新技術(shù)新設(shè)備 開啟長(zhǎng)輸管道新時(shí)代

12月2日，備受矚目的中俄東線天然氣管道工程(黑河—長(zhǎng)嶺段)進(jìn)氣投產(chǎn)。這條管道是我國(guó)當(dāng)前管徑最大，壓力、鋼級(jí)、輸量最高的天然氣管道，將與陜京輸氣系統(tǒng)、秦沈線等管道，以及沿線接收站、儲(chǔ)氣庫(kù)等相連，形成互聯(lián)互通。中俄東線是智能管道建設(shè)的試點(diǎn)。它的“大”和“高”是油氣管道建設(shè)史上的又一次重大挑戰(zhàn)，在建設(shè)過程中創(chuàng)新應(yīng)用了一系列新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，引領(lǐng)我國(guó)長(zhǎng)輸管道邁入新時(shí)代。

我國(guó)大輸量天然氣管道的代表性工程

9月發(fā)布的《中國(guó)天然氣發(fā)展報(bào)告(2019)》預(yù)計(jì)，今年我國(guó)天然氣表觀消費(fèi)量將達(dá)到3100億立方米左右，去年這一數(shù)字是2803億立方米，增長(zhǎng)約10%。報(bào)告預(yù)測(cè)，到2050年前，我國(guó)天然氣消費(fèi)都將保持增長(zhǎng)趨勢(shì)。日益增長(zhǎng)的天然氣消費(fèi)需求，對(duì)管道的輸送能力與效率提出了更高的要求。

按照中俄兩國(guó)簽署的協(xié)議，俄羅斯每年向我國(guó)供氣380億立方米。為安全高效完成這一輸送任務(wù)，在項(xiàng)目可研階段，設(shè)計(jì)單位對(duì)20多種輸送方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，最終確定采用1422毫米管徑、X80鋼級(jí)、12兆帕設(shè)計(jì)壓力、單管輸送的方案。以中俄東線為例，在年輸量相同的條件下，可比雙管1219毫米管徑、X80鋼級(jí)、12兆帕輸送方案節(jié)約投資46億元，節(jié)省土地2.27萬畝。

1422毫米管徑、X80鋼級(jí)、12兆帕壓力這一參數(shù)組合，在國(guó)內(nèi)是首次應(yīng)用，在國(guó)際上也只有俄羅斯博烏管道與之相近，為1420毫米管徑、K65(相當(dāng)于X80)鋼級(jí)、11.8兆帕壓力。

為確保方案的可行性，早在2012年，中國(guó)石油便開展了重大科技專項(xiàng)“第三代大輸量天然氣管道工程關(guān)鍵技術(shù)研究”課題。課題取得的管道基于可靠性設(shè)計(jì)方法、高鋼級(jí)管道斷裂控制預(yù)測(cè)模型及爆破試驗(yàn)技術(shù)、1422毫米X80鋼級(jí)管道工程系列標(biāo)準(zhǔn)等系列成果，為中俄東線輸送方案的落地實(shí)施提供了有力的技術(shù)支撐。

我國(guó)智能管道建設(shè)的試點(diǎn)項(xiàng)目

隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，油氣管道建設(shè)逐步開始由數(shù)字管道向智能管道、智慧管網(wǎng)演進(jìn)。中俄東線是我國(guó)第一條智能管道建設(shè)的試點(diǎn)項(xiàng)目，從管道的設(shè)計(jì)、采辦、施工至運(yùn)營(yíng)階段，按照“全數(shù)字化移交、全智能化運(yùn)行、全生命周期管理”的要求全面推進(jìn)。

中俄東線采用數(shù)字化設(shè)計(jì)云平臺(tái)，滿足異地協(xié)同設(shè)計(jì)、審查及設(shè)計(jì)管理需求，大幅提高了項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量、效率，同時(shí)應(yīng)用中國(guó)石油油氣儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目規(guī)定(CDP)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化成果，從設(shè)計(jì)源頭開始實(shí)行了標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。為保證施工過程的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，中俄東線首次實(shí)現(xiàn)了管道建設(shè)關(guān)鍵工序遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、全過程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集的智能工地建設(shè)。焊接機(jī)械化施工機(jī)具、項(xiàng)目管理助手、視頻監(jiān)控終端等設(shè)備通過無線局域網(wǎng)接入現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)。結(jié)合二維碼、電子標(biāo)簽、攝像頭、手機(jī)等終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程建設(shè)過程的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視、感知和數(shù)據(jù)采集，及時(shí)完成工程項(xiàng)目的數(shù)字化移交。

