氣田內(nèi)部集輸多管敷設(shè)間距剖析

彭 旭 趙鍇棟 陳敬民 祝 疆 王 非

中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司，四川 成都 610041

0 前言

土庫(kù)曼斯坦南約洛坦氣田是目前世界上最大的整裝氣田之一，產(chǎn)品氣規(guī)模達(dá)400×108m3/a，其中100×108m3/a規(guī)模的地面建設(shè)工程EPC項(xiàng)目由中國(guó)石油川慶鉆探公司承擔(dān)，包括集輸、凈化處理、外輸三大部分及相關(guān)配套工程。業(yè)主為土庫(kù)曼斯坦國(guó)家石油公司康采恩。因此要求本工程建設(shè)除采用國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn)和在土庫(kù)曼斯坦注冊(cè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（包括中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）外，還應(yīng)遵守土庫(kù)曼斯坦相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

氣田集輸集氣管道走廊帶內(nèi)敷設(shè)有多根管道，包括集氣管道、氣田水管道、凝析油管道、燃料氣管道及供水管道。通過(guò)工程實(shí)例，對(duì)比研究中國(guó)和土庫(kù)曼斯坦兩國(guó)關(guān)于多管敷設(shè)間距的標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容及最終實(shí)施方案，介紹兩種不同設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想在工程中的實(shí)際應(yīng)用。

1 中國(guó)設(shè)計(jì)方案及理念

根據(jù)南約洛坦氣田集輸工程[1]工藝需要，從預(yù)處理廠至處理廠的輸送管道共8條：2條DN700集氣管道、 2條DN80凝析油管道、1條DN200給水管道、2條DN100氣田水管道和1條DN80燃料氣管道，8條管道并行敷設(shè)30 km。由于管道較多，按中國(guó)輸氣管道的設(shè)計(jì)理念[2]和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用同溝敷設(shè)方案進(jìn)行管道敷設(shè)設(shè)計(jì)，可節(jié)省工程投資、便于施工和運(yùn)行管理、節(jié)約用地及保護(hù)環(huán)境。管道敷設(shè)布置見(jiàn)圖1。

圖1 管道同溝敷設(shè)布置圖

中國(guó)輸氣管道設(shè)計(jì)安全指導(dǎo)思想?yún)⒖济绹?guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ASME B31.8《輸氣和配氣管線系統(tǒng)》[3]理念，即控制管道本質(zhì)安全。其原則是嚴(yán)格控制管道及其構(gòu)件的強(qiáng)度和嚴(yán)密性，并貫穿到整個(gè)建設(shè)全過(guò)程。用控制管道的強(qiáng)度來(lái)確保管線系統(tǒng)的安全，從而為周?chē)?gòu)筑物提供安全保證。

2 土庫(kù)曼斯坦設(shè)計(jì)理念

土庫(kù)曼斯坦因歷史原因，在油氣工程建設(shè)領(lǐng)域大部分仍然沿用蘇聯(lián)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系。CHи П 2.05.06-85*《大型管線》[4]是蘇聯(lián)1985年為建設(shè)西伯利亞管道而編制的，現(xiàn)已作為管道設(shè)計(jì)與施工的指導(dǎo)性規(guī)范，蘇聯(lián)很多油氣規(guī)范都以此為依據(jù)。

CHиП 2.05.06-85*《大型管線》在輸氣管道建設(shè)中保證安全的指導(dǎo)思想為控制安全距離。雖然該規(guī)范對(duì)輸氣系統(tǒng)管道強(qiáng)度有一定要求，但主要是控制管道與周?chē)?gòu)筑物的距離，以此為周?chē)?gòu)筑物提供安全保證。基于該指導(dǎo)思想，同時(shí)以ASME B31.8《輸氣和配氣管線系統(tǒng)》未在土庫(kù)曼斯坦注冊(cè)為由，土庫(kù)曼斯坦否認(rèn)了中國(guó)的設(shè)計(jì)方案，并提出根據(jù)管徑的大小分開(kāi)布置，不能同溝敷設(shè)。由于管間距最寬達(dá)14 m，造成管線施工量增大，且中國(guó)的設(shè)計(jì)方案已按管道強(qiáng)度控制自身安全，因此中國(guó)設(shè)計(jì)方不接受土庫(kù)曼斯坦提出的修改意見(jiàn)。

3 解決方案探討

a）土庫(kù)曼斯坦要求按CHи П 2.05.06-85* 《大型管線》中第3.18條執(zhí)行，即“在同一管線走廊中平行敷設(shè)的管線之間的最小距離，除3.21條之規(guī)定外，應(yīng)按：輸氣管線、輸油管線和成品油管線埋地敷設(shè)并執(zhí)行CH 452-73要求?！?/p>

