输油管道设计与管理教程课件

1、输油管道设计与管理教程2022/7/29输油管道设计与管理教程第一章 输油管道概况和勘察设计第二章 等温输油管道的工艺计算第三章 加热输送管道的工艺计算第五章 热油管道的运行管理第六章 顺序输送输油管道设计与管理教程第一节 输油管道概况第二节 输油管道勘察设计概述第一章 输油管道概况和勘察设计输油管道设计与管理教程管道输送是石油生产过程中的重要环节，管道是石油工业的动脉。在石油的生产过程中，自始至终都离不开管道。我们可以把石油的生产过程简单表示为：一、概述用户炼油厂矿场油库转油站联合站计量站油井矿场油气集输系统长输管道原油管道成品油管道第一节 输油管道概况输油管道设计与管理教程长输管道是长距离

2、输油管道的简称，它是指运距长、流量大、管径大的自成体系的管道系统。可简单地表示为： 首站收油计量加压加热中间站收油加压加热末站收油计量发油输油管道概况输油管道设计与管理教程长输管道总是由输油站和线路组成。首站、末站和中间站统称为输油站。 对于原油管道，首站一般在油田，末站一般为炼厂和港口。 为了保证管道的连续运行，首末站一般建有较大的库容，而中间站一般只设一座旁接油罐或事故罐，用以调节流量的不平衡（旁接油罐流程）或事故泄压（密闭流程）。 输油管道一般由离心泵提供压能，电动机为原动机。对于加热输送的管道，由于沿程散热，为了保持油品的温度，沿线还要设加热站，所用燃料一般为所输原油或渣油。 输油管道

3、概况输油管道设计与管理教程输油管道概况为了保证管道的正常运行，全线设有有效的通讯系统，以调度、指挥生产。通讯线路是长输管道的生命线，主要的通讯方式有：有线电话、微波通讯、卫星通讯、网络通讯、无线电通讯。通讯方式的选择主要根据管线所处地区的环境和管线的具体情况确定，一般多采用微波通信系统。对于多雾山区，可采用网络通讯为主，卫星通讯为辅的通讯系统，以确保通讯的安全和畅通。之所以说通讯线路是长输管道的生命线，是因为如果通讯系统不畅通就会给管道造成重大安全事故。例如93年轰动全国的713东辛线盗油泄漏案（原油泄漏近万吨）就与通讯系统不畅通有关。输油管道设计与管理教程二、输油管道发展概况管道工业有着悠久

4、的历史。中国是最早使用管道输送流体的国家。早在公元前的秦汉时代，在四川的自贡地区就有人用打通了节的竹子连接起来输送卤水，随后又用于输送天然气。据考证，最早的输气管道是在1875年前后在中国四川建成, 当时的人们为了输送天然气，把竹子破成两半，打通中央的竹节再重新组合起来，并用麻布绕紧，石灰糊缝将其用做输气管道，长达100多公里。现代油气管道始于19世纪中叶，1859年，在美国宾夕法尼亚州的泰特斯维尔油田打出了第一口工业油井，所生产的原油起初用马车拉运，导致了严重的交通拥挤。输油管道设计与管理教程1886年，美国又铺设了一条口径为200mm，长为139km的输油管道。 美国在1879年建成了泰德

5、瓦特输油管道(TideWater Pipeline)，被称为全世界第一条长距离输油管。该管道从柯里亚尔通往威廉港，管道直径152mm，全长174km，年输量50104。 1865年，在该油田建造了第一条用于输送原油的管道，管道直径为50mm，长约8km，输量127 m3/d，用往复泵驱动,每桶油的运价由马车运输时的2.55美元降至1美元 。输油管道概况输油管道设计与管理教程 1920年前，管道均采用丝扣连接，因此管径较小。1920年，在管道铺设中开始采用气焊，随后又被电焊所取代。金属焊接工艺的发展和完善促进了大口径、长距离管道的发展，同时也促进了新管材的使用。但真正具有现代规模的长输管道始于第

