杭甬线输气管道工程设计特点

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1、杭甬线输气管道工程设计特点郭成华 ,刘玉峰 ,李璞 ,李唯 ,张有渝 ,张 军(中国石油工程设计西南分公司 ,四川 成都 610017)摘 要 :杭甬线是中国石油工程设计西南分公司在长三角经济兴旺地区设计的一条功能完备 、设施齐全 、技术先进的输气管道工程 。作为浙江省天然气输气管网的主动脉 ,在 工艺条件复杂 ,建设环境严酷 ,工程地质条件不佳等种种不利条件下 ,设计采取了符合当地实 际情况的做法 ,采用了先进的技术和措施 ,满足了工程多气源多用户储气调峰的工艺需求 ,首 次尝试在输气管线上采用变频调速电机驱动的齿轮式压缩机组并获得成功 ,为管道平安 、平稳供气奠定了良好根底 。关键词 :杭

2、甬线 ;天然气管道 ;设计特点文章编号 : 100625539 ( 2021) 05 20001 203文献标识码 : B杭甬线输气管道工程干线起点位于宁波市北仑区春晓镇春晓首站 ,终点位于杭州市余杭区崇贤末 站 。线路经过宁波市 、余姚市 、上虞市 、绍兴市 、杭州 市等五个市 。干线全长约 24612 km , 设计压力 613M Pa,管径 813 mm。支线 合 计 5711 km。输气 管 道沿线设置干线站场 8座 ;支线站场 6座 ;分输阀室8 座 ,截断阀室 14座 1 。沿海气化后 ,也可通过杭甬线输至沿线各地 、市 。杭甬线的春晓站又是规划中的甬 台温 输 气管 道的 起 点

3、 ,天然气可在此分输至台州 、温州地区 。杭甬线的 萧山站又与规划中的杭金衢输气管道相连 。东气及LN G天然气从萧山即可分输至义乌 、金华等浙中地 区 。杭甬线的下沙站即是杭州至嘉兴输气管线的起 点 ,天然气可在下沙 站 分输 至嘉 兴 地区 各县 市 ; 同时 ,在该站浙江省管道系统又与川气连接 ,将川气东 送的天然气引进浙江 。杭甬线可以沟通东西方向五种气源 ,连接浙江省多条规划的输气管道 ,并与规划的其余浙江省管 道形成环网 。正常情况下 ,可根据市场需求及气源情况进行合理分配 。用气不平衡情况下 ,各种气源可以互为调剂 ,互相补充 。可见杭甬输气管道除满 足沿线各地供气需求外 ,在整

4、个浙江省天然气管网中也起到了主动脉的作用 。1 浙江省天然气输气管网的主动脉浙江省位于我国沿海经济兴旺的长三角地区 , 经济快速增长 ,市场发育完善 。随着优质高效能源 天然气的引入 ,对满足能源需求 、优化能源结构 、保 护大气环境起到了重 要 作用 2 。根 据浙 江 省天 然 气利用规划 ,进入浙江省的天然气有西气东输天然 气 (简称西气 ) 、东海天然气 (简称东气 ) 、川气东送 天然气 (简称川气 ) 、西气东输二线天然气 (简称西 二线气 )和引进液化天然气 (LN G) 。杭甬线在杭州崇贤站与西气东输的杭湖支线 (常州 - 湖州 - 杭州 )相衔接 ,通过萧山分输站与西 二线气

5、衔接 。这样西气及西二线气可通过杭甬线东 输至绍兴 、上虞 、余姚 、乃至宁波 。东海天然气在宁 波登陆后可通过 杭 甬线 向西 输 送至 宁波 、余 姚 、上 虞 、绍兴 、乃至杭州 。引进的 LN G陆上终端在宁波2 线路与地方规划协调难度大浙江省是我国经济最兴旺的省份之一 ,而杭绍 平原及宁波地区又是浙江省经济最兴旺的地区 。浙 江省地域面积不大 ,土地资源十分珍贵 。土地将成 为制约经济进一步开展的因素之一 。在这样的地区 搞管道建设 ,困难程度可想而知 。市区县镇各级规收稿日期 : 2021 203213作者简介 :郭成华 ( 1970 2) ,男 ,四川成都人 ,高级工程师 ,毕业

