不斷創(chuàng)新的中國(guó)油氣管道技術(shù)

張瑞鵬　王麗娟　姚士洪

摘要：文章結(jié)合中國(guó)油氣管道業(yè)發(fā)展的歷程，從管道勘察設(shè)計(jì)技術(shù)、管道施工安裝技術(shù)、管道輸油氣技術(shù)服務(wù)技術(shù)等三大技術(shù)領(lǐng)域，詳細(xì)剖析了科技創(chuàng)新給中國(guó)油氣管道業(yè)帶來的發(fā)展變化。

關(guān)鍵詞：科技創(chuàng)新；油氣管道；輸油管線

中圖分類號(hào)：TE973文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-1145（2009）14-0178-02

中國(guó)油氣管道業(yè)從無到有、從弱到強(qiáng)的發(fā)展歷程證明，是依靠科技創(chuàng)新促進(jìn)了中國(guó)油氣管道技術(shù)的不斷發(fā)展，是科技創(chuàng)新為中國(guó)油氣管道業(yè)插上了騰飛的翅膀。

一、中國(guó)油氣管道業(yè)發(fā)展歷程

中國(guó)是最早使用管子輸送流體的國(guó)家。據(jù)史料記載，早在公元前的秦漢時(shí)期，我們的祖先就利用打通了的竹節(jié)輸送鹵水。

1958年，我國(guó)建成了克拉瑪依～獨(dú)山子的輸油管道，這是我國(guó)依靠自主創(chuàng)新建設(shè)的國(guó)內(nèi)第一條長(zhǎng)距離原油輸送管道，也是我國(guó)長(zhǎng)輸管道建設(shè)史上的一次有益嘗試。

20世紀(jì)70年代，以大慶～鐵嶺輸油管道（即東北“八三”管道）的建設(shè)為標(biāo)志，掀起了中國(guó)管道建設(shè)史上的第一次發(fā)展高峰，先后興建了貫穿東北、華北和華東的原油管道輸送網(wǎng)，總長(zhǎng)度約5000公里，開啟了中國(guó)管道規(guī)模建設(shè)的新紀(jì)元，使中國(guó)管道運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展有了第一次騰飛。

20世紀(jì)80年代，我國(guó)在鐵嶺～大連輸油管線的技術(shù)改造以及東營(yíng)～黃島輸油管道復(fù)線的建設(shè)中，基本實(shí)現(xiàn)了中國(guó)管道業(yè)科技水平與世界管道技術(shù)發(fā)展的同步接軌，使中國(guó)管道運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展有了第二次騰飛。

20世紀(jì)90年代以來，迎來了我國(guó)天然氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)的發(fā)展高峰，先后建設(shè)了靖邊～北京、澀北～西寧～蘭州、忠縣～武漢、新疆～上海（簡(jiǎn)稱西氣東輸）、靖邊～北京復(fù)線、冀寧聯(lián)絡(luò)線等多條天然氣管道，總長(zhǎng)度約10000公里。以西氣東輸管道的成功建設(shè)為標(biāo)志，使中國(guó)管道運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展有了第三次騰飛。

目前，正在建設(shè)的西氣東輸二線管道，與國(guó)內(nèi)已建管道相比，西氣東輸二線管道工程設(shè)計(jì)壓力最高、輸量最大、距離最長(zhǎng)、鋼管材質(zhì)等級(jí)最高、管道沿線地質(zhì)條件最復(fù)雜，這些都開創(chuàng)了中國(guó)管道建設(shè)史之最，堪稱世界級(jí)管道工程。以西氣東輸二線管道工程開工建設(shè)為標(biāo)志，拉開了中國(guó)管道建設(shè)的又一個(gè)新高潮，使中國(guó)管道運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展有了第四次騰飛。

二、不斷創(chuàng)新的中國(guó)油氣管道技術(shù)

