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長慶油田輸油管道設(shè)計技術(shù)

文檔作者：李永軍夏政文檔來源：西安長慶科技工程有限責(zé)任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月27日
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第36卷第3期 105
長慶油 田輸油管道設(shè)計技術(shù)
李永軍，夏 政
(西安長慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西西安710018)
摘 要：針對鄂爾多斯盆地地形地貌特點，結(jié)合長慶油田輸油管道建設(shè)的實踐，總結(jié)了長慶油田輸
油管道的多項設(shè)計技術(shù)．涉及線路優(yōu)化．低溫、高壓、低輸量輸送，管道壓力、輸量自動控制，水
工保護(hù)和線路環(huán)境設(shè)計等方面．這些技術(shù)代表著鄂爾多斯盆地輸油管道建設(shè)的最先進(jìn)水平． 此外．
展望了長慶油田輸油管道的技術(shù)發(fā)展前景
關(guān)鍵詞：輸油管道；設(shè)計技術(shù)；線路優(yōu)化；水工保護(hù)
中圖分類號：TE973．1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1001—2206 (2010)03—0105—04
0 弓l言
長慶油田位于我國第二大沉積盆地鄂爾多斯
盆地(亦稱陜甘寧盆地)，油氣勘探開發(fā)的歷史悠
久．是我國油氣勘探開發(fā)最早的地區(qū)之一 該盆
地北起陰山，南抵秦嶺，南北長770 km；西至賀
蘭山、六盤山．東達(dá)呂梁山，東西寬490 km，總
面積37萬km2 盆地主體范圍25萬km2．其輪廓
呈矩形 盆地周邊斷續(xù)為山系環(huán)繞．山脈海拔一般
在2000m左右．盆地內(nèi)部相對較低，一般海拔在
800～1 500 1TI 大致以白于山山系為界．北為干旱
的沙漠草原區(qū)．南為半干旱的黃土高原區(qū)
鄂爾多斯盆地有國家、企業(yè)和地方等各類輸
油、輸氣管道，其中長慶油田的輸油管道規(guī)模總量
最大．技術(shù)上也是鄂爾多斯盆地管道建設(shè)水平的典
型代表 長慶油田在鄂爾多斯盆地的石油勘探始于
1950年．上世紀(jì)70年代正式進(jìn)行規(guī)模性開發(fā)建
設(shè)，所屬油氣田分布在陜、甘、寧、蒙四省區(qū)的
23個縣市(區(qū))．歷經(jīng)30多年的發(fā)展，現(xiàn)已成為
我國重要油氣生產(chǎn)基地．2009年油氣當(dāng)量實現(xiàn)
3 000萬t的年生產(chǎn)能力．2015年將達(dá)到5 000萬t
長慶油田輸油管道建設(shè)歷史可以追溯到上世紀(jì)
70年代． 馬一惠一寧管道是長慶油田第一條原油
外輸通道 但直至上世紀(jì)末．長慶油田除了內(nèi)部油
區(qū)管道．還未有真正意義上的長輸管道 進(jìn)入2l
世紀(jì)．油田勘探開發(fā)力度不斷加大．油田勘探取得
了豐碩的成果．油田開發(fā)也邁人了一個標(biāo)志性的時
期．管道建設(shè)速度越來越快．管道建設(shè)水平不斷提
高。
隨著靖安一成陽輸油管道的建設(shè)．長慶油田才
拉開了原油長輸管道建設(shè)的序幕．該工程曾被行業(yè)
內(nèi)管道專家譽為“世界上第三條、中國第一條大難
