然气流中一起以气态单相输送的 工艺，富气输送工艺是含凝析液的湿天然气管输工艺的一种。管道采用富气输送 工

12、艺时，由于压力高，热值也较普通干气输送的天然气高，减压波速很低，这就 要求管材具有较高的防止脆性断裂和延性裂纹扩展的韧性，因此断裂控制是富气 输送工艺的关键技术。 对富含凝析液的天然气采用富气输送技术将会产生巨大的 经济效益， 主要因为： 富气输送管道中天然气流总热值的提高，使管道的输送效 率得到提高； 随着乙烷等重烃气组分的增加，使管输天然气的密度增加， 从而使 天然气的压缩系数降低，即天然气更易压缩，因此压缩机需求的功率就会降低， 相应地也会减少燃料消耗，降低运行成本，减少废气排放。 (6) 输气管道建设向极地和海洋延伸 由于世界新开发的大气田很多分布在北极地区，如俄罗斯亚马尔半岛、美国

13、普鲁德霍湾， 欧洲北海等， 这些气田促使管道向极地延伸，管道需通过永冻土地 带。海上气田的开发以及长输管道通过海峡，促进了海底管道的建设。 全世界铺 设了近万千米的海底管道。 (7) 高度的自动化遥控和先进的通信技术 在现代输气管道的设计中， SCADA系统必不可少， 已成为管道系统管理和控 制的标准化设施， 压气站、计量站、调压站、清管站、阴极保护站等均有 SCADA 系统实施遥控。 (8) 重视采用压缩机组故障诊断技术 美国研究开发了天然气压缩机故障诊断软件（CDS），通过建立数据库，对 以偏移曲轴形状进行三维显示和动画显示，分析曲轴的偏移趋势。 (9) 采用先进、快速的管道机械化施工技术

14、和装备 模块化施工技术 闪光对接焊工艺 先进的移动式预制厂 先进的机械化施工装备 (10) 广泛采用内涂层减阻技术，提高输送能力 输气管道采用内涂层后一般能提高输气量6%-10%， 同时还可有效地减少设备 的磨损和清管次数，延长管道的使用寿命。 (11) 完善的调峰技术 为保证可靠、安全、连续的向用户供气，发达国家都采用金属储气罐和地下 储气库进行调峰供气。 (12) 提高压缩机组功率，采用回热循环燃气轮机 采用燃气轮机回热循环及联合循环系统收到很好的节能效果，采用回热联合 循环系统后每台燃气轮机的综合热效率由原来的36.5%上升到 47.5%，国外还广 泛采用配有机械密封、 磁性轴承的压缩机

15、， 不仅可以延长轴承的使用寿命，取消 润滑油系统， 降低压缩机的运行成本， 而且可以从根本上提高机组的可靠性和完 整性，减少由于装置密封不严造成的天然气泄露。国外正在研究新的输气工艺， 着眼点是提高管输条件下的天然气密度，即在低温高压下气态输送或液态输送。 据称在 -70及117.68105Pa 的压力下，输气能力将为通常输气条件下的3.8倍， 而低温所用的含镍 3%-3.5%的钢管的价格为一般钢管的2.8倍。气体液化后， 密度 为通常管输条件的 15倍，可达到更高的输送能力。 4 国内研究现状及趋势 中国管道工业的发展，至2006年底已有 48年的历史，先后出现过三次建设高 潮。第一个建设高

16、潮是在 20世纪70年代伴随大庆、 辽河和胜利等东部大型油田 的开发，中国建成了连接东北、 华北和华东地区的东部输油管网。第二个高潮建 设是在上世纪 8090年代伴随新疆、 塔里木、吐哈、四川和长庆等西部油气田 的开发，中国在西部地区建成了连接油气田和加工企业的长输油气管道和川渝输 气管网。目前，随着中国东部和西部地区油气田的进一步开发和国外油气资源的 引进，特别是天然气工业的快速发展，中国油气管道建设进入了第三个高潮。近 年来一批区域性大型天然气干线管道的建成投产，使中国管道工业的发展速度和 技术水平跨入了世界先进行列。截至2006年底，中国已建成长输油气管道总长 度超过 5万千米，其中天然

17、气管道约3万千米，原油管道约 1.5万千米，成品油管 道约0.56万千米，形成了初具规模的跨区域油气管网。 (1) 天然气区域管网 中国天然气管道经过几十年的发展，以及近年来西气东输、陕京二线、冀宁 线、淮武线及其支线的建设， 川渝、华北及长三角地区已形成了比较完善的区域 性管网，中南、珠三角地区也基本形成区域管网主体框架。川渝地区是中国天然 气运输业较为发达的地区， 目前已建成输气管道总里程超过6400千米，约占中国 天然气总里程的 20%。继上世纪 70年代，威成线、泸威线、卧渝线、佛渝线建成 后，1989年建成了从渠县至成都的半环输气干线（北干线），这些管线的建成首 次在中国形成了区域性

