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編者按：由于地理環(huán)境不同和油氣資源分布不均，石油天然氣的長距離運輸成為必然。與公路運輸、鐵路運輸、水路運輸、航空運輸相比，憑借運輸成本低、損耗少、永久性占用土地少、建設速度快、油氣運輸量大且安全性能高等優(yōu)勢，管道運輸成為油氣輸送的主要手段。能源需求的快速增長更推動了能源管道相關領域的迅猛發(fā)展。

早在1600多年前，我國就有用木筧輸送鹵水的史料記載。明末清初，我國就有人采用木筧或竹筧連成管道，用于輸送天然氣，堪稱最原始的輸氣管道。1879年，美國在賓夕法尼亞州建成世界第一條長距離輸油管道，管徑150毫米、長176公里，成為管道輸油工業(yè)的開端。

隨著我國工業(yè)、制造業(yè)及相關領域的飛速發(fā)展，能源管道從設計、裝備制造到建設、運行等均實現(xiàn)從追趕到領跑的跨越。

本期《石油地理?厲害了，我的油》通過幾代人講述與管道有關的故事，多維展現(xiàn)我國能源通道發(fā)展歷程和相關科普知識，敬請關注。

世界油氣管道是如何發(fā)展的

能源需求的快速增長推動了管道工程建設的迅猛發(fā)展，大型國際管道已橫跨北美、北歐、東歐乃至跨越地中海連接歐非兩個大陸。

20世紀20年代末，焊接技術誕生，使管道建設進入飛速發(fā)展時期。1925年，英國建成世界第一條焊接鋼管天然氣管道。第二次世界大戰(zhàn)期間，美國建設了當時世界上口徑最大的原油管道和成品油管道——德克薩斯州朗維尤至紐約州費城原油管道（管徑610毫米）、德克薩斯州博蒙特至新澤西州貝永成品油管道（管徑508毫米），成為現(xiàn)代輸油管道的開端。1944年6月，英美盟軍跨越英吉利海峽建設了一條成品油管道。到1959年，美國的原油輸送管網(wǎng)已發(fā)展至25.7萬公里，80%運往煉油廠的原油靠管道運輸。

從20世紀60年代開始，管道向大管徑、長距離方向發(fā)展。70年代，我國建設了青海格爾木至西藏拉薩的成品油管道，全長1076公里，成為世界海拔最高的輸油管道，最高點海拔達4857米。

輸氣管道的建設和發(fā)展比輸油管道晚一些。1891年，美國在俄克拉荷馬州建成一條4公里的天然氣試驗管道。20世紀70年代，長距離、大輸量海底天然氣管道開始建設。

父子“焊”將

焊接：從手工焊到半自動焊再到自動焊，從單焊炬到雙焊炬再到更多焊接方式的研究和應用……如今，中國能源管道焊接技術已完全可與國際先進水平比肩。

管道三公司有這樣一對父子。父親李文豹是有名的焊接專家，只要是他負責的纖維素打根焊，合格率均為100%。兒子李心是自動焊能手，勤奮好學、技術過硬。父子倆專業(yè)相近，常在一起討論焊接技術，讓人羨慕。

“別看我們現(xiàn)在相處得和諧，當初因為我選擇電焊專業(yè)，我爸還生氣了?！崩钚恼f，父親干了大半輩子電焊，知道焊工的苦與累，當?shù)男奶蹆鹤印?/p>

在李文豹看來，長輸管道施工最辛苦的就是電焊工。1974年，年僅18歲的李文豹參建秦京線，項目正開展“大干45天”勞動競賽，焊工們每天4時起床上工，20時收工，累得腰酸背痛。一天下來，30個人的小分隊也只能焊接管徑529毫米的管口40多道。

李文豹不想讓兒子干電焊，李心卻倔強地接過了父親手中的焊槍。

“要么不干，要干就好好干！”父親的叮嚀，兒子時刻記在心上。除了師傅教授技藝，李心常到父親那里“吃小灶”。如今，33歲的李心有著西二線、漠大線、中亞支線、中俄二線等10余個大型管道建設項目施工經(jīng)歷，迅速成為所在單位的骨干力量。