度的長輸管道設(shè)計” 在其后的幾年里．管道建設(shè)
羊 ￥ 羊 ￥ 羊
★ ★ ★ ★ ★ ★
106 石油工程建設(shè) 2010年6月
進(jìn)入了快速發(fā)展時期．陸續(xù)建成了靖安一惠安堡、
西峰一成陽、鐵邊城一西峰、姬塬一惠安堡4條輸
油干線 輸油干線北至寧夏，南達(dá)咸陽，形成了以
靖安、馬嶺、西峰、姬塬等油田為起點，以惠安
堡、咸陽為兩大原油銷售出口，貫穿長慶油lit各個
主力油區(qū)的環(huán)狀長距離原油輸送主動脈．各油區(qū)之
間則以聯(lián)絡(luò)線與相關(guān)輸油干線連接形成支脈．建立
了從油區(qū)內(nèi)部到各油區(qū)之間直至原油銷售出口的運
行管理方便、調(diào)度靈活、技術(shù)先進(jìn)的輸油系統(tǒng)。截
止目前已經(jīng)建成輸油干線近1 700 km．建成油田內(nèi)
部集輸管道10 728 km
1 長慶油田輸油管道工程設(shè)計技術(shù)
針對鄂爾多斯盆地地形地貌復(fù)雜、工程地質(zhì)條
件差、地形起伏大、輸油管道設(shè)計難度大等特點，
西安長慶科技工程有限責(zé)任公司經(jīng)過多年的工程實
踐與技術(shù)積累．研究總結(jié)出了長慶油田輸油管道工
程設(shè)計的多項先進(jìn)技術(shù)．以下對具有代表性的幾項
技術(shù)進(jìn)行綜述
1．1 黃土高原區(qū)線路優(yōu)化技術(shù)
西安長慶科技工程有限責(zé)任公司在黃土高原區(qū)
線路優(yōu)化方面積累了大量的實踐經(jīng)驗和成熟技術(shù)。
經(jīng)過多年的線路設(shè)計技術(shù)研究．總結(jié)出了黃土高原
區(qū)線路優(yōu)化的最基本法則為：沿梁順路，盡量縮短
對原地貌的擾動長度
1．1．1 垂直梁峁等高線．靠近梁峁脊線
黃土梁峁地段選線．應(yīng)盡量將線路布置在起伏
較小的連綿梁峁之上．縱向坡度變化不應(yīng)過大．盡
量垂直梁峁等高線．優(yōu)先采用縱向上彎或縱向下彎
彈性敷設(shè)．這樣可以縮短管道在斜坡面的長度．施
工難度?。部杀苊鈴娊涤旰蠊艿腊l(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象。
另外．管道施工對地貌擾動少．管道縱向穩(wěn)定性
好．管溝恢復(fù)后容易堵截水流，易于水工保護(hù)設(shè)
計。
當(dāng)梁峁脊線起伏大時．由于地面徑流的沖刷和
剝蝕．造成梁峁與梁峁之間連接處的“崾峴”極不
穩(wěn)定．盡量靠近脊線或沿脊線布線能夠減小保護(hù)設(shè)
計工程量
管道經(jīng)過梯田和臺地時．為避免過多的地貌擾
動．可順臺地或垂直于梯坎敷設(shè)，必要時應(yīng)采用彎
管來調(diào)整方向。
1．1．2 平行斜坡等高線．遠(yuǎn)離斜坡邊緣
黃土高原區(qū)的梁峁兩側(cè)多為溝壑，且均以斜坡
過渡．因此黃土斜坡地段選線時．應(yīng)盡量將線路布
置在平緩且穩(wěn)定性較高的斜坡上．盡量平行斜坡等
高線．避免布置在沖溝發(fā)育的塬邊．以保證斜坡側(cè)
土壤的支撐能力能夠承受輸油管道在溫差和內(nèi)壓作
用下產(chǎn)生的橫向位移力 斜穿斜坡對地貌的擾動非
常大．恢復(fù)時的工程量也很大 在斜坡段盡量采用
彎管、彎頭調(diào)整方向，避免彈性敷設(shè)，彈性敷設(shè)會
在斜坡段形成管道懸空空間曲線 斜坡的地質(zhì)作用
表現(xiàn)為斜坡土石的向下運動． 由于地面徑流的沖
