石油天然氣長輸管道路由選擇與施工技術(shù)

呂曉強(qiáng)(四川石油天然氣建設(shè)工程有限責(zé)任公司，四川 成都 610000)

0 引言

建國初期，我國的科學(xué)技術(shù)十分落后，石油稀缺，很難保障正常的工業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展。自大慶油田成功開發(fā)，我國才正式邁出了油田開發(fā)的第一步。最初并不是用長管道運(yùn)輸石油，不僅整個石油運(yùn)輸過程充滿危險，而且也造成了石油資源的大量浪費(fèi)。石油是一種易燃易爆品，但我國最初的運(yùn)輸工具卻十分落后。直至從石油中提煉出了天然氣，運(yùn)輸工作變得更加困難，在此情況下，長輸管道應(yīng)運(yùn)而生，顯著降低了石油天然氣的運(yùn)輸風(fēng)險，提高了運(yùn)輸效率，解決了大批量石油、天然氣長途運(yùn)輸?shù)膯栴}。

1 石油天然氣長輸管道路由選擇的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

1.1 選擇原則

GB 50252—2015《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》與GB 50251—2015《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》中針對路由線路明確提出了選線原則：管道的線路應(yīng)該充分考慮沿線交通、水利、城市、工礦業(yè)、電力等建設(shè)情況，以及地質(zhì)、環(huán)境、氣象、水文特點，通過詳細(xì)分析與技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的比較最終確定線路。中間站、大型穿越/跨越工程的位置應(yīng)該符合管道線路的總體走向，也可以根據(jù)特殊情況局部調(diào)整。管道需要避開城市水源區(qū)、火車站、軍事設(shè)施、機(jī)場、工廠、國家級自然保護(hù)區(qū)、國家重點文物保護(hù)單位等特殊區(qū)域。

1.2 管道與建筑物/構(gòu)筑物的最小安全距離

敷設(shè)石油天然氣管道的過程中，難免會經(jīng)過建筑物，沿線也不可避免的忽悠房屋建筑、公路、鐵路等設(shè)施。根據(jù)GB/T 21448—2008《鐵制管道外腐蝕控制規(guī)范》《原油、天然氣長輸管道與鐵路相互關(guān)系的若干規(guī)定》、GB/T 21448—2017《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》《關(guān)于處理石油管道和天然氣管道與公路相互關(guān)系的若干規(guī)定(試行)》、DL/T5092—1999《110 kV～500 kV架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中均規(guī)定了埋地原油、成品油管道和沿線各類建筑物、構(gòu)筑物、高壓電離線的安全距離如下：密集房屋、城鎮(zhèn)居民點15.0 m；碼頭、機(jī)場、大型/中型水庫20.0 m；水工建筑物、工廠20.0 m; 大橋、渡口100.0 m；鐵路用地范圍線3.0 m；公路用地范圍線、中橋、小橋、涵洞50.0 m；光纜與電纜10.0 m；其他沒有采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)措施的輸油、氣管道10.0 m；軍工廠、易燃易爆品的倉庫、軍事設(shè)施則與相關(guān)部門協(xié)商。此外，埋地輸油管道和沿線架空電線的最小安全距離分別為：110 kV-4.0 m、220 kV-5.0 m、330 kV-6.0 m、500 kV-7.5 m.

2 石油天然氣長輸管道路由選擇

2.1 綜合考慮各種因素

沿線的交通、水電、自然環(huán)境、地形特點、城市規(guī)劃、人流量、生態(tài)環(huán)境等因素都是長輸管道路由選擇時應(yīng)該充分考慮的。路由的選擇除了要盡量控制成本之外，還要保證沿線施工的安全性。綜合考慮相關(guān)參數(shù)，盡可能讓線路的覆蓋范圍更廣。

2.2 調(diào)整特殊的線路段

規(guī)劃整體線路之前，首先要明確線路的基本走向，然后再結(jié)合實際情況，考慮特殊位置來進(jìn)行局部調(diào)整。比如有的線路施工過程中要經(jīng)過大面積的水域，導(dǎo)致施工難度提高，如果不采取有效措施，還可能對水環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致當(dāng)?shù)厮临Y源的流失。還有一些線路經(jīng)過山區(qū)，施工前應(yīng)詳細(xì)了解當(dāng)?shù)氐卣鸬陌l(fā)生頻率。在鋪設(shè)特殊路段的線路時，應(yīng)綜合考慮施工成本、施工難度、施工進(jìn)度、施工質(zhì)量等各種因素，最終做出最合理的選擇，保證管道施工的安全性。