隨著科技的迅猛發(fā)展，管道施工工藝逐漸由手工焊向自動焊轉(zhuǎn)變。李心向記者講述從事自動焊的經(jīng)歷并笑言在自動焊方面，他比父親厲害。

在中亞管道項目建設中，李心和搭檔是填蓋隊伍中最高效的。經(jīng)過充分調(diào)試準備，每輛車每天可完成管徑1067毫米管口10道?！澳ズ掀诤?，我告訴我爸一天一輛車能焊15道口，他特別驚訝，還囑咐我回去后多休息，其實一點也不累?！崩钚恼f，全自動焊在速度上具有優(yōu)勢，又能把焊工從繁重的工作中解放出來，調(diào)整好參數(shù)后，只要有一定焊接經(jīng)驗的都可以輕松掌握。父親從兒子口中逐漸了解自動焊技術，不禁感嘆焊接設備的先進。

2016年7月，國家重點工程——中俄原油二線開工，管道局在施工中首次應用自主研發(fā)的全自動焊利器——CPP900。李心來到了大興安嶺。那里冬季長達7個月，有效施工時間短，11月中旬的加格達奇最低溫度達零下30攝氏度，嚴寒導致設備無法發(fā)揮最佳效果，但參建人員連續(xù)攻關，依然創(chuàng)下管徑813毫米日焊接55道口的施工紀錄。

李心所在的CPP307機組接受中央電視臺采訪的那天，李心給父親發(fā)了一條微信：“爸，這就是您兒子用國產(chǎn)自動焊焊出的管子，漂亮嗎？3分鐘就焊出一道完美的根焊，20分鐘就可以完成填蓋?！?/p>

2017年12月10日，中俄二線投產(chǎn)，李心回到河南中牟基地開始新一輪崗位練兵?！跋Ｍ聜€工程，我能帶著老爸到全自動焊施工現(xiàn)場看看，讓他感受國產(chǎn)自動焊機的‘速度’與‘激情’?！保ɡ畛?吳鴿）

兩代人見證輸油

運行：目前，我國油氣管網(wǎng)建設大量采用互聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)等技術，并進行統(tǒng)一規(guī)劃部署，與自動化控制等管理技術有機結合，實現(xiàn)油氣管道安全優(yōu)化運行管理。

張展祥、何淑敏夫婦是東北管網(wǎng)鐵嶺站退休員工，在站工作30余年。談起輸油站的變化，夫妻倆最大的感受是人少、設備多、自動化水平越來越高。

1975年，張展祥進入鐵嶺站，經(jīng)技術培訓、實際考試合格，成為生產(chǎn)班的一名輸油工。“當時鐵嶺站正大規(guī)模建設，只有3座半地下儲油罐，設備運行狀態(tài)不穩(wěn)定，還要在設備前操作，特別是輸油泵啟動時，要手拿抹布、坐在小板凳上守在泵前，唯恐啟泵時發(fā)生意外?！睆堈瓜榛貞浀?，“泵房內(nèi)震耳欲聾，交流要大聲喊和打手勢。”

到1983年，隨著輸油量的增加，鐵嶺站已實現(xiàn)接收慶鐵新老兩條管道來油和向鐵大線、鐵秦線、鐵撫線輸油，工藝運行方式為“二進三出”。1987年，原流程從“先泵后爐”改造為“先爐后泵”，實現(xiàn)輸油生產(chǎn)自動控制和密閉輸油。

設備的變遷，何淑敏深有感觸。1974年，何淑敏是一名爐工?！爱敃r是老式方箱直接加熱爐，點火方式是人工持火把點燃燃料油?；鸢腰c爐很危險，需要手動調(diào)風、調(diào)油，火焰的調(diào)節(jié)也是原始的手動開關閥?！?990年，慶鐵三線“八三”改造啟動，熱媒爐代替老式方箱加熱爐，全部采用威索燃燒機和PLC程序控制，使加熱爐點火、調(diào)節(jié)更方便且安全。