6、于西南石油大学 。主要从事石油天然气地面工程设计工作 。 : ( 028) 86014378。2天然气与石油2021年划层层覆盖 ,民营经济企业遍地开花 。杭甬铁路 、沪杭高速 、机场高速 、杭甬高速 、甬台温高速 、杭金衢高 速等纵横交错 。输气管道线路设计要与市 、区 、县 、镇各级规划相结合 ,还要与铁路 、公路 、航运 、河道等 各专项规划进行周密协调 。设计只能按规划允许的路由布设线位 。同时又要充分征求村委会及农户意 见 ,这又往往牵涉到政策处理及赔偿等问题 。因此整个线路设计由现场设计组配合业主 ,施工单位进 行政策处理 ,征地赔偿以后 ,才能最终将线位确定下来 。施工图设计确定

7、路由的程序复杂性 ,反复修改的次数 、花费时间及设计人员精力之多 ,是与我国中 西部地区长输管道设计完全不同的 。又靠近杭州湾 。此处河床宽 ,受水流双向冲刷 ,浪潮汹涌 ,是有名的钱塘江大潮观潮胜地 。定向钻穿越 长度 2 454 m ,管径 813 mm ,同管径穿越长度创世界之最 4 。钱塘江穿越的设计和研究工作历时 5 年 。中国 石油工程设计西南分公司专门开展了?钱 塘江穿越的专题研究 ?, 专项研究方案经四次专家 评审 。从穿越位置选择论证 ; 同河道航运管理部门 结合 ;两岸局部规划的协调 ,各种穿越方式的选择论 证 ,到定向钻穿越管道应力分析计算 。出入土点选 择 ,钻机布置

8、,回拖力计算 ,钻杆扭矩校核 ,做了大量 细致而有效的工作 ,经与施工承包商密切协作 ,采用 了世界先进的对接技术 ,终于创造了世界之最优异 业绩 。3 地质情况复杂管道经过地区的河流分属钱塘江水系和甬江水 系 ,管线穿越的大型河流有钱塘江 、曹娥江 、姚江 、甬 江四条 。其次还有众多的湖泊 、河网构成纵横交错 、 湖荡密布的水乡泽国 。管线经过的大局部中小河流 具有通航功能 。洪 水季 节与 枯 水季 节水 位 变化 不 大 。顶管穿越 : 干线共 193 次 , 长 14 486 m; 支线共67次 , 长 4 812 m。定 向 钻 穿 越 : 干 线 共 39 次 , 长29 568

9、 m; 支线共 23 次 , 长 10 466 m。单 公 里穿 越 长度为国内天然气长输管道罕见 。杭州 、绍兴 、宁波地区地层属冲海积平原 ,地下 水埋藏较浅 。经屡次蒸发 、固化 , 地表 1 2 mm 深形成一层硬壳 。其下部多为淤泥质软土 ,含水量高 ,空隙比大 ,渗透性小 ,压缩性高 ,抗剪强度低和灵敏 度高 3 。由于油气管道 工程 的 特点 和各 地 软土 性质的差异 ,软土地区油气管道出现上浮 、建构筑物出 现不均匀沉降甚至墙体开裂的情况 。如在雨季开挖 施工 ,地表水与地下淤泥混合 ,处理更为困难 。在软 土地区修建大管径油气管道工程 ,多年来一直是油 气管道建设的一个技术

10、难题 。为此我们专题开展了?杭甬线软土地基研究 ?课题 。针对管道敷设 、线路 建构筑物 、站场建构筑物分别提出了软土地基的处 理措施和方法 ,用于工程实践 ,在兼顾工期和工程造 价的前提下 ,取得满意的效果 。5 站场 、阀室 、支线数量极大在杭甬线约 250 km 的干线沿线 ,分布着干线站 场 8 座 ,支线站场 6 座 ; 分输阀室 8 座 ,均预留供气 接头 ;线路截断阀室 14 座 ,单位管线长度具有的站 场和阀室数量在其他管道工程较为罕见 。可见杭甬线既承当着三种气源至各级用户的输 气任务 ,也起到向沿线众多燃气用户的气量分配和 调节作用 。各类用户的用气量 、用气压力差异很大

11、。 为保证在不同的时间段均能平安 、平稳供气 。需对 管道工艺参数进行动态模拟 ,以满足各类用户需求 。 杭甬线工艺设计中 ,反复对不同时期的各种工况 、不 同建设方案进行多方案比照计算 ,最终优化确定合 理的建设方案 。6 工艺条件复杂在杭甬线的供气用户中有 4座燃气电厂 。用气量占总供气量的 60 % 。根据规划 ,四座电厂均为调 峰电厂 ,年发电时间约在 3 500 h。这样就给输气管 线的供气带来极大的不均衡 。气田开采 ,净化处理 装置的生产都是在一定条件下连续平稳进行的 。当 电厂不用气时 ,首站进来的多余气量就会储存在管 线当中 。当电厂开工时 ,管中储气和首站供气共同 满足电厂

