《油气储运工程》复习题

油气储运工程复习题

一、名词解析（30分）：

1、LNG液化天然气PNG管输天然气CNG压缩天然气NGH（天然气水合物）LPG液

化石油气IEA国际能源署

2、系统安全所谓系统安全，是在系统寿命周期内应用系统安全管理及系统安全工程原理，识别危险

源并使其危险性减至最小，从而使系统在规定的性能、时间和成本范围内达到最佳的安全程度。

3、“油气储运”定义广义上讲：油和气的“储存”与“运输”,还应包括水以及处理。狭义上讲：

在石油工业内它是连接产、运、销各环节的纽带，包括矿场油气集输及处理、油气的长距离运输、各转运枢纽的存储和装卸、终点分配油库（或配气站）的营销、炼油厂和石化厂的油气储运等。

4、安全生产管理是以安全生产为目的，进行有关决策、计划、组织和控制方面的活动。

5、风险管理风险管理就是综合考虑事故（失效）的损失和控制事故发生所需花费的费用，以达

到在可接受的风险的情况下，采取最经济有效的措施控制风险的一门学科。P223

6、长距离油气管道风险来源（四大类）第三方损坏、腐蚀、设计因素及误操作。

7、SCADA系统应用于长距离油气管道的计算机监控与数据采集系统。P94

8、顺序输送在同一管道内，按一定顺序连续地输送几种油品，这种输送方式称为顺序输送。P96

9、顺序输送时产生混油的原因一是管道横截面上流速分布不均，使后行油品呈楔形进入前行油品中；二是管内流体沿管道径向、轴向的紊流扩散作用。P98

10、天然气供气系统的组成一个完整的天然气供气系统通常由油气田矿场集输管网、天然气净化厂、长距离干线输气管道或管网、城市输配气管网、储气库等几个子系统构成。这些子系统既各有分工又相互连接成一个统一的一体化系统。整个供气系统的总目标是保证按质、按量、按时地向用户供气，同时做到安全、可靠、高效、经济地运行，以获得最佳的经济与社会效益。P125

11、长距离输气管道的组成一条长距离输气管道一般由干线输气管段、首站、压气站（也叫压缩站）、中间气体接收站、中间气体分输站、末站、清管站、干线截断阀室、线路上各种障碍（水域、铁路、地质障碍等）的穿跨越段等部分组成。 P130

12、输气管道工艺设计主要内容主要包括管段的水力与热力计算、管段设计压力与压气站压比的确定、压气站的布站、压缩机组的配置、各种工艺站场的流程设计等方面的内容。P132

13、西气东输中国西部地区天然气向东部地区输送，主要是新疆塔里木盆地的天然气输往长江三角洲地区、珠三角地区。

14、油气储运系统包括矿场油气集输及处理、油气的长距离运输、各转运枢纽的储存和装卸、终点分配油库（或配气站）的营销、炼油厂和石化厂的油气储运系统。P1

二、简答题（70分）：

1、油气储运工程的任务是什么？

答：①原油、天然气的商品化—把油井、气井产物高效、节能地处理成合格的天然气、原油、水和固体排放物。

②各种油品与天然气的输送

③各种油品与天然气的储存与销售

④调节油气田的生产。

⑤实现国家的战略石油储备。

⑥国家成品油和天然气销售系统的安全、高效运行。

⑦城市燃气输配系统。

2、长距离输油管道的特点及其局限性有哪些？ P74~75

答：管道运输独特优点：（1）运输量大，可连续运行。（2）运费低，能耗少。（3）输油管道一般埋地，较安全可靠。且受气候环境影响小，对环境污染小。运输油品损耗率较铁路、公路、水路运输都低。（4）建设投资小，占地面积少。

局限性：（1）主要适用于大量、单向、定点运输，不如车、船运输灵活、多样。（2）在经济上，对一定直径的管道，有一经济合理的输送量范围。此外，对于一定的输油量，还有经济合理的最远输送距离的制约。（3）有极限输量的限制。对于已建成的管道，其最大输量受泵的性能、管子强度的限制。