CH 452-73《干線管道征地標(biāo)準(zhǔn)》系蘇聯(lián)天然氣工業(yè)部編制，部長(zhǎng)會(huì)議國(guó)家建設(shè)委員會(huì)于1973年審議通過(guò)，其中第4條規(guī)定：“為鋪設(shè)兩條及多條平行地下干線管道而臨時(shí)征用的施工帶的寬度應(yīng)當(dāng)?shù)扔谝粭l管道施工帶的寬度加上最邊緣兩條管道中心線之間的距離。相鄰兩條管道中心線之間的距離應(yīng)當(dāng)按照表1選取?！毕噜徆艿篱g距見(jiàn)表1。

表1 相鄰管道間距表

但CHи П 2.05.06-85*《大型管線》在前言中規(guī)定：“不適用敷設(shè)于城市和其它居民點(diǎn)區(qū)域中的管線，敷設(shè)于海洋和礦場(chǎng)內(nèi)的管線，輸送介質(zhì)會(huì)腐蝕金屬管子或溫度低于-40 ℃的天然氣、原油、成品油和液化烴氣管線?！币虼?，該規(guī)范不適用于集輸工程。

b）采用蘇聯(lián)規(guī)范BCH 51-3-85（51-2.38-85）《礦場(chǎng)鋼質(zhì)管線設(shè)計(jì)》[5]第5.4條中規(guī)定：“允許將同一用途、公稱(chēng)直徑等于小于300 mm的管線敷設(shè)在一起（同溝敷設(shè)）。同溝敷設(shè)管線的數(shù)量由設(shè)計(jì)確定。管線同溝敷設(shè)時(shí)，它們之間的距離要以施工維修時(shí)施工質(zhì)量和施工安全為條件，但凈距離不得小于0.5 m”。

由于本工程集氣管道直徑為DN700，該規(guī)范僅規(guī)定了公稱(chēng)直徑等于小于300 mm的管道可以同溝敷設(shè)，沒(méi)有明確規(guī)定大于300 mm管道是否能同溝敷設(shè)。

c）為此，中國(guó)設(shè)計(jì)方再次研究了國(guó)內(nèi)和國(guó)際上以控制管道自身安全性為設(shè)計(jì)理念的相關(guān)規(guī)范GB 50251-2003《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 20350-2005《油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]以及ASME B31.8《輸氣和配氣管線系統(tǒng)》。研究發(fā)現(xiàn)規(guī)范對(duì)管道間距均未做要求，根據(jù)國(guó)內(nèi)油氣建設(shè)工程的經(jīng)驗(yàn)，同溝管道間的間距通常只考慮便于施工和維修管理要求。

中國(guó)石油天然氣股份有限公司天然氣與管道分公司2010年編制的《油氣管道并行敷設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)定》[7]中對(duì)凈化氣管道同溝敷設(shè)間距做了相關(guān)要求，要求相鄰管道間距1.2～15 m。

d）基于上述蘇聯(lián)規(guī)范的不適用性和不明確性，康采恩認(rèn)為該問(wèn)題已超出其自身技術(shù)能力范圍，以信函的方式請(qǐng)求土庫(kù)曼斯坦油氣設(shè)計(jì)研究院確定，這也是南約洛坦項(xiàng)目唯一一個(gè)提交第三方仲裁解決的問(wèn)題。該設(shè)計(jì)院認(rèn)真研究后，提出如下方案：“直徑不大于300 mm、具有相同用途的管線在同一管溝內(nèi)敷設(shè)時(shí)其間距應(yīng)不小于0.5 m；直徑為Φ426～Φ720 mm的相鄰管線軸線間距應(yīng)為9 m”。由此可以看出，該方案是綜合了BCH 51-3-85（51-2.38-85）《礦場(chǎng)鋼質(zhì)管線設(shè)計(jì)》和CHи П 2.05.06-85*《大型管線》中的相關(guān)內(nèi)容，其指導(dǎo)思想仍是以間距控制安全。

為保證工程項(xiàng)目的順利實(shí)施，在工程量增加不多的前提下中國(guó)設(shè)計(jì)方最終同意了土庫(kù)曼斯坦的方案。調(diào)整后的集氣管道同溝敷設(shè)布置見(jiàn)圖2。

