作者：辛艳萍,彭朋,史培玉
出版社：石油工业出版社
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油气管道输送试读：
第二版前言
本书第一版自2012年7月出版以来，受到了广大石油高职高专院校师生的普遍赞誉和好评。随着近年来油气管道运输行业的发展，为保证教材的系统性和前沿性，2017年4月，中国石油大学胜利学院、大庆职业学院、承德石油高等专科学校、东营职业学院等多所高校的教师和来自中石化胜利油田的油气管道运输运行管理方面的专家集聚一堂，就本书的修订进行了深入研讨，达成了修订共识。
本次修订遵循“能力为本，学以致用，系统优化，求真纳新”的原则，根据油气管道运输领域的生产实际和工艺特点，重新规划了内容架构和章节体系，具体体现在以下6个方面：（1）由原来的七章合并为五章，使章节体系分布更加合理，层次更加清晰。（2）第一章中增加了世界及我国油气管道的发展现状及趋势分析，增加了油气管道勘察设计概述。（3）在章节分布上综合考虑油气管道输送工艺的特点，将第一版中的“等温输油管道”和“加热输油管道”章节进行合并，作为第二版中的第二章“原油输送管道”。（4）将油气管道的安全管理等内容合并成第五章，囊括了油气管道输送的风险管理、腐蚀与防护、检测与维修技术、智能化运行等内容，使全书的知识体系更加完整。（5）工艺计算相关内容均根据行业规范进行相应更新。（6）更新了各章的思考题。
全书由辛艳萍、彭朋、史培玉任主编，李洪言、翟克平、李天宇任副主编。第一章由中国石油大学胜利学院辛艳萍、大庆职业学院彭朋编写；第二章由中国石油大学胜利学院辛艳萍、李洪言、李天宇编写；第三章由承德石油高等专科学校翟克平编写；第四章由中国石油大学胜利学院李天宇、李洪言、辛艳萍编写；第五章由大庆职业学院彭朋、中国石油大学胜利学院辛艳萍编写；中石化胜利油田油气集输总厂史培玉专家提供现场资料。全书由辛艳萍统稿，由东营职业学院孙士铸担任主审。
由于编者水平有限，书中难免存在不足甚至谬误，真诚地希望读者批评指正。编者2018年4月
第一版前言
本书是由石油工业出版社组织编写的石油高职规划教材，是根据2010年12月召开的石油高职院校油气储运技术专业和城市燃气工程技术专业教学与教材规划研讨会的精神，按照2011年5月召开的《油气管道输送》编写大纲审定会确定的编写大纲编写的。
本书在内容的取舍上突出了应用性，在难点处，通过引入专业标准、规范，工程案例等在教学中的应用，帮助读者理解和应用 ；在重点处，通过例题分析协助教学 ；每节后设置的思考题和训练题，可帮助读者及时对本节内容进行复习总结和应用训练；例题与训练题均选取于工程案例，并尽量使两者相互联系，以加强教学与训练的实用性。
在内容的编排上，既考虑了全书内容的完整性，又考虑了各章内容的相对独立性，以便于不同教学需求的选用。第一章较系统地介绍了国内外油气管道输送发展的历史和现状、油气管道输送的特点及构成；第二章至第五章分别介绍了等温输油管道、加热输油管道、顺序输油管道和天然气输送管道的工艺参数计算和生产运行管理等内容；第六章和第七章分别介绍了油气输送管道的腐蚀与防护、检测与维修等内容。各章均可作为独立的教学单元使用。
由于本书兼顾了教学、培训、工程应用的需要，所以可作为油气储运技术及相关专业的教学用书，又可作为油气管道企业的员工培训用书，也可作为从事油气管道输送工作的技术人员、管理人员和操作人员的参考书。
本书共七章，第一章、第四章由山东胜利职业学院王光然编写，第二章由天津工程职业技术学院孙晓娟编写，第三章由天津石油职业技术学院倪善鑫编写，第五章由山东胜利职业学院高文伟编写，第六章由延安职业技术学院高静编写，第七章由胜利油田纯梁采油厂彭松水编写。全书由王光然主编并统稿，由教授级高级工程师蔡春知担任主审。
由于编者水平有限，书中难免存在缺点甚至谬误，真诚地希望读者批评指正。编者2012年3月第一章 绪论第一节 油气管道输送概述
油气管道是连接油气资源和生产、生活的桥梁纽带，是保障能源供应主要通道，事关国家能源安全；油品、天然气等管输介质具有易燃易爆特性，事关群众生命安全健康。近年来，随着我国经济的快速发展，我国对能源的需求日益增长，油气管道高速发展，基本实现了全国骨干线联网，涉及千家万户的民生之本。管道运输对国民经济起着非常重要的作用，被誉为国民经济的动脉。
油气储运的历史，最早可以追溯到公元前200多年的秦汉时期。《华阳国志》记载，蜀郡采气煮盐，将竹节打通连接起来输送天然气，称之为“火笕”，输送卤水的则称之为“水笕”（图1-1、图1-2）。图1-1 卤水过笕图图1-2 管道制作图一、世界油气管道的发展现状及趋势1．世界输油管道发展历史
原油管道最早可追溯至1863年，美国宾夕法尼亚州铺设了一条长约2.5mi的铁质输油管道，依靠输油泵把石油推到500英尺的斜坡上获取动力。
1941年美国加入第二次世界大战，为了保证能源的供给和躲避敌人的袭击，大规模建设埋地管道被提上日程。具有代表性的管道有：“Big Inch”管道——起点得克萨斯州，终点为宾夕法尼亚州，管径610mm，干线2018km，支线357km。“Little Big Inch”管道——起点得克萨斯州，终点新泽西州和宾夕法尼亚州，管径510mm，干线2374km，支线385km。自此，欧美开始了大规模的输油管道建设。图1-3为1943年Big Inch管道施工现场。图1-3 1943年Big Inch管道施工现场
