西气东输管道总结.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/8/6 Thursday,#,2025/10/31 周五,西气东输管道总结,技术先进,第一次在国内采用10兆帕设计压力、1016毫米管径,第一次在国内大规模应用X70钢,第一次大规模采用内涂减阻技术,第一次大规模采用全自动焊接、全自动超声波检测技术,第一次采用盾构技术穿越长江，完成隧道1997米,第一次采用长距离连续顶管穿越黄河，一次顶管1259米,第一次采用干空气干燥工艺技术,第一次在国内采用1.41.5大压比增压方案,建设30兆瓦功率大型压气站,第一次系统编制大口径天然气长输管道技术标准,一、工程概况及项目特点,管理模式新颖,第一次采用中外合作、以外方为主的工程监理模式,第一次全面开展HSE管理,采用三位一体的开放式项目管理体系开展工程建设,采用四位一体的开放式生产运行管理体系开展生产运行,第一次借鉴照付不议国际惯例开展天然气市场营销,构建符合中国天然气市场特点的定价机制,一、工程概况及项目特点,实施中外合作监理制,对山区段管道试压、线路站场干燥、冷弯管制作等提出建议。在水压试验方面，外方监理建议将管道最大试验压力由管材屈服极限的90%提高到95%，采纳这一建议后，试压段数量大大减少，仅16标段的试压分段数量就由230段减至12段。,实施工程质量监督制,在工程设计、物资生产、工程施工过程中实行监督、监造制，对关键环节质量实施监督、检查和控制,组织专家对制管、防腐、无损检测和现场施工的QHSE管理体系运行状况进行“飞检”,中国石油集团质量监督总站，受国家计委及中国石油集团委托，对工程建设质量进行全程监督,二、项目管理体制和运作机制,（一）加强项目前期准备工作，为工程顺利实施奠定基础,研究解决重点工程技术难题。多次召开国际施工装备与技术研讨会，组织试验和试制，解决了管道制管、弯管、穿越、自动焊、全自动超声波无损检测等技术难题,（二）借鉴国外经验，优化设计方案,创新设计管理模式,靖边压气站工程，采用与美国环球公司合作设计方式,设计文件的确认，实行设计建立审查确认制,开展输气工艺优化,采用SPS仿真模拟软件，对工艺方案优化比选，压比由1.25优化为1.45，压气站由18座减少到10座,采用管道瞬态模拟分析软件，建立管道动态模型，对管道系统进行模拟分析，将干线及储气库作为一个整体调峰,二、项目管理体系的组织实施,（一）勘察、设计方面,大口径管道设计理念亟待突破和创新,山区、黄土塬等地形复杂地段设计，出现设计弯头数量过多等问题，在接受环球公司建议后，采取推高填低和“冷代热”等手段，弯头数量由8000多个减少到2500个左右,伴行路设计与管道设计结合不够，新疆段部分地区伴行路距离线位较远，增加了占地面积；伴行路设计存在缺陷，水毁事件时有发生；某些伴行路水工保护设计与管道水工保护设计没有很好结合，造成部分线路伴行路排水冲刷管道覆土,三、主要问题与建议,大型水工保护工程在初步设计和施工图设计阶段仍沿用分类叙述和绘制典型图的设计模式，缺乏针对性。,大型崾岘施工图设计深度不够，只提交平面图和典型做法，没有工程量、构筑物标高等资料，也没有提出明确的施工措施，不能很好地指导施工,设计初期，选择管道通过野骆驼自然保护区的缓冲区，不符合国家对自然保护区的有关规定,三、主要问题与建议,工程地质资料与实际情况存在一定偏差,长江、黄河等大型河流穿越工程的地质勘察资料与实际情况存在一定偏差，造成施工方案的多次修改，延误了工期，同时造成承包商的索赔,局部线路选线、部分阀室和站场的选址不尽合理,部分线路走向没有与地方城镇规划很好结合，造成线路走向与地方规划多处出现矛盾，导致改线。