你能想象，有一天人們可以通過管道環(huán)球旅行嗎？近期，美國兩個(gè)公司相繼發(fā)布消息稱將研發(fā)真空管道列車。據(jù)預(yù)測，搭乘這種列車，從紐約到北京只需2個(gè)小時(shí)，即便是環(huán)球旅行也只需6個(gè)小時(shí)。盡管這個(gè)想法大膽得令人咋舌，但也明白無誤地告訴人們，管道的發(fā)展天地日益廣闊。
未來的管道是什么樣？在9月召開的2013中國國際管道大會(huì)上，與會(huì)的國內(nèi)外專家討論熱烈。他們描繪了這樣一幅圖景：規(guī)模上，隨著非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)，中國管道建設(shè)將持續(xù)高速發(fā)展；技術(shù)上，將沿著更大管徑、更高壓力、更高鋼級(jí)、更多介質(zhì)和更加智能的方向邁進(jìn)。
規(guī)模更大：非常規(guī)帶來“管道機(jī)遇”
“頁巖氣、致密油等非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)，正改變世界油氣工業(yè)格局，同時(shí)也為管道建設(shè)創(chuàng)造重要機(jī)遇。”國際天然氣聯(lián)盟秘書長托爾施泰因的觀點(diǎn)，獲得與會(huì)專家的廣泛認(rèn)同。
國際能源署表示，全球非常規(guī)天然氣將進(jìn)入黃金發(fā)展時(shí)期。預(yù)計(jì)到2035年，以頁巖氣為主的非常規(guī)天然氣產(chǎn)量，占同期天然氣供應(yīng)增量的近2/3，在天然氣總量中的份額也由目前的14%升至32%。國際能源署同時(shí)指出，預(yù)測期內(nèi)，美國和中國是非常規(guī)天然氣最大的生產(chǎn)國。
而今年年初，《管道與天然氣》雜志調(diào)查發(fā)現(xiàn)，全世界正在規(guī)劃或建設(shè)的管道超過18.8萬公里。其中，北美地區(qū)超過6.7萬公里，位居全球七大主要區(qū)域首位，最關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)因素就是頁巖氣產(chǎn)量的提升。
“我國非常規(guī)天然氣資源潛力很大，對(duì)管網(wǎng)需求非常迫切，相關(guān)管網(wǎng)建設(shè)已到最佳時(shí)期。”早在第十六屆科博會(huì)中國能源戰(zhàn)略論壇暨中國天然氣產(chǎn)業(yè)與管網(wǎng)建設(shè)發(fā)展大會(huì)上，國土資源部相關(guān)人士就這樣呼吁。
截至2012年年底，中國已初步建成四大能源戰(zhàn)略通道，以及橫跨東西、縱貫?zāi)媳薄⒏采w全國、連通海外的油氣骨干管網(wǎng)。有研究機(jī)構(gòu)指出，“十二五”期間，中國將加速完善四大能源戰(zhàn)略通道，以及西氣東輸系統(tǒng)、陜京管道系統(tǒng)等骨干天然氣管道和聯(lián)絡(luò)線。預(yù)計(jì)到2015年，中國油氣管道達(dá)到15萬公里。僅就中國石油來說，2014年至2020年間，年均建設(shè)管道里程在8000公里以上。
“從技術(shù)層面看，中國管道將朝著更大口徑、更高壓力和更高鋼級(jí)的方向發(fā)展。管道各項(xiàng)參數(shù)將由目前的1219毫米管徑、X80鋼級(jí)、0.72設(shè)計(jì)系數(shù)，向1422毫米管徑、X90/X100鋼級(jí)、0.8設(shè)計(jì)系數(shù)邁進(jìn)。”中國石油規(guī)劃總院油氣管道工程規(guī)劃研究所副所長楊建紅解釋道，這是由于中國資源地和產(chǎn)地距離遠(yuǎn)，唯有選擇大口徑、高壓和高鋼級(jí)的技術(shù)路線，才有助于提高輸送規(guī)模和效率、降低單位輸送成本，促進(jìn)中國管道和油氣事業(yè)蓬勃發(fā)展。
介質(zhì)更多：煤漿管道應(yīng)用前景廣闊
除了發(fā)展規(guī)模越來越大外，中國管道輸送介質(zhì)將日益多元化。
據(jù)管道設(shè)計(jì)院技術(shù)中心副主任李可夫介紹，管道不僅可以輸送具有流變特性的物體，比如石油、成品油、天然氣等，而且可以進(jìn)行兩相流輸送，比如礦漿，即先把礦石研磨成粉狀，再與水混合后運(yùn)輸。
“在中國，除了傳統(tǒng)油氣管道以外，長距離礦漿管道特別是煤漿管道的應(yīng)用前景十分廣闊。”這是2013中國國際管道大會(huì)上多名專家的共識(shí)。