现代输油管线建设中具有代表性的经典管道如下：（1）美国的阿拉斯加输油管道。美国的阿拉斯加输油管道（图1-4）是世界上第一条进入北极地区的输油管道。起自北坡普拉德霍湾，终于阿拉斯加湾瓦尔迪兹，1977年建成，全长1281km，管径483英寸，输量13250m/h；采用X60－X70钢材，90%为直缝钢管；681km架空敷设，100mm厚绝热层保温；600km埋地敷设；沿途设11座增压站，密闭不加热输送，管道直径1220mm，设计输送压力8MPa，冬季利用管道自身流速产生的沿程摩擦维持油品温度。图1-4 阿拉斯加输油管道（2）前苏联的“友谊”管道。前苏联的“友谊”管道是前苏联向东欧出口原油的管道，1972年完工投产。两期工程总长9739km，8输油能力10t。起自俄罗斯，经白俄罗斯、乌克兰分为南北两支，南线进入捷克和斯洛伐克，终点匈牙利；北线进入波兰，终点德国，设计输送压力6MPa，管径720～1220mm。（3）沙特阿拉伯的东—西原油输送管道。沙特阿拉伯的东—西原油输送管道是世界上第一条穿越沙漠地带的输油管道。该管道投产于1983年，起于靠近东海岸的阿卜凯克，横贯沙特阿拉伯中部沙漠地带，止于西海岸港口城市延布，全程1202km，管道直径81220mm，设计工作压力5.88MPa，年输送能力1.1×10t。沙特阿拉伯东—西原油输送管道复线于1987年建成，管径1422mm，总长1202km，完全平行于第一条管道。（4）美国科洛尼尔成品油管道系统。美国科洛尼尔成品油管道系统是目前规模最大的成品油输送系统。该系统全长8413km，管道8最大直径1020mm，年输送能力1.4×10t。全线设有10个供油点和281个出油点，顺序输送汽油、煤油、柴油、燃料油等118个品牌的油品。2．世界输气管道发展历史
天然气管道最早可追溯至1891年，美国在俄克拉荷马州建成了一条4km的天然气试验管道。随后美国建立了第一条高压（约3.6MPa）输气管道，起点是印第安纳州格林顿，终点是芝加哥，管道全长193km，管径219mm，采用铁质管道。
天然气管道发展主要在20世纪40—70年代。1966年，美国48州全部通气，逐步形成天然气管网，为天然气市场大发展创造了条件。20世纪60年代，前苏联随着西伯利亚大气区的发现和开发，天然气生产中心向东转移，通过长距离大口径输气管道将天然气输送到欧洲，开启了大口径输气管道时代。
现代输气管线建设中具有代表性的经典管道如下：（1）“兄弟”管道。“兄弟”天然气管道是首条代表性大口径管道。起于俄罗斯西部的纳德姆气田，经乌克兰至斯洛伐克，之后分为两路：一条输往捷克、德国、法国、瑞士等国家；另一条输往奥地利、意大利、匈牙利等多个欧洲国家。管道全长4451km，管径831220mm，设计压力8.4MPa，输气能力为240×10m，于1967年建成投产。（2）北溪管道。北溪管道是当前世界上最长的海底天然气管道。从俄罗斯维堡港出发，穿过波罗的海，在德国登陆，全长1222km，双管开行，管径1220mm，压力22MPa，设计输量550×8310m。（3）巴法连科—乌恰天然气管道。俄罗斯巴法连科—乌恰天然气管道，管径1420mm，采用X80钢级，管道全长1074km，双管敷设，83设计输气量（1150～1400）×10m，输送压力11.8MPa，2012年建成投产。4
截至2017年年底，全球油气长输管道总长192×10km，其中美国4466×10km，俄罗斯25×10km，分列前两位。二、我国油气管道的发展现状及趋势1．我国油气管道的发展现状
1949年前，我国油气资源主要依靠公路、铁路、水路进行运输，管道输送寥寥无几。输油管道建设方面，1958年，我国建立了克拉玛依—独山子的输油管道，该管道全长147km，管径150mm，是我国第一条长距离原油输送管道；输气管道建设方面，1949年前，我国仅四川地区修建了少量钢质输气管道，总长不足30km；成品油管道建设方面，应太平洋战争需要，中印成品油管道1945年6月投产，累计运行7个月，向中国输油约10万吨，对中国抗日战争胜利意义重大。
中华人民共和国成立后，我国油气储运经历了20世纪50年代至80年代初期的“自力更生，艰苦创业”、20世纪80年代中期至90年代末的“引进技术，提升水平”和21世纪初至今的“自主创新，跨越发展”3个阶段。进入21世纪以来，我国油气储运行业自主创新，在管道设计、建设、运行、管理等领域实现跨越式发展。立足国内，开拓海外，推进能源战略通道建设，大大提高了我国油气储运的国际影响力。中华人民共和国成立后我国输油、输气管道的建设经历了四个阶段。1）东北输油管网的建设
1959年9月26日16时许，在松嫩平原上一个叫大同的小镇附近，从一座名为“松基三井”的油井里喷射出的黑色油流改写了我国石油工业的历史，松辽盆地发现了世界级的特大砂岩油田。当时正值国庆10周年之际，时任黑龙江省委书记的欧阳钦提议将大同改为大庆，将大庆油田作为一份特殊的厚礼献给成立10周年的新中国。从此，“大庆”这个源于石油、取之国庆的名字，响遍全国，传扬世界。1960年3月，大庆油田投入开发建设。4
1970年，大庆油田年产能已超过2000×10t，但由于铁路运力紧张，原油无法及时外运，储油罐爆满，被迫“以运定产”。周恩来总理多次召集国务院和中央军委的有关领导开会研究，最后决定以会战的形式集中人力和物力，力争用最短的时间修建一条从大庆通往抚顺的大口径输油管道，以缓解铁路运输的紧张问题。由于该工程是国务院1970年8月3日批准建设的，所以称“八三”工程。
大庆至铁岭输油管道为复线，简称庆铁复线，管道公称直径4700mm，设计年输量4000×10t，设计压力4.36MPa，干线总里程524.51km，沿途设7座中站热泵站。该管道于1974年9月20日投产。
铁岭至大连输油管道，简称“铁大线”，管道公称直径700mm，4设计年输量2000×10t，设计压力4.61MPa，起自铁岭中转站，干线总里程460.3km，沿途设5座中间热泵站，终于大连新港末站（油库）。该管道于1975年9月1日投产。
铁岭至秦皇岛输油管道，简称“铁秦线”，管道公称直径700mm，4设计年输量2000×10t，设计压力4.41MPa，起自铁岭中转站，干线总里程454.25km，沿途设5座中间热泵站，止于秦皇岛末站。该管道于1972年9月30日投产。“八三”工程是我国管道发展史上的重要里程碑，该管道的建设，带动了油港建设和与管道相关的管线材料以及大口径制管机、大型输油泵、电动机、阀门等输油专用设备的开发，为管道运输的发展奠定了基础。2）华东、华北输油管网的建设