12、顶峰负荷的燃气需要 。这就使输气管道承 担起储气调峰任务 。距离不太长的输气管道承当这 样大的储气调峰任务 ,在我国目前的长距离输气管 道中是少见的 ,民用气 、商业用气及电厂用气的季节 调峰 ,在未建地下储气库的情况下 ,只有靠上游气田4 钱塘江定向钻穿越创同管径穿越长度世界之最杭甬线钱塘江穿越位于杭 州市 下沙 区 和萧 山 区 、钱江九桥下游 。钱塘江属感潮性河流 ,穿越河段 1994-2021 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 郭成华 ,等 :杭甬线输气管道工程设计特点3第

13、26卷第 5期来调节 。管道储气只能解决电厂用气的小时不均衡问题 。当 LN G投入浙江省管网后 ,将大大缓解管道储 气调峰的作用 。因 LN G是液态储存 ,可随用户需求量而进行气化 ,即可解决顶峰时段集中用气的问题 。这时输气管道将充分发挥其输气功能 ,在满足输气 需求的前提下 , 还可 发 挥一 定的 储气 作 用 , 与东 海气 、LN G共同满足用户需求 。所以从远期看杭甬线的输气量可以有较大增长 。外 ,还可对整个浙江省天然气管网实现调度控制管理和数据采集 。9 首次采用局部先进设备由于杭甬线具有管道储气调峰功能 ,使得管道 内压力随时间变化比拟频繁 。首站从 2 M Pa增压至6

14、13 M Pa 5 。压 比大 , 而 变化 频 繁的 特 点 。杭 甬 线春晓压气站压缩机组采用变频电机驱动的齿轮式压 缩机组 ,开创了此类增压机组在输气管道上使用的 先例 。7 站场工艺流程灵活可靠为适应浙江省多种气源的供气情况 ,杭甬输气 管道的站场设计具有工艺流程灵活可靠的特点 。当 东气上岸以后 ,通过春晓站增压输往宁波 、余姚 、上 虞 、绍兴等地 。正常情况下 ,西气首先满足杭 、嘉 、湖 地区用气 。当西气 (含将来川气 、西二线气 )供给浙 江省市场有较大规模增加时 ,杭甬线利用其正反输 功能 ,也能将西气送往绍兴 、上虞 、余姚 、乃至宁波等 的用户 。此时应在杭州崇贤站

15、(或下沙站 ) 建增压 设施 ,以满足用户的用气压力需求 。当 LN G登陆后 ,除可增大供气量 , 满足用气市 场需求外 ,还可利用其平安可靠 、供气量灵活变化的特点 ,加大其调峰及事故储藏功能 。此时 ,杭甬线即 可发挥其输气功能 。可见 ,在杭甬线投产初期 、中期和远期 ,输气工艺参数变化较大 ,为满足这一要求 , 站场工艺设施具有适应多种工况的特点 。既可满足 不同时期的输气量变化需求 ,又可互为备用 ,做到灵活可靠 ,保证平稳供气 。10 建筑风格与景观 、民俗协调统一地处江南水乡的杭甬输气管道 ,沿线站场的建筑物形体不大 ,在建筑设计上采用了与当地民居相 近的风格 ,再配上各 站

16、场的 绿地 设 施 , 使得 外观 优 美 ,山青水秀 ,与周围风景浑然天成 ,受到用户好评 。11 结束语杭甬线是中国石油工程设计西南分公司在长三角经济兴旺地区设计的一条功能完备 、设 施齐全 、技术先进的输气管道工程 。虽然其距离不长 ,输气规模也属中等 ,但其工艺条件复杂 ,建设环境严酷 ,工程地质条件不佳 。在这种情况下 :设计上 采用了符合当地实际情况的做法 : 采用了先进的技 术和措施 ,满足了工程多气源多用户储气调峰的工艺需求 ,创造了钱塘江定向钻穿越等多项国内国际 先进业绩 ,为管道平安 、平稳输气奠定了良好根底 。参考文献 :8 采用先进控制系统杭甬线采 用 先 进 可 靠

