中国海底管道工程技术发展与展望

海底管道是海上油气传输的重要枢纽,促进海底管道工程技术发展对于全面推动中国海洋油气田的开发建设具有重要意义。在此,从海底管道工程面临的技术挑战、发展历程、国产化建设进程等角度,详细阐述了中国海底管道工程技术的发展现状。在技术挑战方面,突出了中国海底管道输送的复杂介质、恶劣的海洋与地质地貌环境相比国际海洋油气开发的差异;在行业发展历程方面,总结出中国海底管道行业发展历程包括萌芽期、成长期、发展期、开拓期及跨越期5个阶段,并对海底管道的国产化建设进程进行了追溯;在工程技术体系方面,综述了海底管道集输工艺、结构设计、安装、维抢修4大板块的技术发展现状。最后,对中国未来海底管道工程技术及装备发展趋势进行了展望。（图5,参23）     

输油管道MI电伴热优化设计与应用

在较低的温度时黏性油品的黏度较高,常温管道输送此类油品较困难,因此应对其进行伴热输送。为了解决管道黏油输送的难题,在对比矿物绝缘加热电缆法(Mineral Insulated Heating Cables,MI)、集肤效应电伴热及电热带法等现有输油管道电伴热方法的基础上,重点介绍了输油管道矿物绝缘加热电缆电伴热的组成和原理,对该技术伴热量及温控电路进行了优化设计,实现了输油管道的等温伴热输送。将该等温MI电伴热技术应用于青海唐古拉山老温泉输油管道伴热的实际工程中,结果表明:该技术具有能耗低、效率高及安全可靠等优点,易于在各类黏性油品管道输送中推广应用。     

集肤效应电伴热输油管道的优化设计试验

介绍了输油管道集肤效应电伴热(SECT)系统的基本构成,即电源、电热装置、电气控制装置、绝缘装置及保温装置.为提高SECT法的伴热性能,搭建了长20 m的SECT输油管道试验台架,对SECT法的集肤效应性能、发热性能、漏电压进行系统测量,开展优化设计.结果表明:输油管道应用集肤效应电伴热技术,集肤效应明显,可极大地提高伴热效率;SECT加热管宜选用管径为1.91 cm的圆形SECT加热管,此时阻抗值较大且安装穿线方便;SCET加热管的漏电压极小,操作安全可靠.     

超稠油管道输送水力及热力计算

通过对超稠油管道水力、热力条件的分析和流变性试验,确定出超稠油可输性的温度,结合辽河油田特油2号站至石化分公司超稠油输油管道设计,建立了超稠油管道集肤效应电伴热水力、热力计算数学模型,并给出了计算方法。在辽河油田特油2号站至石化分公司超稠油输油管道设计中得到较好的应用并获得成功。     

国内外海底油气管道废弃处置规范

废弃处置是海底油气管道全寿命周期管理的重要环节,目前尚缺乏专门的海底油气管道废弃处置规范,有必要系统调研整理国内外海洋油气设施弃置处置规范与海底管道弃置相关的法律规范及标准指南。调研发现,相关国际组织和沿海国家均制定了海底管道废弃处理方面的法律规范或作业指南,但现阶段尚无统一要求。中国相关的法规和标准较为笼统,无专门针对海底管道的具体要求,难以应对复杂的海底管道弃置问题。通过分析对比国内外政府、石油公司关于海洋结构物废弃处理的法规、标准,找出中国现行法规、标准不足之处,进而从区域立法、责任主体以及具体实施方案等方面对制定中国海底油气管道弃置处置法规、标准提出建议。     

中国海底管道完整性评价技术发展现状及展望北大核心

海底管道的服役条件苛刻,对其监测、维修的难度大,事故后果严重。为了保障海底管道安全运行,通过调研国内外海底管道完整性评价的发展现状,分别从海底管道整体建设情况、多种安全评价体系、完整性标准等方面论述了国内外的研究进展。结合中国海底管道服役条件、运行特点,针对国内海底管道管理模式不健全、完整性评价技术薄弱、评价标准尚不完备等一系列问题,提出了中国海底管道完整性评价的研究路线及发展趋势:尽快实现对海底管道各种失效模式的评估分析、海底管道完整性评价,并建立海底管道完整性评价体系。研究成果可为海底管道的安全运行提供参考,对于中国海底管道完整性评价的发展具有指导作用。     

