这里写上图片的说明文字(前台显示)

18719811719
  • 内页轮换图
  • 内页轮换图
  • 内页轮换图

观点交流

您当前的位置:首页 > 专家访谈

邹永胜:积极探索山区管道建设和安全运营的新路径

来源:《管道保护》杂志 作者: 时间:2021-1-21 阅读:

《管道保护》编辑部:我国山区面积占国土总面积的三分之二。随着经济和社会的快速发展,对油气资源的需求日益增长,带动了管道建设的大发展。高质量建设山区管道,保障油气输送安全,事关国家能源安全和公共安全,具有重要的战略意义。目前,国家管网集团西南管道公司在国内运营的山区管道里程最长,经过区域地理环境最为复杂,安全运行面临的挑战最为严峻,同时在山区管道建设和运营管理方面积累的经验也最为丰富。为此我们邀请了管道管理专家、西南管道公司常务副总经理邹永胜就做好山区管道建设和安全运营的有关话题发表见解,与广大读者交流。(邮箱:guandaobaohu@163.com)


编辑部:邹总您好,在第二届“中国智能化油气管道与智慧管网技术交流大会暨山区油气管道安全与智慧运行技术交流会”上,与山区管道发展和安全运行的相关议题格外引人关注。请问为什么要特别提出“山区管道”这一概念?

邹永胜:“山区管道”这个概念目前在国内外尚无明确的定义。我们理解“山区管道”就是建设运行在山地、丘陵、崎岖高原等复杂地形环境下的管道,特点为管道途经高山深谷多,穿跨越河流多,连续落差大,设计、施工、运行及抢修存在较大难度,相对平原管道而言,工艺运行更为复杂。以西南管道公司为例,目前管理运营中缅、中贵、广南支干线等7条天然气干线,中缅、兰成2条原油管道,兰成渝、兰郑长、钦南柳、云南4条成品油管道,里程超过11 000 km。管网干线70%以上位于山区,地理环境复杂,地质条件变化剧烈,给企业安全运营带来很大挑战。

上述管道作用非常重要,可以称之为西南地区国民经济和社会发展的“生命线”。其中天然气管道保障了西南7省1市天然气供应;原油管道保障云南石化和四川石化的炼化需求;成品油管道保障了云南、四川、重庆、广西、甘肃等5省区市的燃油供应。如兰成渝成品油管道是国内首条大口径、高压力、长距离管道,经过18年运行现基本处于满负荷状态,至2019年9月累计输油量突破1亿吨。保障山区管道安全运行,维护国家能源安全和公共安全,是西南管道公司所担负的重大政治责任。

编辑部:山区管道途经区域地理环境复杂,地质条件变化剧烈,给西南山区管道安全运行带来哪些重大挑战?

邹永胜:我国地势西高东低,整体呈三级阶梯分布。第一级阶梯是青藏高原,平均海拔在4000 m以上,其北部与东部边缘以昆仑山脉、祁连山脉、横断山脉与地势第二级阶梯分界。第二级阶梯平均海拔在1000~2000 m之间,其间分布着大型盆地和高原,东面以大兴安岭、太行山脉、巫山、雪峰山与地势第三级阶梯分界。第三级阶梯上分布着广阔的平原,中间有丘陵和低山,海拔多在500 m以下。

西南管道公司是目前国内唯一管理运营跨越了中国地势三级阶梯管道的公司。管道途经高程在100~4000 m之间,地形切割强烈、高差悬殊。从北到南:管道分别通过了黄河冲积平原、黄土高原等黄土地区,跨过中国气候分界线的秦岭,南下至四川和重庆的低山丘陵区、盆地。由西向东:依次翻越滇西横断山脉、滇中高原、云贵高原,延伸至粤桂低山平原。

管道沿线山多、河多、降水多,地质条件复杂,气候多变,地质灾害发育种类多样。如黄土高原经常发生塌陷、塬边滑坡。在秦巴山区,受地形限制,管道长距离沿河沟铺设,山洪、泥石流冲刷下易露管。在四川盆地,管道大开挖河流穿越处水毁灾害严重,穿过绵阳石亭江、罗江、涪江的油品管道,多次被冲出。贵州、重庆地区山势陡峭,滑坡、崩塌等岩土体灾害多发,中缅天然气管道晴隆改线段就建设在最大坡度达79.8度的陡坡上;2020年7月发生一起滑坡灾害,堡坎鼓胀变形垮塌,严重威胁管道安全。在横断山脉,管道跨越两侧多为峭壁的澜沧江、怒江等国际河流,存在江水流速快、河面溢油拦截困难的环境风险;尤其是贵州南部、广西地区的喀斯特地貌普遍,地下河流分布广泛,漏油扩散范围不易判断,拦截难度更大。以上都是西南山区管道目前面临并亟需解决的地质条件变化带来的问题。

西南山区管道建设与西南地区高铁、高速公路的建设相似,管道铺设尽量选取了中、小起伏区域,但在川陕甘交界地区、渝贵地区、云贵交界地区、云南横断山脉地区等四处不可避免地进入连续大起伏区域,油气管道并行铺设,谷底和山岭的高差经常超过1000 m。经过横断山脉的中缅油气管道设计之初,国外专家认为难度太大,不适合修建管道,我们克服重重困难,只用了4年时间就建成了这一管道,可谓管道建设史奇迹,但也不可避免地留下了隐患。

编辑部:对于西南山区管道建设和运行所面临的巨大困难和众多风险,您认为我们目前需要重点解决好哪些问题?

