中国石油油气管道技术发展展望

中国石油油气管道技术发展展望

第27卷第3期　　　　　　　　　　　　　　　　油　气　储　运 1

综　　述中国石油油气管道技术发展展望

冯耀荣3　　　　　　陈　浩　

(中国石油管材研究所)　　(中国石油天然气管道局)

张劲军　　　　　　　　　张可刚　　　

(中国石油大学(北京))　　(中国石油天然气集团公司科技发展部)

冯耀荣　陈　浩等:中国石油油气管道技术发展展望,油气储运,2008,27(3)1～8。

摘　要　叙述了中国石油重组改制以来及“十五”期间在科技管理部门的统一领导和组织下,在油气管道工程技术,包括管道勘察设计、施工技术与装备、高钢级管材及装备国产化、油气储运工艺、腐蚀与防腐、在役管道检测与安全评价、术和创新成果。在对“十一五”工程技术的发展方向。

主题词　程度堪称世界之最。我国的管道建设者依靠科技创

一、“期间中国石油油气输送

管道工程技术主要进展

1、　油气输送管道工程发展概况

管道运输业是一个庞大的工业体系,在石油天

然气工业乃至世界经济当中发挥着越来越重要的作

用。经过四十多年的努力奋斗,我国油气管道建设

有了较大发展,到目前为止,长距离大口径输油气干

线管道相继建成,总长度超过35000km,其中原油

管道超过9200km,天然气管道超过20000km,成

品油管道超过3800km,海底管道超过2100km。

中国石油已拥有陆上长输油气管道23800

km,占全国的70%左右,其中原油管道6000km,

天然气管道16000km,成品油管道1800km。

在20世纪末的5年到21世纪初的5年里,中

国石油在国内相继建设了陕京天然气管道、涩宁兰

天然气管道、兰成渝成品油管道、忠武天然气管道等

重大工程。举世瞩目的西气东输天然气管道,西起

新疆塔里木气田,东至长江三角洲的上海,全线经过

荒漠戈壁、黄土高原、太行山脉、江南水网,五次穿越

长江、黄河天险,绵延近4000km,地形地貌的复杂

　3710065,陕西省西安市电子二路32号;电话:(029)88726343。新,勇敢面对前所未有的困难和挑战,将西气东输工程建设成为世界一流水平的管道。经过多年的发展与努力,中国油气长输管道已逐步缩短了与世界发达国家技术水平的差距。陆上管道工程建设,设计与施工接近国际先进水平;海上管道工程,具备了自行设计和施工能力,并拥有了国产大型深海铺管船。2、　“十五”期间的主要科技活动、重大科研项目及研究成果“十五”期间及重组改制以来,中国石油在长输油气管道工程技术领域开展了一系列重大科研项目的攻关,取得了“西气东输管道工程技术”等一大批重大科技成果,提升了长输油气管道建设水平、工程技术服务能力和核心竞争力。西气东输管道、陕京二线、冀宁支线、忠武管道、苏丹、利比亚管道等国内外重大工程的竣工和按期投产,集中体现了开展管道工程技术科学研究的重要作用,是实现“十五”期间管道技术发展计划目标的突出标志。管道科研部门共承担国家级和中国石油科技项目(课题)百余项,开展项目研究300余项,同时结合国内外重点管道工程,加大了科研成果转化和推广

中国石油油气管道技术发展展望

应用的力度,推广应用率超过80%。通过不懈努力,取得了一大批高水平和拥有自主知识产权的科技创新成果,包括鉴定验收科研项

目百余项,申请并获得国家专利191项,编制计算机软件25套,取得专有技术210项;建立国家级工法

10项,集团公司级工法25项,创造107项中国企业下储气库设计等10余项创新技术。结合西气东输工程、涩宁兰管道工程、忠武输气管道工程、兰成渝管道工程、国家储备库岙山基地工程等国家重点工程项目,先后开展了《西气东输工程遥感技术的应用》《、具有多处高差起伏管段的顺序输送管道混油特性及控制方法研究》《、大口径天然气管道内涂减

阻设计技术研究》《、长输管道SCADA系统软件研

究与开发》《、数字管道技术研究》《15×104m3储、

罐技术研究》《、地下盐穴储气库技术研究》等课题的

研究。通过技术创新,在管道及油气储存勘察设计

技术方面有了长足的进步,例如《西气东输管道工,

程遥感技术的应用》和《地下盐穴储气库技术研究》

解决了西气东输管道工程线路优化以及大型天然气

,益;