中国石油油气管道设备国产化现状和展望

中国石油开展油气管道设备国产化意义重大:符合国家相关政策要求,保障国家能源安全,提高管道行业效益,促进民族工业发展。提出了中国石油采用"政产学研用"1+N模式的国产化工作思路,总结了中国石油在高强度管线钢管、天然气用燃驱和电驱压缩机、大口径球阀等设备国产化方面的重大成果,阐述了中国石油在输油泵、关键阀门及执行机构、流量计等5大类16种油气管道设备国产化方面的重要进展,最后对中国石油油气管道设备国产化的前景进行了展望。     

海底油气管道多相流动中的若干技术

分析了海底混输管道多相流动中的若干关键技术问题,这些技术问题是,天然气凝析液输送技术、油水(稠油/水)输送、油气水三相流动规律的研究现状及存在问题;海底管道流动保障技术(气体水合物、结蜡等固态物控制)、海洋立管中严重段塞的形成和控制方法、天然气/凝析液清管技术、多相计量和增压设备和技术等。指出了在对多相管流研究的基础上,以流动安全技术作保障,应用先进的多相计量和增压设备,采用高度自动化控制系统,建设长距离、大口径、高压力油气混输管道,可以为我国的海洋油气田向更深水海域发展提供技术支持。     

海底长输管道修复RTP管穿插牵引力计算模型

针对海底长输油气管道走向曲折多变,弯头多且曲率大,同时受平台作业空间和动力供应等限制,修复工程成本和技术风险迅速攀升的问题,研制了抗拉型RTP管,其是在具有高柔特性的芳纶增强热塑料复合管（RTP管）的基础上,增设了芳纶抗拉复合层,从而具有弯曲刚度小、径向刚度大、抗拉能力强、质量轻、耐磨损、承压高、安全可靠等优点。以抗拉型RTP管穿插海底长输油气管道为研究对象,通过理论推导和试验验证,提出了RTP管穿插海底长输油气管道牵引力计算模型,该模型运用于马来西亚石油公司海洋油气田17km长输管道穿插修复工程,获得了令人满意的效果。（图6,表2,参6）     

我国海洋石油油气储运回顾与展望

从海上油气储运的基本模式、海底管道施工技术、浮式生产储油装置的广泛应用等方面论述了海洋石油工业的发展状况及存在的问题，在海上油气田开发建设中，从最初的油气田内部短距离海底管道发展到各类长距离平台至陆地海底管道，其设计和施工技术在我国油气管道建设中都有一定的参考价值。     

高寒地区管道低温水试压方法

相对于空气试压法,在高寒低温地区对油气管道进行水试压具有更高的安全性,但需要解决水冻结问题,防冻措施主要包括:采取电伴热系统对试压水进行自动加热,在试压头两端搭建临时御寒帐篷,配备取暖设备等。在试压过程中,采用高压泵对管道升压,通过内置式成套电热系统确保管道温度,利用两台注水量为100 m3/h,扬程为101 m的注水泵向管道注水,并多次发射泡沫清管器清除残水,确保管道内无明水。在不同环境温度下的模拟试验表明:高寒低温地区管道水试压采用电伴热技术可以满足SY 0401-98《输油输气管道线路工程施工及验收规范》中规定的试压验收标准,适用于高寒地区管道分段水试压,完善了高寒地区管道施工技术。     

集肤电流加热法的理论分析及其电路参数的计算

集肤电流加热法(简称SECT法)是近年来国际上出现的一种电加热技术,具有结构简单、安全可靠、热能利用率高及易于自动控制等优点,在国外已广泛应用于输油管道及粘油罐的加热保温。我国自70年代起,有关单位对SECT法进行了试验研究,并也应用于输油管道的保温。 本文用电磁场理论对集肤电流加热法进行较为详细的理论分析,从而得出集肤加热管的电流透入深度、交流阻抗、功率、功率因数、漏电流及漏电压的定量计算公式,以供在集肤电流加热法的设计计算中应用。 通过实验比较看出,为了减少漏电压及施工的方便,把加热管直接焊接在需加热的输液管线或油罐上。     

海底管道外涂层缺陷超声回波检测技术

超声波具有穿透力强、对材料层状剥离极为敏感等特点,在涂层缺陷检测中具有独特优势。为实现海底油气管道外涂层缺陷的快速准确检测,弥补现有油气管道涂层检测技术可靠性低、易受外界干扰、定位不准等缺点,提出了一种利用超声脉冲回波的管道涂层缺陷检测方法。通过ANSYS建模仿真计算,对比完好涂层界面和缺陷涂层界面的反射回波衰减特性,经多次反射后回波的幅值呈现出明显的差异性,选取第5次回波信号作为涂层缺陷的判断依据,再通过试验验证了模拟结果的可靠性。研究表明:该方法灵敏度高,能够准确检测出涂层缺陷,操作简便可靠,不受外界海底复杂环境的影响,满足连续检测的需要,可有效保障海底油气管道的安全高效运行。(图7,表1,参22)     