对于加热输送管道，还存在最小输量的限制——输量减小时，管内原油温降加快，当输量小到一定程度时，油品进入下一个加热站前温度将降至安全极限以下。

3、改变输油泵站特性的方法 P92

答：改变输油泵站特性的方法有：

（1）改变运行的泵站数或泵机组数。这种方法适用于输量变化范围较大的情况。

（2）调节泵机组转速。这种方法一般用于小范围的调节。对于电动机驱动的离心泵，常采用变频调速的方法。

（3）更换叶轮。通过改变叶轮直径，可以改变离心泵的特性。这种方法主要用于调节后输量稳定时间较长的情况。

4、油气储运在国民经济中的地位 P8~9

答：油气储运系统不仅在石油工业内部是联系产、运、销的纽带，在全国以至国际范围内都是能源保障系统的重要一环。全球和我国均存在油气资源分布不均匀的问题，一方面资源大部分分布在远离消费中心的边缘地区，另一方面各国和地区的需求量又差别很大。面对这一供需矛盾，迫切需要一个可靠而巨大的油气储运系统来联系产地和消费中心。油气储运系统的可靠与否不仅影响国家经济建设的可持续发展，也制约区域经济平衡发展的重要因素。油气储运系统的不完善和故障，必然会给油气生产方消费方带来重大的经济损失。一旦发生战争，油料保障更是战争胜败的关键因素。

5、中国油气资源的现状

6、当前中国能源结构

中国是能源大国

一次能源总产量高：据统计，2000年中国一次能源总产量达10．9亿吨标准煤，居世界第三位能源消耗大国：2000年中国一次能源消耗达12．8亿吨标准煤，居世界第二位。

中国能源结构极不合理

7、中国石油天然气市场供需

答：（1）原油和天然气需求状况

a)自1993 年成为石油净进口国之后， 2003 年又一举超过日本成为世界第二大石油消费国，

石油消费增长强劲。

b)2004 年，全年能源消费总量 19.7 亿吨标准煤，比上年增长 15.2% 。其中，原油 2.9 亿吨，

增长 16.8% ；天然气 415 亿立方米，增长 18.5% 。

c)从中国石油消费的表观消费量看， 2004 年中国共消费原油 2.9 亿万吨，与 2003 年同比增

长 15.6%

d)对外依存度也逐步加大，从 2003 年的 36% 上升到 2004 年的 42% ，给我国经济的安全运

行施加了新的压力。

e)中国成品油的主要生产商是中国石油化工集团公司和中国石油天然气集团公司，占中国原油

加工总能力的 90% 以上。

f)汽油：2004 年汽油总体消费达到 4709.09 万吨，同比增长 17.26% 。从长期来看，车用燃

油消耗还有较大的上升空间。

g)煤油 2004 年民航用煤油和工业用煤油都有较大增长，使得表观消费量达到 1044.51 万吨，

比 2003 年增长 21.78% 。

h)柴油 :2004 年柴油消费量的迅速增长，主要是南方一些省份如广东由于电煤短缺，大量使用

柴油发电所致。

（2）我国石油消费量将从 2000 年的 2.3 亿吨增长到 2020 年的 5.2-5.5 亿吨；天然气消费量将由

目前的 245 亿立方米增长到 2020 年的 2000-2200 亿立方米。 2005-2020 年期间，国内石油天然气产量远远不能满足需求，且供需缺口越来越大。受国内石油资源的限制， 2010 年中国石油进口量将达到 2-2.4 亿吨， 2020 年将增加到 3.2-3.6 亿吨。 2010 年后中国石油对外依存度将超过 60% ，到 2020 年石油对外依存度将达到 70% 左右。

