油氣管道泄漏與儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)研究

周家堯，楊福，安龍生，王正偉，李博涵

(國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道有限責(zé)任公司蘭成渝輸油分公司，四川 綿陽(yáng) 621700)

0 引言

石油和天然氣是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中必不可少的關(guān)鍵能源物質(zhì)。油氣有效應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，生產(chǎn)生活都離不開油氣的使用，如：家用廚房做飯、飯店后廚的運(yùn)營(yíng)、海上船只的航行燃料以及交通運(yùn)輸工具的燃油使用都離不開油氣，所以對(duì)油氣管道泄漏以及運(yùn)輸過(guò)程中的儲(chǔ)存技術(shù)的研究是十分重要的。與此同時(shí)，分析管道泄漏的原因以及儲(chǔ)存技術(shù)的提高極為緊迫，文章對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行研究分析，對(duì)加強(qiáng)管道應(yīng)急處理和儲(chǔ)存技術(shù)研究，提高油氣運(yùn)輸有效性水平具有較重要的意義。

21世紀(jì)以來(lái)，在油氣運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，保證管道質(zhì)量和管道安全性是儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的關(guān)鍵，有效解決管道運(yùn)輸過(guò)程中的腐蝕和外界因素影響，可以更好地提高儲(chǔ)運(yùn)的效率，對(duì)于避免污染環(huán)境具有重要的意義。目前，全球科技和創(chuàng)新，科技領(lǐng)域革命的進(jìn)行，能源的改變和智能的革命對(duì)人類社會(huì)以及未來(lái)發(fā)展產(chǎn)生了一定深遠(yuǎn)的影響。而油氣的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)也要緊跟時(shí)代的發(fā)展，保障人類生命財(cái)產(chǎn)安全是至關(guān)重要的，適當(dāng)?shù)牟捎孟冗M(jìn)的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，減少油氣在運(yùn)輸過(guò)程中的非必要事件的發(fā)生，提高運(yùn)輸有效率和安全性，油氣儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)要緊跟時(shí)代發(fā)展，搶抓新機(jī)遇，迎接新挑戰(zhàn)，在新的變革中發(fā)揮更大的作用，為人民的生活質(zhì)量提供安全保障起到一定積極的作用[1]。

1 當(dāng)前油氣運(yùn)輸和儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的發(fā)展概述

1.1 油氣儲(chǔ)運(yùn)的特點(diǎn)

油氣是當(dāng)今世界使用量最多的，是人類生產(chǎn)生活比較重要的能源物質(zhì)，所以對(duì)油氣的開采，應(yīng)該做到可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)態(tài)勢(shì)。并且對(duì)油氣的運(yùn)輸，我們應(yīng)該在運(yùn)輸過(guò)程中保障除了外界環(huán)境影響因素以外，其他影響因素的安全檢測(cè)落實(shí)，保證運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中的安全性和有效性。然而對(duì)天然氣的運(yùn)輸是比較困難的，因?yàn)樘烊粴獾奶攸c(diǎn)是揮發(fā)較快且容易爆炸。與此同時(shí)，天然氣是廣大居民生活必備的燃?xì)庵?，做飯、洗澡，部分新能源汽車的燃料也是天然氣，所以在社?huì)不斷發(fā)展的過(guò)程中，天然氣應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，所以對(duì)如何儲(chǔ)存天然氣，降低運(yùn)輸過(guò)程的成本是我們目前需要解決的問(wèn)題之一[2]。

1.2 我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)的現(xiàn)狀

我國(guó)地處幅員遼闊，而且地形比較復(fù)雜多樣，無(wú)論是從南部和北部，還是從西部到東部都有完全不同的地理結(jié)構(gòu)以及各地的氣候變化不同，都會(huì)對(duì)一些項(xiàng)目的落成造成一定的阻礙。就比如我國(guó)目前設(shè)置的西氣東輸項(xiàng)目，由于西部地區(qū)的緯度較高，自然環(huán)境比較惡劣，當(dāng)?shù)氐脑缤頊夭钶^大，而東部地區(qū)的條件與其完全不同，所以在西氣東輸項(xiàng)目啟動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行管道的施工以及儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中技術(shù)的應(yīng)用時(shí)就需要多方面、多角度考慮，再加上從西部到東部地形比較復(fù)雜，橫跨高原、山地、平原等，地形不同，都會(huì)造成工程施工過(guò)程的難度增加。與此同時(shí)，在西部地區(qū)部分地表多為凍土層，油氣管道在運(yùn)輸過(guò)程中，容易受到外界因素的影響。例如，在部分地表凍土層以及氣候干燥，氣溫差別比較大，這會(huì)容易造成管道熱脹冷縮，導(dǎo)致油氣管道的破裂現(xiàn)象出現(xiàn)，更容易提高油氣管道泄漏的可能性，以及對(duì)儲(chǔ)存過(guò)程中的安全性問(wèn)題造成了一定的危險(xiǎn)。