,编制的软件成为具有处理复杂地形

和工况下的通用成品油管道应用软件。这些研究成

果在西气东输管道、兰成渝管道、忠武输气管道工程

中得到了推广应用,进一步提高了油气管道勘察设

计水平。

(2)高性能管材国产化技术　调查与分析结果

表明,近年来,全球油气管道特别是天然气管道呈现

了明显的发展趋势,即高压输送及选用高钢级管材,

以大幅度提高管道的经济效益。国际上新建天然气

管道的输送压力多数在10MPa以上,管材基本上

以X70为主,X80也有少量应用,而五年以前我国

陆上管道的最高输送压力为6.4MPa,最高钢级为

X60。在此之后,为满足高压输送的需求,我国石油

工业与冶金工业紧密配合,开展了多项应用基础研

究和技术开发工作,在管材选用、管道安全可靠性、

高性能管材国产化等方面取得了显著进步。

经过近几年的努力,集团公司直属院所、西气东

输管道项目部、制管企业、施工单位与钢厂联合攻

关,开展并完成了X70钢级、厚度14.6mm、

17.5mm热轧卷板,14.6mm、17.5mm、21.0mm

热轧钢板,<1016×14.6(17.5)mm螺旋埋弧焊管

和<1016×14.6(17.5,21.0)mm直缝埋弧焊管的

研制工作,随后又研制成功了X70和X80

<1016×15.3mm两种规格的螺旋焊钢管和

<1016×18.4mm的直缝焊管,在西气东输管道工新纪录;共发表技术论文600余篇;制定国家标准8部,行业标准62部,CNPC企业标准37部,西气东输管道工程标准17部;获国家级科技进步二等奖1项,国家安全生产科技成果奖5项,集团公司技术创新奖18项,省级科技奖5项。特别是在2000～2005年期间,中国石油天然气集团公司科技发展部组织直属院所(西安管材所、天津工程技术研究院)、中国石油天然气管道局(研究院、管道工程有限公司、管道局机械厂、管道局钢管厂、工程技术公司、各工程公司)、(油建公司、钢管厂)、())南石油学院(、、清华大学、北京大学、西安交通大学及宝山钢铁有限公司、武汉钢铁集团公司、鞍山钢铁集团公司等30多家科研院所、大专院校及相关企业技术中心,集结专业科研人员千余人,从中国石油天然气集团公司、国家发改委(原国家经贸委)两大渠道和相关企业筹措资金10多亿人民币,分别在大口径管道工程施工新技术、施工装备、钢材、钢管和管道重型防腐技术及材料、数控技术、遥感技术、IT技术等几大领域,以西气东输天然气管道工程为技术攻关目标,开展了100余项的项目科研,其中包括课题300余项,专题600余项,短期内便获得了一大批高新技术成果,研制的新产品实现了国产化。这些高新技术成果大规模推广应用于西气东输管道工程建设,高效快速地解决了施工中的一系列难题,满足了工程施工的需要,为实现高水平、高质量、加快工程施工进度提供了强有力的技术支撑。3、　油气管道工程主要科技进展(1)油气管道勘察设计技术　“十五”期间,在管道勘察设计领域,掌握了长距离输气管道高压输送及高钢级管材应用技术、卫星遥感选线技术、站场三维设计技术、管道输送工艺优化技术、内涂层减阻技术、管道自动化与网络控制技术、特殊地区管道设计技术、水工保护技术、15×104m3储罐设计技术、地

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程的使用量超过80×104t,并在其后建设的陕京二线和冀宁联络线管道工程中得到成功应用。X80管道钢管开发成功并在冀宁联络线上批量应用。

西气东输工程用X70大口径感应加热弯管和

三通的国产化研究,CYW272、CYW2762、CYW2

1219、CYW2508、CYW2913等型号的垂直液压弯管技术水平得到全面提升。在引进国外多个商业软件并应用于设计和运行方案分析的基础上,结合我国天然气管道的特点,开发了干线输气管道(网)稳态优化运行软件,对于陕京输气管道和西气东输管道的优化运行、节能降耗具有重要作用。目前正进一步开展干线天然气管网运行优化的研究。

