油气管道输送(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：王光然

出版社：石油工业出版社

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油气管道输送试读：

本书共分为七章，主要介绍了等温输油管道、加热输油管道、顺序输油管道及天然气输送管道的输送工艺以及管道的腐蚀防护、检测、维修等内容。本书突出了应用能力培养的特点，加强了专业标准、规范，工程案例等在教学中的应用，设置了例题分析、训练与思考等内容，兼顾了教学、培训、工程应用的需要。

本书既可作为油气储运专业的高职教材，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。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月第一章油气管道输送概述第一节油气管道输送简介一、油气管道输送的产生

我国是世界上最早使用管子输送流体的国家，早在秦汉时代就用打通了竹节的竹筒连接起来输送卤水和天然气。这种管子叫“笕”或“枧”——中间挖空的竹子或木头，外面缠上竹篾条，用桐油和石灰把缝隙涂上，作为连接、加固和防止渗漏。

现代油气管道输送是伴随着石油与天然气工业的发展应运而生的。1859年8月，美国在宾夕法尼亚州利用机械打出了世界上第一口工业化油井，所生产的原油装入木桶、用马车送至河边装驳船或火车站装火车外运。这种运送方式运送量小，受天气、环境影响大，运送[1]费用高 （运费为2.5～5美元/bbl），显然不能适应石油大量生产的需要。采油生产商于1865年10月在油 区里铺设了第一条输油管道。该管道直径50mm，采用熟铁管，螺栓连接，从油田到火车站，全程长9756m，埋入地下0.5m深。管道起点用2台蒸汽机带动往复泵压送，日输油800bbl，运费降至1美元/bbl。于是，这种输油管道在宾夕法尼亚州的油田内得到快速推广。管材既有铁制的，也有木制的。

为了加快石油的生产，1879年5月，宾夕法尼亚产油区的一部分石油生产商又联合建造了“潮水”（Tide Water）管道。该管道管径150mm，从格里维尔到威廉港，翻越了阿列汉尼山脉，全长145km，日输油10000bbl，是真正意义上的长距离输油管道。这标志着管道输油工业的开始。二、油气管道输送的发展1．焊接与制管技术的提高为油气管道输送的发展创造了条件

1928年电弧焊技术的问世以及无缝钢管的应用，为油气管道输送的发展创造了技术条件，使管道输油、输气得到较快的发展。2．第二次世界大战的需要促进了油气管道输送的发展

第二次世界大战期间，为了战争的需要，美国急需将西南部生产的石油、天然气运往东海岸，但由于德国潜艇对油轮的袭击，海上运输受到严重威胁。于是，美国于1942年先后抢建了从美国西南部到东海岸的输油、输气管道。其中，原油输送管道长2000多千米，管4道直径600mm，年输量1500×10t。成品油输送管道，长2700多千米，4管道直径500mm，年输量1300×10t。天然气输送管道，长2000多千米，管道直径600mm。

1942年，苏联军队为了列宁格勒保卫战的需要，在拉多加湖铺设了一条湖底成品油管道。该管道长35km，管道直径100mm。

1944年8月，美英联军在英吉利海峡和多佛尔海峡铺设了10多条海底成品油输送管道，保障了诺曼底登陆战役的燃料供应。

这些输油、输气管道的建设，保障了战时的能源供给，对第二次世界大战的胜利起到了重要作用。同时，也对输油、输气管道技术的发展起到了极大的推动作用。3．世界经济的发展为油气管道输送的发展带来了机遇

第二次世界大战后的60多年中，随着世界范围内石油天然气工业的快速发展，油气管道输送得到了前所未有的发展。据统计，到2010年底，全世界已建成的输油、输气管道干线总长度达250多万千米，超过了铁路总里程，可绕地球赤道60多圈，最大管径达1420mm，最高工作压力达16MPa。三、世界著名油气输送管道介绍1．距离最长的原油输送管道

前苏联的“友谊”输油管道是目前世界上距离最长的原油输送管道。该管道分南北两线，南线起于俄罗斯南部，经白俄罗斯、乌克兰进入斯洛伐克、匈牙利和捷克；北线起点与南线相同，经白俄罗斯进8入波兰、德国。南、北线的年总输送能力约为1×10t，设计输送压力6MPa，全长9912km，管道直径1020～1220mm。管道投产于1964年。2．第一条进入北极地区的输油管道