2 油氣管道在運(yùn)輸過(guò)程中的泄漏原因

2.1 外力影響

油氣管道在運(yùn)輸過(guò)程中的泄漏主要受到三種外力方面的影響分別是管道占?jí)?、第三方施工破壞和打孔盜油。

2.1.1 管道占?jí)?/p>

油氣管道一般是埋在地下，少部分會(huì)因考慮各方面因素設(shè)置到地表上面。當(dāng)?shù)叵掠蜌夤艿赖纳戏酱嬖谝欢ǖ慕ㄖ锘蛘呤沁`規(guī)建筑的時(shí)候，那么會(huì)對(duì)管道有一定程度的損壞。因?yàn)橛捎诘鼗鶕p壞下沉，其下沉的升降不均勻，那么就會(huì)對(duì)管道的壓力和作用力不一樣而導(dǎo)致管道造成一定損壞，甚至破裂。

2.1.2 第三方施工破壞

在施工的過(guò)程中管道放置以及外界機(jī)器的低壓和損壞，容易將管道形成一定程度的破壞，例如推土機(jī)、挖掘機(jī)、鉆穿管道管網(wǎng)等操作不當(dāng)就會(huì)造成管道的擠壓變形和漲裂。這就是通過(guò)第三方施工大機(jī)器損壞管道問(wèn)題的出現(xiàn)原因。

2.1.3 打孔盜油

油氣在輸送的過(guò)程中，管道設(shè)計(jì)的線路具有一定的合理性和規(guī)劃性。而不法分子通過(guò)對(duì)管道線路的研究以及受利益的驅(qū)使和誘惑，在管道上方鑿孔，私自安裝油氣輸送支路，秘密地將油氣通過(guò)油罐車輸送到其他地方。這一行為不僅造成了油氣管體的破裂，還會(huì)使油氣的質(zhì)量急劇下降，甚至容易造成油氣爆炸和環(huán)境污染問(wèn)題。這不僅會(huì)對(duì)油氣的質(zhì)量造成一定的污染，還會(huì)對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大的損失，不利于安全性的保障[3]。

2.2 油氣管道的腐蝕情況分析

2.2.1 環(huán)境因素造成的腐蝕

油氣管道一般是埋在地下，少部分會(huì)因考慮各方面因素設(shè)置到地表上面，主要是考慮到使用環(huán)境、本身管道的性質(zhì)、氣候條件、工程選擇地址的條件、氣候的變化、所選擇的管材是否符合標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)造成油氣管道的腐蝕。正常來(lái)說(shuō)，管道材質(zhì)多為碳素鋼管制成，進(jìn)行無(wú)縫鋼管和焊接鋼管的工藝制造，而且使用的鋼材也會(huì)具有一定的硬度，即便受到外界的沖力以及作用力，其也會(huì)保持一定的安全性。但是，由于人類社會(huì)的發(fā)展，空氣以及土壤中的化學(xué)物質(zhì)含量越來(lái)越高，所以對(duì)一些不可知的化學(xué)物質(zhì)，由于長(zhǎng)時(shí)間作用在油氣管道的周圍或者是附著在表面上會(huì)對(duì)其造成一定的腐蝕性，如果沒(méi)有及時(shí)處理和檢測(cè)，對(duì)土壤會(huì)造成一定的污染。與此同時(shí)，在海洋中設(shè)立的油氣管道，就會(huì)容易造成海洋污染，其中的狀況可能更為嚴(yán)重，造成不可挽回的損失。

現(xiàn)在我們生活的環(huán)境日新月異，自然的變化也多元化起來(lái)。那么油氣管道工程的設(shè)計(jì)和地址的選擇、氣候的變化、所選定的管材也需要克服自然環(huán)境的影響。地表土壤中存在對(duì)油氣管道起到嚴(yán)重腐蝕作用的多種化學(xué)物質(zhì)，大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)是硫酸鹽和硫，對(duì)埋于地下的管道金屬表面進(jìn)行腐蝕。此外，在海洋水底下的油氣管道也會(huì)受一定化學(xué)物質(zhì)的影響，例如鹽作用，從而形成油氣的泄漏。相比之下，海洋管道受到腐蝕較陸地上的更為嚴(yán)重，造成的損失也比陸地管道的大。