2.3 局部規(guī)劃

在必要情況下，可以重新規(guī)劃局部管道方向與線路，保護(hù)管道無法直接穿越的景區(qū)、重點文物保護(hù)區(qū)等區(qū)域。在鋪設(shè)長輸管道時，應(yīng)注意不要給周圍的自然環(huán)境造成干擾和破壞，必要時可做好環(huán)境保護(hù)措施，避免在人員密集、水網(wǎng)密集的區(qū)域鋪設(shè)管道，以減少外界因素對施工造成的影響，還能節(jié)約施工成本，降低施工難度。路由的選擇還要充分考慮當(dāng)?shù)氐慕煌ìF(xiàn)狀，利用交通條件為施工提供方便。

2.4 安全第一

長輸管道屬于高危設(shè)施，有可能出現(xiàn)燃燒爆炸、泄漏污染等危害極大的重大事故，嚴(yán)重威脅人們的生命財產(chǎn)安全，還會破壞沿線植被、水域等生態(tài)環(huán)境。盡管公共安全與生態(tài)安全是石油天然氣長輸管道路由選擇時需要重點考慮的內(nèi)容，但在實際的規(guī)劃階段，仍然有可能存在安全隱患。為此，管道應(yīng)該盡可能避開人口密集、生態(tài)敏感、正在規(guī)劃建設(shè)的區(qū)域以及水源保護(hù)地，并提前做好安全施工的防護(hù)措施[1]。

3 長輸管道路由選擇方案的實例分析

以成都彭州石化基地——雙流機(jī)場的輸油管道為例，開始鋪設(shè)管道的位置是彭州市石化基地的成品油庫，出站后一直沿著東南方向鋪設(shè)，經(jīng)過成都市東部，最后抵達(dá)成都市南部的雙流機(jī)場行有油庫。該管道沿線經(jīng)過了彭州、新都、青白江、廣漢、龍泉驛以及雙流，全場170 km。計劃長輸管道基本不會經(jīng)過城鎮(zhèn)建設(shè)用地，管道自成都市域的東部經(jīng)過，避開了成都西部分布著大量河道水渠的都江堰一帶，以及重要的水廠。其中有150 km的管道和其他管道共享成樂輸油干管、石化基地污水干管以及現(xiàn)役航油管道等廊道，其余20 km的管道主要沿著高速路與城市道路鋪設(shè)。

4 石油天然氣長輸管道的施工技術(shù)

4.1 影響施工的因素分析

4.1.1 自然環(huán)境

管道如果需要穿越山區(qū)，則需要開挖隧道，在管道經(jīng)過濕地、凍土等區(qū)域時，應(yīng)該重點改善惡劣的自然環(huán)境。因此在實際施工中，往往需要使用專業(yè)的技術(shù)和設(shè)備來克服環(huán)境因素。

4.1.2 管道連接安裝技術(shù)

長輸管道的連接距離很長，而且會受到自然環(huán)境的影響以及技術(shù)條件的制約，因此管道在管溝開挖、管溝回填以及管道轉(zhuǎn)角、銜接過程中都可能出現(xiàn)困難。

4.1.3 監(jiān)管制度

建設(shè)長輸管道的材料需要具有良好的強(qiáng)度、抗腐蝕性以及持續(xù)的恒溫溫度。施工時還應(yīng)合理選擇施工技術(shù)，制訂完善的監(jiān)管制度，以保證施工的順利進(jìn)行。鑒于長輸管道施工的特殊性，很難有一套完善的監(jiān)管體系可以覆蓋施工的整個過程[2]。