美国的阿拉斯加原油输送管道是世界上第一条进入北极地区的输油管道。该管道起于普拉德霍湾首站，止于瓦乐迪兹港末站，全程1287km。由于管道处于长年冻土地带，大部分采用架空保温铺设，沿途设11座增压站，不设加热站，管道直径1220mm，设计输送压力88MPa，年输送能力1×10t，介质流速达3m/s，利用摩擦热保持输送温度。该管道投产于1977年。3．第一条穿越沙漠地带的输油管道

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。该管道投产于1983年。4．规模最大的成品油管道输送系统

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，管道最大直径1020mm，年输送能力1.4×810t。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。5．规模最大的天然气管道输送系统

俄罗斯输气管道系统是目前规模最大的天然气管道输送系统。该系统连接500多个气田，46座储气库，300多个天然气处理厂，有900座压气站，4500座配气站，管道最大直径1420mm，全长49000多千83米，年输送能力超过10000×10m。四、我国油气管道输送的发展

新中国成立后，随着新疆、四川等地石油、天然气的发现与开采，我国于1958年建成了新中国第一条原油输送管道。该管道从新疆克拉玛依油田到独山子炼油厂，全长147km，管道直径150mm。

随后，又于1963年建成了第一条长距离天然气输送管道。该管道从重庆市巴县的九龙坡至巴南区，全长84.18km，管道直径400mm。

1976年，建成了格拉成品油输送管道。该管道起于青海省的格尔木市，终于西藏自治区的拉萨市，位于世界屋脊的青藏高原，是海拔最高的成品油管道。管道全长1080km，管径150mm，设计工作压4力6.4MPa，设计年输送能力25×10t。

我国输油、输气管道，伴随着石油天然气工业的发展，从无到有，4从少到多，截至2010年底，我国已建油气管道总长度约8.5×10km，44其中天然气管道4.5×10km，原油管道2.2×10km，成品油管道1.8×410km。初步形成了横跨东西、纵贯南北、覆盖全国、连通海外的油4气管网格局。到2015年，我国油气管道总里程将达到15×10km。

我国输油、输气管道的发展经历了4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中国石油工业的历史，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。

该工程历时5年，相继建成了大庆至铁岭、铁岭至大连、铁岭至秦皇岛，连接抚顺、锦州、锦西、大连等炼油厂和秦皇岛油港、大连新港以及朝鲜人民共和国的8条原油输送管道，总长达2471km，东北输油管网基本形成。

大庆至铁岭输油管道为复线，简称庆铁复线，管道公称直径700 4mm，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700 mm，设4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”工程是中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，设4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，设4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，正朝着2015年实现油气年产量5000×10t的目标迈进。

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中国规模最大、丰度最高的特大型整装海相气田，也是中国目前发现的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有3条，分别简称陕京一线、陕京二线和陕京三线。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1016 mm，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。

西气东输工程的管道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1016mm，83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。

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。管道投产于2001年9月。

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。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。该管道投产于2002年9月。

西南成品油输送管道东起广东茂名市，西至云南昆明市，途经广东、广西、贵州、云南四省区37个市县全长1691km，管径508mm，4设计工作压力8MPa，设计年输送能力1000×10t。管道投产于2005年9月。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。8

2011年前10个月，我国进口原油2.0885×10t，同比增长8.6%；83进口天然气250×10m，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。

中哈管道是中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。管道投产于2005年12月。

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。管道投产于2011年1月。

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/ 年。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。第二节油气管道输送的特点一、优点

从第一节的介绍可知，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，有着其不可比拟的优越性。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，公称直径为的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、不到半小时就需有一列火车出站。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%的可以耕种，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。二、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．输油管道的输量一定性特点

输油管道的输量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列出的公4称直径900mm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。第三节油气输送管道的构成一、油气输送管道的类型（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。（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、低粘油品输送管道和高凝、高粘油品输送管道等。（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。二、长距离输油管道的结构构成

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1-1所示。

线路部分主要包括管道主体，沿线阀室，沿线穿、跨越工程等。辅助设施主要包括供电、通信、供热、供排水、维修、生活服务等。输油站的主要功能就是给被输送的油品加压、加热。根据所处的位置不同，输油站可分为首站、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。图1-1　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（1）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，从泵到泵流程也称为密封输送流程。

旁接油罐流程如图1-2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相等时，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相等时，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1-2　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

从泵到泵流程如图1-3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。图1-3　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（2）油品通过中间热泵站的流程有先泵后炉和先炉后泵两种。

先泵后炉流程如图1-4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，但油品的粘度高，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1-4　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

先炉后泵流程如图1-5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，粘度小，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1-5　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。三、长距离输气管道的结构构成

