天然气输气管道
我国天然气管道
我国已建成的天然气管道，主要有川渝地区输气管网、陕京线（陕西靖边－北京）、靖西线（靖边－西安）、陕宁线（靖边－宁夏）、涩宁兰线（青海涩北－西宁－兰州）、塔轮线（新疆塔中－轮南）、轮库线（轮南－库尔勒）、鄯乌线（鄯善－乌鲁木齐）、中济线（河南中原油田－山东济南）、中沧线（中原油田－河北沧州）、沧淄线（河北沧州－山东淄博）、海南线（海南东方－洋浦－海口）等。
其中，1996年开工、1997年建成的陕京线，全长918公里，是我国第一条长距离、大口径和高度自动化的输气管道。
2000年开工、2001年建成的涩宁兰线，全长953公里，是我国在青藏高原上建设的第一条长距离、大口径输气管道。
除天然气管道外，我国还建设了一些煤气管道，其中1993年建成投产的哈依煤气管道（哈尔滨－依兰），全长249公里，是我国和亚洲最长的煤气管道。
我国目前在建的天然气管道，主要是全长900公里的陕京二线、干线全长719公里的忠武线（重庆忠县－湖北武汉）和西气东输线（新疆轮南－上海），它们均为中国石油投资建设。
其中，最引人注目的是西气东输线。
这条管线全长4000多公里，横贯了我国从西到东的9个省份，于2001年底开工建设，预计将于2004年底实现全线贯通，建成后将是我国和亚洲最长的天然气管线。
天然气管道输送
天然气管道输送1 集输管道1．1天然气的预处理及气质要求从地层中开采出的天然气往往含有砂和混入的铁锈等固体杂质，以及水、硫化物和二氧化碳等有害物质。
固体杂质容易造成设备仪表损坏；水容易与硫化氢和二氧化碳形成酸性水溶液，腐蚀管道。
因此，天然气在进入干线之前，必须净化。
分离和除尘一般采用重力式和旋风式分离器；脱水方法有低温分离、干燥剂吸附和液体吸收三种；脱硫一般采用醇胺法和环丁砜法。
我国管输天然气的气质标准是：硫化氢含量不大于10mg/m3,气体的露点应比最低输气温度低5℃。
1．2天然气集输管道的功能和集输管网布局的原则气田内部集输系统是天然气集输配总系统的子系统，是整个系统的源头部分，它的主要功能是将各气井的天然气集输至集气站，然后在处理厂进行脱水、脱油、脱硫等预处理，最后计量调压后外输。
集输管网的布局主要是确定气田中各气井、处理厂和集气站等单元设施间的连接形式。
连接形式一般有三种：树枝状、放射状和环状。
管网布局是个复杂的系统工程，涉及很多因素：如气田地形地貌、地质构造、气体组成及特性和用户的不同需求等。
因此必须用系统工程的方法选择最优方案，首先确定最优网络布局，然后确定费用最小的管径组合。
2、干线管道2．1干线管道的系统构成和特点天然气长输管道系统是由输气站库、线路工程、通讯工程和监控系统等四个基本部分构成。
输气站库包括储气库、压气站、清管站、分输站、阴极保护站和调压计量站等。
压气站多采用以天然气为燃料的燃气轮机直接拖动压缩机为输送天然气增压；线路工程包括管道、防腐涂层、截断阀室、穿跨越工程和管道标志等；通讯工程包括通讯线路和站内交换系统，以传输调度指令和监控管道运行参数，保证管道安全和正常运行；监控系统包括调度中心、远传通道和监控终端三大部分，实现对管道运行工况的监测、数据采集和过程控制，是保证管道安全、平稳和优化运行的重要手段。
2．2干线管道的水力、热力分布和输气管沿线的压力是按抛物线规律变化的，靠近起点的管短压力降落比较缓慢，距离起点越远，压力降落越快，在前3/4的管段上，压力损失约占一半，另一半消耗在后面的1/4管段上。
我国天然气输送管道介绍
一、已建成管道介绍（一）西气东输一线工程西气东输一线工程与2002年7月正式开工，2004年10月1日全线建成投产。
西气东输工程是“十五”期间国家安排建设的特大型基础设施，总投资预计超过1400亿元，其主要任务是将新疆塔里木盆地的天然气送往豫皖江浙沪地区，沿线经过新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、上海、浙江十个省市区。