經(jīng)過50年的發(fā)展與努力，中國(guó)油氣管道工業(yè)走出了一條依靠科技創(chuàng)新與引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，具有中國(guó)特色的自我發(fā)展之路，目前已建成了橫跨東西、縱貫?zāi)媳薄⑦B通海外，長(zhǎng)達(dá)60000余公里的油氣管道干線運(yùn)輸網(wǎng)，管道運(yùn)輸已成為我國(guó)繼鐵路、公路、水路、航空運(yùn)輸之后的第五大運(yùn)輸業(yè)。中國(guó)油氣管道技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，凝聚并凸顯了科技創(chuàng)新作為第一生產(chǎn)力推動(dòng)中國(guó)油氣管道業(yè)不斷發(fā)展的靈魂作用。

（一）在管道勘察設(shè)計(jì)技術(shù)方面

1．管道輸氣工藝設(shè)計(jì)技術(shù)。2002年開工建設(shè)的西氣東輸管道工程，是我國(guó)自行設(shè)計(jì)和建設(shè)的第一條世界級(jí)天然氣管道工程，標(biāo)志著我國(guó)長(zhǎng)輸管道輸氣工藝設(shè)計(jì)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

2．大落差輸油管道設(shè)計(jì)技術(shù)。蘭成渝成品油管道的一個(gè)突出特點(diǎn)是大落差，全線落差2253米，蘭成渝成品油管道的建設(shè)標(biāo)志著我國(guó)大落差輸油管道設(shè)計(jì)技術(shù)邁向國(guó)際先進(jìn)水平。

3．遙感技術(shù)在油氣管道設(shè)計(jì)選定線的應(yīng)用。在蘭成渝、忠武線、西氣東輸?shù)裙こ躺希覈?guó)成功地開展了利用衛(wèi)星遙感手段進(jìn)行長(zhǎng)輸管道線路選線、定線工作，標(biāo)志著我國(guó)長(zhǎng)輸管道線路工程選線、定線技術(shù)水平邁上了一個(gè)新臺(tái)階。

4．管道自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)。在管道自動(dòng)化技術(shù)方面，成功地解決了蘭成渝管道的多油源、多分輸點(diǎn)、密閉順序輸送的管道自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了全線采用以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控管理系統(tǒng)。在自動(dòng)化軟件技術(shù)方面，研究開發(fā)的長(zhǎng)輸管道SCADA控制系統(tǒng)、模擬仿真系統(tǒng)、運(yùn)行管理信息系統(tǒng)等軟件，在西部管道等工程上得到了成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化軟件產(chǎn)品技術(shù)國(guó)產(chǎn)化。

5．?dāng)?shù)字管道應(yīng)用技術(shù)。我國(guó)已成功將基于GIS平臺(tái)的數(shù)字管道技術(shù)應(yīng)用到西氣東輸冀寧管道、西部管道的工程設(shè)計(jì)及施工管理全過程，為管道設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營(yíng)管理水平的提高提供了技術(shù)平臺(tái)。

6．大口徑輸氣管道減阻內(nèi)涂技術(shù)。我國(guó)在西氣東輸工程設(shè)計(jì)中首次采用了減阻內(nèi)涂技術(shù)，并編制了國(guó)內(nèi)第一部減阻內(nèi)涂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《非腐蝕氣體管道內(nèi)壁覆蓋層推薦做法》。西氣東輸管道由于采用了減阻內(nèi)涂層設(shè)計(jì)技術(shù)，在增加管輸量、減少壓氣站、降低燃料動(dòng)力消耗等方面產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益10多億元人民幣。

（二）在管道施工安裝技術(shù)方面

1．大口徑、高鋼級(jí)管材制造技術(shù)

（1）在鋼管制造技術(shù)方面，我國(guó)以西氣東輸工程一線和二線建設(shè)為標(biāo)志，先后依靠自主創(chuàng)新全面掌握了φ1016毫米、X70級(jí)和φ1219毫米、X80級(jí)螺旋埋弧焊鋼管和JCOE直縫鋼管的生產(chǎn)工藝及裝備制造技術(shù)。大口徑、高鋼級(jí)鋼管產(chǎn)品已在西氣東輸工程一線和二線建設(shè)中得到全面應(yīng)用，形成規(guī)模成產(chǎn)能力。