长距离输气管道的结构构成与长距离输油管道类似，也包括首站、中间站、末站、干线管道以及辅助设施等部分，如图1-6所示。图1-6　长距离输气管道的构成示意图1—气井；2—集气站；3—集气总站；4—集气支线；5—集气干线；6—天然气处理厂；7—首站；8—输气干线；9—线路截断阀；10—中间站；11—配气站；12—城市配气管网；13—线路穿（跨）越；14—末站；15—储气库1．首站

长距离输气管道首站工艺流程如图1-7所示，其主要功能是接收天然气处理厂的来气，分离（干燥，除尘），调压，计量后送入输气干线。由于采气井的压力都比较高，且天然气采出、处理、输送的各环节都是密闭的，为了充分利用气井压力，通常情况下，长距离输气管道的首站大都不设增压设备，而是靠气井余压将天然气送入管道，如陕西榆林至北京输气管道的第一个增压站就设在离管道起点100km处。图1-7　长距离输气管道首站工艺流程图1—进气管；2，6—汇管；3—分离器；4—压力调节装置；5—流量计量装置；7—清管器发送旁通管；8—外输气管线；9—清管器发送球阀；10—放空管；11—清管器发送装置；12—越站旁通管；13—分离器排污总管；14—安全阀；15—压力表；16—温度计；17—绝缘法兰；18—清管器通过指示器；19—电接点压力表2．中间站

根据功能不同，输气管道的中间站可分为分输站、增压站、清管站等。

分输站工艺流程如图1-8所示，其主要功能是将干线来气分离（干燥，除尘），调压，计量后分输给沿线用户。图1-8　长距离输气管道分输站工艺流程图1—进气管；2—安全阀；3—汇管；4—分离器；5—分离器排污汇管；6—压力表；7—压力调节装置；8—温度计；9—流量调节装置；10—外输管线；11—旁通管；12—放空管；13—清管器通过指示器；14—清管器收发球阀；15—清管器接收装置；16，20—放空管；17—排污管；18—越站旁通管；19—清管器发送装置；21—绝缘法兰；22—电接点压力表

增压站工艺流程如图1-9所示，其主要功能是将上站来气增压后送回管道，使其继续向前输送。图1-9　长距离输气管道增压站工艺流程图1—压缩机组；2—压缩机进口阀；3—安全放空阀；4—压力调节装置；5—分离器；6—绝缘法兰；7—清管器通过指示器；8—清管器接收装置；9—放空阀；10—排污阀；11—清管器发送装置；12—越站旁通阀；13—遥控阀；14—单向阀；15—气体冷却装置；16—流量调节装置

清管站工艺流程如图1-10所示，其主要功能是接收和发送清管器。图1-10　长距离输气管道清管站工艺流程图1—清管器发送装置；2—清管器发送旁通阀；3—压力表；4—放空阀；5—球阀；6—绝缘法兰；7—安全阀；8—清管器接收装置；9—排污阀；10—清管器接收旁通阀3．末站

长距离输气管道末站工艺流程如图1-11所示，其主要功能是接收管道来气，分离、调压、计量后送入用户配气站。若末站直接向城市燃气管网供气，末站也可称为城市门站。在有条件的地区，末站应建设地下储气库，以调节供气的不平衡。图1-11　长距离输气管道末站工艺流程图1—进气管；2—安全阀；3—汇管；4—分离器；5—分离器排污汇管；6—压力调节装置；7—温度计；8—流量调节装置；10—压力表；11—干线放空管；12—清管器通过指示器；13—球阀；14—清管器接收装置；15—放空管；16—排污管；17—越站旁通管；18—绝缘法兰；19—电接点压力表思考题与训练题一、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）画出输油管道中间站的4种可能流程。（9）画出输气管道中间站的可能流程。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。[1]31bbl=0.159m。第二章等温输油管道

低凝、低粘油品的凝固点以及在常温下的粘度都比较低，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。

本章主要介绍等温输送管道的工艺计算、运行管理以及常见事故分析等内容。第一节工艺计算一、工程设计阶段的划分与设计任务书1．设计阶段的划分

输油管道的工艺计算属于工程设计的内容。一项工程设计一般应包括可行性研究、初步设计和施工图设计三个阶段，在相关的图纸、资料中分别用01、02、03表示。1）可行性研究

可行性研究也称方案设计，通常是由建设单位（简称甲方）委托有相应资质的设计院（公司）或咨询公司（简称乙方）完成。乙方接受任务后，要根据甲方的要求，对欲建设工程的资源条件、市场需求、建设规模、技术条件、能源供应、投资估算、经济效益等问题进行调查研究，分析比较与预测，并写出详细的工程可行性研究报告提供给甲方。工程可行性研究报告是甲方工程立项决策的重要依据。2）初步设计