线路全长约4200公里，投资规模1400多亿元，该管道直径1016毫米，设计压力为10兆帕，年设计输量120亿立方米，最终输气能力200亿立方米。
（二）西气东输二线工程西气东输二线工程西起新疆霍尔果斯口岸，南至广州，东达上海，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽、湖北、湖南、江西、广西、广东、浙江、江苏和上海等14个省市区，干线全长4859千米，加上若干条支线，管道总长度（主干线和八条支干线）超过9102公里。
西气东输二线配套建设3座地下储气库，其中一座为湖北云应盐穴储气库，另两座分别为河南平顶山、南昌麻丘水层储气库。
工程设计输气能力300亿立方米/年，总投资约1420亿元，西段于2009年12月31日16时建成投产。
（三）川气东送工程2007年4月9日，国务院正式核准川气东送工程。
根据核准方案，艰涩四川普光到上海的川气东送管道，管道全场1702公里，总投资约为627亿元人民币。
川气东送包括条主干线、1条支干线和3条支线，其中，主干线从四川普光-上海，全长1647千米，途径重庆市、湖北省、安徽省、浙江省、江苏省。
此外，支干线从湖北省宜昌市，到河南濮阳市；三条支线中一条其余四川省天生分输站，至于达州末站；一条起于重庆市的梁平县，止于重庆市的长寿区；一条起于安徽省宣城，止于江苏南京。
（四）陕京一二线工程陕京一线工程1996年5月开始建设，全长910公里，横跨陕西、山西、河北及京津地区，是中国当时路上输送距离最长、途径地区地理条件最为复杂、自动化程度最高的天然气输送管道，被称为陕京一线。
第三章 天然气管输系统
2) 在T、d、G、P1 、P2 不变时,管线长度的影响 Q1/Q2=(L2/L1)1/2 即输气量与管长的0.5次方成反比,若管长缩小一半, 即:L2=0.5L1,则Q2=1.41Q1,如在原有两加压站间再增设一个加压站,输
天然气管输系统示意图
矿场 集气 支线 集气 站 加压站 配气 站 输 气 干 线 输配气 站 配气管 线
矿场 集气 集气 干线 净化 站 厂 首站 集气 站 集气 站 加压站
配气 站
1、矿场集气
气田集气从井口开始，经分离、计量、调压、净化和集中等一 系列过程，到向干线输气为止。包括井场、集气管网、集气站、天 然气处理厂、外输总站等。
2、干线输气
输气干线从矿场附近的输气首站开始，到终点配气站为止。长 距离管线管径大，压力高，距离长。
3、城市配气
城市配气从配气站开始，通过各级配气管网和气 体调压站根据用户的要求供气。 储气库以调节输气和供气之间的不平衡。
第二节 输气干线的工艺计算
一、一般输气管道通过能力公式及分析
1. 通过能力公式（潘汉德公式） 1)一般输气管指管线敷设在平坦地区，管线沿线地形起 伏的高差在200米以内。 Q=11500Ed2.53〔 (P12-P22)/(ZTLG0.961) 〕0.51
2 2
l输气管线运行的几项基本技术指标 运行操作参数
表征输气管线内气流状况的基本指标是压力、流 量、温度等，用以表明严密性、管内有无积液、污物、 水化物的堵塞。
天然气管道分类
天然气管道分类
天然气管道是将天然气从生产地输送到用户的通道，是连接燃气生产和使用环节的重要设施。
根据其用途和输送压力等不同特征，天然气管道可分为以下几类。
1. 主干管道：主要用于天然气远距离输送，输送压力较高，通常为8MPa以上。
主干管道通常采用钢管、螺旋钢管等材料，管道直径通常在300mm以上。
2. 支线管道：用于将天然气输送到用户中心区域，输送距离较短，输送压力较低，通常为0.4～0.6MPa。
支线管道通常采用聚乙烯材料或钢管，管道直径通常在200mm以下。
3. 内部管道：用于将天然气输送到用户房屋内，输送距离较短，输送压力较低，通常为0.05～0.1MPa。