1961年4月16日，由石油工业部华北石油勘探处32120钻井队施工的位于广饶县东营村（现属东营市东营区）东1500m处的华八井喜获日产8.1t的工业油流。这是华北地区的第一口见油井。
1964年1月25日，经中共中央正式批准，展开了继大庆石油会战之后又一次大规模的华北石油勘探会战。华北石油勘探会战相继发现了胜利、大港、华北、冀东、中原等大油田。
为了适应华北石油勘探会战的需要，解决华北、华东地区各油田原油的外输问题，1974年，我国掀起了第二次油气管道建设的高潮。相继建成了秦皇岛至北京、临邑至南京、东营至黄岛、东营至临淄、东营至临邑、濮阳至临邑、沧州至临邑、任丘至北京等连接胜利、大港、华北、冀东、中原等油田和秦皇岛、北京、沧州、天津、东营、青岛、淄博等城市的多条输油管道，管道里程达3400多千米。
至此，华东、华北输油管网基本形成，并实现了东北管网与华东、华北管网的连接，我国东部地区的原油输送管网已见雏形。
秦皇岛至北京输油管道，简称“秦京线”，管道公称直径500mm，4设计年输量750×10t，设计压力4.5MPa，起自东北管网的铁秦线秦皇岛站，干线总里程324.29km，沿途设三座泵站和两座热泵站，止于北京房山区石楼镇。该管道于1975年6月19日投产。
临邑至南京输油管道，简称“鲁宁线”，管道公称直径700mm，4设计年输量2000×10t，设计压力4.2MPa，起自山东省临邑首站，干线总里程665.37km，沿途设11座中间热泵站，止于南京仪征末站。该管道于1978年7月15日投产。
濮阳至临邑输油管道，简称“濮临线”，沧州至临邑输油管道简称“沧临线”，东营至临邑输油管道简称“东临线”。临邑首站通过濮临线、沧临线、东临线，汇中原、华北、任丘、胜利油田的原油一并进入鲁宁线外输。
东营至黄岛输油管道，简称“东黄线”，管道公称直径500mm，4设计年输量1000×10t，设计压力4.2MPa，起自东营首站，干线总里程248.93km，沿途设5座热泵站，止于青岛市黄岛区黄岛末站（油库）。该管道于1974年7月投产。3）西部输油、输气管道的建设
1987年，我国西部油气勘探获得重大突破，首先是轮南1井钻获工业油气流，后来轮南2井发现良好的油气显示，到11月，轮南2井343完钻测试，获日产原油682m、天然气11×10m的高产油、气流。塔里木石油会战正式开始，西部石油大开发的大幕徐徐拉开。
塔里木石油会战累计探明26个油气田，累计探明石油地质储量81237.3×10t，天然气地质储量1.21×10m，先后建成国内第一个超深高产高丰度海相砂岩油田——东河塘油田，第一个沙漠腹地油田——塔中4油田，第一个亿吨级海相砂岩油田——哈得逊油田，国内最大的凝析气田群——牙哈——英买力凝析气田群。
位于鄂尔多斯盆地的长庆油田，在20世纪80年代还是一个油气4当量年产量不到200×10t的小油田，之后，2011年产量又创4000×4410t的新高，2013年油气产量实现5000×10t，至2018年已是进入45000×10油气当量的第6个生产年。
2006年4月3日，中国石油化工集团公司宣布，在川东北地区发现普光气田。经审定，2005年末该气田累计探明可采储量为2510.758383×10m，技术可采储量为1883.04×10m。普光气田是迄今为止我国规模最大、丰度最高的特大型整装海相气田，也是我国目前发现的583个2000×10m以上的大气田之一。
为了适应西部石油大开发的需要，解决西部油气资源的外输问题，自1974年起，我国掀起了第三次油气管道建设的高潮。这期间相继建成了陕西至北京输气管道、西气东输管道、川气东送管道、榆林至济南输气管道、青海涩北经西宁至兰州的输气管道、重庆忠县至武汉输气管道、兰州经成都至重庆成品油输送管道和西南成品油输送管道，基本形成了我国西部油气资源向东部经济发达区输送的格局。
其中，陕西至北京的输气管道目前已有4条，分别简称陕京一线、陕京二线、陕京三线和陕京四线。陕京四线输气管道工程于2017年11月10日全线贯通，可满足北京不断增长的用气需求，可有效提升采暖季燃气用气高峰供应保障水平，对优化能源结构、实现大气污染治理目标、缓解北京冬季供气紧张局面，具有重要意义。83
陕京一线管道直径660mm，设计年输量33×10m，设计压力6.4MPa，起自陕西靖边首站，沿途设站场9座，止于北京衙门口，干线总里程1098km。该管道于1997年10月投产，是我国当时陆上距离最长、管径最大、所经地区地质条件最为复杂、自动化程度最高的输气管道。83
陕京二线管道直径1016mm，设计年输量120×10m，设计压力10MPa，起自陕西靖边首站，途经陕西省、山西省和河北省，沿途设站场11座，止于北京市大兴区采育镇，干线总里程935.4km。该管道于2005年7月1日投产。83
陕京三线管道直径1016mm，设计年输量150×10m，设计压力10MPa，起自陕西榆林首站，穿越太行山、吕梁山、黄河和汾河等山川河流，止于北京西南良乡分输站，干线总里程896km。该管道于2011年1月4日投产。
陕京四线工程包括1条干线、1条支干线，线路总长度为1114km，其中，干线为靖边—高丽营干线，线路长度约1083km；支干线为高83丽营—西沙屯联络线，线路长度约31km，设计年输气量250×10m，83管道口径1219mm，设计压力12MPa，年输气能力可达250×10m。
西气东输工程的管道一线西起新疆塔里木轮南，东至上海市西郊白鹤镇，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏和上海市等9个省（自治区）市，干线总里程4200km。该管道直径831016mm，设计压力10MPa，设计年输量120×10m，2004年1月1日正式向上海供气，2004年10月1日全线投产。