在成品油输送技术方面,针对兰成渝成品油管

道投产与运行的需要,研究建立了适应兰成渝管道

特殊环境的控制模型及工艺计算方法,开发了

SCADA系统在线仿真系统和成品油管道调度运行

管理系统软件。目前,集多项科研成果于一体的“成

品油管道调度运行管理系统”软件已经成为保证兰

成渝管道高效、安全运行的关键技术工具。

在原油输送技术方面,,原油减阻

,,彻底改变了国外公司多年来在该领域里

的垄断局面;针对东北管网开发了热油管道优化运

行软件,为进一步降低热油管道的运行能耗提供了

技术支持。

(5)管道腐蚀与防护技术　“十五”期间,根据油

气管道的腐蚀及防护技术的特点,从技术、经济、管

理诸多方面进行综合考虑,有针对性地开展工作,在

管道腐蚀机理与规律研究、防腐技术的开发及应用

方面取得了丰硕的成果。通过研究和开发,掌握了

管道CO2及含H2S高酸性环境中管道腐蚀的基本

规律,建立了CO2腐蚀的成膜、生长及膜破坏模型。

成功建立了沙漠油田油气集输管网的内腐蚀监测系

统,开发出了多种管道防腐新涂料及加工设备,并在

西气东输、忠武线、陕京二线等工程中投入了应用。

管道的防腐技术类型由原来单一的石油沥青加

玻璃纤维缠带,发展为煤焦油瓷漆、环氧煤沥青、环

氧粉末、2PE、3PE等一系列防腐技术,满足了长输

管道在不同地区、不同地质条件下的防腐特性与要

求。长输管道外防腐主要采用3PE复合涂层,到目

前为止,已经基本实现了国产化生产,产品质量达到

国外同类产品水平。研制成功大口径、移动式撬装

管道外防腐生产线,满足了现场施工需求。研制成

功大口径热煨弯管外防腐涂敷生产线,实现了大口

径弯管从表面除锈处理到涂层防腐的机械自动化作

业,提高了大口径弯管的防腐质量和施工效率。机的研制,天然气管道减阻耐磨涂料的课题等的研究成果在西气东输、陕京二线管道工程中大批量应用,使西气东输的“瓶颈”问题得到圆满解决。(3)油气管道施工技术　针对西气东输管道工程的建设特点,结合管道钢的等级、壁厚、管径,首先在管道焊接工艺上进行研究,制定了自动焊、半自动焊、手工焊、连头焊、返修焊等共35组不同组合的焊接工艺规程,及时有效地指导了全线管道的焊接,设定的各种焊接工艺参数均满足焊接工艺要求。自主开发的PAW2000,好的业绩动焊机和,效率。装置的研制,填补了国内管道环焊缝在线自动检测技术的空白。与此同时,根据西部管道建设的特点,就水网、沙漠、山区以及黄土塬等特殊地段的施工技术也展开了深入研究,研制了多种运管设备,创造了因地制宜的管道敷设方法,在现场应用中收到了好的效果。在河流穿越施工中,根据不同的地质条件,先后采用了定向钻、盾构和顶管穿越技术,各个穿越施工完全达到设计要求。为满足HSE的要求,管道的干燥采用干空气干燥新技术,即节约了原料,又保护了环境。储罐自动焊和储库施工技术也有了进一步发展。(4)油气管道输送工艺技术　近年来,随着西气东输管道、兰成渝等成品油管道的建设和运营,我国的油气管道迎来了一个空前的大发展时期。天然气、成品油输送技术上了一个新台阶。尽管“九五”以来我国新建原油管道不多,但原油管道输送技术以库鄯原油管道、苏丹原油管道为标志,也跃上了一个新高度,并且在基础理论研究方面取得了新突破,为目前出疆原油管道的建设奠定了坚实基础。在天然气管道输送技术方面,通过陕京输气管道、西气东输等大口径、长距离、高压力管道的建设和运行,天然气管道的运行优化、仿真和储气调峰等

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(6)油气管道完整性技术　中国石油天然气集性管理理念,并在重要管道中实施,使管道运行管理

呈现了质的提高。团公司在20世纪90年代中期就开展了油气管道完整性技术的研究和开发工作,通过开展“管道检测和安全评价技术研究”“、管道安全评价软件集成研究”和“含缺陷油气管道玻璃钢补强修复技术开发”“、油