内部管道通常采用塑料管道或铜管，管道直径通常在50mm以下。
4. 工厂管道：用于将天然气输送到工厂内部的燃气设备，输送压力较高，通常为1.6MPa以上。
工厂管道通常采用钢管或铜管，管道直径通常在50mm以上。
天然气管道是我国能源基础设施的重要组成部分，其分类和设计符合不同用途和输送需求，能够保障天然气输送的安全和稳定性，为国民经济的发展提供了重要支持。
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天然气输送的基本方式
现有的天然气运输方式有哪些？
天然气的使用已经是非常的普及和广泛了。
那么天然气的运输方式都有哪些呢，接下来从几方面开始探讨现有的天然气运输方式
1、管道输送：管道输送这种运输方式是现有的综合考虑下来最合适的天然气运输方式，它根据高压传送到低压的方式，通过地下管道将天然气从产地运输中低压端，再送至各个用户以供使用。
管道运输是最常见的、经济高效并且相对安全的运输方式。
2、液化天然气（LNG）输送：气体状态是不容易运输的，所以有一种方式是通过将天然气冷却液化，在特殊存储条件下以液化天然气的方式进行运输。
可以选择通过船舶或者储罐汽车进行远距离长途的运输。
当天然气需要运输到没有管道的地方或者需要进行跨海运输的时候，就可以选择以液化天然气的方式进行运输。
3、天然气压缩（CNG）输送：CNG是把天然气压缩成为高压气体，并存储在专门的设备中进行运输的。
CNG与LNG相反，CNG并不能用于长途的运输而是适用于做城市之间短距离的运输。
上述的运输方式都各自有各自的特色，和不同适用的场景，虽然他们有各自的优点，但也存在着不可忽视的缺点，下面就来讲一讲
1、管道输送：管道运输作为天然气运输最优的选择方式，但是他的建设成本非常的高，并且管道的建设也会要求地理环境，后续还存在着对于管道的维修和保养也存在着较多的成本。
2、液化天然输送：LNG虽然是便于运输的。
但是涉及到的设施和运输工具的维护成本是非常高的。
且在液化和气化的过程中会有一定的能源损失。
天然气压缩输送：CNG的运输因为需要大型的储气容器或者储存设施，限制了灵活性。
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天然气输气管道设计及管理知识讲解
天然气输气管道设计及管理一、天然气概况1、天然气定义：从地下开采出来的可以燃烧的气体2、天然气来源：气田气，油田气。
3、天然气组成：60%～90%为甲烷和乙烷，10%～40%的丙，丁，戊烷及重烃，在工标状态下只有甲、乙、丙、丁烷为气态，其余都为液态。
二、输气管道概况1、输气管道分类：矿场集气管道，干线输气管道，城市配气管网2、世界著名大型输气管道:前苏联乌连戈依——中央输气管道，全系统由6条输气干线组成，最著名的属亚马尔输气管道。
该管道在苏联境内长4451km，建设了41座压缩机站和2座冷却站，经西西伯利亚地区穿越水域945km，穿越河流700余处。
3、中沧线是中国第一次采用燃气轮机驱动离心压缩机输送油田伴生气的输气管线。
4、西气东输管线包括：青海涩北至甘肃兰州（2000年开工，02年竣工投产），重庆忠县至武汉（2000年开工），塔里木至上海（02年7开工，全长400多千米，管径1016mm，操作压力10MPa）5、中国未来十年管网总体布局：两纵，两横，四枢纽(在北京，上海，信阳和武汉设立调度中心或分调度中心)，五气库（在北京，上海，大庆，山东，和南阳建立地下储气库）6、管道防腐技术：从简单的人工除锈刷漆发展到外涂层与阴极保护和牺牲阳极相结合的联合保护。
自1964年开始使用阴极保护到今天，所有的输气管道上都建有阴极保护站，单站保护长度可达50～80km.输气管道的主要工艺设备包括压缩机组，阀门，计量设备和调压设备。