6、二次世界大战。当时由于战争的需要，美国急需将西南部油田生产的油运往东海岸，但由于战争，海上运输常常被封锁而中断，这就促使美国铺设了两条输油管道。一条是原油管道，叫“Big Inch” ，管径610mm，全长2158km，日输油能力47700m3（30万桶），投资近1亿美元，由德克萨斯到宾夕法尼亚。另一条为成品油管道，叫“Little Big Inch”，管径500mm，全长2745km，日输能力为37360m3（23.5万桶），政府投资7500万美元。其中原油管道于1943年建造投产，成品油管道1944年投产运行。输油管道概况输油管道设计与管理教程从20世纪60年代起，输油管道向大口径、长距离

7、的方向发展，并出现许多跨国管线。较著名的有： 1964年，原苏联建成了苏联东欧的“友谊”输油管道，口径为1020mm,长为5500km，通向捷克和匈牙利 （南线）。1977年，建成了第二条“友谊”输油管道，在原苏联境内与第一条管线平行，口径为1220mm，长为4412km，经波兰至东德（北线）。年输原油超过1亿吨。 1977年，美国建成了世界上第一条伸入北极圈的横贯阿拉斯加管道，口径为1220mm，全长为1288km，其中900km管道采用架空保温铺设。年输量约为1.2亿m3，不设加热站，流速达3m/s，靠摩擦热保持油温不低于60，投资77亿美元。 输油管道概况输油管道设计与管理教程沙特东-西

8、原油管道，始于东海岸的阿卜凯克，终于西海岸港口城市延布，横贯沙特阿拉伯中部地区。管径1220mm，总长1202km，年输油能力约为1.3亿立方米。管道于1983年完成。输油管道概况同时，成品油管道也获得了迅速发展。著名的是美国的科罗尼尔成品油管道系统。干线口径为750、820、920、1020mm，总长为8413km，输油能力为1.4亿吨/年，采用顺序输送，输送的油品种类多达100多种。 沙特东-西原油管道复线1987年建成，管径1422mm，总长1206km，完全平行于第一条管道。输油管道设计与管理教程三、长输管道的发展趋势 1、建设高压力、大口径的大型输油管道，管道建设向极地、海洋延伸。（

9、海洋原油管道358km，深100多米）2、采用高强度、高韧性、可焊性良好的管材 3、高度自动化 输油管道概况 4、不断采用新技术（安全与经济） a. 设计方面，采用遥感和数据成像技术、地理信息技术、地球卫星定位系统，选择最优路线； b.管道在线自动检测技术不断改进。输油管道设计与管理教程三、长输管道的发展趋势 5、应用现代安全管理体系和安全技术，持续改进管道系统的安全。（风险管理技术、管道的完整性管理） 6、重视管道建设的前期工作。 输油管道概况输油管道设计与管理教程 四、管道运输的特点 1、长距离输油管道分类 原油管道(crude oil trunk line)：特点是输量大，管径大，分输点

10、少。起点一般为油田，终点一般是炼厂或港口。 成品油管道(products pipeline)：特点是所输油品品种多，批量少，采用顺序输送，注油、分油点多，沿线管径变化。起点一般为炼厂，终点一般为消费地区的储油库和分配油库。2、管输的特点下表是美国19751980年各年原油和成品油运输中各种运输工具所占的比例： 输油管道设计与管理教程 年 管道 水运 公路 铁路 总运量(亿吨)1975 48.02 22.06 28.42 1.50 18.321976 48.02 21.86 28.75 1.37 19.451977 47.95 21.72 28.94 1.39 20.561978 46.24 2

11、3.68 28.88 1.20 21.241979 46.66 23.45 28.68 1.21 20.961980 46.21 25.57 27.04 1.18 19.92由上表看出，管道运输是原油和成品油的主要运输方式。我国已把管道、铁路、水路、公路和航空并列为5种主要的运输方式。输油管道概况输油管道设计与管理教程下表为我国19922000年原油运输中的各种运输工具所占的比例. 年份 运输总量 铁路 水运 管道 年 万吨 % % % 1992 18311.50 7.20 26.20 66.60 1993 18309.13 9.10 24.20 66.70 1994 17790.98 8.2