气输送管道风险评估方法研究和软件开发”等多项

科研项目的研究攻关,目前已建立了比较系统的管

道检测和完整性评价方法体系、比较完善和配套的

管道检测和完整性评价技术,研究成果已经在20余

条油气输送管道上推广应用。

引入管道完整性管理理念,并在重要管道中开

始实施,使管道运行管理取得了重大进步。按照生

产实际和安全生产的要求,建立了一整套管道完整

性支持技术和管理体系,并在中国石油的管道上实

施,使生产管理程序化、标准化,提高了整体的管理

水平。和管理体系,以及外检测中的应用,,保障了管道

的安全。术、管道不停输抢修封堵技术、智能清管与检测技

术,为管道的运行安全提供了保障。

“十五”期间,中国石油天然气集团公司进一步

加强了管道完整性管理的技术开发和实践,在重要

天然气管道,例如陕京输气管道中投入实际应用。

通过管道完整性技术的研究和工程应用,显著提高

了管道完整性技术水平和管理水平。

(7)管道运行管理技术　油气管道的大发展同

时也给管道工程建设者和运行管理者提出了新的挑

战。“十五”期间,管道工程管理引入了全新的

QHSE管理理念;采用国际先进标准和制定企业标二、我国油气输送管道工程技术发展前景展望1、　管道建设的未来发展及技术需求将建立为满足国内天然气较快发展和进口管道天然气、LNG的需要,中国石油“十一五”期间将建设和完善全国天然气干线、支线管道和管网系统,配套建设地下储气库和LNG接收站,以及控制管理系统,初步形成全国性的比较完善的输供气系统;增加和完善成品油储运设施,、,;,建设西,,形成覆盖东部、,灵活调配的原油输配管网。正在建设和拟建的主要工程有西气东输二线、中亚管道、进口俄罗斯天然气管道、进口哈萨克斯坦天然气管道等干线及若干支线。此外,配套建设数座地下储气库;引进LNG项目及配套管网建设。建设原油储库和成品油库。在此期间,预计在国内建设油气管道干线1.2×104km,LNG终端站多座。到2020年,预计建设油气管道干线3.5×104km,LNG终端站5～6座。稠油、超稠油、低渗透油田、沙漠油田、滩海油田等各种低品位、难采油田将是油田开发的主要任务之一,地面工程要配套适宜的油气集输及相关管道工程。气田地面工程将随着天然气工业的加快有较大发展,将建设包括高压气田、高含硫气田、含CO2气

田、低品位气田等的天然气集输、天然气处理及其配

套的管道工程。随着海外石油事业的加快,海外油

气田地面工程将逐步增加,预计将在中亚、北非、南

美等地区,建设以常规油气田为主,可能涉及稠油、

低渗透等各种类型油气田的管道工程。在苏丹、哈

萨克斯坦油气田、委内瑞拉油田、利比亚、阿联酋等

国家将建设海外油气田管道工程。辽河、冀东、大港

的滩海油田、南海海上油田的勘探开发涉及的各种

类型滩海与海上油气田的管道工程。

管道建设工程的持续发展,迫切需要管道科技

的支撑。管道业务的大规模拓展及新管道的设计、准相结合,并以此对管道建设的全过程进行质量控制,进一步提高了管道工程建设的质量和技术水平;贯彻以人为本的健康理念,员工的健康水平得到了提升;应用国际上普遍采用及自主研发的全过程安全评价和风险评估技术,提高了管道工程的安全性和经济性;引入绿色管道新概念,环境管理和生态保护水平有了显著提高。基于国际流行的项目管理软件P3和EXP,建立了管道工程项目管理信息系统,实现了进度控制与合同支付管理的科学化;借助计算机开发了管道工程项目自动化办公系统,从根本上提高了管道工程的项目管理水平。引入管道完整