17、的 SCADA 控 制 系 统 , 设置管网调度控制中心为确保平安 、平稳供气 ,根据杭 甬线站点多 ,供气参数变化大的特点 ,采用了一套先进成熟的监视控制与数据采集系统 SCADA 系统 。整个系统分三层结构 : 第一级为调度控制中心 级 ,由设在公司总部 的 调度 控制 中心 , 实 现 管理 功能 ,必要时也可越权控制 ; 第二级为站控系统 ,由沿线各站及阀室的 R TU 运行终端 ,站控计算机及辅助 设备 R TU / PLC组成 ,实现站场控制管理功能 ; 第三级为现场控制级 ,主要是现场主要设备的独立手动操作控制 。 在公司 总部 设 调度 控制 中 心 。除 管 理 杭 甬 线

18、1 刘玉峰 , 陈 凤 . 杭州 宁 波天然气输气管道工程说明书初步设计 Z . 成都 :中国石油工程设计 西南分公司 , 2001.GB 50251 - 2003 ,输气管道工程设计标准 S .游 敏 . 杭甬线软土地基研究 Z . 成都 : 中国石油工 程设计西南分公司 , 2002.谭明星 . 钱塘江穿越的专题研究 Z . 成都 : 中国石油 工程设计西南分公司 , 2006.刘玉峰 ,陈 凤 . 杭甬线春 晓压气站工程说明书初步 设计 Z . 成都 :中国石油工程设计西南分公 司 , 2005. 2 3 4 5 1994-2021 China Academic Journal Elec

19、tronic Publishing House. All rights reserved. NATURAL GAS AND O IL(B MI O N THL Y)Vo .l 26 N o. 5O c t. 20 08S EL EC TED AB S TRA C TSSPEC IAL TO P IC O N HA NG2YO NG GA S P IPEL INE ENG INEER INGD e s ign C ha ra c ter s of Han g2Y on g Ga s P ipe l in eGuo Chenghua, L iu Yufeng, L i Pu, L iW e i,

20、Zhang Youyu, Zhang J un ( Ch ina Pe tro leum Enginee ring CO. , L td. Sou thwe st Comp any, Chengdu, Sichuan, 610017 , Ch ina) NGO , 2021, 26 ( 5 ) : 1 23A BSTRAC T: H ang2Yong P ip e line, de signed by Ch ina Pe tro leum Enginee ring CO. , L td. Sou thwe st Comp any, is a long2d istance ga s tran s

21、po rta tion p ip e line in econom ica lly deve lop ed a rea of Yangtze R ive r de lta, wh ich ha s such de sign cha rac te rs a s comp le te fac ilitie s and func tion s and advanced techno logie s. Th is ga s p ip e line is an ao rta of ga s grid in Zhe jiang P rovince of Ch ina. In comp lex techn

22、ica l cond ition s, seve re con struc tion environm en ts, ve ry poo r geo logica l cond ition s and a ll so rts of adve rse cond ition s, p rac tice s su itab le fo r loca l p rac tica l cond ition s, advanced techno logie s and m ea su re s we re se lec ted in de sign of the p ip e line, m ee ting

23、 p roce ss requ irem en ts fo r m u ltip le ga s sou rce s, m u ltip le u se rs, ga s sto rage and p eak va lue ad ju stm en t. The mo to r2d riven gea r comp re sso r un it w ith frequency conve rsion and ve loc ity modu la tion func tion s ha s been u sed succe ssfu lly in th is p ro jec t fo r th

24、e first tim e, wh ich ha s la id good founda tion fo r safe p ip e line op e ra tion and steady ga s supp ly.KEY W O RD S: H ang2Yong ga s p ip e line; N a tu ra l ga s p ip e line; D e sign cha rac te rO IL A ND GA S TRA NSPO RTA T IO N A ND STO RA GESe lec t ion of L ow Tem pera ture S tee l in Na

25、 tura l Ga s Pro jec tYang H anq ing, Pan Yadong ( Ch ina Pe tro leum Enginee ring CO. , L td. Sou thwe st Comp any, Chengdu, Sichuan, 610017, Ch ina)W u H u ifang ( Ch ina Pe tro leum Enginee ring Co. , L td. B e ijing, 100085, Ch ina) NGO , 2021, 26( 5) : 22 225A BSTRAC T : Mo re and mo re low tem