2.2.2 管道內(nèi)的輸送物質(zhì)含有腐蝕性

在油氣管道運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，不免會(huì)摻雜一些雜質(zhì)，其物質(zhì)本身可能會(huì)存在腐蝕性等，這些雜質(zhì)無(wú)論是在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中還是在資源開采過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生一定的威脅。而且在油氣運(yùn)輸中的油氣含量不可能百分之百全是純油氣，開采的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生一定的雜質(zhì)，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，部分雜質(zhì)附著在油氣管道的管體內(nèi)壁上。首先其本身具有腐蝕性，反而大量的雜質(zhì)造成堆積，就會(huì)對(duì)油氣管道內(nèi)壁形成腐蝕作用，與此同時(shí)，附著的雜質(zhì)也不能對(duì)其有效地清除。另外，在實(shí)際油氣運(yùn)送過(guò)程中，水蒸氣還可能與一些化學(xué)物質(zhì)、雜質(zhì)同時(shí)附著在油氣管道內(nèi)壁。油氣管道內(nèi)溫度一旦升高，附著在內(nèi)壁的水蒸氣和其他化學(xué)物質(zhì)在一定條件就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，油氣管道內(nèi)壁就會(huì)受到一定的腐蝕。所以當(dāng)油氣負(fù)責(zé)人員發(fā)現(xiàn)管道外部出現(xiàn)漏點(diǎn)的時(shí)候，就為時(shí)已晚，造成油氣質(zhì)量也會(huì)受到一定的影響。

2.2.3 環(huán)境影響

在油氣管道運(yùn)輸和儲(chǔ)運(yùn)的過(guò)程中，環(huán)境影響是比較大的。因?yàn)榈乩斫Y(jié)構(gòu)的不同，也會(huì)影響油氣管道的設(shè)置和運(yùn)輸?shù)挠行?。由于氣候的差異，?huì)影響土壤的質(zhì)量和土層的熱脹冷縮的變化。例如東北地區(qū)比較寒冷，氣溫在冬季的時(shí)候會(huì)達(dá)到-30、-40 ℃，這就會(huì)使埋在土壤中的油氣管道，在溫度較低的情況下受冷漲裂，而且如果管道一旦崩開，就會(huì)造成油氣的泄漏[4]。

3 油氣管道儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展情況

我國(guó)地理環(huán)境中，地勢(shì)比較復(fù)雜，因?yàn)楦鱾€(gè)地區(qū)環(huán)境都比較特殊，氣候也不同，會(huì)對(duì)油氣運(yùn)輸工作的順利開展造成一定的障礙。例如，高原地區(qū)的凍土層常年積雪，地表堅(jiān)硬，這提高了油氣管道的規(guī)劃和鋪設(shè)的難度。

目前，我國(guó)的油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)已經(jīng)在原有的基礎(chǔ)上結(jié)合我國(guó)的地理環(huán)境以及技術(shù)的支撐和實(shí)際情況取得了一定的進(jìn)步，但是也出現(xiàn)了一定的問(wèn)題，例如控制油氣運(yùn)輸過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)就是其中問(wèn)題之一。天然氣混合物的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)也出現(xiàn)了各種各樣的問(wèn)題，因?yàn)樘烊粴獠灰變?chǔ)存，而且揮發(fā)性比較快，所以對(duì)于油氣儲(chǔ)存的技術(shù)研究過(guò)程是相對(duì)比較困難的。

4 油氣管道泄漏與儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展研究

4.1 地下水封洞庫(kù)

在油氣的運(yùn)輸和儲(chǔ)存的過(guò)程中，除了利用傳統(tǒng)的油罐車或者是油罐儲(chǔ)存，也會(huì)考慮到成本和外界環(huán)境因素的影響。目前，對(duì)上述問(wèn)題采用了一種全新的形式進(jìn)行解決，就是地下水封洞庫(kù)，通過(guò)用地下水封洞庫(kù)來(lái)對(duì)石油或者是天然氣進(jìn)行儲(chǔ)存，主要就是通過(guò)地下水封洞庫(kù)對(duì)油氣一定的保護(hù)。當(dāng)油氣需要開采時(shí)，可以將儲(chǔ)存的油氣進(jìn)行加工處理，就可以直接使用了，這不僅可以有效地降低成本，而且也提高了就地儲(chǔ)存的原則[5]。