表面活性剂减阻试验研究

表面活性剂湍流减阻作为一种新的减阻技术,在油田伴热和海底管道伴热系统中都有很好的应用前景。测量了十六烷基三甲基氯化铵减阻溶液在三种不同管径圆管中的压降规律,研究了管径尺寸与表面活性剂浓度对减阻率的影响,获得了不同条件下减阻率与雷诺数的关系曲线。     

中国石油油气管道技术发展展望

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、管道运行管理等方面取得的重要成就及形成的核心技术和创新成果。在对"十一五"管道建设发展及技术需求进行分析的基础上,提出了油气输送管道工程技术的发展方向。     

海底管道蜡沉积在线检测技术新进展

调研了国际上最新的海底管道蜡沉积在线检测技术。压力波传播技术可以准确检测管道蜡沉积的堵塞位置,但对堵塞长度和严重程度的检测可靠性较低;放射性同位素技术可以在线检测管道蜡沉积的位置和厚度,能够提供实时在线检测结果,可靠性较高;热脉冲蜡沉积检测技术可以对管道蜡沉积进行连续测量,可靠性也较高。现有海底管道蜡沉积在线检测技术基本限于在小型模拟环道中试验应用,极少部分试用于实际海底管道。因海底管道距离海上平台较远,故远程测试技术发展前景广阔。（图7,参13）     

海底管道开沟犁及其设计分析

用海底犁进行海底管道开沟是一项趋于成熟的施工技术。本文评价了海底管道开沟犁技术的发展与动态,分析了海底犁的结构类型及特点,讨论了海底犁犁总体设计时所应考虑的问题和技术关键。指出海底犁技术集是现代科技之大成,应把海底犁作为海底管道施工技术的重要部分,我们应在吸收和消化国外现有技术成果的基础上发展适合于我国海况的海底犁机型。     

油气管道关键设备国产化探索与实践

油气管道关键设备是国之重器,关乎国家能源安全.核心设备长期依赖进口,已成为制约中国油气行业高质量发展的瓶颈.党中央、国务院高度重视国产化工作,决定自主攻关,全力防范和化解"卡脖子"风险.在国家能源局、中国机械工业联合会的大力支持下,中国石油于2007年开始陆续启动油气管道设备国产化工作,先后设立两期国产化重大科技专项,...     

中美油气管道完整性管理规范发展现状及差异

中国油气管道建设发展迅猛,加快油气管道完整性管理标准规范的体系建设势在必行,而美国油气管道完整性管理法规标准体系较为完备。采用对比分析方法,总结了中美油气管道完整性管理的发展现状,重点分析了中美油气管道法律法规标准有关基线评估、高后果区识别、完整性评价、维修维护等关键技术条款的特点及差异,提出了当前中国油气管道完整性管理在标准体系、监管、技术应用等方面存在的问题和发展方向。研究结果表明:美国已将完整性评价最低要求扩展至中后果区,冲击水压试验和超声导波探伤已列入油气管道完整性评价技术体系;中国提出了在役油气管道压力试验的新要求。今后可借鉴美国油气管道完整性管理的技术体系和先进理念,依托油气管道隐患治理工作,建立适合中国国情的油气管道完整性管理规范体系和政府监管体系。     

油气管道运行维护技术研究进展及展望

在"十二·五"期间,中国石油油气储运业务快速发展,带动了油气储运科技的进步。在调控运行方面,实现了大型管网的集中调控输配,开发了Realpipe系列仿真优化软件;在安全维护方面,建立了基于风险预控的完整性技术体系,油气管道监测、检测技术水平不断提升,大型管网系统可靠性研究取得重要突破;在关键设备国产化方面,压缩机组、大口径球阀、大型输油泵等设备全面国产化,核心装备国产化率超过90%,部分国产化装备应用率超过75%。在"十三·五"期间,中国石油管道发展面临着新的机遇和挑战,在科技创新方面,将在管网可靠性、优化运行、安全监测、腐蚀防护、节能环保以及国产化装备性能提升等方面开展攻关研究,提高技术成熟度,保障油气管网的安全高效运行。