美國博萊思工程公司的壽國華博士分析，礦漿管道雖然前期固定資產(chǎn)投資較高，但因無需空車返回、用工量少和事故率低等因素，比公路、鐵路運(yùn)輸成本更低。“此外，管道運(yùn)輸還具有運(yùn)量大、不受氣候和地面因素限制、可連續(xù)作業(yè)、損耗少、更安全環(huán)保等諸多好處。”壽國華說。
李可夫則認(rèn)為，煤漿管道是實(shí)現(xiàn)我國北煤南運(yùn)、西煤東運(yùn)的有效方案，前景不可估量。他分析說，煤炭是我國重要的一次能源，但因分布極不均衡，產(chǎn)地距離市場較遠(yuǎn)，煤炭生產(chǎn)和運(yùn)輸之間長期存在矛盾。
多年來，煤炭運(yùn)量都占據(jù)全國鐵路總貨運(yùn)量的50%以上。如果能通過管道輸煤，將有效緩解運(yùn)力不足和運(yùn)費(fèi)高昂等壓力。李可夫強(qiáng)調(diào)：“是否推廣煤漿管道是戰(zhàn)略選擇問題，技術(shù)上并不存在太多的障礙。”
此外，在煤化工領(lǐng)域，也早有專家提倡利用管道這種更加經(jīng)濟(jì)高效的渠道，輸送煤基甲醇等產(chǎn)品。中國化工經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展中心首席顧問、江蘇煤化工工程研究設(shè)計(jì)院院長馮孝庭指出，管道運(yùn)輸不僅能夠解決新疆、寧夏等欠發(fā)達(dá)地區(qū)煤化工產(chǎn)品的運(yùn)力困境，而且能提高這些產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)中國煤化工產(chǎn)業(yè)布局更合理、發(fā)展更健康。
更加智能：數(shù)字管道升級(jí)智慧管道
2013中國國際管道大會(huì)還傳遞了另一個(gè)信息：智能化是我國管道可持續(xù)發(fā)展的必由之路，建設(shè)智慧管道是發(fā)展趨勢之一。
所謂智慧管道，是以管道本體及周邊環(huán)境的全生命周期數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、自動(dòng)化與智能控制技術(shù)等與管道本體高度集成，形成的管道管控一體化系統(tǒng)。
“智慧管道是數(shù)字管道發(fā)展的更高階段。”來自中油龍慧自動(dòng)化工程公司的技術(shù)專家唐偉，總結(jié)了智慧管道的幾個(gè)重要特征：一是可觀測，能夠監(jiān)測管道所有設(shè)備的狀態(tài)。二是可控制，能夠控制管道所有設(shè)備的狀態(tài)。三是可自適應(yīng)，也就是完全自動(dòng)化。四是系統(tǒng)綜合優(yōu)化平衡，實(shí)現(xiàn)上游、管輸和用戶間的優(yōu)化平衡。
如同裝備“會(huì)思考的大腦”，智慧管道的整體運(yùn)行更高效、安全和可靠。唐偉通過一個(gè)具體場景體現(xiàn)智慧管道的優(yōu)越性：假設(shè)發(fā)生泄漏，管理人員能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并定位泄漏點(diǎn)，自動(dòng)關(guān)閉最近的截?cái)嚅y。調(diào)控中心從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出相應(yīng)的應(yīng)急方案。參與搶險(xiǎn)的內(nèi)外部隊(duì)伍，共享事故的精確位置、行車路線和設(shè)備管道資料等信息……親密無間的協(xié)作，能將事故損失降至最小。
有專家指出，未來我國智慧管道的發(fā)展必須著力解決好以下幾個(gè)問題。智慧管道的基礎(chǔ)在于對(duì)管道系統(tǒng)的全面認(rèn)知。中國在建油氣管道的傳感器已十分豐富，但在役油氣管道大多建設(shè)時(shí)間較早，傳感器配置不全面，勢必需要企業(yè)加大投資改造設(shè)備。更重要的是，面臨如何將各類傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)集成等諸多挑戰(zhàn)，比如數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是什么、不同標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)怎樣進(jìn)行轉(zhuǎn)化、采用什么技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成等。這些問題的解決與云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的成敗息息相關(guān)。