初步设计是在工程立项之后，对工程的工艺参数确定，设备选型，站场布置，配套工程，投资概算等问题所做的实施方案。通常由建设单位（简称甲方）委托有相应资质的设计院（公司）完成。初步设计是施工图设计的主要依据。工艺计算属于初步设计的内容。3）施工图设计

施工图设计是在初步设计的基础上，对工程的总平面布置，工艺流程设计，站场建设，设备安装等所绘制的详细图纸。同时编制设备、材料的详细清单以及工程施工预算。它是指导工程施工，验收，投产以及生产管理的重要文件。通常由建设单位（简称甲方）委托有相应资质的设计院（公司）完成。2．设计任务书

设计任务书由甲方下达给乙方。设计阶段不同，设计任务书的内容也不同。可行性研究的任务书通常对管道的输送能力、起止点、输送压力等内容提出要求。初步设计任务书通常根据可行性研究阶段确定的内容提出要求。施工图设计任务书通常根据初步设计阶段确定的内容提出要求。二、计算基础资料的整理

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。在进行工艺计算时，需换算成输送温度下的体积流量，其换算公式见式（2-1）。式中　G——设计任务书中给出的输送量，t/a；3

Q——计算流量，m/s；3

ρ——计算温度下的油品密度，t/m。

在式（2-1）中，考虑到管道维修及事故等因素，按《输油管道工程设计规范》GB 50253-2003，在长距离等温输油管道的工艺计算时，年输油天数按350d计算。2．计算温度

温度是确定油品粘度、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《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。以上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0.8 m。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。按GB 50350-2005规定，3标准密度小于865kg/m的原油为轻质原油；标准密度在865～916kg/33m的原油为中质原油；标准密度大于916kg/m的为重质原油。

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，可按式（2-2）换算。式中　t——计算温度，℃；t3

ρ——计算温度下的油品密度，kg/m；203

ρ——油品的标准密度，kg/m；3

ξ——油品的温度系数，kg/（m·℃），其值可从有关手册中查取，也可按式（2-3）计算。5．油品粘度

粘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。

粘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粘度称为动力粘度。动力粘度的物理单位为泊（P），1Pa·s=10泊。

由于动力粘度为动力学量纲，在进行工艺计算时多有不便，为了应用方便，通常用流体动力粘度与其密度的比值表示流体的粘度，称2为动力粘度。运动粘度的国际单位是m/s，物理单位为斯（沱，24S），1m/s=10S。2

原油的粘度差别很大，如青海冷湖原油常温下粘度只有1.7mm/2s，大庆原油50℃时的粘度在20mm/s左右，胜利孤岛原油50℃时的22粘度在300mm/s左右，稠油的粘度达到10000mm/s，特稠油的粘度2达到50000mm/s。

油品的粘度随温度的变化也很大，不同温度下的油品粘度可由实验获得，但在进行工艺计算时，为了应用方便，通常需要根据实验获得的已知温度下的油品粘度，求得任意温度下的油品粘度。常用方法有公式法和粘温曲线法。1）公式法

表示油品粘度与温度关系的公式称为油品的粘温关系式。由于原油种类的多样性和粘温关系的复杂性，很难用一种公式表示所有油品在全部温度范围内的粘温关系，目前应用最多的是将某种或某些油品，在一定温度区间内粘温关系的实验数据按某种函数形式进行回归，得到含有某些待定常数的经验公式，如式（2-4）表示的双对数形式的粘温关系式和式（2-5）表示的指数形式的粘温关系式。式中　t——需要计算粘度的油品的温度，℃；2

v——油品在温度t时的运动粘度，mm/s；

a，b——待定常数，可将已知两个温度下的油品粘度代上式求得。式中　t——需要计算粘度的油品温度，℃；0

t——已知粘度的油品温度，℃；t2

v——油品在温度t时的运动粘度，mm/s；002

v——油品在温度t时的运动粘度，mm/s；

u——粘温指数，1/C，可将已知两个温度下的油品粘度代入上式求得。2）粘温曲线法

在直角坐标系中以横坐标表示油品的温度，纵坐标表示对应温度下的油品粘度，做出的表示油品粘度与温度关系的曲线称为油品的粘温曲线。进行工艺计算时，可将通过实验获得的某种油品的粘温关系的几组（最少3组）实验数据做成粘温曲线，在曲线上求得计算所需的油品任意温度下的粘度。