刷、剝蝕作用，容易在斜坡土面的重力作用下，形
成崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。
1．1．3 溝谷寬緩沿溝谷．溝谷窄時走山梁
線路應(yīng)避免沿?zé)o階地的溝谷敷設(shè)．當(dāng)線路與溝
谷交叉時．盡量正交交叉，一般應(yīng)在中下游穩(wěn)定地
段通過 溝谷較窄時．雖然線路走溝谷距離最短，
但仍需繞開溝谷，盡量沿溝谷兩側(cè)山梁敷設(shè)。因為
黃土高原的暴雨強度較強．溝谷容易匯集洪水。
當(dāng)在河谷階地選線．應(yīng)盡量將線路布置在二級
階地之上．因為二級階地具有分布面積大．地形平
坦等特征．并且與河床相對高差較大 一級階地一
般圍繞二級階地呈帶狀不連續(xù)分布．階地階面狹
窄．多被沖溝切割．地形破碎且與河床相對高差較
小．容易遭受洪水危害。
1．1．4 有路沿已建路．無路沿施工道
在平原、丘陵地段．管道建設(shè)物資的運輸可以
依靠施工作業(yè)帶．管道建設(shè)完成后較容易恢復(fù)原貌．
交通條件便于解決 而山區(qū)地段地形起伏不平，修
筑巡線道路、簡易道路工程投資非常大，且這種道
路會成為一種永久占地，原地貌難以恢復(fù)。因此。
應(yīng)盡量利用已有道路．并征得有關(guān)單位同意．將線
路布置在靠山體一側(cè)或布置在距已建道路較近的線
位：沒有可供利用的已建公路時．應(yīng)考慮施工作業(yè)
帶和施工便道與管道線位的結(jié)合利用問題。管道選
定線工作應(yīng)先確定管道的總體走向．以此為導(dǎo)向研
究施工作業(yè)帶和施工便道的修筑．盡量將線位布置
在施工作業(yè)帶和施工便道易修筑的區(qū)域。
1．1．5 窄河谷、沖溝加強穩(wěn)固。首選穿越
在經(jīng)過一些深而窄的河谷、沖溝時，盡量采用
穿越通過．因為河谷、沖溝較窄時，采取跨越方式
其兩端的固定設(shè)施不易穩(wěn)定．遇大水易發(fā)生塌陷。
采取穿越方式時只要將管道埋在沖刷線以下并采取
加固措施，對河谷、沖溝兩側(cè)做好保護(hù)設(shè)計，就可
第36卷第3期 李永軍等：長慶油田輸油管道設(shè)訓(xùn)‘技術(shù) l07
以保證管道不受地表水流影響
1．1．6 管徑大宜取直．管徑小宜繞避
在黃土高原選線．經(jīng)常由于地形復(fù)雜遇到線路
取直與繞避問題 首先應(yīng)考慮施工的可行性 在施
工可行的情況下．進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)比較。管徑較大時
管道施工安裝費用高．若繞避使管道長度增加造成
投資較高時．管道設(shè)計宜取直；反之，宜繞避。
另外．從選線開始就須考慮輸油管道設(shè)計與
自然環(huán)境的和諧問題 環(huán)保工作對于輸油管道線
路來說主要是解決土壤的穩(wěn)定、土壤流失的控制、
管道沿線植被的恢復(fù) 因此選線過程中．最大限
度地減少管道通過植被發(fā)育良好地段的長度： 同
時在設(shè)計中要充分體現(xiàn)管道沿線植被的保護(hù)和恢
復(fù)工作、管道運行后沿線的環(huán)保工作，實現(xiàn)用植
物維護(hù)土壤穩(wěn)定的目的
1．2 熱處理低溫輸送技術(shù)
鄂爾多斯盆地油藏儲層幾乎全部為低或特低滲
透油層．屬石蠟基輕質(zhì)原油．油品的性質(zhì)決定了原
油不能采取等溫輸送．必須采取加熱輸送或熱處理
輸送工藝 西安長慶科技T程有限責(zé)任公司與中國