8、中国管道发展情况

答：根据资源状况和市场需求，我国已处于天然气管道建设高潮期。

预计未来５年中国石油还将投入１０００亿元资金建设多条油气管道，新建管道总长度将达到１５０００公里。其中，天然气管线将达到８０００公里，原油和成品油管线将分别达到３０００公里和４０００公里。

关于天然气管道

在未来十年内，我国天然气管道将建成“两纵、两横、四枢纽、五气库”，管道总长9627公里，总供气能力达1200亿立方米形成八个区域性输气管网。

就国家天然气发展总体规划看，在现有的 60 多个已通天然气城市的基础上，到 2005 年将发展到 140 个城市， 2010 年发展到 270 个城市， 21 世纪中期，全国 65% 的城市都将通上天然气。

中哈天然气管道：设计里程 3000 公里，年输气能力为 300 亿立方米 , 计划主要输送产自西哈州卡拉恰干纳克、阿德劳州田吉兹和哈属里海大陆架卡沙甘油气田的天然气。该管道走向为阿特劳 - 阿克纠宾 - 阿塔苏，再连接至中国的阿拉山口；其一期工程年输气能力为 100 亿立方米，将于 2009 年完工关于原油管道

沿长江原油管线正在施工中，预计２００６年将会投产，该管线将进口原油及胜利油田的原油送至沿长江的五个大炼厂，这样比船运节省了运费和能耗、减少空气污染而且能保证平稳运输。过去采用船运时，逢枯水季只能停运。

国在六十年代末，七十年代初兴建的第一批输送大庆油田原油、辽河油田原油、胜利油田原油等原油管线大部分已运行３０年左右，而且还在担负重要任务。对这些老管线的维护保养、确保安全运行，是我国管道工作者的责任。

关于成品油管线

预计未来１０年成品油绝大部分将采用管道运输。我国成品油运输长期依赖铁路，据有关资料，铁路运输占 70% 左右，而管道仅占 3% ，而国外 80% 的成品油是管道输送的。

成品油管道作为先进的运输方式的优越性：

减少环境污染、缓解运输压力、提高运输安全系数的作用，

管道运输有利于降低运销成本、提高经济效益。

管道输送油品损耗低，只有万分之五，而铁路运输损耗率是其 1 倍。管道运输费用明显低于铁路运输，铁路运输的综合单价为 0.1237 元 / 吨公里，管道项目在保证内部收益率 12% 的基础上，综合单价仅为 0.0772 元 / 吨公里，比铁路节约 45.7% 。

关于海洋石油管道

我国的海洋石油、天然气储量非常丰富。 20 世纪末，中国海洋石油总公司在渤海海域探明了储量极大的油气资源，先是蓬莱 19-3 油田，接着，一个个大油田浮出了海面。目前，中国海油已在渤海海域、东海海域、南海西部海域建成了 3 个大气田

