油氣管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)

＊陳歆月

（東營(yíng)市青德工程設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司 山東 250000）

引言

隨著能源需求的大幅增長(zhǎng)，油氣儲(chǔ)運(yùn)業(yè)務(wù)快速發(fā)展。我國(guó)建設(shè)了許多主要的油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施，包括西氣東輸?shù)奈?/3段、中亞油氣管道和中緬油氣管道。西北、東北、西南和近海地區(qū)的四條戰(zhàn)略油氣管道已基本建成。

油氣儲(chǔ)運(yùn)管道網(wǎng)絡(luò)的可靠性、安全監(jiān)控和腐蝕防護(hù)將是未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵方向。油氣儲(chǔ)運(yùn)維護(hù)工作不僅要考慮油氣儲(chǔ)運(yùn)自身的維護(hù)工作，還要考慮油氣儲(chǔ)運(yùn)管道周?chē)P(guān)鍵的維護(hù)，避免出現(xiàn)洪澇、坍塌等自然災(zāi)害對(duì)管道的損壞。

1.油氣管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)研究進(jìn)展

(1)油氣管道運(yùn)行維護(hù)關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)展

在“十三五”期間，我國(guó)逐步提高了石油和天然氣管道的運(yùn)行效率以及關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化水平。開(kāi)展了多項(xiàng)油氣管道運(yùn)行維護(hù)關(guān)鍵技術(shù)的研究工作，并且在國(guó)際上也發(fā)揮著重要的影響。控制運(yùn)營(yíng)的油氣管道網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了大型油氣管道網(wǎng)絡(luò)的智能化管理和運(yùn)營(yíng)，管道網(wǎng)絡(luò)負(fù)載優(yōu)化率達(dá)到95%，開(kāi)發(fā)了緩蝕劑以降低天然氣的阻力。

(2)油氣管道安全維護(hù)的進(jìn)展

油氣管道安全維護(hù)對(duì)油氣的儲(chǔ)運(yùn)具有重要的影響，因此，我國(guó)不斷加大對(duì)油氣管道安全維護(hù)技術(shù)的研究，已經(jīng)建立了以風(fēng)險(xiǎn)預(yù)管理為中心的油氣管道安全維護(hù)體系。為了解決螺旋焊縫缺陷的檢測(cè)和評(píng)估問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一系列高分辨率的漏磁檢測(cè)器，并形成了一系列的檢測(cè)和評(píng)估技術(shù)，例如超聲波導(dǎo)波技術(shù)、泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)等。基于壓力波和流量平衡的方法避免油氣儲(chǔ)運(yùn)管道的泄漏，其預(yù)測(cè)精度在90%以上。

除此之外，先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)也逐漸應(yīng)用在油氣管道安全維護(hù)中，自動(dòng)管道巡檢機(jī)器人可以高效的識(shí)別管道的安全故障，并根據(jù)程序員預(yù)先設(shè)計(jì)的程序指令，對(duì)油氣管道進(jìn)行必要的維修和保養(yǎng)。油氣管道巡檢機(jī)器人在發(fā)現(xiàn)油氣管道存在安全隱患時(shí)，會(huì)準(zhǔn)確的記錄故障發(fā)生的位置，并通過(guò)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，傳遞給相應(yīng)的管理人員，為油氣管道的維護(hù)爭(zhēng)取了大量的時(shí)間，有效保證了油氣管道的安全、可靠運(yùn)行。

(3)油氣管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性

為了提高陸上油氣管道運(yùn)輸?shù)恼麄€(gè)生命周期，我國(guó)相關(guān)部門(mén)積極與國(guó)外專(zhuān)家溝通、交流，制定了多個(gè)ISO和NACE國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，包括災(zāi)難風(fēng)險(xiǎn)管理和管道防腐涂料的剝離強(qiáng)度測(cè)試方法，有效保證了油氣管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性。