在運(yùn)行管理方面，中俄東線結(jié)合管道風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與分析，利用光纖傳感、腐蝕在線監(jiān)測(cè)、GPS位置信息智能終端、無人機(jī)航測(cè)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了第三方破壞、腐蝕破壞和泄漏監(jiān)測(cè)，自動(dòng)巡線和智能巡檢。同時(shí)對(duì)壓縮機(jī)、流量計(jì)、PLC、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)參數(shù)實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)視。通過對(duì)數(shù)據(jù)的智能化分析和挖掘，對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行智能化預(yù)測(cè)、提前報(bào)警，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的智能監(jiān)測(cè)、預(yù)防性維修及全生命周期管理。與傳統(tǒng)管道相比，管道智能化建設(shè)大幅提升了中俄東線感知能力，提高了智能控制、智能巡護(hù)、預(yù)測(cè)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)管控及應(yīng)急管理的能力和水平。

加速了技術(shù)和裝備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程

由于管徑、鋼級(jí)和壓力的限制，主要材料和設(shè)備國(guó)際上除俄羅斯外鮮有供貨業(yè)績(jī)，為保證工程建設(shè)，自2013年開始，中國(guó)石油陸續(xù)開展多項(xiàng)國(guó)產(chǎn)化研制工作。在西二線壓縮機(jī)組、大口徑全焊接球閥國(guó)產(chǎn)化研制的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大國(guó)產(chǎn)化研制范圍，各類產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。這些成果的應(yīng)用，使中俄東線成為我國(guó)首條全面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的大口徑高鋼級(jí)天然氣管道。

這些技術(shù)和裝備主要有：一是X80管線鋼及熱煨彎管、全焊接球閥、快開盲板、絕緣接頭、全自動(dòng)焊機(jī)的研制，將口徑從1219毫米提高到1422毫米。二是管道設(shè)計(jì)院牽頭開展了站場(chǎng)低溫環(huán)境(零下45攝氏度)用D1422 X80鋼管、感應(yīng)加熱彎管、三通等產(chǎn)品的研制，將低溫性能從零下30攝氏度降低到零下45攝氏度，刷新了我國(guó)長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)用管材、管件的制造能力。三是國(guó)產(chǎn)油氣管道控制系統(tǒng)軟件的研制，填補(bǔ)了我國(guó)長(zhǎng)輸管道SCADA系統(tǒng)的空白，其功能、性能和可靠性已超過同類進(jìn)口水平。

這些國(guó)產(chǎn)技術(shù)與裝備的全面應(yīng)用，在保證管道安全可靠的同時(shí)，有效降低了工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理成本，為后續(xù)工程全面國(guó)產(chǎn)化提供借鑒，同時(shí)也促進(jìn)了我國(guó)裝備制造業(yè)水平的進(jìn)一步提升。

新技術(shù)保障中俄東線本質(zhì)安全

近年來，管道安全牽動(dòng)著每一個(gè)國(guó)人的心。作為國(guó)家重點(diǎn)工程，安全第一的設(shè)計(jì)理念貫穿中俄東線建設(shè)始終，力爭(zhēng)做到本質(zhì)安全。

項(xiàng)目可研階段進(jìn)行了安全預(yù)評(píng)價(jià)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)等九大專項(xiàng)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的結(jié)果和建議都在設(shè)計(jì)中得到落實(shí)。建設(shè)階段對(duì)中俄東線進(jìn)行了系統(tǒng)的危險(xiǎn)因素識(shí)別和可靠性評(píng)價(jià)，為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持，將中俄東線失效概率控制在可接受的范圍以內(nèi)，并有針對(duì)性地提出運(yùn)行維護(hù)建議，為運(yùn)行期完整性管理提供基礎(chǔ)。

管道焊接質(zhì)量是管道失效的主要影響因素，中俄東線采取彈性敷設(shè)、提前下臥穿路、冷彎彎管代替熱煨彎管等敷設(shè)方式，首次在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)全線自動(dòng)焊，自動(dòng)焊比例達(dá)到100%，同時(shí)優(yōu)化焊接接頭設(shè)計(jì)，排除了人為及環(huán)境因素影響，減少應(yīng)力集中及焊接缺陷，提高了焊接質(zhì)量，提高了本質(zhì)安全性。

西氣東輸一線開啟了我國(guó)大口徑、高壓力輸氣管道建設(shè)的新紀(jì)元。經(jīng)過近20年的迅猛發(fā)展，即將投產(chǎn)的中俄東線再次將輸氣管道建設(shè)推向頂峰，代表了目前管道建設(shè)的先進(jìn)水平，具有里程碑意義。