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施工及运营管理,必须依靠科技创新,广泛采用新工

艺、新技术、新装备、新材料和新的手段。天然气管道大口径高压输送及富气输送技术,X80级以上高

钢级管材的应用技术,LNG接收储运技术,大型河流的穿跨越技术以及大容量原油、成品油、天然气储

藏技术等等,都需要加大投入力度开展研究。大力

推进技术进步,建设具有国际先进水平的油气管道,

保证在役管道安全经济的运行已日益成为管道运输

业的重要课题。

2、　管道设计施工技术

(1)管道勘察设计技术　在管道勘察设计方面,

应继续发展和应用遥感技术和航测技术以优化管道

线路,推广应用管道仿真模拟技术,优化管道设计,

合理选用管道压力、钢级、管型及材质以提高经济效

益,发展管道基于应变的设计技术、管道极限设计技

术、,,设计水平。,继续采用大口径高

压输送及选用高钢级管材,合理选用符合质量要求

的其它类型的管材。管道设计时充分考虑管道运

营、检测、监测和完整性管理的需要,发展“数字

管道”。

同时,应在高压富气输送技术、多相流输送工艺

技术、管道抗震尤其是埋地管道通过活动断层区的

设计技术、高寒及永冻土地带管道敷设技术、腐蚀防

护技术、加热与不加热原油的顺序输送技术、油气管

道工艺设计软件的开发和应用等方面进一步加强研

究。加强地下储油库和储气库技术、液化天然气

(LNG)储运技术,包括储罐及管材选用技术、关键

技术指标制定、相关标准规范研究制定等的研究。

加强海洋管道设计技术、海洋工程焊接结构的安全

可靠性分析和评价技术的研究。原油低温储存技术

仍将是影响原油经济储存的关键问题,应加强研究。

(2)管道施工技术与装备　进一步完善和提高

管道穿越技术,包括定向穿越技术、盾构穿越技术、

顶管穿越技术;发展特殊地域施工技术,包括水网、

山区、黄土塬、沙漠地段施工技术;完善管道试压干

燥技术。进一步提升管道自动焊技术水平,发展自

动焊工艺及设备;研究开发海洋管道焊接技术及焊

接设备,寒冷地带管道焊接技术及焊接工艺,高强度管道钢的焊接技术(焊接材料、焊接工艺),耐蚀不锈钢管材的焊接技术,发展新型防腐保温材料,站场(包括油气库)和海洋设施防腐保温技术,管道防腐层修复技术(材料和机具)。进一步发展管道相控阵自动超声检测技术和先进适用的储罐无损检测技术。发展15×104m3及以上级储罐的高效自动焊技术,包括双丝双弧埋弧自动横焊、罐底大角缝多丝多弧埋弧自动焊和立缝气电立焊技术;大型LNG低温储罐施工技术,包括低温钢的焊接技术和地下储库施工技术;海洋管道工程施工技术,包括高性能的焊接材料、厚壁马鞍形焊缝的自动焊技术、海底管道高能束焊接技术以及水下焊接修补技术等。3、　油气库与储罐〔1〕到目前为止,600多座,×8m3,44%。目前,欧美发达国家正在积极增大储气库储气能力。除常规调峰外,附加有效的事故应急储备气量(一般为补偿季节用气不均衡性所需气量的10%左右)。在条件许可的情况下建立战略储备库。当前,在油藏建库方面我国还处于摸索阶段,需要在建库机理上有所突破。随着金坛盐穴地下储气库的建设,需要进一步完善形成适合该类地区及不同条件储气库的建库技术。储罐基地与周围的环境和谐、环境保护、高安全性以及经济性因素,一直是石油和天然气工业发展和变化的强劲动力。原油浮顶储罐和低温储罐的设计与建造必须与时俱进,以适应不断变化的操作、工艺、储存产品和顾客的要求。为给中国石油LNG接收站的设计、施工建设、运营等方面提供技术支持,将开展LNG储存、供配气管网、运行管理、安全防护等技术的研究,特别是在以下几个方面需要进行重点研究。(1)大容量油罐的安全技术研究,包括油罐关键部位应力分析研究,油罐抗震研究,罐基沉降和稳定性研究,油罐抗腐蚀破坏技术研究,油罐防火、抗雷击技术研究,大容量油罐破坏(破裂、火灾等)的后果及环境保护技术研究。(2)新型浮顶和设备的设计,降低浮顶操作高度,提高浮顶储罐产品储存和操作效率。(3)大型原油储罐国产化技术研究,例如高强度

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钢板(调质或TMCP)国产化研究,高强度钢用焊条、焊丝和焊剂的国产化研究,高效、自动焊接设备