因此，專家建言，智慧管道建設(shè)任重道遠(yuǎn)，管道企業(yè)管理者要隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷采取措施，加強(qiáng)跟蹤和完善數(shù)字化技術(shù)，同時(shí)要提高管道管理水平，培養(yǎng)超前思維和高素質(zhì)人才隊(duì)伍，來適應(yīng)管道智能化發(fā)展的要求。（記者 顧虹 林培軍）
【專家視點(diǎn)】
科技進(jìn)步為管道建設(shè)提檔升級(jí)
全世界范圍內(nèi)，隨著能源需求量的增加，管道的建設(shè)速度隨之加快，管道建設(shè)水平也有了極大提高，油氣管道的建設(shè)正向著網(wǎng)絡(luò)化、長距離、大口徑、高壓力、自動(dòng)化等方向發(fā)展。
油氣勘探范圍的擴(kuò)大，以及能源生產(chǎn)地與消費(fèi)市場遠(yuǎn)離的特點(diǎn)決定了油氣管道的建設(shè)愈來愈向著海洋、沙漠、極地凍土、高山水網(wǎng)等復(fù)雜環(huán)境地區(qū)延伸。針對(duì)特殊地段的管道設(shè)計(jì)、施工和安全保障技術(shù)的研究越來越受到關(guān)注。
自動(dòng)化、材料、信息網(wǎng)絡(luò)等其他科技領(lǐng)域的最新研究成果將大量應(yīng)用到管道工程中。例如，以自動(dòng)焊為代表的機(jī)械化流水作業(yè)逐漸成為主要施工方式，甚至激光焊接也將引入到管道施工中。非金屬材料代替金屬材料是材料技術(shù)發(fā)展的重要方向。由于電子信息及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，這些領(lǐng)域的科研成果也將逐步應(yīng)用到管道建設(shè)領(lǐng)域，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、基于全生命周期的數(shù)字化管道技術(shù)已應(yīng)用在管道建設(shè)和運(yùn)營過程中。
管道作為第五大交通運(yùn)輸方式，除了運(yùn)送油氣以外還可輸送礦漿、二氧化碳、生物燃料等具有流變特性的介質(zhì)。科技人員從上世紀(jì)中后期就一直在管道運(yùn)送貨物、城市物流甚至輸入等方面進(jìn)行過理論分析和試驗(yàn)研究，正如膠囊列車一樣，或許這是管道未來的發(fā)展方向之一。總之，管道科技的不斷進(jìn)步可以保證管道建設(shè)效率更高、運(yùn)行更可靠、成本更低，使管道作為一種安全、節(jié)能、環(huán)保的運(yùn)輸方式為全人類創(chuàng)造更美好的未來。（管道設(shè)計(jì)院技術(shù)中心副主任 李可夫）
管道維搶修需要深層理論研究
近年來，我國城鎮(zhèn)化步伐不斷加快，管道建設(shè)高潮迭起，管道在不停輸?shù)那闆r下改線、與老管道聯(lián)網(wǎng)的項(xiàng)目日益增多，使管道維搶修行業(yè)越來越受到重視。
在役油氣管道封堵?lián)屝藜夹g(shù)至今已有130年歷史，從最初的低壓力、低材質(zhì)、常規(guī)口徑，發(fā)展到今天的高壓力、高鋼級(jí)、大口徑和微小口徑；從陸地常規(guī)作業(yè)發(fā)展到海底特種作業(yè)；從單一的維修方式發(fā)展到管內(nèi)智能封堵、局部冷凍封堵、深海管道修復(fù)等，已成為一項(xiàng)跨領(lǐng)域、多學(xué)科集成的尖端技術(shù)。
綜合評(píng)估世界先進(jìn)技術(shù)發(fā)展水平和發(fā)展方向，未來，管道維搶修技術(shù)需要在兩個(gè)方面發(fā)力：
一方面，要加強(qiáng)深層理論研究，提高原始創(chuàng)新能力，對(duì)管道在役焊接技術(shù)、高壓力大口徑封堵技術(shù)、三通卡具優(yōu)化設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)領(lǐng)域進(jìn)行更深層次的研究，突破企業(yè)發(fā)展的“高原期”，實(shí)現(xiàn)長足發(fā)展。