如苏浙沪地区改线总长度达100公里左右,个别阀室选择在地势低洼地区，而且没有考虑采取防水措施,三、主要问题与建议,对黄土地区古滑坡潜在地质灾害认识不足,管道通过山西董家寺附近古滑坡体，因坡体前沿受到已建输水管道破裂渗水的主要影响而被重新激活，对管道安全构成了极大威胁。经反复论证后，改线近600米,对软地基场地的处理缺乏认识,东部地区部分站场工程地质条件较差，设计单位没有采取必要的处理措施，部分埋地汇管和阀门基础出现沉降倾斜、地面管道变形,三、主要问题与建议,（二）工程施工方面,个别承包商没有严格按照设计图纸和施工规范进行施工,部分施工承包商没有认真执行施工验收规范，管内清洁不到位，残留焊渣和泥沙，运行中破坏阀门密封，造成近200多个阀门内漏。甘肃山丹古浪段投产后第一次清管就清出五米长、直径一米的泥沙与水合物混合柱状物。,三、主要问题与建议,（三）标准、规范方面,现行标准、规范存在不全面或适应性不够的问题：,设计规范对站场、阀室的防洪要求没有明确规定,国家标准原油和天然气工程设计防火规范与建筑设计防火规范对工艺站场消防对象和要求不统一,缺乏管道隧道标准，只能参照公路、铁路隧道标准,定向钻、盾构、顶管等穿越工程缺乏有针对性的地质勘察标准，只能参考相近标准,缺乏燃气轮机废气排放允许值标准，无论是参照国家大气排放标准，还是参照锅炉或火电发电厂排放标准，都不符合管道建设实际,建议：开展管道相关技术标准研究,三、主要问题与建议,转变观念 强化管理,为进一步提高管道建设水平而努力,摘自中国石油管道工程管理暨设计管理座谈会材料,（一）改变设计理念，为管道系统的安全运行提供基础保证,设计理念需进一步转变提高，与国际惯例接轨,1、缺乏国际上先进的完整性管理和风险评估的手段,目前国际大型管道项目以完整性管理和风险评估的理念在设计的不同阶段进行不同范围和不同深度的评估，评估提出的建议在设计工作中落实，以减少项目运行过程中由于设计原因可能造成的HSE隐患。,国外公司开展的专题评估主要包括：,危险及可操作性分析(HAZOP)消防分析(FIREPRAN),价值工程研究(Value Engineering)火灾爆炸性分析(FIREPRAN),电气安全性操作分析(SAFOP Study)噪音研究(Noise Study),危险性分析(HAZID)人体工程学研究(HFE),仪表保护功能研究(IPF Study)定量风险评估(QRA),（一）改变设计理念，为管道系统的安全运行提供基础保证,2005年，挪威船级社（DNV）对秦京线进行了风险评价，并提出了改善措施,管线,个人年风险可接受标准为110,-5,沿线两侧约52m范围内的居民风险偏高，这大大超过了输油管道工程设计规范（GB50253-2003)“原油管道与城镇居民点独立的人群密集的房屋的距离不宜小于15m”的要求。,秦皇岛输油站：,秦皇岛输油站界区外居民距厂界较远，个人和群体风险处于可接受级别,秦皇岛输油站界区内，虽然罐区的可能事故后果严重，但风险最大的地方恰恰在生产区,个人年风险，除办公区、门卫、消防控制室和值班武警岗外。都超过了不可接受线(110,-5,）,应该给予生产区和罐区同样高度的重视，以免形成安全管理和监视盲区！,（一）改变设计理念，为管道系统的安全运行提供基础保证,油气管道ESD阀的控制逻辑，设计人员与运行人员理解不同，造成部分ESD系统投运困难，留下安全隐患。,有的站场逃生路线及ESD阀控制按钮没有经过安全评估，相关专业没有明确衔接，给运行管理造成不便。,西气东输董家寺段由于没有做施工阶段的安全评价，没有考虑到施工对滑坡的扰动，造成董家寺古滑坡的改线。,没有对站控室面向工艺区一侧玻璃窗户的设置进行安全评价，为今后运行管理带来安全隐患，且可能会引发次生伤害。