及技术的研究等。(4)为适应LNG储罐结构多样化的需求,特别是储罐用材料将从单一的金属材料向混凝土或金属

材料与混凝土的组合方向发展。

(5)LNG储罐罐体趋于大型化,需有先进的焊

接技术以焊接极厚的9%Ni钢,还需有与储罐的安

全性、大型化相适应的设计、施工和检查等技术。

4、　油气储运工艺技术

(1)原油管道　原油管道输送技术将适应管道

输量、管输原油品种和物性的变化,继续朝着安全、

经济的方向发展。

随着俄罗斯、哈萨克斯坦等国外原油进口量的

增大,不同品质原油的顺序输送将是未来几年我国

原油管道输送技术面临的新挑战。行相对简单工工艺、。近年来,

涨。东北管道、西部原油管道都面临不同原油顺序

输送的问题。由于俄罗斯原油、新疆塔里木原油等

原油流动性很好,可直接常温输送,而北疆原油、大

庆原油等需要加热或改性输送,因此,上述两管道都

需要突破冷热原油交替顺序输送的技术难关。

为了满足西部原油管道安全、经济运行的需要,

原油改性输送技术还需要进一步发展。在冬季地温

较低的几个月,北疆原油、吐哈原油需要进行改性处

理,在1800km的管道采用降凝剂改性处理输送工

艺,目前国内还没有先例。国外(苏丹)原油管道的

安全、经济运行和国际竞争,也需要降凝剂改性技术

有新的突破。原油减阻剂技术可以显著提高管道运

行的弹性,必将发挥越来越重要的作用。

我国大多数原油管道仍然采用加热输送工艺,

适当降低输油温度可以节省大量燃料,但必须以流

动安全为前提。原油管道的流动保障和流动安全评

价技术已成为国内外研究的热点,并将取得重要的

进展。

原油管道输送技术的发展,有赖于原油流变学、

原油改性机理、复杂非稳态流动与传热模拟技术等

基础理论的新突破。

(2)成品油管道　“十五”期间我国的成品油顺序输送技术有了很大进步,大大缩短了与国际先进水平的差距。在“十一五”期间,我国的成品油管道还将有更大的发展。网络化、大口径、大输量、多批次、多品种的顺序输送技术将是未来成品油管输工艺的发展方向,在线优化运行管理系统、混油界面检测与控制技术还需要进一步完善。成品油管道必须更好地适应市场的需求,与销售密切衔接;以成品油管网为骨架,构筑现代油品物流网络。进一步注重技术完善和精细管理,将现有的设计分析、系统控制、调度计划编制、管道运行模拟、防腐及清管、管道优化运行等技术用于成品油管网,并进一步发展和完善。应用信息技术,实现管道的数字化,建立管道完整性管理体系。成品油管道减阻剂研究已取得突破,,,。(网络化的方向发展。西气东、高压力、高度的自动化和内涂层技术,标志着我国的天然气管道建设技术在引进和消化吸收的基础上,上了一个大的台阶,达到或接近国际先进水平。随着联络线和支线的建设,中国石油将建成跨区域的天然气管网系统,实现系统的统一调度运行管理。“十一五”期间,如何提高大型天然气管网的安全、经济运行技术水平和供气保障能力,将是一个重大课题。天然气管网非稳态优化运行与调峰技术、富气高压密相输送技术、天然气输送减阻剂等技术将是天然气输送技术研究的重点。“十一五”期间,将形成天然气管网安全优化运行技术、天然气气质评价技术、与国际接轨的油气贸易计量等技术,并形成一套具有前瞻性、指导性、可操作性并符合中国石油实际的油气管网规划方法;建立适合我国国情的油气管道运价及天然气价格的理论体系。5、　管道检测安全评价与完整性管理技术“十一五”期间,以东北管网为代表的在役管道严重老化,急需进行检测、安全评估与改造,包括管道缺陷检测、安全评价、风险评估、管道GIS系统和数据库、管道维抢修技术等在内的管道完整性评估及管理技术将是研究和推广应用的重点。(1)管道检测技术　近年来,国际上在管道检测技术领域发展较快,已开发研制出第三代智能检测器,可检测变形、腐蚀、裂纹等缺陷,具有很高的精

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度,但这些技术被少数技术服务公司所垄断。国内管道检测主要以外检测、变形检测和基于漏磁的腐蚀检测为主,在高清晰度漏磁检测器研制方面取得