另一方面，要順應(yīng)油氣開發(fā)大趨勢，盡快從陸地走向海洋，加強(qiáng)海底管道維搶修技術(shù)裝備研究。對(duì)水下開孔封堵技術(shù)、海底管道維搶修技術(shù)、智能封堵技術(shù)、DPRS系統(tǒng)等領(lǐng)域進(jìn)行深入系統(tǒng)研究，充分利用后發(fā)優(yōu)勢，融合當(dāng)前最先進(jìn)的工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從追趕到領(lǐng)跑的跨越式發(fā)展，保障國家能源通道安全運(yùn)行。（管道局維搶修公司經(jīng)理助理 王鑫）
【行業(yè)前瞻】
你見過這樣的管道嗎？
 |
| 二氧化碳管道輸送路 |
1.二氧化碳管道
中國的二氧化碳年排放量居世界第二位，僅次于美國。有關(guān)部門預(yù)計(jì)，2030年中國的二氧化碳總排放量達(dá)到67億噸。所以，二氧化碳捕捉與封存技術(shù)（CCS）受到青睞。
CCS的產(chǎn)業(yè)鏈由4個(gè)部分組成，即捕捉、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和監(jiān)測。作為CCS產(chǎn)業(yè)鏈中的運(yùn)輸環(huán)節(jié)，管道運(yùn)輸是最常用的方法。二氧化碳管道輸送技術(shù)已成為國際管道研究與發(fā)展的關(guān)注熱點(diǎn)。用長輸管道進(jìn)行長距離、大規(guī)模運(yùn)輸二氧化碳在國外已獲成功。
隨著國外二氧化碳捕捉與封存技術(shù)的推廣應(yīng)用，配套的二氧化碳管道正在持續(xù)發(fā)展中。
 |
| 乙醇管道儲(chǔ)運(yùn)裝置 |
2.乙醇管道
目前，世界燃料乙醇工業(yè)正在迅速發(fā)展。隨著乙醇產(chǎn)量的大幅提升，美國、巴西兩國已通過管道輸送乙醇。
用管道輸送乙醇主要有3種方式：在成品油管道順序批次輸送，利用現(xiàn)有管道以汽油或柴油混合物的方式輸送，單獨(dú)修建專門輸送乙醇的管道。
美國最大的乙醇生產(chǎn)商波伊特協(xié)同油氣管道運(yùn)營商MMP，修建美國乃至全球最長的一條乙醇管道。這條東西走向的管道橫跨8個(gè)州，總長2900公里，投資40億美元。
 |
| 礦漿存儲(chǔ)裝置 |
3.漿體管道
世界上目前已建成100多條漿體管道。薩馬柯鐵精礦管道和黑梅薩輸煤管道最具代表性。
薩馬柯鐵精礦管道全長399公里，設(shè)有兩座泵站和兩座閥室。管道沿途地形復(fù)雜，起點(diǎn)標(biāo)高約1000米，最高點(diǎn)標(biāo)高1180米。
目前，我國已建成尖山鐵精礦管道、甕福磷精礦管道、大峪口磷精礦管道和大紅山鐵精礦管道等漿體管道。其中，大紅山鐵精礦管道最具代表性。這條管道由美國PSI公司設(shè)計(jì)，長171公里，設(shè)3座泵站，最大高差達(dá)1520米，途中有3處海拔超過2000米，年輸送鐵精礦230萬噸。
 |
| 膠囊列車模擬圖 |
4.膠囊列車
膠囊列車，是由兩個(gè)美國公司相繼利用“真空管道運(yùn)輸”的概念，正在研究的一種全新交通工具。據(jù)稱，這種膠囊列車可以進(jìn)行超高速、低能耗、無噪聲、零污染運(yùn)行，被認(rèn)為是繼汽車、輪船、火車和飛機(jī)之后的新一代交通運(yùn)輸工具。
這種列車車速是飛機(jī)的兩倍。列車逐漸加速至每小時(shí)6500公里，從紐約至北京只需要兩個(gè)小時(shí)，環(huán)球旅行也僅需要6個(gè)小時(shí)。ET3公司正在美國建造一個(gè)長達(dá)4.8公里、時(shí)速為6500公里的模擬系統(tǒng)，計(jì)劃在2013年年底前建成并試驗(yàn)“膠囊旅行”。
【延伸閱讀】
中國管道焊接技術(shù)發(fā)展回眸
1970年，“八三工程”開啟了中國現(xiàn)代長輸管道建設(shè)的序幕。9月，大慶至撫順原油管道開建。管道建設(shè)者用“牛拉肩扛”的方式建設(shè)中國第一條長距離、大口徑的管道。
1981年，中國首次全線機(jī)械化施工的管道——克拉瑪依至烏魯木齊原油管道復(fù)線投產(chǎn)。至此，管道施工由手工操作為主轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械化為主。