管道的发展趋势

管道向着高钢级、大口径、高运行压力的方向发展

2002年我国开始在西气东输工程中使用X70钢级，比国外晚32年

2005年开始在冀宁联络线试用X80钢级，比国外首次在1995年使用X80钢级晚了10年

在2003年，国外管道X120钢级已经开始使用

管道的高强度既是安全性的需要，更是管道建设经济性的需要

在使用更高屈服应力管材和在更高运行压力的情况下，管材成本不是增加，反而下降。

同一管材压力越高，所需的管材壁厚越大。壁厚的增加减少了第三方损害的概率。因此管道压力越高越安全。

9、中国石油安全战略 P319~P320

答：（1）短期战略：石油战略储备。

a)国际上建设战略石油储备的经验和我国石油储运的技术已经成熟，可以较为经济地建设战略

石油储备。同时，我国也培养了一批在世界石油市场运作的人才，可以选择适当的时机扩大

储备规模。

b)四个战略储备库：黄岛、宁波、大连、镇海。

（2）中期战略：开展能源外交，拓展石油海外供应基地，强化海权，加强国际合作。

c)中东地区应成为我们开拓石油外交的首选地区

d)加强与中亚和俄罗斯的石油合作

e)投向加拿大石油市场

（3）长期战略：转变传统能源经济发展模式，新能源生产方式

f)世界石油供应将日渐拮据，世界对石油的需求也与日俱增

g)近 10 年来，每年新发现的石油储量很少超过 100 亿桶，而每年石油消费增长量却是这个数

字的 2 倍

h)石化能源日渐枯竭

i)氢能源、太阳能、水能等

（4）未来１５年，中国能源技术发展的主要方向是经济、高效、清洁利用和新型能源开发。氢能及燃料电池技术、分布式供能技术、快中子堆技术和磁约束核聚变等将是今后重点发展的前沿技术。

10、油气储运系统的主要经济规律 P11~15

答：（1）油轮远洋运输的弱点是受难以控制的外界事件的影响大，其突出优点是大运量时运费低，且随运距的变化不大。平均运距接近5000海里的超级油轮的运费大都在每桶1.5美元左右。（2）长距离油气管道的输送成本单价是按每吨·公里（对油）和每千标准立方米·公里（对气）来计算的，输送成本随输量的变化较大。（3）对原油管道而言，每一种管径都有一个输送成本单价最低的经济输量。输量越大、采用的管径越大，每吨公里的输送成本单价也越低。管径越小，经济输量越小，但其输送成本单价却越高。在相同的管径和输量下，输送距离越远，每吨油的运输费用也越高，运费占原油成本的比例也越大。因此，为使管道运输有较强的竞争力，当管道运输距离较远时，必须要有足够大的输量，才能使每吨油的运输费用不超过油价的某一比例。（4）长距离输气管道的经济规律与输油管道类似，其管输成本也随管径、输量和运距而不同。运距越远，要求的经济输量和管径也就越大。另外，按照输送等

热值的燃料计算，输气管道的输送费用要比输油管道贵得多，超过4000公里以上，LNG海运可能比陆上输气管道便宜。（5）在天然气的售价中运输费用所占比例可能超过气田气价，城市配气的费用也可能超过气田气价。

11、如何解决城市天然气“气荒”（调峰措施） P190

答：（1）供气方的主要措施：输气管段末段储气、储气库、储气罐或地下储气管束、调峰型LNG厂、引进LNG或LPG作为辅助气源等。其中，最主要的方法应是LNG调峰，即在城市建设天然气“调峰厂”，关键是解决天然气液化技术以及加大扶持开拓海外天然气液化市场。（2）用气方的主要措施:选择一些可切换多种燃料的大型工业企业作为调峰用户、要求居民燃气用户配置备用加热装置等。

12、天然气在我国能源结构中的战略意义

答：（1）探明储量稳步增民，产量快速上升。

（2）国际合作取得积极进展。我国积极开拓海外天然气勘探开发市场，不断加大海外资源引进力度。

截至2007底，已在8个国家拥有12个勘探开发合作项日，天然气权益剩余可采储量3 190亿立方米、权益产量约70亿立方米。结合国家能源陆上进口的三大通道，随着中俄、中缅、中亚3组5条管道天然气管道的建成投产，引进总规模每年约950亿立方米LNG。

（3）输配气系统逐步完善，安全平稳供气水平不断提高。

（4）消费快速增长，消费结构实现多元化。

（5）大然气将在满足能源需求、改善环境方而发挥战略性作用。加快发展天然气可有效缓解能源供需矛盾；规模利用天然气可改善大气环境、控制温室气体排放；发展天然气可缓解石油供应压力、提升国家能源安全系数。