了成果,但还未实现系列化。管道裂纹智能检测设备基本上还是空白。

在今后特别是“十一五”期间,应进一步加强高

清晰度智能检测器的研究开发并形成系列,研究开

发裂纹智能检测仪。同时,应加强方便实用经济的

管道缺陷检测技术和基于风险的管道检测技术。

(2)管道风险评估技术　在国际上相关成果的

基础上,集团公司正在组织研究开发适合我国油气

管道特点的TGRC2RISK风险评估软件。需要进一

步加强这方面的工作,特别是管道定量风险评价技

术,包括管道中的风险识别、管道失效概率分析方

法、管道失效后果计算模型和方法、可接受风险的判

据、风险控制技术(失效预防技术、风险降低措施、

术、(3)　集团公司在

“九五”和“十五”期间,通过研究开发已建立了较为

系统的含缺陷管道适用性评价方法,并开发了工程

适用的含缺陷管道适用性评价软件。今后应加强适

用性评价的关键技术研究,重点是弥散损伤型缺陷

和几何型缺陷的管道安全评价方法、管道地质灾害

评估方法、基于可靠性理论的管道失效评估技术及

可靠性寿命预测技术、基于应变的管道失效评估技

术、高强度管道的断裂评估技术、基于三维断裂理论

和动态断裂理论的管道安全评价技术、腐蚀管道的

直接评价技术、管道失效预测预防技术、在役管道监

测技术,进一步完善适用性评价方法、技术及标准,

不断提升技术水平,扩大软件功能及工程应用。

(4)管道GIS系统和数据库　目前国内应用的

管道GIS系统都是在通用GIS平台下建立,尚无专

业的GIS平台。集团公司正在组织开发专业的管

道GIS平台和数据库,通过进一步的研究开发及与

管道适用性评价技术、风险评估技术等的配套,为管

道完整性管理奠定基础。

(5)管道修复技术　通过近年来的技术开发,已

开发出了复合材料补强修复技术,包括补强用玻璃

钢复合材料和碳纤维增强树脂复合材料、缺陷填充

材料、胶粘剂,以及现场补强修复工艺。应进一步完善该项技术,形成配套的产品系列。同时应加强其它先进适用管道维修抢修技术的研究与应用。(6)管道完整性管理技术　管道完整性管理技术在发达国家已广泛应用,集团公司有关单位已开始进行研究并在陕京管道、兰成渝管道中得到应用。管道完整性管理体系的建立需要依赖管道检测技术、适用性评价技术、风险评估与控制技术、管道GIS系统和数据库、管道维抢修技术、失效分析与预防技术等的支撑,同时也需要建立相应的标准和法规,这也正是“十一五”和今后的重要任务。6、　高性能和特殊品种管道钢的应用技术〔2,3〕(1)按照管道安全性与经济性相统一的原则,重点研究管道材料特别是高钢级管道材料各种强度、韧性指标之间的相互联系,、组织与性,,以及与管道,,、安全与。(2)继续深入研究高钢级管道钢管的断裂控制问题,重点和难点是关于高强度高韧性/富气输送管道止裂韧性指标研究和验证。进一步加强对高钢级厚壁管道钢落锤撕裂试验异常断口的研究工作。继续深入研究高强度管道钢及管道钢管夏比冲击韧性和DWTT试验温度、合理韧性指标要求值、不同规格板材和管材韧性指标相关性、断口形貌与冲击能量之间的相关性。(3)进一步研究高强度管道环焊缝强度匹配对管道承载能力、环焊缝缺陷容限尺寸和形变能力以及环焊缝焊接裂纹倾向等的影响,以及不同匹配与焊接工艺之间的关系等。同时,应系统研究高强度管道钢焊接脆化行为,指导高等级管道钢焊接工艺的制定与评价。(4)研究大口径高钢级管材现场冷弯、海洋施工等过程中的形变硬化与应变时效现象,掌握规律,提出质量控制指标,以保证管道的质量与安全性。(5)加强大口径高钢级管材残余应力及控制技术研究,建立系统的适用于不同场合的计算方法,建立简捷方便、重复性好、适于工厂现场使用的测试和控制螺旋焊管,尤其是大口径螺旋焊管的残余应力的方法。在改善和提高现有产品质量和性能的同时,应根据国际上油气输送管道发展的需求,积极研究开

中国石油油气管道技术发展展望

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　油　气　储　运　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2008年 8

原油磁处理降粘研究

韩善鹏3　　张劲军

(中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点试验室)

韩善鹏　张劲军:原油磁处理降粘研究,油气储运,2008,27(3)8～11。

摘　要　叙述了国内外近几年对原油,特别是含蜡原油磁处理降粘的研究进展。对原油磁化降粘的机理进行了总结和探讨,认为磁致颗粒团聚及磁场作用下分子有序排列是降粘的主要原因。通过悬浮液流变学理论,磁致颗粒团聚后,体系的多分散度上升,颗粒最大堆砌体积分数提高,从而悬浮体系粘度下降。原油磁化降粘具有时效性,大多可维持2～4h时,可应用于短距离输油管道。　　主题词　含蜡原油　　磁处理　　降粘　　机理　　进展

,对原

,并对原油磁处

理的机理进行了探讨。

场的作用,达到降粘或防蜡等目的。20世纪60年

代初期,苏联就开展了原油的电磁场处理研究,发现

交流电磁场能够使原油粘度减小。原油磁处理技术

在我国油田的应用始于20世纪80年代,先后在大

庆、辽河等油田展开,在原油的防蜡、降粘等方面收

到了明显效果,获得了巨大经济效益。文献[1]表

明,某些原油经磁处理后粘度下降30%,管道回压

下降0.05～1MPa,在不加热集输试验中,输油管道

阻力平均减少了10%;近年来,对于原油磁处理的

研究在国内外又逐渐活跃起来,文献[2,3]引入了脉

冲式磁场,获得了良好的原油磁化降粘效果;文献

[4,5]采用永磁铁制成的多磁极磁化器对原油降粘二、两种不同的原油磁处理方式原油磁处理降粘主要采用永磁铁制成的管式磁化器和脉冲磁场这两种方式。管式磁化器在国内得到了广泛应用,油田通常将管式磁化器设置在井口对油井采出液进行处理。图1为管式磁化器示意图。管式磁化器在钢管外壁上敷设若干行永久磁体,每行永久磁体可以由若干节瓦块状永久磁铁组成,每一行上的每块磁铁端面相对应,两者磁极相反。瓦块状永久磁铁的磁极可沿磁处理器轴向或径向排列。选用的永磁铁为钕铁硼、铝镍钴或钐钴等永磁合金材料。永磁材料发管道钢及管道钢管新产品。当前,油气管道业面