,如果在现阶段的设计过程中，转变设计理念，加强设计过程的管理，更新设计手段将风险性评估贯穿到设计全过程，我们的综合设计水平就能进一步提高。,（一）改变设计理念，为管道系统的安全运行提供基础保证,缺乏统一的中国石油国道设计标准,1、标准之间衔接不配套。,由于标准起草单位归不同的部门管理，造成标准之间的衔接不配套。,天然气质量标准(GB17820)规定水露点为“交接条件下-5”。而输气管道设计规范（GB50251)规定水露点为“管道输送最低环境温度下-,5”，,对相同条件造成不同理解和疑议。,非标设备试压执行压力容器规范（GB150），试验压力为1.25倍。而管道试压执行输气管道设计规范（GB50251),试验压力最高为1.5倍。同一管道试压标准不统一在试压过程中造成疑议。,（一）改变设计理念，为管道系统的安全运行提供基础保证,缺乏统一的中国石油国道设计标准,地方监审部门对我们采用的一些标准的接受和理解上有偏差。,在消防设计中我们执行石油天然气工程设计防火规范(GB50183),而地方监审单位进行消防验收时进行建筑设计防火规范（GBJ16-87)造成相同管道有的站场要求设置固定消防装置，有的就不要求，对管道运行管理造成不便。,标准老化。,我们现在还在依据70年代的两部协议进行公路、铁路的穿越设计，采用顶管方式即可通过，但铁路部门的设计全为箱涵，造成设计审查结果和实际结果往往造成在现场施工组织过程中的变更和投资的增加。,（一）改变设计理念，为管道系统的安全运行提供基础保证,缺乏统一的中国石油国道设计标准,2、标准引用不统一。,由于仪表、电气及通信等专业之间对于防雷设计引用标准不统一，电气专业引用建筑物防雷设计规范（GB50057）,自控专业引用建筑物电子信息系统防雷设计规范（GB50343）并参照PLC系统的接地和电磁兼容性基本原则和方法（施耐德-TE公司）相关要求，通信专业引用通讯局站雷电过电压保护设计规范（YD/T5098）,各专业均没有按照国际通用的“等电位”连接原则设计综合防雷系统，造成陕京线府谷压气站、小卞庄分输站、石景山分输站等多个站场由于雷击损害设备的事故。,（一）改变设计理念，为管道系统的安全运行提供基础保证,缺乏统一的中国石油国道设计标准,3、缺乏适合管道建设的相关专业标准,对于管道建设的相关专业没有形成适合于管道建设的标准，各专业只能引用其他行业标准用于管道设计。,长输管道没有自己的穿越隧道和陆上隧道标准，只能引用公里、铁路和矿山的隧道标准，造成引用标准过高，工期、投资的大幅增加。其他行业专家均对管道的隧道设计标准提出质疑。,4、现行标准规范针对安全运行管理上缺乏明确要求,按北美天然气管道的标准，放空系统要加装单向阀，我们的规范就没有明确要求。,（一）改变设计理念，为管道系统的安全运行提供基础保证,设计管理有待改进和进一步提高,1、体系运转有待进一步加强,西气东输工程站场防雷接地设计从上海到新疆所有站场联合保护接地电阻值全是1欧姆为要求，实际上在西部戈壁地区无法实现。,2、设计的过程管理没有得到有效控制,国外公司对设计的过程管理非常重视，将安全隐患尽可能在设计阶段消除。设计过程中对HSE问题进行各种专题评估，且在各专题评估中组织施工、操作运行人员参加。,我们传统的设计管理对重大的设计方案仅是请专家凭经验确定。,忠武线在施工过程中增加山体隧道7条。,西气东输下游出战管线土壤冻胀问题。,（一）改变设计理念，为管道系统的安全运行提供基础保证,设计管理有待改进和进一步提高,3、缺乏有效的总结、交流手段,关于泵进出口平板闸阀有无导流孔的设计在港枣线和西部成品油管道的设计中就不一致。,相同类型的技术规格书设计人员各编各的，性能指标不统一，造成采办、施工难度增大。