邹永胜:公司通过9年多的建设发展,不断总结经验教训,分析总结了目前影响西南山区管道安全运行的三大矛盾。

一是,普适性法律法规标准与山区管道高风险不匹配。西南山区管道设计标准采用的是普遍适用的标准,在设计理念、设计系数等多方面都与山区实际不相符。

在设计理念方面。常规管道都是基于应力设计的,但是由于山区环境复杂多变,管道将承受较大的位移和应变,失效主要由应变引起。近年来,国外提出了基于应变的设计理念和方法,减小了山区管道运营期的风险,如加拿大已将管道应变设计纳入相关标准。2014年巴布亚新几内亚新建液化天然气管道在通过陡峭山坡、狭窄山脊地段,就采用了基于应变的设计方法,运行实践证明效果良好。西南管道公司也在探索基于应变的管道设计,中缅天然气管道罗细河跨越单侧采用Z字型补偿设计,也是应变设计的一种尝试。

在设计系数方面。设计系数是计算管道壁厚、从整体范畴控制管道安全的重要参数。国内设计标准(GB 50251―2015《输气管道工程设计规范》)的设计系数主要依靠地区等级,即由管道周围人口密度来决定,这是典型的对平原型管道的要求。西南山区管道穿越大落差、环境敏感、地质灾害频发等特殊地段,需要增大设计系数以强化管道本质安全。2008年,欧洲阿尔卑斯原油管道穿越地形复杂的奥地利段,就采用了针对性的设计系数;西南山区管道也应考虑调整设计系数,以保障管道本质安全。

二是,建设和管理成本与山区管道高风险不匹配。

从不同行业投资对比分析。山区管道建设投资水平与同为线性工程的山区高速公路、高铁建设投资相比还存在不小差距。山区大口径干线管道防护投资约30~120万元/km,占总投资的3%~8%;高速公路、高铁防护投资约400~3000万元/km,占总投资的5%~30%。管道防护工程投资不到高速公路、高铁的十分之一,且占总投资比例也较低。我们调研了云南省的交通建设情况,并与管道建设投资做了对比。以中缅管道大理—瑞丽段与大瑞铁路为例,该段管道与铁路路由基本并行,所经区域地质地貌也大体相同。但大瑞铁路防护工程投资约1100万元/km,总投资占比14.0%;该段管道防护工程投资约100万元/km,总投资占比5.8%;管道防护工程投资不到铁路的十分之一,总投资占比不到铁路的一半。

从管道途经不同地貌区段投资对比分析。随着管道穿越地形地貌复杂程度的增大,建设期管道防护工程有所加强,投资额度也有所增加,但增幅较小,不能满足实际防护需要,给管道运营期带来隐患。比如中贵天然气管道的宁夏中卫-甘肃静宁段、甘肃静宁-礼县段、重庆段,从缓丘及河谷冲积扇地貌,升至黄土丘陵沟壑地貌,再到中低山区地貌,高程逐步提升。水工保护投入也从24万元/km增加至45万元/km和51万元/km,但还是难以避免重庆段地质灾害多发的影响。

三是,山区管道技术进步没有跟上山区管道建设速度。

高陡坡、横坡铺设隐患多。高陡坡容易造成管道轴向失稳;横坡铺设遇土体滑动时管道单边受力大。管道路由选择存在优化问题,设计上也应更充分考虑后期管道管理及安全。如果能像铁路建设多采用隧道铺设、稳固架空等方式,可以有效避免地质灾害隐患。这也与前面提到的设计标准和建设投资相关。

多弯头变壁口,结构不合理。例如,中缅天然气管道瑞丽-芒市段处于典型的地形起伏剧烈的第一级阶梯,104 km管道有弯头和变壁厚口3099个,约3个焊口中就有1个弯头变壁口。弯头变壁口是管道结构中受力不均、较不稳定的部分。所以在地势复杂区域的管道建设或迁改时,应适当采用等壁厚或锥形口设计,以减少变壁厚的影响;利用多段台阶型斜坡体适当加大埋深、优化转向角度、降/削坡、弹性铺设、多冷弯代替热弯等,减少热煨弯管使用;弯头下沟时做好下部细土夯垫等。