1985年，河南濮陽至河北滄州天然氣管道開建。它為中國首次采用燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)離心式壓縮機(jī)加壓輸送天然氣的長輸管道。
1985年，山東東營至黃島原油復(fù)線開工。它是中國第一條密閉輸送、自動(dòng)控制的管道。
1990年，“石油工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在長輸管道上的應(yīng)用”通過鑒定驗(yàn)收。三維設(shè)計(jì)軟件覆蓋了油氣儲(chǔ)運(yùn)、線路、工程測量、土建、電力、通信、機(jī)械、熱工、技術(shù)經(jīng)濟(jì)和管理等專業(yè)。
1993年，突尼斯天然氣管道工程開工。這是管道局第一次在國外以總承包形式承建管道工程，并在工程中首次采用半自動(dòng)焊接工藝。
1996年，陜京一線工程開工。它為20世紀(jì)中國最長、自動(dòng)化程度最高的天然氣管道。
2000年，澀寧蘭管道工程開工。這是在青藏高原建設(shè)的第一條大口徑、自動(dòng)化天然氣管道。在施工中，管道局首次嘗試全自動(dòng)焊接工藝。
2002年，西氣東輸工程正式進(jìn)入建設(shè)階段。中國首次大規(guī)模采用X70級(jí)管線鋼。
2008年，西氣東輸二線開工儀式舉行。西二線工程進(jìn)行直徑1219毫米和X80級(jí)大口徑、高鋼級(jí)、高壓力、超長距離管線鋼焊接工藝研究，首次應(yīng)用低氫型根焊工藝。
2012年，西氣東輸三線工程開工儀式在北京舉行。西三線首次在306公里管段采用0.8設(shè)計(jì)系數(shù)。這個(gè)管段應(yīng)用了國產(chǎn)壓縮機(jī)技術(shù)、3種防腐補(bǔ)口新工藝，并全面推廣自動(dòng)焊技術(shù)。
現(xiàn)代油氣管道建設(shè)從哪開始
20世紀(jì)20年代末，焊接技術(shù)的誕生，使全球管道建設(shè)進(jìn)入第一個(gè)飛速發(fā)展時(shí)期。1925年，英國建成第一條焊接鋼管的天然氣管道。第二次世界大戰(zhàn)期間，美國建設(shè)了一條得克薩斯州朗維尤到費(fèi)城的原油管道和一條博蒙特至貝永的成品油管道。這是當(dāng)時(shí)世界上口徑最大的原油管道和成品油管道，標(biāo)志著現(xiàn)代油氣管道建設(shè)的開始。
從20世紀(jì)60年代開始，管道開始向大管徑、長距離方向發(fā)展。20世紀(jì)80年代，美國建設(shè)了一條世界最長的熱輸重油管道——加利福尼亞州圣巴巴拉至得克薩斯州韋伯斯特的美國東西大管道。
輸氣管道的建設(shè)和發(fā)展比輸油管道要晚一些。20世紀(jì)20年代末，隨著焊接技術(shù)和無縫鋼管的出現(xiàn)，美國開始現(xiàn)代天然氣管道的建設(shè)。
20世紀(jì)70年代，全球開始建造長距離、大輸量的海底天然氣管道。2005年，由土耳其、俄羅斯和意大利聯(lián)合建設(shè)的藍(lán)流天然氣管道，有相當(dāng)長的部分在3000米深的黑海海底敷設(shè)。
【知識(shí)卡片】
一條管道能同時(shí)輸送幾種油品
在一條管道中，按一定順序連續(xù)輸送多種油品的管道輸油工藝，稱為油品順序輸送。多種油品順序輸送與多條單一油品管道輸送相比，可以有效提高管道輸送效率，最大限度地滿足不同用戶的需求，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
19世紀(jì)末，美國最先采用順序輸送工藝，輸送了3種品級(jí)的煤油。20世紀(jì)40年代，隨著順序輸送的混油機(jī)理和計(jì)算理論的逐步完善，世界上各長距離成品油管道廣泛采用順序輸送工藝，其順序輸送的油品品種多達(dá)10余種，包括的品級(jí)或牌號(hào)有上百種。
中國對(duì)順序輸送技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代。直到2002年，中國才真正建成第一條具有一定規(guī)模的長距離、大口徑、多分輸?shù)捻樞蜉斔统善酚凸艿?mdash;—蘭成渝管道。
博萊思(北京)管道技術(shù)有限公司
京ICP備17053025
京公網(wǎng)安備 11010802024477號(hào)