三、天然气的性质1、天然气的分类（1）按矿藏特点分：纯气藏天然气（在天然气开发过程中，不论何阶段流体在地层中均成气体，采出地面后可能有部分液体析出），凝析气藏天然气（矿藏流体在地层原始状态呈气态，但开采到一定阶段，随地层压力减小有部分烃类在地层中呈液态析出），油田伴生天然气（与原油共存，开采时与原油同时被采出，经油气分离得到的天然气）（2）按烃类组分关系分：干气（地层中呈气态，开采出后在管线设备中也不会有液态烃析出），湿气（地层中呈气态，在一般地面设备的温度、压力下有液态烃析出），富气（丙烷级以上烃类含量大于100 ml/m3），贫气（丙烷级以上烃类含量小于100 ml/m3）（3）按硫化氢、二氧化碳含量分：酸性天然气（含有显著地以上成分，要经过处理才能达到管输商品天然气的标准的天然气），洁气（以上含量甚微，不需净化处理的天然气）2、工程标准状态：20℃（293.15K），1.01325×10^5Pa，这是中国计量气体体积流量采用的标准标准状态：0℃（273.15K），1.01325×10^5Pa3、理想气体状态方程：PV=nRTP——气体压力，PaV——m kg或n kmol气体体积，m^3n——气体千摩尔数，kmolR——气体常数，Kj/(kg·k)T——气体温度，k实际气体状态方程：PV=ZRTZ——压缩因子，在工标或是标态下认为Z=14、露点定义：在压力一定的情况下，逐渐降低气体温度，当天然气中水蒸气开始凝结时的温度。
天然气管道分类
天然气管道分类
天然气管道可以根据不同的分类标准进行分类，以下是几种常见的分类方法：
1.按照管道用途分类
根据天然气管道的用途，可以将其分为输气管道和市政管道两类。
输气管道主要用于天然气生产、输送和储存等方面，市政管道则是用于向城市居民、工业和商业用户供应天然气。
2.按照管道规模分类
根据天然气管道的规模大小，可以将其分为大型管道、中型管道和小型管道三类。
大型管道主要用于跨国或跨省区域的天然气输送，中型管道则用于地区性的供气，小型管道则主要用于城市内部或者某些特定场合的供气。
3.按照管道材质分类
根据天然气管道的材质不同，可以将其分为钢管、塑料管和复合管三类。
钢管是天然气管道应用最广泛的一种材质，具有高强度、耐腐蚀、耐高温等优点。
塑料管则是近年来发展起来的一种新型材料，具有重量轻、易安装、耐用等优点。
复合管则是钢管和塑料管的结合体，兼具两者的优点。
4.按照管道压力分类
根据天然气管道的压力等级不同，可以将其分为高压管道、中压管道和低压管道三类。
高压管道主要用于天然气的输送和储存，中压管道用于天然气输送和城市居民生活用气，低压管道则主要用于家庭
和商业用户的用气。
以上是几种常见的天然气管道分类方法，不同的分类标准有时也会相互交叉，以实际情况为准。
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天然气输气管道
一、天然气输气管道
1、输气管道概念
将天然气（包括油田生产的伴生气）从开采地或处理厂输送到城市配气中心或工业企业用户的管道，又称输气管道。
利用天然气管道输送天然气，是陆地上大量输送天然气的唯一方式。
在世界管道总长中，天然气管道约占一半。
中国是最早用木竹管道输送天然气的国家。
由于木竹管道制作简单，又能耐腐蚀和便于就地取材,因而从古代直到中华人民共和国成立以前,在中国浅气层低压天然气集输中起过巨大作用。
中国的现代天然气管道工业，多集中在天然气主要产地四川省。
1963年建成了第一条巴渝输气管道，管径为426毫米,全长54.7公里。
到1983年已建成从川东经重庆、泸州、威远至成都、德阳等地，沟通全省的输气管网，管径426～720毫米，全长2200多公里，设有集配气站178座，年输量50～60亿立方米。
此外在大庆、胜利、华北等油田，建有向石油化工厂输送伴生气的管道。
世界输气管道也经历了与中国相似的发展过程。