西气东输二线是西气东输系列中的第二个工程，主气源为中亚进口天然气，调剂气源为塔里木盆地和鄂尔多斯盆地的国产天然气。工程主要目标市场是原来西气东输一线工程未覆盖的华南地区，并通过支干线兼顾华北和华东市场。工程包括一条干线和首批八条支干线，工期为2008年2月至2012年12月。西气东输二线是我国首条引进境外天然气资源的战略通道工程，是目前世界上线路最长、工程量最大的天然气管道。管线起于新疆霍尔果斯首站，途经全国15个省区市、192个县级单位，止于香港。工程全长8704km，是目前世界上线路最长、供应覆盖面积最大、受益人口最多的一条天然气管道。
西气东输三线管道工程是继西气东输二线之后，党中央、国务院安排部署的又一项关系国计民生，具有重大政治、经济、社会和环保意义的国家重点工程。西气东输三线工程于2012年10月16日开工，全线包括1条干线、8条支线，配套建设3座储气库和1座LNG站，干线、支线总长度为7378km。干线设计压力10～12MPa，管道直径831219mm，设计输量300×10m/a。2014年8月25日，在甘肃省瓜州县腰占子村，西气东输三线瓜州站完成了最后一道焊口，标志着西三线西段全线贯通。
川气东送是国务院批准建设的重点工程，管道直径1016mm，设83计压力10MPa，设计年输量120×10m，干线西起四川普光气田，经四川、重庆、湖北、安徽、浙江、江苏，沿线设站场19座，东止于上海，干线总里程2170km。该管道于2010年3月29日投产。
青海涩北经西宁至兰州的输气管道，简称涩宁兰输气管道。该管道西起青海油田的涩北首站，东输经西宁至兰州，全长953km，管径83660mm，设计工作压力6.4MPa，年输送能力达20×10m。该管道于2001年9月投产。
重庆忠县至武汉输气管道，简称忠武输气管道。该管道由一条干线和三条支线组成，西起重庆忠县，东至湖北武汉，辐射四川、湖北、湖南等3省15市，全长1375.4km，最大管径720mm，设计工作压力837.0MPa，年输送能力30×10m。
兰州经成都至重庆成品油输送管道简称兰成渝管道，管道起于甘肃省兰州市北滩油库，经甘肃、陕西、四川三省，终于重庆市伏牛溪油库，管道直径580mm，设计工作压力10MPa，设计年输送能力5004×10t，干线总里程1250km，沿途设分输泵站3座，分输站10座，独43立清管站1座，全线共有18个油库，总库容量为79.2×10m。该管道是一条大口径、长距离、高压力、大落差、自动化程度高、多介质顺序密闭输送的成品油管道。该管道于2002年9月投产。
西南成品油输送管道东起广东茂名，西至云南昆明，途经广东、广西、贵州、云南四省区37个市县，全长1691km，管径508mm，设4计工作压力8MPa，设计年输送能力1000×10t。管道于2005年9月投产。4）涉外输油、输气管道的建设
随着我国经济的持续增长，对油气资源的需求也急剧增加，油气需求依赖进口的程度也越来越严重。2010年，我国石油消耗量4.41×888310t，其中进口2.39×10t；天然气消耗产量达到1083.3×10m，其中834进口管道气44×10m，进口液化天然气934×10t。2011年前10个8月，我国进口原油2.0885×10t，同比增长8.6%；进口天然气250×8310m，同比增长86.5%。国际能源机构（IEA）预测，2020年我国石油对外依存度将超过60%，2030年可能达到80%。
为了应对日益严峻的能源形势，我国进入了涉外油气管道建设的阶段。已经建成或在建的涉外输油、输气管道有中哈输油管道、中俄输油管道、中缅输油、输气管道、中亚输气管道（国内部分为西气东输二线）等。
中哈管道是我国第一条跨国原油管道，管道西起哈萨克斯坦的阿塔苏，东至中国阿拉山口，管道总里程962.2km，管道公称直径4800mm，设计输送压力6.3MPa，设计年输油量2000×10t。该管道于2005年12月投产。
中俄原油管道起自俄罗斯远东原油管道斯科沃罗季诺分输站，穿越中国边境，途经黑龙江和内蒙古，止于黑龙江大庆末站，管道总里程999km，管道公称直径800mm，设计输送压力6.4MPa，设计年输4油量1500×10t。该管道于2011年1月投产。
中俄原油管道二线工程由中国石油管道公司建设和管理。管道起点位于黑龙江省漠河县漠河输油站，途经黑龙江、内蒙古两省区，终点位于黑龙江省大庆市林源输油站，工程于2016年8月正式开工建设。管道全长932.1km，管径813mm，设计压力9.5～11.5MPa；沿线穿越大中型河流12处，铁路14处，二级及以上等级公路40处。2018年1月#1日10点42分，随着北京调控中心远程启动11给油泵，中俄原油管道二线正式投产，这标志着我国输送俄油的第二通道已经生成，从东北输油管道进口的俄罗斯原油将由原来的每年1500万吨增加到3000万吨，及时填补东北地区的石油资源供应缺口，进一步保障国家能源供应安全，优化国内油品供输格局。
中亚天然气管道是连接土库曼斯坦、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦三国与中国上海、广州、南宁、香港等地的跨国长距离输气管道。管道干线公称直径1200mm，设计输送压力12MPa，设计年输气能力83300×10m。该管道境外部分为中亚天然气管道，全长2018km；境内部分为西气东输二线，全长8794km；是世界上输气距离最长（10812km）、输气管压力最大（12MPa）、钢级最高（X80级）的大口径输气管线。
中缅天然气管道起于缅甸西海岸的皎漂，途经若开省、马圭省、曼德勒、木姐进入中国云南瑞丽，再经保山、大理、楚雄、昆明、曲靖进入贵州，最终到达广西南宁，管道全长2806km。管道公称直径831000mm，干线设计压力10MPa，设计年输气能力120×10m。