（2）在X70、X80大口徑熱煨彎管及管件加工技術(shù)方面，我國(guó)自主研制了大口徑熱煨彎管及管件加工設(shè)備，全面掌握了加工工藝技術(shù)，大口徑、高鋼級(jí)熱煨彎管及管件產(chǎn)品已在西氣東輸工程一線和二線建設(shè)中得到全面推廣應(yīng)用，打破了此類產(chǎn)品長(zhǎng)期以來依賴進(jìn)口的局面，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2．管道防腐施工技術(shù)。在防腐施工裝備方面，我局針對(duì)西氣東輸工程特點(diǎn)，研究制造了大口徑、撬裝式、多功能管道內(nèi)減阻及外防腐涂敷作業(yè)線，適應(yīng)管徑為426～1500mm。在大口徑熱煨彎管外防腐涂敷作業(yè)線研制方面，我國(guó)依靠自主創(chuàng)新，成功研制了世界上第一條自動(dòng)化彎管防腐作業(yè)線，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外彎管防腐不能機(jī)械化施工的空白，實(shí)現(xiàn)了整條管線的防腐等級(jí)和壽命的一致性。

3．管道焊接工藝技術(shù)。在西氣東輸工程一線和二線建設(shè)中，我國(guó)先后針對(duì)X70和X80級(jí)管線鋼焊接工藝技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究，完成了厚壁鋼管對(duì)接接頭的小角度V型及復(fù)合型等新型坡口結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)，為工程建設(shè)提供了適用于不同焊接條件的百余種可靠的焊接工藝，在工程建設(shè)中得到全面推廣應(yīng)用。

針對(duì)管線冬季焊接施工問題，我國(guó)研究提出了X65、X70、X80管材，在-30℃超低溫環(huán)境條件下合格的焊接施工工藝，并已成功應(yīng)用于哈中管道等工程的現(xiàn)場(chǎng)施工，突破了管線冬季不能焊接施工的禁區(qū)。

4．管道焊接施工裝備研制技術(shù)。我國(guó)自主研發(fā)了管道全位置自動(dòng)外焊機(jī)、管端坡口整形機(jī)、管道氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器、數(shù)控式大口徑管道全自動(dòng)內(nèi)焊機(jī)、大口徑管道雙焊炬全位置自動(dòng)焊機(jī)、帶有能量控制器的專用焊接電源。這些自主研發(fā)的管道焊接施工設(shè)備已在西氣東輸管道、陜京二線管道等工程上成功進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)化推廣應(yīng)用，取得了較好的效果。

5．特殊地區(qū)管道施工技術(shù)。針對(duì)山區(qū)大落差石方段、濕陷性黃土及沙漠、沼澤、灘涂、水網(wǎng)等不同地形地貌復(fù)雜條件下的施工難點(diǎn)，我國(guó)長(zhǎng)輸管道施工企業(yè)研究提出的優(yōu)化方案成功地應(yīng)用于西氣東輸、澀寧蘭、蘭成渝、忠武管道工程特殊地段施工，有效地解決了特殊地區(qū)施工技術(shù)難題。

6．非開挖管道穿越技術(shù)。非開挖管道定向鉆穿越技術(shù)成果在西氣東輸黃河、沁河、蘇丹尼羅河等二十多條大型河流水平定向鉆穿越施工中得到了成功應(yīng)用，取得了滿意的效果。同時(shí)，在西部管道施工中，采用非開挖定向鉆穿越技術(shù)，成功穿越仁壽山（穿越長(zhǎng)度1033米），為在充分保護(hù)自然環(huán)境、實(shí)現(xiàn)大自然的生態(tài)平衡與環(huán)保、建立人與自然和諧的情況下敷設(shè)管道，開辟了一條“綠色”通道和一種新的途徑。