18、环形供气管网，实现了川渝天然气的灵活调度， 增大了川 渝地区供气的安全可靠性。 最近几年，川渝气区不断进行老管线的改造和新供气 支线的建设， 供气网络日益完善。 特别是随着罗家寨和普光气田的开发，川渝管 网将得到更大的发展。 环渤海地区是目前中国天然气的主供地区。随着1997年陕 京线、 2005年陕京二线以及 2006年冀宁联络管道的建成投产和配套储气库的建 设， 环渤海地区天然气利用水平得到了大幅度的提高。目前已基本形成以陕京线、 陕京二线及其配套工程为中心的供气网络系统。长三角地区是中国未来天然气的 主力消费区， 目前供气气源包括西气东输和东海气田，供气管道包括西气东输干 线及支线、冀宁

19、线、东海平湖管道、东海宁波管道、浙江省天然气管道等多 条输气管道， 已然构成了能相互衔接的管网系统。中南地区以西气东输和忠武线 的干线和支线为基架， 形成了本区域的管网供应系统。 随着2006年西气东输和忠 武线联络管道（淮武线）的建成，这个区域管网系统将更加完善。珠三角地区以 广东LNG管道工程干支线为主， 在珠三角地区已基本形成区域性的供应系统的主 体框架。随着广东 LNG二期工程和珠海 LNG及其站线的建设，以及供气支线的 不断完善，该区域将形成比较完善的供气网络。 (2) 中国油气管道技术水平 钢铁冶炼和制管水平大幅度提升，X70等高钢级管线钢得到了大规模应用。 中国20世纪90年代初

20、期的管线钢生产还停留在X60级水平。随着国内对天然气需 求的迅速增长， 为了提高管道输送能力、 降低管道建设成本， 采用高强度管线钢 建设高压长输管线势在必行。在不到10年的时间里，中国 X65、X70管线钢就已 从试制发展到大规模的工程应用。目前中国X70管线钢生产已趋于成熟，基本实 现国产化。 2001年，X70管线钢首先在涩宁兰管道上得到试验性应用，之后在西 气东输管道建设过程中，大规模采用了国产的X70管线钢。根据有关资料，西气 东输管道大约有 52%的钢管由国内的钢管厂提供，热煨弯管国产率也达到62%。 2005年建成的陕京二线和 2006年建成的冀宁联络管道也基本上采用国产的X70

21、 管线钢。2006年中国成功实现了向印度出口5万吨直径 1219毫米的 X70钢管。 2003 年，在中国石油集团科技发展部的主持下，石油部门与相关单位联合， 开展了 10 余项国家基础攻关、 应用基础研究和技术开发项目，其中包括“高强度管线钢的 重大工艺基础研究”、“X80管线钢管的开发与应用”、“X80管线”。钢的焊 接及高韧性焊材选择”等，取得了很好的研究成果。2005年，在冀宁联络线上成 功地铺设了长约 7.7千米、直径为 1016毫米的 X80试验段，该试验段标志着国内钢 铁冶炼、轧制和制管技术已初步具备制造X80级管线钢管的能力。在已取得的 X80 级管线钢研究应用的基础上， 20

22、06年，中国石油集团科技发展部又组织立项进行 X80级管线钢管大规模生产的技术研究，开展了X80级管线钢管在大口径高压大 输量长输天然气管线上的应用研究和焊接研究等专题工作。中国的冶金和制管工 业可望得到更大的发展。 2006年7月14日， 鞍钢研制开发的 X100管线钢获得成功， 鞍钢一举成为国内首家、 世界上少数掌握这种高钢级管线钢技术并具备生产能力 的钢铁企业。这标志着中国的冶金工业已迈上一个新的台阶。 (3) 陆上管道施工的部分技术已达到国际先进水平 自西气东输工程建设以来，一些与X70及大口径钢管相关的施工技术水平得 到了大幅度提升。管道施工从过去的完全手工化操作到现在可以完全智能化

23、操 作，工程焊接合格率从涩宁兰的85%到兰成渝的 90%，再到西气东输的 95%，工 作质量、效率和施工技术水平都得到了极大提高。兰成渝工程使国内管道建设队 伍掌握了艰难的山地施工作业方法； 西气东输工程又从实践中摸索出更多更复杂 地形和更恶劣气候条件下的施工作业方法。管道工程建设管理水平、 运营管理水 平及维护抢修技术水平也有了很大提高。 2006年中国石油天然气管道局中标印 度东气西输管道工程， 这极大地提高了中国管道施工队伍在国际上的知名度，对 于中国石油打开并站稳南亚市场具有重要意义。 (4) 我国输气管道的发展 我国能源资源丰富，但分布不尽合理。我国天然气管道输送战略布局要根据 我国

24、能源资源的分布和工业生产布局选择我国天然气管道的走向。既要考虑国内 天然气管道联网，又要考虑远期的与东北亚天然气管网相联，以便将来实现国内、 国际间天然气的调配。 同时，在管道建设项目的选择中， 以经济效益最优为标准， 采用世界先进技术，提高我国天然气管网的总体工艺水平和自控水平。根据国情， 近几年我国管道发展的目标是： 改造旧管道与新建管道统筹兼顾，增加天然气管 道建设投资，合理布局，配套成网，管道建设可适度超前。今后我国天然气管道 输送战略是： 以国内各大气田、 各主要消费地联接的天然气管网为主，积极开发 利用本国天然气资源， 将国内管网与国际管网接通。 适当引进其他国家天然气资 源，参与世界天然气资源的再分配，加速我国天然气工业的发展，形成由不同等 级、 不同规模组成的生产与消费相接的天然气管输网络。我国天然气管网的形成， 需要经过几十年的努力才能实现。