中缅原油输送管道起点位于马德岛，经瑞丽进入我国，国内部分4长771km，管道公称直径800mm，设计输量2200×10t/a。中缅油气管道工程已于2011年10月全面开工。
中缅油气管道是我国四大油气战略通道之一。该管道的建成将有效破解马六甲海峡能源运输瓶颈，降低我国对海上原油运输的依赖程度。2．我国油气管道的发展趋势
截至2017年底，中国长输油气管道建设稳步推进，管道总里程4达12.99×10km，基本形成了贯穿全国、连通海外的油气输送管网。其中，我国原油管道总长超过28000km，由于安全问题等原因而封存退役的原油管道约2700km；成品油管道、天然气管道总长分别超过22000km、67000km。我国原油管网基本形成，未来将继续建设中俄原油二线等管道，同时对东北老龄管道进行封存退役处理；我国成品油管道发展较迅速，未来将建设的成品油管道有锦州—郑州、百色—玉溪—昆明等管道；全国天然气骨干管网逐步形成，天然气管道约占油气管道总里程的60%。为了更好地支持天然气市场的发展，未来将重点建设西气东输三、四、五线、中俄东线、陕京四线、鄂安沧管道等主干管网和地区联络线，全面建成更加合理、完善的全国性天然气管网系统。和欧美等发达国家相比，和我国石油天然气行业发展的需求相比，我国的油气管道还有很大的发展空间，具体表现为以下3个方面：（1）多项规划和改革政策将助力油气管网基础设施实现稳健发展。在管道设施建设方面，在国家能源、石油、天然气、页岩气和煤层气发展“十三五”规划中提出的主要目标是，2016—2020年我国44新增油气管道总里程5.7×10km，其中新增天然气管道4×10km、原44油管道0.5×10km、成品油管道1.2×10km。（2）加强建设天然气多通道、互联互通工程、联络线管道和储气调峰设施，持续完善官网。我国天然气管网已初具规模，“西气东输、北气南下、海气登陆、就近供应”的总体格局渐趋完善。天然气管网发展越大，供气规模越大；涉及用户越多，所担负的供气责任越重。整个管网牵一发而动全身，更加需要不断加强谋划全国管网输气多通道、互联互通、联络线和储气调峰设施建设，提高联网应急保障能力，切实避免因突发事故而影响下游市场用气的情况发生。（3）油气管网第三方准入将逐步走向操作规范化、规则标准化、价格市场化、监管正常化。对于管网第三方主体，例如煤层气、页岩气、煤制气、煤制油等项目和天然气终端利用企业，及时解决了信息不对称的问题，并可提供可行的产品运输通道，有利于促进油气产业更好发展。而对于各类管网基础设施建设企业，将有助于其加快推进管网基础设施的投资建设，顺应市场化发展，实现基础设施资源共享和优化配置，提高基础设施利用率，多渠道增加收益。三、油气管道输送的特点及分类1．油气管道输送的特点1）优点
从前文可知，油气管道输送在世界范围内，特别是在经济比较发达的油气生产与消费的大国中，得到了快速的发展。这是因为管道输送与铁路、公路、水路等其他运输方式相比，有着不可比拟的优越性。（1）连续运送，运送量大。
管道输送可以连续运行，其运送量比较大。表1-1提供了不同管径和压力时，管道输油量的参考数据，且在管径相同时，提高输送压力，输油量还可再增大。表1-1 输油管道在不同管径和压力条件下的输送量4
以年输量为3600×10t，公称管径为900mm的输油管道为例，若用铁路油罐车运输相同的油品，以每列火车带40个油罐，每个油罐装油50t计算，每年需有18000列、每昼夜需有50列、不到半小时就需有1列火车出站。可以想象，这将是一个多么庞大的铁路运输系统。（2）运费低，损耗少。
运送成本是指运送每吨·千米油品的价格。运送损耗率是指运送过程中，油品的损耗量占运送油品量的百分数。根据统计资料，几种运送方式的运送成本与油品损耗率见表1-2。从表中数据可知，管道输送的油品损耗率最低，运送成本略高于水上运输。表1-2 我国四种方式运输油品的成本与损耗率（3）占地少，环境影响小。
管道大部分埋地敷设，施工过程中临时占用的土地，在投产后有90%可以耕种，永久占地只有铁路的1/9。在施工、运行过程中对环境的影响也较小。（4）运行平稳，安全可靠。
管道运行，受环境、气候、人为等因素的影响较小，运行平稳，安全可靠。2）其他特点（1）输气管道产、运、销一体化的特点。
由于天然气的密度小，难以大量储存，所以输送管道的输送量必须与天然气用户的用量基本平衡。天然气产、运、销一体化的特点是指在确定长距离输气管道的建设方案时，必须同时考虑气源的建设和用户市场的开发。例如，在西气东输管道的建设时，必须同时考虑西部气源的供应能力和东部天然气用户的消费能力，管道的输送能力必须与两者一致。（2）输油管道输量的一定性特点。
输油管道输量的一定性特点表现在两个方面。一是从经济性考虑，对一定直径的管道，有一定的经济输量范围，如表1-1中公称管径4900mm的管道，其经济年输油量为3600×10t。输量高于或低于此数值都会使运输成本增加。本书关于管道运输成本低的结论都是基于经济输量而言的。为了使管道具有较高的运行效益，应使管道的运行输量尽可能接近设计输量。二是从安全性考虑，对于已建成的管道，其最大输量受到输油泵的性能、管子强度等的限制；对于加热输送的管道，又受到由温降确定的最小安全输量的限制。（3）输送地点的单一性特点。
由于管道输送具有单向、定点、品种相对单一的特点，所以，主要用于输量大、用户相对固定情况下的运输，使用起来不如车、船运输灵活、多样。2．油气管道输送的分类（1）按经营方式，油气输送管道可分为两大类。一类是油气田或油气加工、销售企业所属的管道，如油气田内的集输管道，炼油厂自备成品油管道等。这类管道一般较短，输送量也较小。另一类是独立运营的长距离油气输送管道，例如鲁宁输油管道、西气东输管道等。这类管道的输送量一般较大，距离较长，具有各种辅助配套工程。本书所介绍的主要是第二类，即长距离油气输送管道。（2）按输送介质的类型分类，油气输送管道可分为原油输送管道、成品油输送管道、天然气输送管道及油气混输管道等。（3）按输送介质的性质分类，油气输送管道可分为低凝、低黏油品输送管道和高凝、高黏油品输送管道等。（4）按输送过程中是否加热分类，油气输送管道可分为加热输送管道和不加热输送（常温输送）管道等。（5）按管道所处的位置分类，油气输送管道可分为陆上输送管道和海底输送管道等。（6）按管道敷设方式分类，油气输送管道可分为埋地敷设管道和架空敷设管道等。第二节 油气管道勘察设计概述