石油大學(xué)合作多年．開展了對鄂爾多斯盆地原油的
熱處理輸送技術(shù)的研究．得出該盆地原油最佳熱處
理工藝．實施后原油凝點一般都下降5～10 ．最
高的如馬一惠線在首站對原油實行85℃ 熱處理．
凝點由l6℃ 降至一3 左右 這樣就能較好地實
現(xiàn)低溫條件下的長距離輸送 長慶油田建成的幾條
輸油干線均采用了自然熱處理低溫輸送技術(shù)．取得
了良好效果．經(jīng)濟(jì)效益顯著
1-3 高壓輸送技術(shù)
鄂爾多斯盆地地形較復(fù)雜，沿途選站的依托條
件受當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件直接制約， 為了實現(xiàn)長距離輸
送．回避沿途不良因素對管道運行管理的影響．采
取高壓輸送技術(shù)是解決問題的主要方法。如靖安一
成陽輸油管道的楊山輸油站一洛川輸油站段．工作
壓力經(jīng)優(yōu)化后．從6．3 MPa提高到9 MPa．由此取
消了依托條件較差的南泥灣加壓站．使輸送距離由
原來的57 km增加至140 km．節(jié)約工程一次性投
資1 351．2萬元．節(jié)省年運行費用291．6萬元
1．4 管道大落差壓力自動控制技術(shù)
在鄂爾多斯盆地輸油管道線路設(shè)計中．大落差
普遍存在．如靖一咸輸油管道宜君一咸陽段最大落
差達(dá)到了近1 200 m．對于液體輸送管道．管道大
落差會影響其平穩(wěn)安全運行 在設(shè)計實踐中．按等
強度原則，全面分析動水、靜水壓力變化，采用針
對性的變壁厚設(shè)計，解決動、靜水壓造成的壓力超
高 另外．在大落差地段采用減壓技術(shù)，并納人管
道SCADA控制系統(tǒng)．實現(xiàn)了大落差管道的壓力自
動調(diào)控．確保了管道的平穩(wěn)運行
1．5 多點密閉插榆輸量自動控制技術(shù)
鄂爾多斯盆地管道敷設(shè)條件較差．為了節(jié)約投
資．往往利用一條輸油干線進(jìn)行沿途多個產(chǎn)油區(qū)塊
的原油輸送．采用多點密閉插輸丁藝，應(yīng)用輸油管
道運行控制技術(shù)．保證系統(tǒng)壓力平穩(wěn)．確保各輸油
站都能滿足輸量要求 經(jīng)過研究，采用經(jīng)濟(jì)有效的
通過泵機組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)輸量的方法．取得了良好效
果。如靖一惠輸油管道工程，有油房莊、馬坊、紅
井子3處插輸站．其干線及各支線泵站的輸油泵配
備了變頻器． 由SCADA系統(tǒng)自動采集出站壓力，
當(dāng)出站壓力不等于在計劃輸量下的設(shè)定壓力值時．
SCADA系統(tǒng)自動對變頻器的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)控
制．通過調(diào)節(jié)輸量使管道系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定的運行
工況。
1．6 低輸量安全輸送技術(shù)
輸油管道一般以滿足任務(wù)輸量為基本設(shè)計條
件，但在油田開發(fā)早、晚期，普遍面臨的問題是管
道輸量低于正常輸送能力．西安長慶科技工程有限
責(zé)任公司和中國石油大學(xué)共同進(jìn)行低輸量安全輸送
技術(shù)研究．對原油進(jìn)行熱處理改性輸送，解決了低
輸量安全運行的問題 如靖一咸輸油管道采用熱處
理改性輸送工藝．少建3座加熱站．減少工程一次
性投資約840萬元．每年減少燃料油的消耗以及全