4.2 吸附儲(chǔ)氣技術(shù)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，儲(chǔ)存的技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，各國(guó)都在大力開采和研究新型的油氣儲(chǔ)存技術(shù)。例如吸附儲(chǔ)氣技術(shù)，它主要通過(guò)活性炭吸附劑輸入到一定的儲(chǔ)氣容器中，利用物理學(xué)的方法使容器內(nèi)的氣體和吸附劑二者之間產(chǎn)生一定的物理作用。通過(guò)吸附儲(chǔ)氣，有效降低了燃?xì)獾南?，?duì)零散的天然氣也能進(jìn)行有效的回收和儲(chǔ)存。因此，未來(lái)有著廣闊的發(fā)展前景和利用率，這樣可以大大增加天然氣的使用量。

4.3 油氣混輸理論與技術(shù)

在油氣混輸技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，主要是對(duì)油氣運(yùn)輸狀況進(jìn)行準(zhǔn)確定位，這就需要一定的理論技術(shù)支撐。目前對(duì)多相流動(dòng)態(tài)計(jì)算的計(jì)算機(jī)軟件的支撐比較缺乏。那么對(duì)于先進(jìn)國(guó)家來(lái)說(shuō)，比較先進(jìn)的油氣技術(shù)以及我國(guó)設(shè)計(jì)油氣混輸技術(shù)過(guò)程中，都在技術(shù)水平上存在一定的不足，然而目前相對(duì)比較缺乏支撐，對(duì)先進(jìn)國(guó)家的油氣存儲(chǔ)容積已經(jīng)達(dá)到了5 000～ 6 000 m3，而對(duì)目前我國(guó)的容器容量?jī)H有300 m3。所以一旦油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)落后或者油氣運(yùn)輸過(guò)程工作操作技術(shù)使用不恰當(dāng)，就會(huì)造成油氣管道的破裂，油氣外泄，就會(huì)對(duì)人類的生活和生產(chǎn)造成一定的威脅[6]。

5 提高油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)防止管道泄漏方法與策略

5.1 完善油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)

在油氣儲(chǔ)運(yùn)的過(guò)程中，要設(shè)立相應(yīng)的系統(tǒng)體系進(jìn)行運(yùn)行，而油氣運(yùn)輸過(guò)程中的系統(tǒng)方式和方法也是多種多樣的，常見(jiàn)的運(yùn)輸方式主要是兩種：管道外輸送和管道內(nèi)輸送兩種方式。其中，管道外輸送方式就是可以利用輪船、火車或者是專用的油罐車來(lái)運(yùn)送，這就保障了油罐的安全性；另外還有一種就是在管道內(nèi)運(yùn)輸過(guò)程中，施加一定的外界壓力和特殊物質(zhì)，提高中心地點(diǎn)提取油氣的有效率，增強(qiáng)油氣使用率。目前我國(guó)油氣運(yùn)輸系統(tǒng)已經(jīng)有了很大的提高，部分油氣場(chǎng)建立了智能化的系統(tǒng)和自動(dòng)化的技術(shù)，能夠?qū)?chǔ)運(yùn)的油氣實(shí)施多種技術(shù)相結(jié)合，施加一定的效能技術(shù)，將腐蝕性降到最低，保證油氣管道的使用壽命，不斷完善油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，利用這些技術(shù)就可以保障油氣運(yùn)輸過(guò)程中的安全[7]。

5.2 對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的重要部件實(shí)行定期檢查

天然氣和油氣管道的安全與生活息息相關(guān)，而且油氣在輸送過(guò)程中，如果發(fā)生泄漏，會(huì)造成人員傷亡和污染，嚴(yán)重影響了人們的生產(chǎn)生活問(wèn)題。所以最重要的問(wèn)題是對(duì)油氣管道泄漏以及儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的提高，采取一定的安全解決方法，從而達(dá)到油氣管道運(yùn)輸?shù)挠行浴?/p>

除了對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的不斷完善以外，還要對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)的裝備進(jìn)行定期的檢查，對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)相應(yīng)磨損、損壞的零部件進(jìn)行更換。與此同時(shí)，確保壓力源在油氣運(yùn)輸過(guò)程中，處于完全隔開的狀態(tài)，使內(nèi)部的壓力完全釋放出壓縮機(jī)。對(duì)設(shè)備的檢查，首先應(yīng)該斷開主電路的開關(guān)，保障整體斷電，并要求其他的操作人員禁止對(duì)其進(jìn)行隨意操作，必須嚴(yán)格按照油氣裝備使用準(zhǔn)則進(jìn)行正確操作，同時(shí)保證工作人員的安全。