长距离输油管道建设的规模大、投资多，往往是国家的重点工程，对国民经济发展有重大影响。而其本身从勘察设计、施工指导投产后的长期安全稳定运行都很复杂，必须慎重对待。是否建设输油管道和在什么地区建设一条什么样的输油管道，这是在国民经济发展计划指导下，在可行性研究的基础上需要解决的问题。
勘察是指根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、地理环境特征和岩土工程条件，编制建设工程勘察文件的活动。工程设计是指根据建设工程的要求，对建设工程所需的技术、经济、资源、环境等条件进行综合分析、论证，编制建设工程设计文件。勘察设计的任务是将国民经济发展计划确定的项目具体规划出来，做出正确的设计。
勘察是广义设计工作的一部分，它不仅为设计准备资料，也参与设计方案的确定。勘察与设计两者需密切配合进行。勘察工作必须走在设计的前面（必要时可有合理交叉），及时为设计提供资料。勘察分为踏勘、初步设计勘察（初测）、施工图勘察（定测）三个阶段。较小的管道、沿线自然条件简单或工期紧迫时也可简化为踏勘与详细勘察两个阶段。设计可分为可行性研究、初步设计（扩大初步设计）、施工图设计三个阶段。一、油气管道勘察设计的基本原则1．选择合理线路的原则
选线是输油管道勘察设计中的一项重要工作。线路的走向、长短和通过的难易程度，不但对整个输油管道工程的材料消耗、投资和施工都有很大影响，还与运行管理、管道安全直接相关。选线又是一项政策性很强的工作，要正确处理工业和农业，石油工业和其他工业，以及中央和地方等各方面的关系。同时，选线还是一项工作量大、劳动强度高而又艰苦的工作。选择合理线路应遵循以下原则：（1）线路选择应满足输油管道施工、安全、维护和管理的要求，进行多方案的调查，通过综合分析和技术经济比较，优选确定最佳线路的走向。（2）通过山谷、公路、铁路、江河、湖泊、沼泽地的大型穿（跨）越工程要尽可能少。如果一定需要，选择那些工程量小，技术上可行，而且安全、施工方便的地点。（3）尽可能避开滑坡、崩塌、沉陷、泥石流等不良地质条件地段，避开强地震区和影响其他矿藏开采的地区。必须通过时要设法缩短通过距离并采取防护措施。（4）线路不得通过军事禁区、国家重点文物保护区、自然保护区、城市水源地及飞机场、火车站、海港码头等区域。若条件限制不能避开时，必须经国家有关部门批准并采取保护措施。（5）线路与铁路干线、城镇、工矿企业等建（构）筑物应保持一定距离，与架空输电线、通信电缆平行时应保持一定距离，安全间距应符合有关规范的规定。（6）为便于施工、物资供应、动力供应和投产后管道的维修与巡线等，管道应尽量靠近和利用现有公路和电网，以便少建专用公路和电力线路。（7）综合考虑通过地区的规划和开发需要，考虑与相关工程和后续工程的关系，注重管道建设项目与沿线、下游地区的经济发展相结合。2．选择输油站址的原则
大型穿（跨）越地点和输油站址的确定是选线中最重要的工作之一。可以认为，一条输油管线路就是起点、终点、输油站址和各穿（跨）越点之间的连线。所以，大型穿（跨）越点和输油站址的选择应服从线路的总走向，在这个前提下，线路的局部走向应服从穿（跨）越点和站址的确定。
输油站位置应在线路走向内，由水力、热力计算，并根据工艺要求来确定。在符合工艺要求的前提下，可以做适当的调整，以选择最合适的站址。选择输油站址的原则主要有：（1）应满足管道工程线路的走向和路由的需要，满足工艺设计的要求。（2）应符合国家现行的有关安全防火、环境保护、劳动卫生等法律、法规的要求，满足与居民点、工矿企业、铁路、公路等的安全距离等相关规定。（3）站场应选在地势较平坦、开阔的地方，应避开不良的水文、地质条件，避开可能受到洪水、泥石流、塌陷、潮水及涌浪等威胁的地带。（4）站场应选在交通、供电、供水、排水和职工生活的社会依托等均较方便的地方。二、油气管道勘察设计的主要内容1．勘察中收集资料的内容
收集有关资料是勘察工作的一项重要内容，只有详细占有资料、摸清情况，才能做出正确的分析和判断。输油管道勘察中收集的资料主要包括以下内容有。1）地理、气象及水文地质方面（1）地形图，交通图和行政区域图。（2）气象资料，包括气温、地温、气压、风向、风速、降雨量、蒸发量、土壤冻结深度等。（3）水文资料，包括主要河流的长度、水位变化幅度、洪水特性级延续期、洪水淹没范围、河水冻结与开冻等。（4）水文地质资料，包括通过地区的主要含水层、供水量、地下水流动规律、地下水对管道的影响等。（5）区域性的地质剖面图和地质构造、地层岩石特性等资资料，包括沿线地形地貌主要类型及其与地质构造的关系，地形的险峻程度，土石方分布情况等。（6）滑坡地带及山体崩塌地区的形态和发育情况，以及与风和水有关的地质现象。（7）地震资料，包括地震的震级、烈度、震源及震中等。（8）耕地及沿线植物覆盖情况。2）经济建设方面（1）交通运输。（2）动力供应。（3）通过地区的重要工程建筑物及大型工矿，城市建设及各种工程的规划。（4）劳动力情况。（5）生活资料供应能力。2．线路和站址的勘察
勘察一般按踏勘、初步设计勘察与施工图勘察三个阶段进行。1）踏勘
踏勘是在正式设计任务书下达之前进行的，为进行可行性研究或编制方案设计提供资料。踏勘分室内和野外两部分进行，首先是室内作业。在比例尽可能大（一般为1∶50000～1∶100000）的地形图上初选几条线路走向方案，求出线路概略长度、穿（跨）越地点和次数，确定现场需要重点勘察的地段，编写踏勘工作纲要，为野外作业做好准备。在室内工作基础上再进行实地踏勘，调查研究。对预定的重点地段做重点调查，目测记录高山、流水、深沟等地形高差、长度、宽度，进行工程地质测绘和调查，补充收集资料。