,4、设计过程中专业之间缺乏针对运行管理及安全预警方面的明确要求，衔接不畅，造成设计提出的一些原则和理念在工程实施中无法实现。,（一）改变设计理念，为管道系统的安全运行提供基础保证,设计管理有待改进和进一步提高,西气东输请环球公司进行标准压气站设计中，主体专业明确提出事故状态下，其他专业有关声、光等报警方式的要求。我们目前各专业设计人员还是根据自己的理解去做专业设计，与其他专业只是在设计参数上的衔接，致使选择的设备管理维护不便。,西气东输选择的对射式远红外报警装置，投用之后造成大量误报警，为管道运行带来安全隐患。,（一）改变设计理念，为管道系统的安全运行提供基础保证,设计管理有待改进和进一步提高,压缩机组的火灾报警方式，国外管道均是单点单选报警，而我们目前是双选或三选。,“无人操作、有人值守”控制原则，在安全保护和控制连锁操作运行对关键的设备要求很高，单对配套设备没有明确要求，与“无人操作、有人值守”的控制原则有较大差距。一方面投资增高，另一方面现场操作人员不能减少，同时带来生活用水、排污、环保等后勤生活辅助配套的一系列问题。,在国外，和西气东输相同设备的压气站仅用3个人就可以管理2座压气站，做到了无人值守。,（二）项目管理基础工作仍较薄弱,3、尚未建立统一的施工数据标准,目前还没有从完整性管理和今后管道安全运行的角度，对施工过程中数据的收集管理提出统一标准和要求。,很多管线在投产后要花费大量资金对竣工后的管线进行复测，复测结果与竣工资料误差也较大。,西气东输干线投产后，花费上千万对管线坐标重新补测。,丹阳大桥改线过程存在施工、监理数据不统一，给改造工作造成诸多不便。,对辅助工程的施工数据收集五明确要求，致使西气东输线路绝大部分三桩进行整改。,总结 继承 创新,不断提高项目设计与管理水平,摘自中国石油管道工程管理暨设计管理座谈会材料,忠县武汉干线：全长718.9km，管径,711mm,，设计工作压力：忠县恩施7.0MPa、恩施武汉6.3MPa.,1、依靠管理与科技创新，提升项目将设水平,兰成渝管道开展了大落差管道超高压力控制、混油量控制、多分输复杂工况控制、管道安全优化运行集中监视和控制以及管道在黄土地区、山区、丘陵等复杂地形、地质条件下的敷设方式等研究，有力地支持了系统的优化设计。,在穿越线路高点、地质不良、地形条件险恶等难以施工的地段，首次大规模采用开掘隧道敷设管道技术；在地貌复杂、穿越数量多等苛刻施工条件下，采用定向钻穿越泥岩施工等创新技术；该管道自动控制和调度管理系统，集仪表检测、通信、自动化控制、信息网络和模拟仿真等技术于一体，实现了远程集中控制、科学合理的批量计划制定、批量输送、批量跟踪；该工程项目获得2005年度国家级优质工程银奖、2004年水土保持工程获得水利部颁发的”开发建设项目水土保持示范工程“铜牌奖等多项科技成果奖。,设计与管理存在的主要问题,1、目前输油气管道工程中站场给排水系统仍大量使用铸铁、镀锌管线，而市政工程已广泛采用PVC、PPR等材料，设计应广泛推广采用。,2、涩宁兰管道由于项目前期上游提供的气源压力数据为6.3MPa,而实际提供最大气源压力为5.3MPa，造成工艺计算与实际出现偏差，达不到设计输量。,设计与管理存在的主要问题,3、涩宁兰管道干线快速截断阀由于设计时考虑不周，引压管中间未安装阀门，在设备出现问题时无法关断动力气源进行检修。现已对全线截断阀引压管进行了改造。,沿线各分输站均未安装流量调节装置，由于输量的不均衡，造成了在用气高峰时无法准确控制分输流量。2005年在兰州末站、西宁分输站和刘化调压计量站安装了流量调节阀。对于类似的管道，设计时应尽量考虑到由于输量不均衡工况对流量调节的要求。,设计与管理存在的主要问题,4、在设备装置选型设计时应考虑当地气候环境等条件影响。