在父母耳濡目染下，女兒張俊畢業(yè)后成為輸油站的一員，現(xiàn)在為輸油調(diào)度。張俊說，剛工作時，記錄還是手寫，現(xiàn)在所有運行數(shù)據(jù)都通過計算機自動掃描記錄并傳輸?shù)角Ю镏獾目刂浦行摹?/p>

2006年，鐵嶺站還完成大慶原油和俄羅斯原油順序輸送、分儲分輸和比例摻混工藝改造，揭開東北管網(wǎng)輸送不同介質(zhì)的序幕。2008年，鐵嶺站8座新建儲油罐全部投入運行，成為國家重要原油商業(yè)儲備庫，儲油能力達115萬噸。

2015年，新“八三”管道投產(chǎn)運行，服役40多年的“老八三”管道退役，東北管網(wǎng)舊貌換新顏，全部實現(xiàn)中控操作。如今，張俊已工作15個年頭。2017年12月8日，中俄原油二線全線貫通，站內(nèi)鐵大線俄油增輸改造工程正緊張投產(chǎn)調(diào)試。運行后，俄油輸量將由原來的1540萬噸增至2540萬噸。（孫秀麗）

一管多油摻混輸

混油輸送：一條管道中多種油品輸送與多條單一油品管道輸送相比，可有效提高管道輸送效率，最大限度滿足不同用戶需求，具有明顯的經(jīng)濟效益。

2017年12月14日，西部管道鄯善原油首站順利完成16萬立方米蘭煉油品摻混。2017年，這個站已完成112批次、24個比例原油摻混輸送，混油質(zhì)量合格率達100%。

“我們所說的摻混輸送是按先進重油后進輕油，同時摻混、同時結束原則，將不同凝點的油品按一定比例摻混再輸送。”鄯善作業(yè)區(qū)副主任陳眉生說，“這種輸送方式與以前采用的單一油品輸送或多油品順序輸送工藝相比，可有效降低高黏度、高凝點原油的黏度和凝點，實現(xiàn)油品常溫輸送，最大限度地節(jié)能降耗。”

西部原油管道投產(chǎn)初期，為防止低溫導致原油凝管，全線設置34臺加熱爐，提高原油輸送溫度。據(jù)統(tǒng)計，2008年11月至2009年3月，34臺加熱爐僅燃油能耗就達7萬噸標煤，占西部原油管道全部能耗的70%。

“能耗太高，而且一到冬天就擔心加熱爐出問題?！笔渍就懂a(chǎn)后就一直在站上的陳眉生說。為降能耗并徹底消除加熱爐帶來的隱患，2012年4月，西部管道公司、北京油氣調(diào)控中心根據(jù)混合油品物性及沿線油溫低溫情況，首次將混油運行方式從加熱輸送調(diào)整為常溫輸送。2013年10月，西部管道不再進行單一油品輸送，完全實現(xiàn)北疆油、塔里木油、吐哈油和哈薩克斯坦油“四油混輸”。

此后幾年里，西部管道公司不斷探索改進摻混比例，深入研究不同種類原油摻混后的凝點變化趨勢。通過長期對不同種類混合油品進行物性監(jiān)測，目前摻混的混油凝點可達零下20攝氏度，即使在冬季最低溫時，全線34臺加熱爐也可退出運行，管道完全實現(xiàn)常溫輸送多種油品，僅這一項一個冬天就節(jié)約燃油8000多噸。

輸送工藝的不斷優(yōu)化有效提升了高黏度原油的流動性，解決了高黏度原油難以常溫輸送的難題，但對于鄯善原油首站員工來說，責任更大了。

作為原油摻混始發(fā)站，鄯善原油首站平均每年要完成6個以上不同比例摻混任務，主要以烏鄯線、庫鄯線和吐哈支線3條來油管線分別接收的哈國油、塔里木油及吐哈油為主進行摻混。由于這3條來油管線排量與輸送排量不同，使轉(zhuǎn)油、切油倒罐操作頻繁，每年需要制訂100多批次摻混計劃，進行工藝流程操作1000多次。 （尹競）