除此之外，還建立了大型復(fù)雜天然氣管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性總體框架和管道網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維系統(tǒng)，結(jié)合管網(wǎng)中各種工況的特點(diǎn)，建立了缺陷管段、壓縮機(jī)、閥門(mén)等的可靠性計(jì)算模型，為建立未來(lái)的可靠性管理系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。在油氣行業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，化學(xué)藥劑是不可或缺的生產(chǎn)材料。化學(xué)藥劑具有十分復(fù)雜的物理和化學(xué)性質(zhì)，需要采取專(zhuān)業(yè)的管理技術(shù)和方法，如果管理不當(dāng)，很容易引發(fā)安全問(wèn)題。所以，要構(gòu)建化學(xué)藥劑安全管理信息系統(tǒng)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

(4)主要設(shè)備本地化

國(guó)產(chǎn)20MW電動(dòng)壓縮機(jī)組和40-48英寸大直徑全焊接球閥已完全本地化，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷。56英寸的球閥即將完成工廠測(cè)試、2500kW油泵和14臺(tái)油氣管道國(guó)產(chǎn)化設(shè)備通過(guò)了工廠評(píng)估，性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品等級(jí)，軸向高通量漏磁檢測(cè)儀和大口徑高壓攻絲機(jī)已完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)目標(biāo)，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到或超過(guò)國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品水平。成功開(kāi)發(fā)了PCS（管道控制系統(tǒng)）V1.0軟件，實(shí)現(xiàn)了油氣儲(chǔ)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模數(shù)據(jù)管理，可以滿足石油和天然氣管道的集中控制需求。油氣管道設(shè)備的本地化不光體現(xiàn)在整體設(shè)備上，在關(guān)鍵油氣管道零部件上，也取得了很大的進(jìn)展，很多企業(yè)都具備了自主研發(fā)和生產(chǎn)的實(shí)力，與國(guó)外的關(guān)鍵零部件制造企業(yè)相比，我國(guó)的油氣管道自主品牌的售后服務(wù)和價(jià)格都有很大的優(yōu)勢(shì)。

2.油氣管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)我國(guó)油氣管道運(yùn)行維護(hù)的內(nèi)外部環(huán)境可以發(fā)現(xiàn)，未來(lái)幾年我國(guó)將繼續(xù)建設(shè)華東至俄羅斯航線、中俄第二原油管道、陜京第四管道。

油氣儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)將更加專(zhuān)注于油氣儲(chǔ)運(yùn)的維護(hù)工作，也將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)技術(shù)的支持。與此同時(shí)，也為油氣儲(chǔ)運(yùn)創(chuàng)新發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，形成了專(zhuān)業(yè)化人才培養(yǎng)的良好局面。先進(jìn)的油氣管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的研發(fā)，需要一個(gè)強(qiáng)大的綜合研究團(tuán)隊(duì)和大型的測(cè)試平臺(tái)，而我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，也為油氣儲(chǔ)運(yùn)運(yùn)行維護(hù)的研究工作提供了經(jīng)濟(jì)保障。我國(guó)各級(jí)政府對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的安全空前關(guān)注，對(duì)外部利益的需求日益增加，確保了油氣儲(chǔ)運(yùn)的安全和需求的持續(xù)增長(zhǎng)。

我國(guó)東部到俄羅斯的許多天然氣管道已經(jīng)擴(kuò)展到更復(fù)雜的環(huán)境和地區(qū)，并且油氣管道系統(tǒng)也得到擴(kuò)展以允許更多的操作和控制，操作技術(shù)得到了進(jìn)一步提高，保證了油氣儲(chǔ)運(yùn)業(yè)務(wù)的穩(wěn)定發(fā)展。

在油氣化工行業(yè)中，化學(xué)藥劑的應(yīng)用范圍十分廣泛，普遍在運(yùn)輸、采集、天然氣鉆探等過(guò)程中采用，屬于化學(xué)助劑。其貫穿整個(gè)油氣生產(chǎn)過(guò)程，可以提升產(chǎn)量和效率。雖然化學(xué)藥劑在油氣化工行業(yè)中發(fā)揮了十分巨大的作用，但化學(xué)藥劑也十分容易引發(fā)安全事故。