線的生產(chǎn)運行成本約212萬元
1．7 水工保護(hù)及線路環(huán)境設(shè)計技術(shù)
線路水工保護(hù)及環(huán)境設(shè)計是一項針對性很強的
技術(shù)工作，按照預(yù)防為主、防保結(jié)合的原則，將其
與線路優(yōu)化緊密地結(jié)合在一起 在線路水工保護(hù)設(shè)
計中要重視線路周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的次生危害 設(shè)
計技術(shù)采用以生態(tài)保護(hù)為主、工程保護(hù)為輔的原
則．采用以下設(shè)計技術(shù)實現(xiàn)管道運行安全和線路沿
途環(huán)境的恢復(fù)和保護(hù)
作業(yè)帶內(nèi)匯水采取分散徑流、化整為零、就地
攔蓄的原則：作業(yè)帶外匯水采用傳統(tǒng)的以疏導(dǎo)為主
的方法 盡可能利用有限的降雨資源．與當(dāng)?shù)丨h(huán)境
有機結(jié)合．維護(hù)或恢復(fù)作業(yè)帶原有生態(tài)環(huán)境
108 石油工程建設(shè) 2010年6月
(1)對于斜坡．采用梯形素土或灰土內(nèi)膽素土
在坡面上每隔一定距離設(shè)置阻水墻．表面播灑草
籽．形成牧草護(hù)坡，保證阻水墻強度。
(2)對于陡坡，坡面徑流沖刷強度大，采用
“管道鋪蓋灰土．蓋層夯填黃土，魚鱗坑消能．坡
面生態(tài)保護(hù)”的技術(shù)進(jìn)行管道和環(huán)境保護(hù)．即在管
底鋪一層灰土．再用黃土夯埋至距溝頂一定范圍．
再用灰土做蓋層．蓋層以上用黃土夯埋后做魚鱗坑
消減水流能量．原地貌恢復(fù)后對坡面及魚鱗坑種植
灌木或草進(jìn)行生態(tài)保護(hù)
(3)對于陡坎、梯田等近于垂直的地段，采用
草袋裝素土錯茬壓實堆筑或其他工程措施做裙座．
保證底部抗沖刷強度．上部采用素土草袋護(hù)坡 素
土草袋內(nèi)預(yù)埋草籽，長草后形成生態(tài)保護(hù)．加強草
袋護(hù)坡的穩(wěn)定性
(4)對于沖溝。采用“柳骨小壩”方式沿垂直
溝向分段設(shè)置．既能讓流水通過，又可以有效地攔
蓄泥沙．促使侵蝕基準(zhǔn)面升高，使管道埋設(shè)處不被
侵蝕 柳木樁很容易成活．易保證“柳骨小壩” 的
強度．形成生態(tài)保護(hù)
(5)對于連接山與山或梁與梁間的較窄的崾峴
部位．傳統(tǒng)處理方法是采用灰土將崾峴部位加寬．
再在其外側(cè)用漿砌石護(hù)坡 這樣處理的崾峴工程量
大．需永久性征地．投資大，而且施工完成后無法
恢復(fù)植被和地貌 為了既能保證崾峴護(hù)坡質(zhì)量．又
能節(jié)省投資、維護(hù)生態(tài)環(huán)境，采用漿砌塊石護(hù)坡與
牧草護(hù)坡相結(jié)合的做法．即將漿砌塊石護(hù)坡做成拱
形．形成骨架．中間拱形面采用種植土回填．種植
牧草．保證護(hù)坡的質(zhì)量。
針對濕陷性黃土地段的特點．采取的一系列
水工保護(hù)和線路環(huán)境設(shè)計技術(shù)．既適應(yīng)了黃土本
身的物性．又滿足了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境要求。如靖一
咸輸油管道的黑木溝地段，坡陡溝深，集中了斜
坡、陡坎、溝谷、窄梁等黃土高原的典型地貌，
全段近5 km長度的水工保護(hù)設(shè)計中．充分采用了
生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施．沒用一塊石料．運行以來未發(fā)