18世纪以前，管道也是竹木管，18世纪后期用铸铁管，19世纪90年代开始采用钢管。
随着现代科学和工程技术的发展，以及世界对天然气需求量的日益增加，促使管道朝着大口径、高压力方向发展，出现了规模巨大的管网系统。
如苏联的中亚细亚－中央区输气管道系统，由4条输气管道组成，全长94000多公里，年输量650亿立方米；加拿大的管网系统年输量达300亿立方米。
60年代开始，在天然气进出口国之间，相继建造了许多跨国管道，到1977年共有20多个国家建有跨国管道。
如由苏联经捷克斯洛伐克、奥地利、民主德国到联邦德国的1780公里的输气管道；由奥地利到意大利长774公里的管道;70年代末期施工的由阿尔及利亚经突尼斯、地中海和突尼
斯海峡到意大利的全长2500公里的管道等。
2、输气管道的结构
输气管道是由单根管子逐根连接组装起来的。
现代的集气管道和输气管道是由钢管经电焊连接而成。
钢管有无缝管、螺旋缝管、直缝管多种，无缝管适用于管径为529毫米以下的管道,螺旋缝管和直缝管适用于大口径管道。
集输管道的管子横断面结构，复杂的为内涂层-钢管-外绝缘层－保温（保冷）层；简单的则只有钢管和外绝缘层，而内壁涂层及保温（保冷）层均视输气工艺再加确定。
钢管是管道的主要材料。
天然气输送钢管是板（带）经过深加工而形成的较特殊的冶金产品。
管道钢的组织形态，由于工艺技术的差别，各厂商生产的管道钢存在一定的差异。
20世纪60年代，一般采用X52钢级，70年代采用X60、X65钢级，80-90年代以X70钢为主。
近年来外国一些国家输气管道开始采用X80钢。
随着管道钢研究的不断发展，加拿大等国已铺设了X100和X120管道钢的试验段。
我国在冀宁联络线管道工程中，首次把X80级管道钢用于7.71km的试验段。
长达4843km的西气东输二线干线管道全部采用了直径为1219mm的X80钢级管道钢，将输气压力提高到12Mpa。
一般来说，X80钢为铁素体和贝氏体双相组织，X100管道钢为贝氏体组织，X120管道钢为超低碳贝氏体和马氏体。
对于天然气管道的管材来说，强度、韧性和可焊性是三项最基本的质量控制指标。
3、输气管道的特点
1）输气管道系统是个连续密闭输送系统。
2）从输送、储存到用户使用，天然气均处于带压状态。
3）由于输送的天然气比重小，静压头影响远小于液体,设计时高差小于200米时，静压头可忽略不计，线路几乎不受纵向地形限制。
4）不存在液体管道水击危害。
5）发生事故时危害性大，波及范围广。
管道一旦破裂，释放能量大，撕裂长度较长，排出的天然气遇有明火，还易酿成火灾。
4、天然气管道输送系统
天然气管道输送系统由管道输气站和线路系统两部分组成。
线路系统包括管道、沿线阀室、穿跨越建筑物（见管道穿越工程和管道跨越工程）、阴极保护站（见管道防腐）、管道通信系统、调度和自动监控系统（见管道监控）等。
天然气输送管道可按其用途分集气管道、输气管道、配气管道等三种。
①集气管道：从气田井口装置经集气站到气体处理厂或起点压气站的管道，主要用于收集从地层中开采出来未经处理的天然气。
气井压力很高，,管径为50～150毫米。
②输气管道:从气源的气体处理厂或起点压气站到各大城市的配气中心、大型用户或储气库的管道，以及气源之间相互连通的管道，输送经过处理符合管道输送质量标准的天然气（见管道输气工艺），是整个输气系统的主体部分。
输气管道的管径比集气管道和配气管道管径大，目前最大的输气管道管径为1420毫米。
天然气依靠起点压气站和沿线压气站加压输送，管道全长可达数千公里。
③配气管道：从城市调压计量站到用户支线的管道，压力低、分支多，管网稠密，管径小，除大量使用钢管外，低压配气管道也可用塑料管或其他材质的管道。
长输天然气管道的总体结构与流程图
二、中国天然气输气管道铺设情况
三、有关规范
GB50251-2003《输气管道工程设计规范》
GB50350-2005《油气集输设计规范》