建设施工、运营巡护抢险难度大。山区管道建设在国外鲜有先例,但在国内受地形条件限制不可避免。我们缺乏可借鉴的经验,更没有针对性的技术和设备,所以带来了很大的困难。 

编辑部:您刚才对西南山区管道安全运行存在的问题和解决思路分析得比较透彻。请简要介绍公司近年来为保障管道安全运行所开展的具体工作。

邹永胜:我们在山区管道建设和运营管理中所遇到的矛盾和问题,绝大部分都没有现成经验和答案。只有坚持以问题为导向,深入实际调查研究,在实践中不断探索总结规律,才能逐步取得工作的主动权。

在山区管道地质灾害监测预警方面。对管道沿线地面进行了卫星图像采集、无人机倾斜摄影;建立地质灾害风险图形库,分析地质条件变化产生的潜在隐患;在一些地质灾害高发区安装地质灾害、管道本体监测设备,通过对监测数据分析计算,掌握地质灾害及管道本体状态,提前介入避免管道受到影响和遭到破坏。如成功预警2018年8月中缅管道K321滑坡、2020年6月中贵管道K466+500米滑坡等,有效提升了山区管道地质灾害风险管控水平。

在山区油品管道投运方面。山区管道由于连续大起伏,U型弯较多,投运情况特别复杂。例如,中缅管道进入国门后的管段处于挤压强烈、断层发育地质区域,特别是怒江段高山深谷、地形陡峭,局部地段水平距离仅有20 km,但垂直高差超过1500 m;2017年6月,中缅原油管道以“常温密闭输送+管道充水+以油顶水”的方式投运,由于对投运油水密度差考虑不足、泵和管输设计余量偏小等原因,出现了怒江后高点无法翻越的情况,通过3次在油头前排放部分投产水、启泵增压等“前引后推”模式才投运成功。山区油品管道投运的特殊性使我们认识到:对于连续大落差油品管道的设计,应充分考虑设计余量并多方评估;投运方案应运用临界工况边界条件进行室内计算机模拟或相似性试验验证,避免气阻、弥合水击等情况出现。

另外,我们正在开展自动化、智能化管道建设和运营管理技术研究,如山区高强钢管道全自动焊装备研制和流程设计;建设智能工地,实现建设资料数字化交付;建设管道孪生体综合控制管道运行及安全;探索轴向应变内检测等针对性内检测技术;研发便捷化抢险装备;研究山区油品泄漏扩散影响范围和控制机制;研发管道永久修复材料和方法。2020年6月,公司研发的X70 B型套筒国内首次在线焊接试验成功,新型套筒壁厚较Q345R套筒减薄19%~30%,现场组装及焊接工作量降低约20%,并形成了配套的焊接、焊后热处理以及无损检测等关键技术,使我国管道缺陷套筒修复技术迈上了一个新台阶。

虽然公司在上述领域取得了一定的成果,但由于公司成立时间较晚,技术和管理相对薄弱,还有一些难题亟待解决。借助第二届中国智能化油气管道与智慧管网技术交流大会在成都举行的契机,我们组织召开了西南山区管道重要难题研讨会,认真听取与会院士和专家学者就保障山区管道建设和安全运行的意见建议。希望能进一步加强国内外交流合作,共同为山区管道安全发展出谋划策,早日将我国山区管道建设运营管理水平提升到国际领先水准。

编辑部:非常感谢您接受采访。

专家简介:邹永胜,教授级高级工程师,现任国家管网集团西南管道有限责任公司党委委员、常务副总经理,负责公司生产运行、市场经营、客户服务、科技信息、标准计量及行政事务等工作。

先后负责并参与西部原油管道加剂综合热处理顺序输送现场工业试验研究,获得中国石油西部管道公司科技进步奖特等奖;多品种原油同管道高效安全输送新技术,获得中国石油集团公司科技进步奖一等奖;西部管道“无人站”建设规划(西部管道站场区域管理规划),获得中国工程咨询协会优秀工程咨询成果奖三等奖;复杂山区跨越油气管道事故预测和应急处置关键技术及应用,获四川省科技进步奖二等奖;典型地质灾害下山区油气管道风险管控关键技术研究与应用,获四川省科技进步奖二等奖。

先后发表了《天地联合的区域山地管道地质灾害监测预警体系研究》《西南地区管道保护法律实践》《法国GRTGAZ和TRAPIL管道公司运营管理模式分析》《西南管道公司应急处置能力建设》等多篇论文。

上篇:

下篇:

关于我们
地址:甘肃省兰州市广场南路77号3022室 邮编:730030 邮箱:guandaobaohu@163.com
Copyrights © 2018- All Rights Reserved. 版权所有 中国管道保护网 陇ICP备18002104号 设计制作 宏点网络
甘公网安备 62010202003034号 甘公网安备 62010202003034号
  • 95_95px;

    QQ群二维码

  • 95_95px;

    微信二维码

咨询热线:18719811719