生管道安全問題．并且沿管溝及兩側(cè)形成了獨特的
綠色帶，受到了當(dāng)?shù)卣块T的好評。
2 長慶油田輸油管道技術(shù)發(fā)展方向
長慶油田在“十一五”期間．將規(guī)劃新建輸油
干線15條．總長1 655 km．對管道設(shè)計技術(shù)的要
求也將進(jìn)一步提高．這就要求在設(shè)計中必須依靠科
技創(chuàng)新。
在管道勘察設(shè)計技術(shù)方面．遙感技術(shù)和航測技
術(shù)將會替代傳統(tǒng)的勘察方式．利用更現(xiàn)代化的手
段．建立鄂爾多斯盆地GIS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫．這對優(yōu)
化管道線路和輸油工藝．優(yōu)化水工保護(hù)和線路環(huán)境
設(shè)計．實施數(shù)字化管道設(shè)計．提高管道管理水平都
將起到重要作用
在輸油技術(shù)方面．隨著對盆地原油流變性的深
人研究和降黏、降凝技術(shù)的不斷發(fā)展，低溫甚至是
常溫輸送技術(shù)將會成為主要輸送技術(shù)．使能耗進(jìn)一
步降低．管道的輸送適應(yīng)能力將會進(jìn)一步加大，一
個輸油系統(tǒng)將會更好地適應(yīng)不同時期的輸送要求。
在管道安全運行方面．隨著自動化監(jiān)控水平的
進(jìn)一步提高．管道的水擊消減、泄漏報警定位、運
行工況自動優(yōu)化等技術(shù)越來越趨于智能化。
近幾年．雖然長慶油田的輸油管道建設(shè)水平有
了長足進(jìn)步．但與國內(nèi)一些先進(jìn)的輸油管道(如西
部原油管道等)的建設(shè)水平相比還有一定差距。在
今后的輸油管道設(shè)計中要大力借鑒國內(nèi)、國外的管
道設(shè)計經(jīng)驗．發(fā)展具有長慶油田特色的輸油工藝技
術(shù)．建設(shè)綠色管道、數(shù)字化管道、安全管道、經(jīng)濟(jì)
管道
作者簡介：李永軍(1970一)， 男，陜西富平人， 工程師，
1991年畢業(yè)于長慶石油學(xué)校．一直從事油氣儲運設(shè)計工作。
收稿日期：2010一O1—22
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漠大線工程進(jìn)入攻堅階段
2010年4月底．漠大線工程進(jìn)入攻堅階段，各參建單位在大慶油田工程建設(shè)公司EPC項目部的指揮下，采用多種先進(jìn)技術(shù)和工藝，
不斷攻克施工難點．施丁進(jìn)度快速推進(jìn)。截至目前，全線焊接已累計完成897．25 km，占焊接總量的97％ ，完成穿越54條，連頭298處，
大慶管道公司承建的1—3標(biāo)段和管道局三公司承建的4—5標(biāo)段、四公司承建的6—7標(biāo)段已經(jīng)具備通球試壓條件。
漠大線是我國首條在高緯高寒地區(qū)施工的管道，冬季最低溫度達(dá)到一50℃，施 面臨許多困難。為此，EPC項目部制定了先難后易、
先長周期后短周期的工作思路， 以“倒排工期法” 制定了詳細(xì)的施T計劃， 對施工難點進(jìn)行有效控制并逐一落實。同時EPC項目部抽調(diào)精
兵強將組成前線指揮部．加快協(xié)調(diào)與解決問題的速度．為加快施工進(jìn)度創(chuàng)造條件。
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