踏勘阶段不具体确定线路走向，也不选择站址。室内外工作结束后，将各项资料分析整理、研究讨论，编写出踏勘报告。2）初步设计勘察（初测）
初步设计勘察是在设计任务书下达以后，初步设计开始之前，对根据踏勘报告和可行性研究报告选择的线路方案加深勘察，为技术经济比较确定最优线路方案提供资料，并初步选择首、末站和中间站站址，确定穿（跨）越点。
初步设计勘察要进行沿线地质、地貌调查和测绘，了解沿线交通、水、电、通信等情况，对穿越点及所选站址进行踏勘和工程地质调查，推荐最佳线路方案。收集到的资料、测量成果、地质报告应存档备用。有关内容可编在初步设计的总说明部分。3）施工图勘察（定测）
施工图勘察是在初步设计批准后，施工图设计前进行的。施工图勘察是主要根据批准的初步设计和上级审批意见，对全线进行复查、修改、定线和地形测量，并做工程地质和水文地质勘察；尤其要进行输油站和穿（跨）越点的地形测量和地质勘察，取得有关资料，作为施工设计的依据。定线和测量就是在沿线打下里程桩、平面转角桩、纵向边坡桩，测量线路的高程、坐标、转角，最后得出沿线带状地形图和纵断面图。思考题与训练题
一、思考题
1．各说出一条在中国、俄罗斯、沙特阿拉伯、美国四国中具有代表性的输油气管道。
2．各说出一条在我国东、南、西、北方具有代表性的输油气管道。
3．说出一条在国内具有代表性的原油输送管道、成品油输送管道和天然气输送管道。
4．说出中亚天然气输送管道（西气东输二线）经过的国家及在我国境内经过的主要城市。
5．简述我国油气输送管道建设的4个阶段。
6．简述我国的四大油气战略通道。
7．简述油气管道输送的特点。
8．简述我国油气管道输送的发展趋势。
9．简述油气管道按经营方式、输送介质性质的分类。
10．简述油气管道勘察设计的原则及主要内容。
二、训练题
1．写一篇关于我国石油与天然气资源形势的调研报告。
2．写一篇我国油气输送管道现状的调研报告。第二章 原油输送管道第一节 原油输送管道系统一、长距离原油管道系统的构成
一条长距离输油管道少则几百千米，多则数千千米，甚至上万千米，是一个复杂的系统工程，由输油站、线路工程以及辅助配套工程等部分构成，如图2-1所示。图2-1 长距离输油管道的构成示意图1—井场；2—集输联合站；3—矿区集输管道；4—首站储油罐区；5—管道调度中心；6—首站清管设施；7—首站加热设施；8—首站
通信设施；9—线路阀室；10—巡线工住所；11—中间站；12—穿越铁路；13—穿越河流；14—跨越障碍；15—末站；16—炼油厂；17—火车栈桥；18—油港
输油站的主要功能就是给被输送的油品加压、加热。输油站根据所处的位置不同，分为首站、中间站和末站。1．首站
首站位于管道起点，其任务是接收油田集输联合站或炼油厂油品车间或港口油轮等处的来油，经计量、升压、增温后输入管道。首站通常具有较多的储油设备，加压、加热设备，完善的计量设施和清管器收发设施等。2．中间站
油品在沿管道的输送过程中，由于摩擦、散热、地形变化等原因，其压力和温度都会不断地下降。当压力和温度降到某一数值时，为了使油品继续向前输送，就必须设置中间输油站，给油品增压、升温。单独增压的称为中间泵站；单独升温的称为中间加热站；既增压又升温的称为热泵站。根据功能的不同，中间站通常设有加压、加热设施，一定的储油设施，清管器收发设施等。中间站间应设有越站流程。3．末站
末站是位于管道终点的站（库），其作用是接收管道来油，储存或向用户销售、转运（输）。末站一般设有较多的储油设备、准确的计量设施、转输油设施和收发清管器设施。
线路部分主要包括管道主体，沿线阀室，沿线穿、跨越工程等。长距离输油管道由钢管焊接而成，一般埋地敷设。为防止土壤对钢管的腐蚀，管外都包有防腐绝缘层，并采用电法保护措施。长距离输油管道每隔一定距离设有截断阀，大型穿（跨）越构筑物两端和地形起伏很大处也有。一旦发生事故可以及时截断管道内流体，防止事故扩大，便于抢修。
辅助设施主要包括供电、通信、供热、供排水、维修、生活服务等。通信系统是长距离输油管道的重要设施，用于全线生产调度及系统监控信息的传输。通信方式包括微波、光纤与卫星通信等。二、长距离原油管道的输送工艺流程1．等温输送和加热输送
原油管道输送工艺根据输送过程中油品是否需要加热，分为等温输送和加热输送两种。
低凝、低黏油品的凝固点以及在常温下的黏度都比较低，在常温下流动能力较强，因此，经常采用不加热管道输送的方式运输。不加热管道输送的油品，在离开管道起点一定距离后，其温度等于管道敷设处的环境温度。由于在距离不是很长的情况下，某地区的环境温度在同一时间内可以认为是相同的。所以，不加热输送管道也称为等温输送管道。对于高凝、高黏、高含蜡原油的管道输送，也可采用添加化学添加剂（降凝剂、蜡晶抑制剂等）、热处理、稀释、热裂解和乳化降黏等方式，使其改性后再进行不加热输送。
有些原油的凝点、含蜡量、常温下的黏度等流动性能参数都较高，如我国某油田生产的原油凝点为31℃，含蜡量为21%，40℃时的黏度2为182mm/s，习惯上称这种原油为“三高”原油。按等温输油管道的方式直接输送这种“三高”原油，会导致：管道有大部分时间在低于所输送油品凝固点的情况下运行；管道的管壁结蜡将非常严重；油品的黏度高，管道的压降大。因此，用等温输油管道的方式直接输送“三高”原油，在工程实际中是难以实现的。目前，管道输送“三高”原油的常用方法是加热输送，即将原油加热、加压后进入管道，通过提高原油输送温度使油品黏度降低，减少管路摩擦阻力损失，即摩擦阻力损失和热损失，因此需要在沿线设置泵站和加热站。
我国生产的原油绝大部分为高凝点、高黏度和高含蜡的原油，因此，国内原油管道大都是加热输送管道。2．输油管道中间站流程