12、8 25.27 66.45 1995 17507.09 9.80 23.00 67.20 1996 17125.96 9.90 21.15 68.97 1997 17037.00 10.40 19.30 70.20 1998 18186.53 9.71 17.59 72.70 1999 17811.27 10.14 15.19 74.67 2000 18911.28 8.97 12.36 78.67注: (1)1998-2000 年水运不包括进口运量 390kt、 2640kt和 16950kt。(2) 运输总量均未包括汽车运量 ( 每年 300万t-500万t) 。输油管道概况输油管道设计与

13、管理教程下表为2000年国内成品油运输中各种运输方式比例 铁路 水运 公路 管道 % % % %中国石油 62.9 19.4 11.8 5.9中国石化 61.6 23.9 14.5 1.8全国 61.4 22.7 13.3 2.6输油管道概况输油管道设计与管理教程管道运输的特点： 运量大，固定资产投资小（与铁路相比） 。 管道运输适于大量、单向、定点的运输，不如铁路、公路运输灵活。 占地少，受地形限制小。 运价低，耗能少。 便于管理，易于实现集中控制，劳动生产率高。 受外界限制少，可长期稳定连续运行，对环境 的污染小。输油管道概况一条720管线的输量约等于一条单线铁路的运量，但造价不如铁路的1

14、/2。管线埋于地下，基本不受恶劣气候的影响，油气污染和噪声污染都比铁路小得多。原苏联管线运价约为铁路的1/2，美国约为铁路的1/7-1/10 ，我国目前基本与铁路持平。管线埋于地下，地面仍可耕种。铁路的坡度一般不能超过30度，而管线不受坡度的限制，有利于翻山越岭，取捷径，起终点相同的两地间，管线的长度一般要比铁路短30%。输油管道设计与管理教程五、我国输油管道概况 1.概况 1958年以前，我国输油管道还是一个空白。1958年，我国修建了第一条长输管道：克拉玛依独山子原油管道。随着我国石油工业的发展，20世纪70年代开始兴建大型输油管道，我国管道工业进入第一个发展高潮,建设的管道主要是原油管道

15、。到目前为止,我国铺设的百公里以上的原油长输管道60余条,管径为159720，形成了具有一定规模的原油管网(见全国油气管线分布图)。输油管道概况输油管道设计与管理教程我国管道工业继第一个发展高潮之后，于20世纪90年代中期逐渐进入第二个发展高潮，而且目前已经处在发展高潮之中。此次发展高潮以天然气管道和成品油管道建设为主。我国已经建成的或正在兴建中的成品油管道有：1973年建成的跨越世界屋脊的格尔木-拉萨的成品油管道（也是我国的第一条成品油管道）、抚顺至营口的成品油管道、北京至塘沽的成品油管道、兰-成-渝成品油管道、镇海至萧山成品油管道、鲁皖成品油管道（起点为青岛大炼油）、珠江三角洲成品油管道、

16、茂名至昆明成品油管道、乌鲁木齐-兰州的西部成品油管道、兰州-郑州-长沙的成品油管道、和计划建设的抚顺-郑州的成品油管道等，逐步形成了规模较大的成品油管网（全国油气管道分布图）。输油管道概况输油管道设计与管理教程已经建成和正在兴建的大型输气管道有：陕京输气管道、西气东输管道（正在建二线）、涩北西宁兰州天然气管道、忠县至武汉天然气管道、安平-济南-青岛输气管道、川气东输管道、环珠江三角洲液化天然气管道、海南-香港天然气管道、平湖至上海的海底天然气管道等（全国油气管道分布图）。输油管道概况输油管道设计与管理教程正准备兴建的管道还有中俄天然气管道、中俄原油管道，远景规划可能还有吐库曼斯坦至中国的天然气

17、管道、西西伯利亚至中国天然气管道，以及苏里格气田的外输管道等。目前已经修建的成品油和原油管道，总里程已超过55000km。输油管道概况输油管道设计与管理教程2我国输油管道存在的问题 我国管道工业与发达国家相比还存在一定的差距。俄罗斯的管道运价约为铁路的1/21/4，美国约为1/10，而我国与铁路运价差不多，甚至有些管线还高于铁路运价。究其原因，一方面是由于我国原油多数为易凝或高粘原油，必须采用加热输送，能耗大；另一方面是我们的管输技术与发达国家相比还比较落后，管理水平较低。 输油管道概况输油管道设计与管理教程归纳起来存在以下几个问题： 对管道的前期工作重视不够，油气资源不落实，盲目建管道，造成