［例2-1］　某油品的粘温关系实验数据见表2-1，用不同的方式确定该油品在45℃和65℃时的运动粘度。表2-1　某油品粘温关系实验数据

解法1　用双对数形式的粘温关系式求解。

将40℃和50℃下对应的油品粘度代入双对数形式的粘温关系式得：lglg（0.8+375）=a+blg（40+273）lglg（0.8+225）=a+blg（50+273）

整理得：a+2.496b=0.411a+2.509b=0.372

解得：b=-3，a=7.899。将a、b的值代入双对数形式的粘温关系式计算45℃和65℃时油品的运动粘度：lglg（v+0.8）=7.899-3lg（45+273）lglg（v+0.8）=7.899-3lg（65+273）452652

解得：v=292mm/s，v=112mm/s。

解法2　用指数形式的粘温关系式求解。

将40℃和50℃下对应的油品粘度代入指数形式的粘温关系式得：-u（40-50）375=225e

整理得：10ue=1.667

解得：u=0.0511。将u和40℃下油品的粘度值代入指数形式的粘温关系式计算45℃和65℃时油品的运动粘度：45-0.0511（45-40）v=375e65-0.0511（65-40）v=375e452652

解得：v=290mm/s，v=105mm/s。

解法3　用粘温曲线法求解。

用油品的已知实验粘度关系数据做粘温曲线见图2-1。从图中可452652查得：v=300mm/s，v=125mm/s。图2-1　某油品的粘温曲线6．管材

在适用油气输送管道的管材时，一是要注意管材的标准，二是要注意管材的承压和管壁粗糙度。1）钢管常用标准

钢管标准规定了钢管用钢、屈服强度、伸长率、公差等一系列技术条件，是工程选管的依据。油气输送管道常用钢管标准见表2-2。表2-2　油气输送管道常用管材标准2）管材承压

管道的管材、直径、壁厚、承压等参数之间的关系见式（2-6）。式中　δ——钢管壁壁，m；

P——管道承压，MPa；

D——钢管外径，m；

η——焊缝系数，直缝焊取0.8，螺旋双面焊取0.9，螺旋单面焊取0.7；

[σ]——管材的许用应力，MPa；通常取材料屈服应力的0.6倍至0.72倍。

常用管材的强度参数见表2-3。表2-3　常用管材的强度参数续表3）管壁粗糙度

管材不同，其内壁的粗糙程度不同，对流体流动的摩擦力也不同。管道的粗糙程度一般用绝对粗糙度的当量平均值表示，称为绝对当量粗糙度，通常用字母e表示，其数值与管材、管径、制管方法、腐蚀程度等因素有关。在管道设计计算时，一般取无缝钢管e=0.06mm；螺旋缝焊接钢管，在公称直径为250～350mm时，e=0.125mm，公称直径为400mm以上时，e=0.10mm。其他类型管道的绝对当量粗糙度取值，可参考表2-4。表2-4　不同管材的绝对当量粗糙度

管内壁粗糙程度对介质流动的影响，不仅与管内壁的凹凸情况有关，还与管径的大小有关，相同管内壁粗糙程度的管道，管径越小，管内壁粗糙度对介质流动的影响越大，在应用中常用相对当量粗糙度的概念，其表达式见式（2-7）。式中　ε——管内壁相对当量粗糙度，无量纲；

e——管内壁绝对当量粗糙度，mm；

d——管内直径，mm。7．经济流速

在相同的输量下，管道的管径大，建设投资就大；但流速小，流动阻力小，运行的动力费用就低。管道的管径小，建设投资就小；但流速大，流动阻力大，运行的动力费用就高。另外，管道的流速大，静电保护，调节控制，安全措施等技术都有相应较高的要求。

经济流速是综合考虑管道的建设投资、运行费用、技术水平等多方面的因素而选择的合适的被输送介质在管道中的流动速度。一般规律是，管径越大，经济流速越大；输送介质的粘度越大，经济流速越小。

经济流速是输油管道工艺计算的重要参数，我国长距离输油管道经济流速的参考值见表2-5。表2-5　我国长距离输油管道经济流速参考值8．管径

在输油管道的工艺计算时，管径一般根据输量和经济流速确定，见式（2-8）。式中　d——管道内直径，m；3

Q——管道的计算输量，m/s；

v——油品在管道中的流速，m/s。9．管道纵断面图

管道纵断面图是在直角坐标系中表示管道长度与沿线高程变化的图形，如图2-2所示。图2-2的做图数据见表2-6和表2-7。图2-2　管道纵断面图1—管道1纵断面线（地形平坦）；2—管道2纵断面线（地形起伏）表2-6　管道1沿线地形的测量数据表2-7　管道2沿线地形的测量数据

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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