比如：,兰成渝输油管道成县、广元站减压阀采用用气动执行机构，在冬季运行时控制系统不稳定，造成调节阀突然全开全关，全线流量、压力变化大，易造成高点拉空、下游超压等危险。现已更换为电液联动执行机构。,兰成渝管道重庆末站混油处理装置在夏季气温较高时，混油处理装置所提炼的油品温度高，超出安全范围，导致混油处理装置开机率降低，混油不能及时得到处理。现已通过增加冷冻机解决了此问题。,设计与管理存在的主要问题,5、对于工艺较为复杂的管道系统，在设计阶段对其控制系统方案（特别是水击保护、ESD控制系统）要进行充分论证，以寻求最佳的、合理的控制方案。必要时应聘请国外有经验的设计咨询公司参与方案的制定和论证。,比如：兰成渝管道各分输站的分输调节罚及重庆末站的进站减压阀的设计为故障关，如果执行故障关断，对分输支线和干线会造成水击（水击大小同分输流量有直接关系），也可能出发相关的ESD程序（特别是重庆进站调节阀），不利于管道的安全平稳运行。现已改为故障保持运行方式；,设计与管理存在的主要问题,兰成渝管道在ESD设计上，共分八大类保护程序（甩泵、重点站ESD、重点站进出站阀门以外关闭、重点站失电、通讯中断、非重点站进出站阀以外关闭、减压阀故障、线路截断阀以外关闭），计80个工况。管道运行近4年来实践证明，如果ESD程序全部投用，易造成管道系统频繁启停，影响运行的平稳。针对这一问题，公司与设计单位正进行系统优化探讨。,6、对输气管线站场进出站阀门应由失电关闭改为失电保持方式为宜。比如在忠武管道工艺设计中，各站场进出站阀采用的是气液联动执行机构，它的特性是在24V控制电失去时关断，并且只有在复位后才能在现场开启阀门。投产以来，发生了几次由于调试或UPS失电导致进出站阀关断的情况，影响给下游用户的连续平稳供气。,从天然气管道运行管理、项目建设看设计问题,摘自中国石油管道工程管理暨设计管理座谈会材料,（一）天然气长输管道设计标准体系急待完善,关于与干线直接相连的阀门连接方式问题。目前国内设计标准中没有明确规定，而在北美天然气管道设计标准中明确规定：与干线相连的任何阀门均应采用焊接的方式连接。西气东输和陕京二线阀室投产后都出现过TEG引气管法兰泄露问题。针对该问题的后期改造充分说明，设计标准的不细致，不但可能导致重复投资，影响管道正常生产运行，还会带来很大的安全风险。,（二）天然气长输管道设计标准体系急待完善,如输气站场压力控制系统是关系到站场安全运行的关键问题，特别是地下储气库，压力等级多、彼此相通，这个问题尤其突出。从国内已建成的储气库来看，从30MPa到5MPa之间通常有四到五个压力等级的工艺系统。按照美国运输部（DOT）联邦法规第192部分法规要求存在超压可能的部位应设置压力泄放、压力控制和压力监控装置。,而国内设计标准只要求设置安全阀保护，没有按照压力泄放、压力控制和压力监控装置多级保护考虑。根据实际运行经验，仅仅设置一级保护装置不能保证工艺系统安全运行，必须考虑在高低压分界点设置多级过压保护装置，避免阀门泄露、误动作等异常情况，导致低压端出现超压，甚至爆炸。,关于防范第三方破坏问题。美国运输部（DOT）联邦法规第192部分中强制性要求各管道运营企业必须设置明确、可行的警示设施，保证相关方能够在管道附近作业时得到明确的警示。在北美地区，管道运营企业均按照法规制定了企业标准，在干线管道上方铺设了管道警示带。而国内标准只要求设置管道标志桩，尚无设置警示带的要求。根据实际运行经验，管道警示带的敷设能够对预防外界施工破坏管道起到很大作用。,三、本质安全及环境保护、节能设计问题,（一）本质安全设计上的差距,输气站场爆炸危险区域划分是关系到站场防火防爆管理的重要安全问题，加拿大国家标准CSA Z662-99油气管线系统和美国运输部（DOT）联邦法规定DOT 192部分中对站场设计安全区及安全区外的限制要求均有明确规定：设计上绝对安全或经有资格人员试验证明对可燃蒸气安全的区域。