一條管道能夠同時輸送多少種油品？

19世紀末，美國首先采用順序輸送工藝，輸送3種品級的煤油。上世紀40年代，隨著順序輸送的混油機理和計算理論逐步完善，世界上各長距離成品油管道廣泛采用順序輸送工藝，其順序輸送的油品品種多達10余種，包括的品級和牌號則有上百種。

我國對順序輸送技術的研究始于20世紀70年代。首條具有一定規(guī)模的長距離、大口徑、多分輸?shù)捻樞蜉斔偷某善酚凸艿罏樘m成渝管道。

三次建設高潮

第一次高潮：20世紀70年代，東北管網(wǎng)的建設掀起中國油氣管道建設的第一次高潮。

第二次高潮：始于20世紀90年代的西部管道建設，掀起中國油氣管道建設的第二次高潮，新疆庫鄯管道、陜京管道、蘭成渝管道及西氣東輸一線等一系列工程相繼竣工投產(chǎn)。這段時間建成的管道相當于1980年以前全國建成管道總量的3倍。

第三次高潮：隨著西氣東輸二線的開工建設，中國管道建設進入第三次高潮，僅2009年全國新建管道里程就超過5000公里。

截至2016年，中國石油運行油氣管道延展長度約8.12萬公里，覆蓋全國30個省區(qū)市和香港特別行政區(qū)。

□ 氣化首都及華北的開端——陜京一線

□ 中國管道建設的里程碑——西氣東輸

□ 我國首條跨國原油管道——中哈原油管道

□ 我國首條商用成品油管道——蘭成渝管道

□ 世界管道建設的奇跡——中亞天然氣管道

□ 施工難度最大的管道——中緬油氣管道

焊接技術

從手工焊到半自動焊再到自動焊，從單焊炬到雙焊炬再到更多焊接方式的研究和應用，從技術引進、設備進口到實現(xiàn)技術和裝備的自主研發(fā)……如今，中國能源管道焊接技術已完全可與國際先進水平比肩。未來，數(shù)字化、自動化、智能化的焊接技術將是長輸管道焊接的發(fā)展方向，攪拌摩擦焊、等離子焊、電子束焊等先進焊接技術將成為管道焊接領域研究的重點與熱點。

□ 管道手工電弧焊技術：20世紀七八十年代，手工焊被大范圍應用。手工焊缺少參數(shù)規(guī)范且焊縫熔深淺，熔敷質(zhì)量取決于焊工技能。

□ 管道半自動焊技術：20世紀90年代發(fā)展起來的半自動焊工藝，采用大盤連續(xù)送絲取代手工焊條，并在西一線進行大批量使用。焊絲熔敷效率可達85%至90%，生產(chǎn)率比手工焊高3倍到5倍。

□ 管道全位置自動焊技術：20世紀90年代在國內(nèi)管道施工中應用，采用先進的焊接小型機器人代替人工完成整個焊接過程。

管道監(jiān)控

管道采用的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition)是基于計算機技術的生產(chǎn)過程與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對管道輸送工藝、現(xiàn)場設備進行檢測和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集處理、設備控制、運行分析、參數(shù)調(diào)節(jié)及報警等功能。

為管道聽診

長輸油氣管道運行過程中通常受到來自內(nèi)、外兩個環(huán)境的腐蝕。內(nèi)腐蝕主要由輸送介質(zhì)、管內(nèi)積液及管道內(nèi)應力等聯(lián)合作用形成；外腐蝕通常因涂層在環(huán)境中的老化失效而產(chǎn)生。隨著管道運輸安全運營的需要，國內(nèi)外開發(fā)了管道腐蝕檢測技術，主要分為管道外檢測和內(nèi)檢測，通過對管道內(nèi)外聽診，定期對管道進行體檢，判斷運行情況，保障管道安全運營。

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