圖2 調(diào)整后管道同溝敷設(shè)布置圖

4 其他工程實(shí)例

在本項(xiàng)目的其他單體工程中，同樣遇到了類(lèi)似問(wèn)題：

a）在外輸管道工程中，Φ1 420 mm管道與凝析油管道同溝敷設(shè)10 km；外輸末站出站有2條Φ1 420 mm管道與土庫(kù)曼斯坦已建管道相連接，并行250 m。原設(shè)計(jì)方案均采用同溝敷設(shè)，應(yīng)土庫(kù)曼斯坦要求，根據(jù)CHи П 2.05.06-85*《大型管線》第3.18條和CH452 -73《干線管道征地標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，同溝敷設(shè)管道間距均調(diào)整為 15 m[8]。

b）在水源站工程中，由土庫(kù)曼斯坦確定的站址外50 m處有2條土庫(kù)曼斯坦已建管道（DN500和DN700）。在水源站基本建成時(shí)，土庫(kù)曼斯坦提出執(zhí)行CHи П 2.05.06-85*《大型管線》中的規(guī)定，要求水源站距離天然氣管道150 m。為此中國(guó)設(shè)計(jì)方對(duì)已建管道進(jìn)行改線處理，滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)論

隨著我國(guó)在中亞地區(qū)天然氣管道建設(shè)的大力發(fā)展，為避免管道同溝敷設(shè)在設(shè)計(jì)、建設(shè)中因中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的差異造成的大量修改，以工程實(shí)例強(qiáng)調(diào)執(zhí)行蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的當(dāng)?shù)貒?guó)的要求，從而對(duì)我國(guó)在中亞地區(qū)的天然氣管道建設(shè)提供借鑒。為更科學(xué)、更安全、更有理論依據(jù)地確定管道并行間距，建議今后類(lèi)似工程可采用相關(guān)軟件對(duì)管道并行工況進(jìn)行模擬，判斷管道發(fā)生爆裂時(shí)對(duì)并行管道徑向穩(wěn)定性及爆裂掀開(kāi)土壤后對(duì)并行管道產(chǎn)生直接熱輻射的影響。為管道并行設(shè)計(jì)間距提供科學(xué)的理論依據(jù)，進(jìn)一步提升管道安全性。

[1]陳敬民. 土庫(kù)曼斯坦南約洛坦氣田100×108m3/a商品氣產(chǎn)能建設(shè)工程（地面工程部分）內(nèi)部集輸及配套工程 內(nèi)部集輸工程（SYBD-2/1-13GT-GS-01）[R]. 成都：中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司，2011.Chen Jingmin. Turkmenistan South Yolotan Gas Field 100×108m3/a Commodity Gas Productivity Construction Project (Surface Engineering Design) Internal Gathering and Transportation and Auxiliary Engineering Design Internal Gathering and Transportation System (SYBD-2/1-13GTGS-01)[R]. Chengdu: China Petroleum Engineering Co.,Ltd. Southwest Company, 2011.

[2]GB 50251-2003，輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].GB 50251-2003, Code for Design of Gas Transmission Pipeline Engineering[S].

[3]ASME B31.8，輸氣和配氣管線系統(tǒng)[S].ASME B31.8, Gas Transmission and Distribution Piping Systems[S].

[4]CHи П 2.05.06-85*，大型管線[S].CHи П 2.05.06-85*, Large-Scale Pipeline[S].

[5]BCH 51-3-85（51-2.38-85），礦場(chǎng)鋼質(zhì)管線設(shè)計(jì)[S].BCH 51-3-85（51-2.38-85）, Oil Field Steel Pipeline Design Standards[S].

[6]GB 50350-2005，油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范[S].GB 50350-2005, Code for Design of Oil-Gas Gathering and Transportation Systems[S].

[7]中國(guó)石油天然氣股份有限公司天然氣與管道分公司. 油氣管道并行敷設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)定[R]. 北京：中國(guó)石油天然氣股份有限公司天然氣與管道分公司，2010.PetroChina Natural Gas and Pipeline Company. Design Regulation for Oil and Gas Pipelines Laid in Parallel[R].Beijing: PetroChina Natural Gas and Pipeline Company,2010.

[8]祝 疆，陳敬民. 前蘇聯(lián)大型管道標(biāo)準(zhǔn)在南約洛坦天然氣外輸工程中的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè)，2012, 32(7): 1-4.Zhu Jiang, Chen Jingmin. Application of the Former Soviet Union's Large-Scale Pipeline Standard in the CNPC South Yolotan Natural Gas Transmission Projects[J]. Natural Gas Industry, 2012, 32(7): 1-4.