18、管道利用率低 。 输油管道主要设备的性能和效率较低。 老管线自动化水平低下 。 工艺流程落后。上世纪修建的原油管道大多采用旁接油罐流程和先泵后炉流程 。输油管道概况输油管道设计与管理教程 3我国管道今后发展的方向 (1) 东部不会有大的建设任务，重点是完善、改造输油工艺，采用先进的工艺流程，实行密闭输油和优化运行，提高管道的自动化水平和管理水平。 (2) 管道建设重点向西部转移。由于西部人稀地广，自然条件差，需要增大泵站间距，减少操作人员，提高自控水平 。(3) 发展成品油管道和浆体管道。目前我国成品油主要靠铁路和公路运输，运价高，且给铁路运输造成很大压力，因此发展成品油管道系统是我国管道建设

19、的一个重点。 输油管道概况输油管道设计与管理教程第二节 输油管道勘察设计概述长距离输油管道建设的规模大、投资多，往往是国家的重点工程，对国民经济发展有重大影响。而其本身从勘察设计、施工，直到投产后的长期安全稳定运行都很复杂，必须慎重对待。大型长距离输油管道建设要认真遵守以下程序：(1)根据资源条件和国民经济长期规划、地区规划、行业规划的要求，对拟建的输油管道进行可行性研究，并在可行性研究的基础上编制和审定设计任务书。(2)根据批准的设计任务书，按初步设计(或扩大初步设计)、施工图两个阶段进行设计。初步设计必须有概算，施工图设计必须有预算。输油管道设计与管理教程(3) 工程完毕，必须进行竣工验收

20、，做出竣工报告(包括竣工图)和竣工决算。输油管道勘察设计概述 由此可见，大型输油管道的设计一般分为三个阶段：1.可行性研究（Feasibility Study） 2.初步设计（Preliminary design） 3.施工图设计（Detailing design ） 输油管道设计与管理教程 关于建设项目进行可行性研究的试行管理办法指出：可行性研究的任务是根据国民经济长期规划和地区规划、行业规划的要求，对建设项目在技术、工程和经济上是否合理和可行，进行全面分析、论证，作多方案比较，提出财务评价与国民经济评价，为编制和审批设计任务书提供可靠依据。财务评价是从工程项目本身财务角度，根据国家现行财税

21、制度和现行价格，分析测算项目的效益和费用，考察项目的获利能力、清偿能力，据以判别项目财务上的可行性。国民经济评价则从国家整体角度考察项目的效益和费用，用影子工资、影子汇率和社会折现率，计算和分析项目给国民经济带来的净效益，据以评价项目在经济上的合理性，从而确定投资行为的宏观可行性。一、可行性研究（Feasibility Study） 输油管道勘察设计概述输油管道设计与管理教程输油管道勘察设计概述可行性研究是分析、评价各种建设方案和生产经营决策的一种科学方法。它要对新建、扩建项目的一些主要问题，如市场需要，资源条件，燃料、动力供应条件，建设规模，以及设备选型等，从技术、经济和工程等方面进行调查研

22、究，分析比较，并对项目建成后可能取得的技术经济效果进行预测，从而提出该项目可否建设和如何进行建设的意见，为项目决策提供可靠的依据。输油管道设计与管理教程输油管道勘察设计概述市场研究 这是项目能否确立的依据，如果产品没有市场，项目也就没有存在的必要。所以市场研究是可行性研究的前提，主要是解决建设项目的“必要性问题”。 工艺技术研究 主要是解决技术方案和建设条件的“可能性问题”，是可行性研究的基础。 经济效益研究 它是可行性研究的核心，解决建设项目的“合理性问题”。可行性研究的基本内容可集中归纳为三个部分：输油管道设计与管理教程输油管道勘察设计概述可行性研究报告是项目决策的依据，应按规定的深度做到