13、输油管道水击的产生、危害及保护措施 P93~94

答：输油管道正常运行时，油品的流动基本上属于稳态流动，但由于开泵和停泵、阀门开启和关闭、泵机组转速调节、流程切换、管道中途卸油或注入油品等正常操作，以及因停电或机械故障保护而导致泵机组停运、阀门的误关闭、管道泄漏等事故，都会使流速产生突然变化，进入瞬变流动状态。由于液流的惯性作用，流速的突然变化将引起管内压力的突然上升或下降，即产生“水击”。

水击对输油管道的直接危害是导致管道超压，包括两种情况：一是水击的增压波（高于正常运行压力的压力波）有可能使管道压力超过允许的最大工作压力，引起强度破坏（管道破裂）；二是降压波（低于正常运行压力的压力波）有可能使稳态运行时压力较低的管段压力降至液体的饱和蒸汽压，引起液柱分离（在管路高点形成气泡区，液体在气泡下面流过），甚至使管道失稳变形。对于建有中间泵站的长距离管道，减压波还可能造成下游泵站进站压力过低，影响下游泵机组的正常吸入。

管道水击保护措施主要有泄放保护及超前保护。泄放保护是在管道一定地点安装专用的泄压阀，当水击增压波导致管内压力达到一定极限时，通过阀门泄放出一定量的油品，从而消弱增压波，防止水击造成危害。超前保护是在产生水击时，由管道控制中心迅速向有关泵站发出指令，各泵站采取相应的

保护动作，以避免水击造成危害。

14、输油管道SCADA主要组成及各部分主要功能 P94~96

答：主要组成有：控制中心计算机系统、远程终端装置（RTU）、数据传输及网络系统、应用软件四部分。各部分主要功能：（1）主计算机功能：监视各站的工作状态及设备运行情况，采集各站数据和状态信息，发现异常时发出报警信息；根据操作人员或控制软件的要求向RTU发出操作指令，对各站的设备进行遥控；提供有关管道系统运行状态的图形显示及历史资料的比较及趋势显示；记录及打印各站的主要运行参数及运行状态报告；记录管道系统所发生的重大事件的报警、操作指令等；运行有关的应用软件。（2）RTU主要功能：过程变量巡回检测和数据处理；向控制中心报告经选择的数据和报警；提供运行状态、工艺流程、动态数据的画面、图像显示、报警、存储、记录、打印；除执行控制中心的命令外，还可以独立进行工作，实现PID及其它控制；实现流程切换；进行自诊断，并把结果报告控制中心；给操作人员提供操作记录和运行报告。

15、影响顺序输送混油量的因素 P99~100

答：①雷诺数的影响：雷诺数越小，混油长度越长，混油量越大。

②输送次序对混油量的影响：油品交替时，粘度小的油品顶替粘度较大的油品产生的混油量大于交替次序相反时的混油量。

③管道首站初始混油量的影响：在输油首站或中间输入点，两种油品交替时的流程切换将产生一定的混油（称初始混油）。初始混油量的大小取决于切换油罐的速度、泵吸入管道的布置和泵站排量。

④中间泵站对混油量的影响：输送过程中，混油段通过中间站或分输站时，由于站内管道的存油、站内管阀件的扰动以及过泵剪切等的影响，混油长度也会增加。因此，顺序输送管道应采用密闭输油方式运行，并尽量简化中间站流程。

⑤停输对混油量的影响：停输时，管内液体的紊流脉动消失，被输送液体之间的密度差成为产生混油的主要因素。在密度差的作用下，混油段横截面上的油品会在垂直方向上产生运移。较轻的油品向上运动，较重的油品向下运动。如果停输时混油段正在高差大的山坡地段且密度大的油品正处在高处时，在密度差的作用下，混油量会较大的增加。

16、减少顺序输送混油量的措施 P101

答：（1）改进工艺设计：在工艺设计上采取“从泵到泵”的工艺流程，而不是采取“从罐到罐”和“旁接罐”工艺流程，可以减少在中间泵站油罐的混油。在设计上，应尽量不用变径和复管，尽可能减少支盲管。在设计上，应采取措施消除翻越点。因为翻越点后，自流管线将会出现不满流，流速增加，将使混油量增加。在工艺上，采用各种隔离措施将前后油品隔开，可以减少油品的混合。常用的隔离措施有：机械隔离器、液体隔离器。