26、p e ra tu re stee l m a te ria ls a re u sed in na tu ra l ga s su rface con struc tion p ro jec ts. No t p rop e r se lec tion of such stee l m a te ria ls m ay re su lt in po ten tia l troub le s in safe op e ra tion of ga s p ip e line s and fac ilitie s a t sta tion s. Fu rthe rmo re, low tem 2

27、p e ra tu re stee l m a te ria ls have mo re cha rge s in m a te ria l co sts and fab rica tion and in sp ec tion. P rop e r and econom ica l se lec tion of low tem 2 p e ra tu re stee l m a te ria ls ha s ve ry po sitive sign ificance on co st con tro l in con struc tion p ro jec ts. In troduced an

28、d comp a red a re a t la rge re la2 tive dom e stic and in te rna tiona l standa rd s and sp ec ifica tion s and summ a rized is se lec tion of low temp e ra tu re p re ssu re ve sse ls, low tem 2 p e ra tu re va lve s and low temp e ra tu re stee l p ip e s in enginee ring de sign.KEY W O RD S: Low

29、 temp e ra tu re stee l; M a te ria l; Toughne ss; Op e ra ting temp e ra tu reD iscu ss ion on H igh Pre ssure S tora ge M e thod of C NG F ill in g S ta t ionW ang Gu i ( Ch ina Pe tro leum Enginee ring CO. , L td. Sou thwe st Comp any, Chengdu, Sichuan, 610017, Ch ina)W ang L ingjun ( Pe troCh in

30、a Sou thwe st O il and Ga s F ie ld B ranch Chongq ing Ga s Pu rifica tion P lan t Q uxian B ranch Fac to ry, Q uxian, Si2chuan, 635200 , Ch ina)W u H u ifang ( Ch ina Pe tro leum Enginee ring Co. , L td. B e ijing, 100085, Ch ina) NGO , 2021, 26( 5) : 26 229A BSTRAC T: In o rde r to en su re tha t

31、CN G ga s sta tion supp lie s ga s to u se rs stead ily, ga s sto rage system sha ll be bu ilt. Ga s sto rage fa2 c ilitie s a t hom e and ab road inc lude m a in ly ga s bo ttle group , h igh p re ssu re ga s tank and unde rground ga s sto rage we ll. Cha rac te ristic s of the th ree ga s sto rage

32、 m e thod s a re de sc ribed re sp ec tive ly, the ir advan tage s and d isadvan tage s and inve stm en t co sts a re ana lyzed and sug2 ge stion s a re p u t fo rwa rd fo r ga s sto rage m e thod s su itab le fo r CN G ga s sta tion s w ith d iffe ren t cap ac ity.KEY W O RD S: CN G filling sta tio

33、n; Ga s sto rage m e thod; Inve stm en tA pp l ica t ion of Grey M ode l to Pred ic t Na tura l Ga s C on sum p t ionW ang B ing ( Pe troCh ina W e st2Ea st Ga s P ip e line Co. , Yu2W an M anagem en t D ep a rtm en t, D ingyuan, A nhu i, 233200 , Ch ina) L iu Shuwen, L uo Shan ( Sichuan Kehong O il

34、 and Ga s Enginee ring Co. , L td, Chongq ing, 400021, Ch ina)Fang J iong, Sun L i ( Sou thwe st Pe tro leum U n ive rsity Gradua te Schoo l, Chengdu, Sichuan, 610500, Ch ina) NGO , 2021, 26 ( 5 ) : 30 232A BSTRAC T: N a tu ra l ga s is a k ind of m a in ene rgy fo r mode rn c ity re siden t living

35、and indu stria l p roduc tion s, it is ve ry impo rtan t to p red ic t na tu ra l ga s con sump tion accu ra te ly and rea sonab ly. In troduced is the mode l of Grey Theo ry u sed to p red ic t na tu ra l ga s con sump 2 tion, inc lud ing GM ( 1, 1 ) mode l and dynam ic equa l2d im en siona l grey2

36、num be r comp lem en t grey p red ic tion mode l, the mode l is so lved and in troduced is m e thod fo r ve rifying accu racy of the mode l. A n examp le is given to va lida te the mode l. The re su lts show tha t the m e thod can p red ic t na tu ra l ga s con sump tion ea sily and accu ra te ly, ha s ve ry good adap tab ility and accu racy, and is ve ry impo rtan t to op 2 tim ize op e ra tion and m anagem en t of tran sm ission and d istribu tion p ip e line system. 1994-2021 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.