QSY 30-2002 《天然气长输管道气质要求》
SY0466-97《天然气集输管道施工及验收规范》
TSGR1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》
四、中国输气管道工程技术现状
随着中国在冶金、制管、通信、自控仪表等方面的技术进步，使管道工程技术水平有了很大提高。
输气管道建设已有了一套可遵循的标准、规范，技术上具备了建造高压、大口径、现代化输气管线的能力。
1、输气管道设计
西气东输工程建设为管道线路数字化遥感技术与管道数字仿真技术在
输气管道设计中的应用起到了推动作用。
输气管道工程是长距离的线形工程体系，工程的勘察、设计、施工以及后期的管理运营涉及的点多、线长。
涉及地质灾害类型众多，但管道线路勘察、设计存在着工期短、旧地图的地理信息与现实不符、工程受季节限制大等问题，需要用各种手段查明这些因素和灾害类型，降低管道工程投资成本与风险。
在地形图的基础上应用遥感图像可对复杂地质地貌段线路的方案比选提供更为全面、客观、准确的补充信息，在地形图缺失的地区和其他参考信息不能全面反映管道工程的具体线路环境，应用遥感图像可以全面掌握线路工程环境，进而展开选线。
利用数学方法对管道运行工况进行详细计算。
采用计算机仿真技术，模拟管道的瞬态变化规律，提供合理的设计方案或运行方案。
2、输气管道施工
1）管道全位置自动焊
国内管道焊接技术随着油气长输管道技术事业的发展得到了迅速提高。
20世纪70年代及以前采用传统的手工焊；80年代初，采用手工下向焊工艺，并逐步推广到大部分施工企业；到了90年代初，则采用了半自动焊设备和工艺。
“九五”末期开始进行管道自动焊（填充、盖面焊）的引进、研制、试验和培训工作。
在西气东输工程中，采用了全位置自动焊焊接技术。
其焊接方式是：内焊机根焊+外焊机热焊、填充、盖面焊。
全位置自动焊焊接技术是利用内焊机根焊工艺性能好、焊接速度快的特点进行根焊焊道的焊接。
利用外焊机焊接效率高的特点进行填充和盖面焊道焊接，管端焊接接头采用复合坡口形式，焊缝机械性能好、节省填充金属、焊接热影响区小、变形小、应力小、焊接效率高。
管道全位置自动焊是管子固定不动，焊接小车绕管子转动来实现管子的全位置（平、立、仰）焊接，焊接过程由机械和微机来控制，受人为的
影响因素较小。
所以管道全位置自动焊具有焊缝质量好、焊接效率高等优点。
2）河流穿跨越技术
随输气管道工程不断扩展，管道穿越河流工程遍及全中国，如：嘉陵江、沱江、岷江、黄浦江、钱塘江、松花江、淮河及长江、黄河等。
20世纪80年代前穿越大、中型河流以大开挖施工方法为主。
大开挖穿越方法简单，适应各种地质条件。
但土石方工程量大，对地表生态环境破坏严重，因河床演变管道安全性较低，施工受限条件多，施工方案、技术措施及费用受施工期河流量影响较大。
随着科技发展，新型管道施工机具的出现，非开挖穿越因其施工简便、速度快、质量好、对环境影响小等优点已被越来越多地用在各种河流的穿越上，特别是大、中型河流。
目前常用的非开挖穿越方法有：定向钻、隧道、顶管、盾构等。
其中定向钻已穿越300多条河流。
穿越总长达150km以上。
受水文地质、河床工程地质等条件限制的河流也可采用跨越技术跨越河流。
采用的管道跨越河流结构形式主要有：单管拱结构、多跨连续梁结构、桁架式结构、悬挂式结构、斜拉索管桥结构、大跨度非对称混合斜拉索管桥结构等。
各种跨越结构形式的采用是根据管径大小、河流宽窄及自然条件等情况而定。
3、管道保护
1）3PE防腐层
三层PE聚乙烯防腐作业技术是90年代来在长距离管道外防腐上兴起的一种新工艺，采用三层防腐介质，从里到外分别是熔结环氧粉末、PE胶粘剂和聚乙烯，应用热涂敷固化在钢管表面，从而实现防腐的目的。
此防腐方法粘接能力强，材料硬度高，防腐性能好。
2）第三方施工“六步法”
①联合现场勘查
②审查施工方案。