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管道局设计院破解国际项目技术难题纪实

来源:中国石油报 作者: 时间:2024-7-11 阅读:

7月5日,管道局设计院的设计人员正通宵达旦,加紧进行东非原油外输管道项目的图纸设计。他们在这条管道上首次采用了长线电伴热加热技术,将有效防止原油在管道输送过程中凝结堵塞。

近年来,管道设计院积极推进国际化战略,深耕“一带一路”沿线国家市场,设计管道总里程已超过2万公里,绘制的一份份设计文件、破解的一个个技术难题,为“一带一路”能源建设带去了“中国方案”。

52英寸 突破全球最大管径

拉维拉维项目是管道局在印度尼西亚承建的第一个大型EPCC项目,也是中国企业首次承建印尼国家石油公司的项目。该项目位于印尼东加里曼丹省,是印尼国家战略性能源工程,包括52英寸海底管道、陆上管道,32万吨单点系泊和2座17万立方米储油罐。项目建成后,将有效填补印尼成品油需求缺口,对印尼新首都的建设及区域经济发展意义重大。

52英寸,是目前世界上海底管道的管径之最。如何确保这条管道平稳安全施工,成为这个项目最艰巨的设计任务。管道设计院海洋工程专业的梁凯是设计负责人。为保证设计质量,他和团队每次制定方案都力求尽善尽美。针对每一个难题,梁凯他们经常讨论到深夜,仅波流载荷的加载问题,就来回计算多次,得到最精确的数据后,在3个月内修改了8次方案。

项目缺乏前期的FEED设计资料,全新的文件管理平台在使用中存在一系列技术性难题。设计团队与当地建设者、多国设计人员充分沟通研讨,有针对性地拿出了两项优化方案。

一项是针对预挖沟段边坡坡度。梁凯发现,按照勘察土壤数据,52英寸海管预挖沟段的管沟边坡角度可以提高12度,这将极大减少挖沟和回填的施工工作量。他和团队探索应用了一种基于有限元的全新的计算方法,得到了最优方案。另一项是针对钢板桩的优化。52英寸海管近岸段条件十分复杂,有8条管线临近,其中4条管线与新建管线并行2公里,在并行1公里后距离急剧缩小。他们开展了40多次技术协调,采用各种分析软件模拟了20余次计算,最终在“夹缝”中找到了最优路径,节约钢板桩2600多吨,挖沟回填量减少约5万立方米,大幅降低了项目采办预算。


铺管船正在进行印尼拉维拉维项目海底管道铺管作业。

S线盾构 改善民生福祉

走出印度尼西亚,穿过印度洋,管道设计院也把中国技术带到了斯里兰卡。为解决首都科伦坡核心区内涝问题,斯里兰卡大都市和西部省发展部和管道局签署合同,在该国新建两条地下排水隧道,分别为新姆图瓦盾构隧道项目和托林顿顶管隧道项目。这是斯里兰卡的重大民生项目,也是中国石油承建的首个海外盾构项目。

首个80米小曲率S曲线盾构、首个英标盾构管片、首个境外城市繁华区地下管线勘测工程……项目的多个“首个”,给管道设计院勘察设计带来了前所未有的挑战。管道设计院全体技术人员集思广益,最终确定形成了“资料收集调研梳理先行,交通疏导、安全守护,从简到繁、分步实施”的总体思路,逐步开展测量和设计工作。

此外,管道设计院还系统编制了设计报告和方案图纸,在审查批准后迅速实施。设计方案大幅节省了项目成本,实现了适用于80米小曲率的英标管片楔形量计算等8项技术创新,保证了项目高质量、高效率施工。

在技术的支持下,经过数年的施工建设,2022年5月15日,斯里兰卡排水隧道工程全部完工,进入投产通水阶段。困扰科伦坡多年的雨季内涝问题终于得到彻底解决。当天,斯里兰卡能源部长特意到现场表示祝贺。

电伴热 保证非洲能源输送

乘着海上东风,管道设计院一路向西,扎根中东,拓展非洲,能源建设的步伐越行越远。

正在建设的东非原油外输管道工程是管道设计院为深化中非合作、推动“一带一路”能源建设的又一个标志性工程。这项工程起始点位于乌干达霍伊玛地区喀巴勒(Kabaale),途经乌干达、坦桑尼亚两国,终点位于坦桑尼亚坦琼戈莱阿尼半岛坦噶港。管道全长1443公里,管径610毫米,设计压力9.3兆帕。该工程将为沿线的社会民生发展和经济转型作出巨大贡献。

设计技术的应用是工程建设成败的关键。管道设计院充分发挥科研引领作用,充分学习吸收项目中的设计亮点及设计创新。管道输送的原油高凝含蜡,常温下无法输送,需要将原油加热到50摄氏度以上并进行保温,才能使原油处于流动可输送状态。针对这一难题,设计项目组采用电加热工艺输送方式,就是在管道外侧加上3根伴热电缆,再用聚氨酯泡沫加高密度聚乙烯管壳包裹进行保温。项目建成后,将成为世界上距离最长的跨国电伴热保温输送原油管道。

一般管线路段的保温问题解决了,而由于温差大,深埋河流底层的穿跨越段管道的保温问题,又成了一大技术难点。东非原油管道主要穿越卡盖拉河和西吉河两大河流,穿越长度均超过1100米。

负责该工程穿跨越设计的工程师陈周和同事翻遍了各种技术资料,经过多次计算论证,最终确定了长线伴热保温管道“管中管”设计方案,即在管道外围再增加一个直径为1067毫米的外套管,将伴热电缆、通信光缆和主管道放进套管内,确保管道安全运行。这也是管道设计院首次开展保温管道“管中管”设计。

此外,管道设计院还开展了满足国际高端市场的线路数字化设计模板等10余项创新,让中国智慧在非洲大地的能源动脉建设中展现风采。

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