5.3 提高油氣儲(chǔ)存安全性

油氣管道的儲(chǔ)存技術(shù)是使用油氣運(yùn)輸過(guò)程中比較關(guān)鍵的一環(huán)，而從現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展來(lái)看，對(duì)吸附儲(chǔ)存技術(shù)的應(yīng)用和使用，需要克服一定程度的困難。吸附儲(chǔ)存技術(shù)適用范圍廣，適合項(xiàng)目較多，吸附儲(chǔ)存技術(shù)中的天然氣吸附的使用過(guò)程中要對(duì)其原料進(jìn)行處理，提高油氣儲(chǔ)存安全性，例如活性炭的再次使用和天然氣后續(xù)凈化和處理的問(wèn)題，這都需要實(shí)地的實(shí)驗(yàn)和解決，保證油氣儲(chǔ)運(yùn)的安全。

5.4 天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)

天然氣水合物相關(guān)的運(yùn)輸技術(shù)包括水庫(kù)儲(chǔ)運(yùn)和鹽庫(kù)儲(chǔ)運(yùn)以及吸附性技術(shù)。天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)油氣時(shí)，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)，加入適當(dāng)?shù)奶烊粴馑衔?，利用天然氣化合物?lái)提高油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的安全，可以減少油氣的揮發(fā)，這樣可以對(duì)管道腐蝕的降低起到一定的作用，不僅能夠提升工作效率，還能延長(zhǎng)油氣管道的使用壽命[8]。

5.5 提高油氣管道檢測(cè)技術(shù)

對(duì)油氣管道檢測(cè)以及其特征，通過(guò)對(duì)不同油氣管道各自的特點(diǎn)進(jìn)行比較。因在油氣管道上分設(shè)了光纖傳感器，當(dāng)油氣泄漏的時(shí)候，通過(guò)光纖傳感器就可以傳到光纖傳感器的電腦客戶端，根據(jù)光纖聲波受到干擾，就會(huì)導(dǎo)致光波相位變化，從而收到管道的振動(dòng)信號(hào)，精確確定管道泄漏的具體位置，找到管道泄漏問(wèn)題的解決措施，避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

5.6 油氣混合運(yùn)輸技術(shù)

油氣混合運(yùn)輸技術(shù)目前已經(jīng)得到海上以及陸地兩者的實(shí)踐，油氣混合運(yùn)輸技術(shù)使用了海洋海底油氣的運(yùn)輸條件，能夠通過(guò)油氣混合運(yùn)輸技術(shù)和智能油氣運(yùn)輸系統(tǒng)相互配合，可以保障油氣運(yùn)輸和儲(chǔ)存工作的順利進(jìn)行，確保運(yùn)輸管道靈活的使用[9]。

5.7 采用現(xiàn)代科技加強(qiáng)管道檢測(cè)

社會(huì)科技的不斷發(fā)展，把現(xiàn)代科技應(yīng)用到管道檢測(cè)中去的現(xiàn)象也是比較常見(jiàn)的。對(duì)于管道運(yùn)輸過(guò)程中，可以采用現(xiàn)代科技對(duì)實(shí)施過(guò)程加強(qiáng)檢測(cè)，進(jìn)行24 h監(jiān)測(cè)，利用傳感器和無(wú)線電技術(shù)設(shè)置油氣管道傳感器。通過(guò)傳感器的精確定位，可以找到泄漏點(diǎn)，立即通過(guò)無(wú)線電攔截，通知工作人員進(jìn)行維護(hù)和搶修，那么就可以減少管道的損害，提高技術(shù)的實(shí)用性和可靠性[10]。

6 結(jié)語(yǔ)

天然氣和油氣管道的安全與我們的生活息息相關(guān)，而且油氣在輸送過(guò)程中，如果發(fā)生泄漏會(huì)造成人員傷亡和環(huán)境污染，嚴(yán)重影響人們的生產(chǎn)生活，所以眼下最重要的問(wèn)題是對(duì)油氣管道泄漏以及儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的提高，采取一定的安全解決方法，從而達(dá)到油氣管道運(yùn)輸?shù)挠行浴?/p>

綜上所述，有關(guān)油氣運(yùn)輸和儲(chǔ)存問(wèn)題在我們生產(chǎn)和生活中是比較重要的，而且油氣是重要的能源材料和物質(zhì)，如果一旦在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)泄漏問(wèn)題，不僅會(huì)影響環(huán)境也會(huì)影響生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，更要采取積極引導(dǎo)更有效、更方便的技術(shù)來(lái)提高過(guò)程的穩(wěn)定性和工作安全效率，采取有效油氣儲(chǔ)運(yùn)方式，改善油氣泄漏等安全問(wèn)題，減少管道被腐蝕，加強(qiáng)管道檢測(cè)技術(shù)，延長(zhǎng)管道使用時(shí)間。