（三）在管道輸油氣技術(shù)服務(wù)技術(shù)方面

1．埋地管道漏磁檢測(cè)技術(shù)。我國(guó)與國(guó)外公司聯(lián)合開發(fā)了φ1016大口徑高清晰度智能化漏磁檢測(cè)設(shè)備，已在陜京二線輸氣管道上進(jìn)行了工業(yè)性現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。該設(shè)備填補(bǔ)了我國(guó)輸氣管道高清晰度智能化檢測(cè)技術(shù)及工藝上的空白，標(biāo)志著我國(guó)在高清晰度漏磁檢測(cè)技術(shù)上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。目前，我國(guó)又自主研發(fā)了從φ200mm-914mm共14套管道高清晰度漏磁檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了管道高清晰度漏磁檢測(cè)設(shè)備的系列化研發(fā)，并已投入工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

2．管道安全預(yù)警技術(shù)。管道安全預(yù)警技術(shù)在國(guó)外尚沒有成功的先例。我國(guó)經(jīng)過近三年的研究探索，目前已研制出一套監(jiān)測(cè)距離達(dá)100公里的光纖安全預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)正在西氣東輸一線上海至南京段（310公里）、蘭鄭長(zhǎng)管道河南段（750公里）、阿獨(dú)線（全線240公里）進(jìn)行工業(yè)化推廣應(yīng)用，對(duì)長(zhǎng)輸管道的安全運(yùn)行管理將會(huì)起到非常重要的作用。

3．管道維搶修技術(shù)。圍繞管道維搶修技術(shù)，通過對(duì)引進(jìn)開孔、封堵設(shè)備的消化吸收和技術(shù)革新，開展了開孔、封堵設(shè)備的系列化研發(fā)和配套機(jī)具研制工作，已形成了從25毫米至1500毫米不同管徑管道開孔、封堵作業(yè)能力。目前，我國(guó)管道維搶修業(yè)務(wù)已經(jīng)拓展到海外市場(chǎng)，先后在蘇丹、利比亞、敘利亞等多個(gè)國(guó)家承擔(dān)了管道維搶修業(yè)務(wù)，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

在儲(chǔ)罐機(jī)械清洗及維修方面，自行研制的大罐清洗設(shè)備在工程中得到成功應(yīng)用，改變了過去由人工清洗油罐所造成的安全性差、清洗效率低、油品回收率低、環(huán)境污染嚴(yán)重的狀況。

五、結(jié)語

經(jīng)過50年的發(fā)展與努力，中國(guó)油氣管道工業(yè)走出了一條依靠科技創(chuàng)新與引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，具有中國(guó)特色的自我發(fā)展之路。伴隨著我國(guó)西氣東輸一線管道的建成投產(chǎn)和西氣東輸二線管道的開工建設(shè)，我國(guó)油氣管道工業(yè)在設(shè)計(jì)、施工等主要技術(shù)領(lǐng)域，整體已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，有些達(dá)到當(dāng)今國(guó)際領(lǐng)銜水平。在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)全球化、技術(shù)國(guó)際化的發(fā)展進(jìn)程中，科技創(chuàng)新將是中國(guó)油氣管道技術(shù)實(shí)現(xiàn)持續(xù)有效較快協(xié)調(diào)發(fā)展的必然選擇。無論過去還是將來，科技進(jìn)步永遠(yuǎn)是推動(dòng)管道業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力，誰擁有并掌握科技前沿技術(shù)，誰就將成為行業(yè)領(lǐng)跑者。依靠科技進(jìn)步，帶動(dòng)我國(guó)油氣管道技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，推動(dòng)世界管道事業(yè)的不斷進(jìn)步，為中國(guó)和世界經(jīng)濟(jì)的繁榮和人類的和平進(jìn)步做出貢獻(xiàn)，這是我們每一位中國(guó)管道人義不容辭的責(zé)任和使命。

作者簡(jiǎn)介：張瑞鵬（1974- ），男，中國(guó)石油天然氣管道局科技部業(yè)務(wù)主管，工程師，研究方向：科研管理；王麗娟（1978- ），女，工程師，中國(guó)石油天然氣管道局科技部業(yè)務(wù)主管，研究方向：科研管理；姚士洪（1958- ），男，中國(guó)石油天然氣管道局科技部副經(jīng)理，高級(jí)工程師，研究方向：科研管理。