（2）正确操作：为了减少混油，应确保在紊流状态下输送，而且雷诺数应尽可能高，杜绝在层流状态下输送。合理组织顺序输送次序对减少顺序输送混油是十分重要的，在满足质量要求的前提下，应将粘度相近的油品安排在一起，以减少混油。尽量减少油罐切换的时间，减少初始混油，有利于减少混油。更换油品时，应做好周密部署，不允许停输，因为长时间的停输会由于扩散的继续而使混油量增加。不得已停输时，应尽量使混油段位置停在平坦的地段，并关闭线路上混油段两端的阀门。切忌在重油在上轻油在下的大落差地段，因为这会使混油量剧增。

17、输气管段中形成天然气水合物的内因和外因 P145~146

答：输气管段中形成天然气水合物的内因（必要条件）：（1）必须有液态水与天然气接触（2）天然

气中的水蒸气分压等于或超过在水合物体系中与天然气的温度对应的水的饱和蒸汽压（3）天然气的温度必须等于会低于其在给定压力下的水合物形成温度。

外因：（1）高流速、气流扰动或压力脉动（2）出现小的水合物晶种（3）天然气中含有硫化氢和二氧化碳，因为这两种酸性气体比烃类气体更容易溶于水。

18、防止输气管段中形成天然气水合物及消除水合物的方法 P146~148

答：（1）干燥脱水。它是防止水合物生成的最彻底、最有效的方法，在天然气储运系统中的应用也最为广泛，特别是干线输气管道几乎必须采用这种方法。

（2）添加水合物抑制剂。它既可以用于防止水合物生成，也可以用于消除已形成的水合物。这类措施的机理可解释为：一方面，在水合物抑制剂（几乎均为液体）与液态水混合后可以降低水合物形成温度，从而破坏形成水合物的温度压力条件；另一方面，水合物抑制剂可以吸附天然气中的一部分水蒸气，从而破坏形成水合物的水分条件。

（3）加热。这种方法的意图是使天然气的温度提高到水合物形成温度以上，从而破坏形成水合物的温度压力条件。

（4）清管。清管一方面可以清除管道中积聚的液态水，从而破坏形成水合物的水分条件；另一方面可以清除管道中已经形成的水合物，从而消除可以促使新的水合物形成的晶种。

19、离心式压缩机运行时喘振和滞止的成因与危害 P160

答：喘振和滞止是离心式压缩机的两种非正常工况，在压缩机运行过程中应避免这两种非正常工况出现。压缩机入口体积流量下限为喘振流量，上限为滞止流量。当入口体积流量低于相应的喘振流量时，压缩机叶轮进、出口处的气体流量和压力会出现大幅度脉动，并导致压缩机产生强烈振动和噪音，这种现象称为喘振。喘振对压缩机十分有害，对其密封、轴承、叶轮会造成较大损害，在严重的情况下甚至会使整台压缩机及与之相联的设备与管道遭受破坏，从而造成严重的压气站事故。当压缩机在一定转速下的入口体积流量高于相应的滞止流量时，气流在叶轮流道中的流动损失相当大，以至于压缩机的排出压力并不高于吸入压力，这种现象称为滞止或堵塞。

20、绘图简述埋地管线外加电流阴极保护法的原理 P217

答：外加电流阴极保护就

是给埋地管线施加外电流以

抑制其原来存在的腐蚀电

流。如图，用导线将管线与

直流电源的负极相连，将一

个外加的辅助阳极埋入地

下，与电源的正极相连。其

所构成的外加电流从辅助阳

极流入管线，使管线金属发生阴极极化，抑制了原来的腐蚀电流使管线得到保护。 管道保护电流辅助阳极

电源