临的挑战是在高寒、深海、沙漠、地震和地质灾害等

恶劣环境下建设长距离、高压、大流量输气管道,以

及由此而提出的发展X80和X80以上钢级高强度

管道钢、低温状态高强度高韧性管道钢及钢管、有合

适断裂控制性能的管道钢、抗H2S腐蚀管道钢、抗

CO2腐蚀管道钢、抗大变形管道钢、复合钢管、高性

能管件等等。

　3102249,北京市昌平区府学路18号;电话:(010)89734627。参　考　文　献1,　冯耀荣　陈　浩　张劲军等:油气输送管道工程技术进展,石油工业出版社(北京),2006。2,　李鹤林:油气输送钢管的发展动向与展望,焊管,2004,27(6)。3,　冯耀荣　李鹤林:管道钢及管道钢管的研究进展与发展方向,石油规划设计,2006,17(1)。(收稿日期:2007201225)　　　　　　　　　　　　　　　　　　编辑:刘春阳

中国石油油气管道技术发展展望

62 油　气　储　运　　2008年

作　者　介　绍

冯耀荣　1960年生,1982年毕业于西安交通大学材料科学与工程专业,获博士学位,现任中国石油天然气集团公司管材研究所总工程师、博士后科研工作站站长、中油集团石油管力学和环境行为重点实验室主任。从事石油管材与装备的应用基础研究、技术开发与重大工程技术支持工作。

韩善鹏　1982年生,2003年本科毕业于中国石油大学(华东)化学化工学院,现为中国石油大学(北京)油气

储运工程专业在读博士研究生,主要从事原油流变学方面的研究工作。

刘庆刚　1981年生,2004年硕士毕业于南京工业大学机械与动力工程学院过程装备与控制工程专业,现在

南京工业大学机械与动力工程学院攻读博士学位。

李国平　高级工程师,1971年生,1999年硕士毕业于清华大学材料学专业,2006年博士毕业于山东大学物

理化学专业,现任中国石油管道公司管道研究中心应用化学所所长。

王　鸿　高级工程师,1969年生,1999年硕士毕业于长春科技大学岩土工程专业,黄启玉　副教授,1969年生,2000,(北京)油

。

谭羽非　,,现在哈尔滨工业大学市政环境

。

崔　超　助理工程师,1977年生,1997年毕业于石油管道学院工程机械专业,现在中油管道防腐工程有限责

任公司从事管道防腐技术质量工作。

李荣光　助理工程师,1980年生,2005年硕士毕业于北京航天航空大学应用化学专业,现在中国石油管道公

司管道研究中心从事管道防腐大修涂料和自动喷涂机具以及管体新型补强材料方面的研究工作成旭霞　工程师,1969年生,1994年毕业于中国石油管道学院储运专业,现在徐州华冠石油化工有限公司从

事管输原油用降凝剂、减阻剂和油田化学用剂研究工作。

兰　浩　1981年生,2006年硕士毕业于中国石油大学(华东)油气储运工程专业,现为中国石油大学(华东)

在读博士研究生。

李树勋　讲师,1973年生,2005年硕士毕业于兰州理工大学化工过程机械专业,现在兰州理工大学石油化

工学院从事科研与教学工作。

王　彦　工程师,1975年生,1998年毕业于西南石油学院油气储运专业,现在中国石油天然气管道工程有限

公司工艺室从事管道设计工作。

孙　伟　工程师,1976年生,1999年毕业于青岛大学机械电子专业,2006年硕士毕业于浙江大学机能学院,

现在胜利油田技术检测中心设备站从事油田大型设备检测工作。

张国权　助理工程师,1972年生,1998年毕业于西南石油学院储运专业,现在中国石油管道公司兰成渝输油

分公司调度室工作。

李　梦　高级工程师,1971年生,1995年毕业于西北工业大学飞行器动力工程专业,现在中国石油管道中原

输气分公司从事压缩天然气运行管理工作。

师玉宝　副教授,1967年生,1989年毕业于青岛化工学院自动化专业,现在青海大学化工学院化工机械系从

事教学与科研工作。

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