4.2 施工技術(shù)的應(yīng)用

4.2.1 綜合考察施工環(huán)境，穩(wěn)定自然因素

在長輸管道施工過程中，自然環(huán)境是重要的影響因素。為了維持管道建設(shè)的穩(wěn)定性，在設(shè)計施工方案時應(yīng)該充分考慮管道經(jīng)過的區(qū)域，根據(jù)區(qū)域的環(huán)境特點來選擇管道施工方式。比如完成長輸管道的設(shè)計方案后，建設(shè)單位還需要成立環(huán)境探勘與方案規(guī)劃團(tuán)隊，根據(jù)設(shè)計思路，結(jié)合管道需要經(jīng)過區(qū)域的環(huán)境特點來制訂改進(jìn)措施。工作小組需要深度調(diào)查管道穿越區(qū)域的環(huán)境特點，收集相關(guān)資料。如果從資源原產(chǎn)點出發(fā)，則管道很可能會經(jīng)過凍土地區(qū)。為了保證長輸管道可以順利挖掘管溝，在運(yùn)輸石油天然氣的過程中維持溫度的穩(wěn)定，工作小組需要根據(jù)凍土特點來采取物理或者化學(xué)解凍措施，解凍后應(yīng)立刻挖掘管溝、安裝運(yùn)輸管道、填埋管溝。在凍土條件下施工，應(yīng)該為管道做好保暖措施，注意管道的埋深，保證石油天然氣運(yùn)輸過程中能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2.2 管道焊接

長輸管道的鋪設(shè)路線長，通常都會采用分節(jié)點的操作方式，然后利用合理的焊接技術(shù)將各個節(jié)點連接在一起。長輸管道的施工中，焊接技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，而且技術(shù)要求較高，焊接部位相對脆弱，很容易出現(xiàn)裂縫，造成石油天然氣泄漏，由此引發(fā)各種安全事故。傳統(tǒng)焊接技術(shù)的焊縫比較小，容易造成焊接寬度太大的問題，而且無法保證焊接位置承受壓力的能力，焊接部位很容易在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)裂縫，埋下安全隱患。因此應(yīng)該慎重選擇焊接技術(shù)，考慮焊接技術(shù)的成本，且要操作簡單，能夠保證焊接質(zhì)量。下向焊接是焊接管道的常用技術(shù)，性能良好，能保證焊接部位有足夠的承受壓力的能力，不容易出現(xiàn)裂縫[3]。

4.2.3 管道防腐

運(yùn)輸石油天然氣的過程中，內(nèi)部的雜質(zhì)與外部的微生物很容易造成管道腐蝕，最終導(dǎo)致管道無法正常使用，讓管道出現(xiàn)裂縫，存在泄漏風(fēng)險。比如石油中含有的雜質(zhì)會與管道材料產(chǎn)生反應(yīng)，對管道造成腐蝕。通常會在管道內(nèi)噴涂防腐涂層以及緩蝕劑來防止管道腐蝕，從內(nèi)部、外部兩方面著手，能夠盡可能的降低管道受腐蝕的風(fēng)險。而且，管道腐蝕后還可能形成裂縫，需要采取補(bǔ)口措施，通常選擇石英砂來去除銹跡，然后局部噴砂處理，再用焊接技術(shù)補(bǔ)口，讓管道具有良好的防腐蝕能力。

4.2.4 保持管道的干燥

施工結(jié)束后，需要對管道進(jìn)行干燥處理。首先應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求明確管道干燥標(biāo)準(zhǔn)，保證管道能夠正常、安全的完成運(yùn)輸石油天然氣工作。重點處理管道的焊接部位，保證管道沖刷區(qū)域足夠干燥，以免影響整體施工。除此之外，干燥處理還能延長管道的使用壽命，減少安全事故。

4.2.5 加強(qiáng)惡劣條件下管道的施工質(zhì)量管理

長輸管道線路長，施工過程中難免會遇到惡劣環(huán)境，比如水域或者沖刷地段。越是惡劣的環(huán)境條件，對管道施工質(zhì)量的要求就越高，因此需要質(zhì)量更加優(yōu)質(zhì)的管子，并做好河道中管道的防護(hù)措施，保證兩個河床之間的管道足夠穩(wěn)固，并且要進(jìn)一步增強(qiáng)兩岸河床的穩(wěn)定性，保證水域不會受到污染[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，石油天然氣長輸管道路由的選擇與施工需要綜合考慮環(huán)境、地理位置、城市建設(shè)、生態(tài)建設(shè)等多種因素。合理選擇施工技術(shù)，在保證施工效率與施工質(zhì)量、施工安全的基礎(chǔ)上，又能盡可能地節(jié)約施工成本，減少對周邊環(huán)境的影響。同時還要做好管道的焊接與防腐措施，保證管道的運(yùn)輸安全性。