常用的油品通过中间泵站的流程有旁接油罐流程和从泵到泵流程两种：（1）旁接油罐流程如图2-2所示，在中间站输油泵的吸入管上并联着一个储油罐，该储油罐称为旁接油罐，故称为旁接油罐输油流程。工作时，旁接油罐的进（出）口阀门常开。上站来油在当前站泵入口处的压力与旁接油罐的液位高度产生的压力相等时，当前泵的输量与管道来油量相等，来油全部进泵，旁接油罐既不进油，也不出油；上站来油在当前站泵入口处的压力高于旁接油罐的液位高度产生的压力时，当前泵的输量小于管道来油量，管道来油部分进泵，其余部分进旁接油罐；上站来油在当前站泵入口处的压力低于旁接油罐的液位高度产生的压力时，当前泵的输量大于管道来油量，来油全部进泵，不足部分从旁接油罐补充。旁接油罐起着暂时调节两站间输量差额的作用。采用旁接油罐流程的输油管道，在两站旁接油罐的液面间构成一个水力系统，整条管道被分割为若干独立的系统，不便于实现全线统一的参数调节和自动控制。由于旁接油罐的容量是有限的，全线的输量受最小输油量站间的控制。图2-2 旁接油罐输油流程
1—进站阀；2—输油泵；3—出站阀；4—旁接油罐；5—旁接油罐进（出）油阀；6—越站旁通阀（2）从泵到泵输送流程也叫密闭输送流程，如图2-3所示。这种流程全线各站依次密闭相连，输量相等，能量叠加，构成统一的水力系统，便于实现全线统一的参数调节和自动控制，可基本消除中间站的轻质油蒸发损耗。但对自动化程度和全线集中监控要求较高，且存在水击问题，需要全线的水击监测与保护。现代的管线均为密闭输送方式。图2-3 从泵到泵输油流程1—进站阀；2—输油泵；3—出站阀；4—越站旁通阀
油品通过中间热泵站的流程有先泵后炉和先炉后泵两种：（1）先泵后炉流程如图2-4所示。这种流程的特点是：上站来油先进输油泵，容易保证输油泵的吸入性能，需要的进站压力比较低；泵在较低的温度下工作，密封效果好，密封材料的使用寿命长，但油品的黏度高，通过泵时的摩阻大，泵的效率低；加热炉在高压下工作，不易出现炉管偏流，但安全性较差。图2-4 先泵后炉输油流程
1—进站阀；2—输油泵；3—加热炉；4—出站阀；5—越站旁通阀（2）先炉后泵流程如图2-5所示。这种流程的特点是：上站来油先进加热炉，加热炉在低压下工作，安全性较好，但易出现炉管偏流；进输油泵的油品温度高，黏度小，通过泵时的摩阻小，泵的效率高，但泵的密封效果差，密封材料的使用寿命短，为了保证泵的吸入性能，需要的进站压力比较高。图2-5 先炉后泵输油流程
1—进站阀；2—加热炉；3—输油泵；4—出站阀；5—越站旁通阀第二节 等温输油管道工艺计算
在工程实际中，一般总把那些不建设专门的加热设施的管道统称为等温输油管道，如轻质成品油（汽油、煤油、轻质柴油等）管道，倾点（或凝点）低于地温的原油管道等。
输油管道的工艺计算是要妥善解决沿线管内流体的能量消耗和能量供应这对主要矛盾，以达到安全、经济地完成输送任务的目的。管道工艺计算的主要目的是根据设计委托书或设计任务书规定的输送油品的性质、输量及线路情况，由工艺计算来确定管道总体方案的主要参数（管径、泵站数及其位置等）。对于等温输油管道，不需考虑热损失，只考虑泵所提供的能量（压头）与消耗在摩阻和高差上的能量（压头）相平衡，并根据泵站提供的压力能与管道所需压力能平衡的原则进行工艺计算。一、原始基础资料的整理
等温输油管道工艺计算的主要目的是解决油品在管道中流动的能量损耗与供给的平衡问题。其主要内容是管道的压降计算，输油泵机组的选择及沿线布置，工艺参数校核等。在进行工艺计算时，需对计算所需的基础资料进行整理。1．计算输量
进行工艺计算时，以设计任务书给定的最大输量作为工艺计算的依据。通常情况下，设计任务书给出的是管道全年完成的质量输送量，需换算成输送温度下的体积流量，换算公式为3式中 Q——计算流量，m/s；G——设计任务书中给出的输送量，t/a；3ρ——计算温度下的油品密度，t/m。
式（2－1）中，考虑到管道维修及事故等因素，按GB 50253—2014《输油管道工程设计规范》，在长距离等温输油管道的工艺计算时，年输油天数按350天计算。2．计算温度
温度是确定油品黏度、密度等参数的依据，等温输油管道的输送温度等于管道敷设处的环境温度。按GB 50253—2014《输油管道工程设计规范》规定，在长距离等温输油管道的工艺计算时，取管道中心处的年最冷月平均环境温度作为计算温度。对于埋地敷设的管道，取管道中心处的年最冷月平均地温作为计算温度，对于架空敷设的管道，取管道中心处的年最冷月平均气温作为计算温度。数据通常从当地气象资料中获取。3．管道埋深
确定等温输油管道的埋深一般需考虑两方面的因素：一是管道埋深应尽可能在冻土层以下，地下水位以上；二是管道埋设的敷土厚度应能保护管道不受上方机械载荷的破坏。按此原则，高寒地区的管道通常以冻土层的厚度确定埋深；高地下水位地区的管道通常以地下水位的深度确定埋深；一般地区的管道通常考虑机械保护作用确定埋深，通常为1.0～1.5m，最小不低于0.8m。4．油品密度3
密度是指单位容积内所含物质的量，其常用单位为kg/m。原油的密度随温度的不同而不同。在我国，将20℃时的密度称为标准密3度，原油的标准密度大多为700～1000kg/m。
在进行工艺计算时，需将油品的标准密度换算为计算温度下的密度，可按下式换算：t3式中 ρ——计算温度下的油品密度，kg/m；203ρ——油品的标准密度，kg/m；3ξ——油品的温度系数，kg/（m·℃）；t——计算温度，℃。
ξ可从有关手册中查取，也可按下式计算：5．油品黏度
黏度是流体在作相对运动时表现出的表示流体流动性能的固有特性。相对运动包括流体与流体之间的相对运动和流体与固体管壁之间的相对运动两种情况。
黏度的实质是相对运动流体间剪切力大小的表示，其动力学量纲为Pa·s。以动力学量纲表示的黏度称为动力黏度，物理单位为泊
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