加拿大Enbridge公司根据设计安全区的划分，在站场内部划分了危险区域和限制区域，明确了两类区域内的限制要求，便于实际操作和执行。,但由于国内没有输气站场爆炸危险区域划分标准，致使设计存在对爆炸危险区域的界定模糊不清的问题。加拿大Enbridge公司的专家对标评估报告中指出：灵丘压气站在指定的危险区域内发现存在火源，包括没有防爆设施的电气设备间、明火TEG、柴油发电机间和空压机间等，有些建筑物内存在防爆型与非防爆型装置混合布置的现象。,（二）缺乏科学有效的设计安全评估,关于输气站场放空系统设计问题。在德国PLE公司陕京一线基本设计中，站场放空系统均设置了单向阀。而由国内设计单位设计的后建站场放空系统大多没有设置单向阀。我们了解到国外输气站场放空系统设计要求考虑所有条件下放空的安全性，在具体设计中要对站场放空系统进行危险和可操作行分析（HAZOP），评估站场防空系统设计是否达到要求。,而国内设计单位由于未进行危险性和可操作性分析，没有全面考虑站场设备维护、检修作业、紧急放空及不同压力放空系统相互影响等诸多实际问题，在不同压力等级共用一个放空立管或火炬时没有设置单向阀导致留下安全隐患。在陕京线压气站维修作业过程中，出现过压缩机组紧急停机放空，导致放空系统反窜气的问题。,三、提高设计质量，注重细节和人性化设计问题,人性化设计和细节设计是体现设计水平的重要表现。但目前国内管道设计单位在这方面仍存在差距。,例如陕京线靖边压气站的控制室设计在工艺区中间，距离工艺设备最近处仅6米，没有逃生通道。,陕京二线各站场阀门位置普遍较高，由于未设计操作平台，导致操作人员无法操作，运行单位只得自行设计制作操作平台。陕京线有些站场工艺装置、管道间距国小，操作空间不够。,陕京二线部分站场生活区房屋存在将走廊、会议室等向阳布置，将职工宿舍布置在阴面并面向工艺区的问题。有的站场甚至存在公共卫生间采用透明玻璃门的情况。,项目建设中存在的问题,一、应当做好而没有做好的设计问题,（一）线路问题,1、山区台地的地貌恢复,在梯田开挖后，需要进行地貌恢复，主要是干砌挡墙、沟渠和恢复耕植土等。在施工图设计中未具体开列工程量，施工单位投标时无法计算工程量及费用，工程量及投资往往较大，施工单位要求进行工程签证，增加了管理的幅度。,建议措施：施工图设计时，设计单位应详细测量现场实际情况，将干砌石和浆砌石等地貌恢复工程量详细开列，同时考虑施工造成损耗开列购买耕土的工程量。,如在山区段施工，如何处理管道施工与保护环境关系，如何恢复生态在设计中论证的少，可操作性方案少。,修路、开沟出现的弃渣如何处理？石方段本来就缺土，而在设计回填细土时还采用筛细土回填，细土填到管沟里，剩下的石头如何复耕、恢复生态环境？,建议：树立在保护好环境同时也是保护管理的理念，开展环保专项设计和专项资金保证。树立工程建设与周边环境和谐的设计理念。,2、部分三桩埋设位置不合理,对农民耕种土地不利，经常发生丢桩或移桩的现象。,建议：一是，各专业统一三桩埋设原则。,二是，除水平转角桩外，在农田内的其他线路三桩尽量埋设在田埂或路边上。有些线路位置三桩分布较多的尽量整合为一个桩。,（二）设计处“高水平”，还要“干”处高水平,1、案例一：阳曲焊缝泄露,2005年7月22日，当陕京二线输气管道试运升压至2.9MPa时，陕京二线阳曲站1016埋地进站主管道环形焊缝发生天然气泄露。经过现场的全力抢修，7月25日完成抢修并恢复了阳曲站生产运行。,经查，该焊口属于站场和线路连头死口，未经过强度和严密性试压。经查事故原因为:返修不当造成。,