統(tǒng)計(jì)顯示，超過(guò)80%的化學(xué)藥劑安全事故都是因?yàn)楣芾聿划?dāng)所引起的，這些事故可以在發(fā)生前預(yù)防和規(guī)避，但由于安全管理不足、措施不當(dāng)，所以造成許多事故問(wèn)題無(wú)法規(guī)避。為了提升化學(xué)藥劑的安全管理質(zhì)量和水平，應(yīng)該將管理工作貫穿到整個(gè)生命周期之中，對(duì)事故進(jìn)行全面的分析，明確潛在的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，并建設(shè)安全管理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)信息化管理，全面提升安全管理的質(zhì)量和效率。

3.油氣管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)發(fā)展建議

(1)加強(qiáng)油氣大型管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性研究

與管道本身的安全性不同，管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性是基于對(duì)管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，而該功能是油氣管道網(wǎng)絡(luò)的最終目標(biāo)，必須要綜合考慮石油和天然氣管道、服務(wù)基站、儲(chǔ)氣設(shè)施等因素的影響。

石油和天然氣管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性研究，將是未來(lái)10到15年的研究重點(diǎn)，油氣管道運(yùn)維企業(yè)要為設(shè)備單元和管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立一套完整的可靠性理論和評(píng)估系統(tǒng)，并研究可靠性改進(jìn)技術(shù)解決方案。通過(guò)建立油氣管道運(yùn)行維護(hù)的輔助技術(shù)和管理系統(tǒng)，以提高天然氣供應(yīng)的可靠性。

(2)油氣管道運(yùn)行維護(hù)安全監(jiān)控技術(shù)

為了防止人為和機(jī)械損壞造成的小泄漏和減速的現(xiàn)象，需要建立高精度的監(jiān)測(cè)、預(yù)警、保護(hù)和處理地質(zhì)災(zāi)害（例如地震、多年凍土、黃土和山崩）的技術(shù)系統(tǒng)。油氣管道長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)增加管道中的腐蝕缺陷，并增加發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，隨著全國(guó)高壓電力線和電氣化鐵路建設(shè)的加快，油氣管道網(wǎng)絡(luò)平行于高壓電力線，電氣化鐵路和城市地鐵鋪設(shè)或穿越而產(chǎn)生漂移電流，會(huì)干擾油氣管道網(wǎng)絡(luò)中的陰極保護(hù)系統(tǒng)。另外，近年來(lái)，一些管道已經(jīng)逐漸暴露于腐蝕之下，并且沒(méi)有有效的解決方案。因此，在“十四五”期間，油氣管道運(yùn)行維護(hù)安全監(jiān)控技術(shù)研究的重點(diǎn)應(yīng)放在發(fā)展復(fù)雜的干擾防護(hù)和內(nèi)部腐蝕防護(hù)技術(shù)上。

(3)油氣管道運(yùn)行維護(hù)節(jié)能和智能管網(wǎng)技術(shù)

自2020年以來(lái)，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)低迷，對(duì)石油公司生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)帶來(lái)了不小的壓力，需要技術(shù)創(chuàng)新以降低成本和提高效率。在“十四五”期間，有必要不斷跟蹤國(guó)產(chǎn)化設(shè)備的質(zhì)量和應(yīng)用的有效性，改善性能指標(biāo)，并著重于壓縮機(jī)組的維護(hù)和緊急維修技術(shù)的發(fā)展。智能管道網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將最先進(jìn)的信息技術(shù)（例如云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)）帶入管道管理，并將其與管道操作期間收集的各種數(shù)據(jù)集成在一起，以進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和運(yùn)用。

在油氣管道網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度和運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整各種功能，最終建立高度智能化、信息化的油氣管道管理系統(tǒng)。

4.結(jié)束語(yǔ)

油氣管道的安全高效運(yùn)行不僅關(guān)系到企業(yè)自身的發(fā)展，而且關(guān)系到國(guó)家能源供應(yīng)的發(fā)展。因此，應(yīng)該繼續(xù)加強(qiáng)和改善油氣管道人才團(tuán)隊(duì)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)，優(yōu)化科技資源配置，深化科技改革，加強(qiáng)油氣大型管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和安全性研究，推動(dòng)油氣管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的健康穩(wěn)定發(fā)展。