23、一定的准确程度。投资估算与初步设计概算的出入一般不得大于10，否则将对项目重新决策。1可行性研究报告的内容 (1)总论、工程概况、依据与原则。 (2)论述建设该输油管道的必要性，并与其它运输方式比较。 (3)油源、油品去向的近期、远期规划。 (4)线路情况，包括走向、线路长度、大型穿(跨)越方案、沿线地形、 地质概况等。 输油管道设计与管理教程(5)输油工艺方案，包括输送工艺、输量、管径、管材规格、输送温度、输送压力、输油站数、主要设备等。(6)自动控制、通信、供水、供电、热工、机修等设施的论述，管理机构及人员编制等说明。(7)环境保护与劳动保护。(8)经济分析(财务评价、国民经济评价、结论与

24、建议)。最后确定推荐方案。除以上内容外，还应附上工艺流程图和概算表。输油管道勘察设计概述输油管道设计与管理教程根据可行性研究报告及其审批意见编制设计任务书。设计任务书是编制设计文件的主要依据，一般包括以下主要内容： (1)工程项目的依据。 (2)管道的起、终点，主要走向及中间进、出油点。 (3)所输油品品种、年输量(近期与远期)。 (4)对输油管道技术水平及某些技术指标的要求。 (5)建设进度与投资估算。 (6)各设计阶段的期限。 2设计任务书的内容输油管道勘察设计概述输油管道设计与管理教程 二、初步设计（Preliminary design） 初步设计是在工程项目确立后，根据设计任务书的要求

25、，结合实际条件所做的工程具体实施方案。它是安排建设项目和组织工程施工的主要依据。深度应满足项目投资包干、招标承包、材料与设备订货、土地征购和施工准备等要求，并能据以编制施工图和总概算。输油管道初步设计通常包括以下文字材料与图纸：(1) 概述，包括设计依据，设计指导思想、原则与特点，工程概况与主要技术经济指标，基础资料与数据。(2) 工艺部分，包括输送工艺，水力、热力及强度计算，管材规格，泵站数及站址，首、末站储油罐容量及数量。 输油管道勘察设计概述输油管道设计与管理教程(3)线路，包括线路走向及沿线状况，线路工程及穿(跨)越工程，管道防腐与保温。(4)泵站及加热站，包括首、末站及中间站工艺流程

26、，泵机组和加热炉的型号、规格，供电与配电，仪表及自动控制，其它辅助设施，总图与主要建筑物。(5) 通信，包括通信方式、通信组织、主要设备。(6) 环境保护，包括对环境的影响及环保措施。(7) 管理，包括组织机构、人员编制。(8) 设备与材料清单。(9) 总概算。输油管道勘察设计概述输油管道设计与管理教程三、施工图设计（Detailing design ） 根据批准的初步设计和主要设备订货情况即可进行施工图设计。设计人员应根据初步设计及其审批意见所确定的方案，利用勘察及调研所搜集的资料，遵照有关标准、规范，绘出正确、详细并符合规定的图纸，满足施工、非标准设备制造的需要。本阶段主要工作内容为：(1

27、) 组织施工图阶段的勘察工作，修改或补充原初步设计。(2) 按批准和修改后的初步设计进行线路设计和输油站设计。线路设计主要包括确定各区段管子的壁厚、防腐绝缘层和保温层的结构与厚度、线路变坡与转角结构、管沟挖深、各穿(跨)越工程的结构、线路阀室等。输油站设计主要包括站址和工艺流程的最后确定；平、立面布置，各单体的安装设计与计算。输油管道勘察设计概述输油管道设计与管理教程输油管道勘察设计概述 (3)绘制施工图。施工图是发给施工单位组织施工的，必须详尽至全部工程项目的每一个需要建筑安装的部分。 (4)材料、设备明细表与预算。 (5)和施工单位共同编制的施工技术要求和施工组织设计。输油管道设计与管理教程主要参考书 原油管道输送技术，黄春芳编，中国石化出版社，2003 成品油顺序输送最优化，石油工业出版社，1989 原油和油品管道的热力与水力计算，石油工业出版社，1986 高粘高凝原油和成品油管道输送，中译本，石油工业出版社，1987 输油管道工作状态的调节，石油工