【正文】 天然氣用量不到 5 億立方，而有關(guān)部門分析預(yù)測， 2020 年前山東全省的天然氣需求量將達(dá)到每年 80 億～ 100 億立方。由于地處沿海，又夾在中石油、中石化兩大公司的勢力范圍中間，因此成為三大巨頭爭奪的焦點(diǎn) 。 近年來中石化 加快了天然氣管網(wǎng)的投產(chǎn)步伐。鄂爾多斯天然氣的引進(jìn)，大大提高了山東天然氣管網(wǎng)的調(diào)峰能力， 150 萬立方米以上的可調(diào)控能力在冬季供氣運(yùn)行過程中見到明顯效果。 隨著三條管道的相繼投運(yùn)，山東天然氣市場建成了輻射山東、河南、河北 3 省12 個(gè)地市，兩橫兩縱環(huán)狀長達(dá) 1300 公里的輸氣管網(wǎng)；中原油田、勝利油田、中海油、鄂爾多斯天然氣的引進(jìn)，為山東天然氣市場注入了勃勃生機(jī)。 2020 年 在將陜京二線和西氣東輸二線通過冀寧聯(lián)絡(luò)線和泰安支干線接入山東之后，中石油集團(tuán)公司更進(jìn)一步切入了山東省境內(nèi)的天然氣管網(wǎng)建設(shè)。分析人士指出，山東的油、氣兩個(gè)市場都呈現(xiàn)出巨頭云集、硝煙彌漫的態(tài)勢，中石油作為后來者擴(kuò)張勢頭猛烈。當(dāng)日，泰安至威海段 管道工程在泰安高新區(qū)開工。預(yù)計(jì)泰安至青島段、青島至威海段管道分別于 2020 年 6 月和 12 月底前建成投產(chǎn)。 2020 年 12 月，中石油集團(tuán)公司 就與山東省政府簽訂了合作備忘錄，在重大項(xiàng)目、油氣銷售網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域開展全面合作。到 2020 年，中石油計(jì)劃在山東投資近 500 億元建設(shè)天然氣管網(wǎng)及配套設(shè)施。除了去年投產(chǎn)的青島大煉油外，中石化還將唯一一個(gè)規(guī)劃中的 LNG 接收站落戶在了青島，足見山東市場的重要性。中石油正是使山東成為其陜京和西二線聯(lián)絡(luò)線之間的最大受益地區(qū)。而中海油在成功收購山東?；瘓F(tuán)之外，還在去年初與山東省政府簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，規(guī)劃在建設(shè) LNG 項(xiàng)目、天然氣管網(wǎng)、城市燃?xì)獾阮I(lǐng)域展開合作。 2020 年 9 月 10 日上午， 中國石化 山東 LNG（液化天然氣）項(xiàng)目開工奠基儀式在山東青島膠南市舉行。 中國石化山東 LNG 項(xiàng)目位于山東 省青島膠南市董家口，由接收站、碼頭工程和外輸管線工程三部分組成，分兩期建設(shè)。二期工程建設(shè)規(guī)模和投產(chǎn)時(shí) 間將根據(jù)資源落實(shí)和天然氣市場開發(fā)情況確定。目前已初步形成了四川、 鄂爾多斯 、松遼南、塔里木、渤海灣等五大天然氣生產(chǎn)基地，華北地區(qū)、長江中下游地區(qū)兩大天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)以及川氣 東送沿線、榆濟(jì)管道沿線、西北、東北、川西等 “兩線三區(qū) ”市場。 自 2020 年開始，山東已成為我國能源消費(fèi)第一大省，但主要以原煤和 原油 為主，天然氣消費(fèi)僅占一次能源消費(fèi)總量的 1％左右，對(duì)清潔能源的市場需求極為迫切 。山東液化天然氣項(xiàng)目標(biāo)志著我們雙方的合作更加深入。 據(jù)悉，項(xiàng)目資源來自?？松梨诠窘ㄓ诎筒紒喰聨變?nèi) 亞的 LNG 項(xiàng)目，中國石化已與?？松梨诠竞炇鹆撕贤瑲饬繛?200 萬噸 /年 LNG 的長期購銷協(xié)議。 天然氣巨頭逐鹿山東，演繹 “三國 ”格局，最終受益者將是山東經(jīng)濟(jì)和百姓。更為重要的是，多家競爭將會(huì)使天然氣價(jià)格有所下降，并大大加快氣化山東的進(jìn)程，讓老百姓用上清潔、高效的便宜天然氣。“西氣東輸”管道工程屬長距離輸氣管道工程。長距離輸氣管道的輸量受輸送壓力、管徑及壁厚、沿途所設(shè)壓縮機(jī)站數(shù)等工藝參數(shù)的制約，當(dāng)輸送壓力、管徑確定后，可通過增設(shè)管道壓縮機(jī)站的方法，提高管道輸量，而要增加的管輸量越多，管道中間增設(shè)的壓縮機(jī)站越多，工程項(xiàng)目的投資和營運(yùn)成本越高。因此，長距離輸氣管道存在一個(gè)使管道的經(jīng)濟(jì)效益最大的最優(yōu)輸量。 長距離輸氣管道，尤其是大口徑高壓力的長輸管道往往跨省區(qū)甚至跨國界輸送巨量的天然氣，是能源運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈。 管道部分除管道本身以外還有通過特殊的段如：江河湖波、鐵路、高速公路等穿（跨）越工程；管道截?cái)嚅y室；陰極保護(hù)站及線路護(hù)坡、堡坎等構(gòu)筑物。清管站通常與其 它 站合建，往往同時(shí)完成多種功能。從地域分布上看，資源和市場分別處于西部和東部地區(qū) ，中間距離相隔數(shù)千公里，因此，為了滿足市場的需求，需要建設(shè)更多的長距離輸氣管道 [3]。 “ 創(chuàng)造能源與環(huán)境的和諧統(tǒng)一 ” 是管道建設(shè)的目標(biāo)之一，采用新技術(shù)、新材料和新工藝，借鑒相關(guān)行業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，將種植草木的 護(hù)坡成功地應(yīng)用于本工程。天然氣管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)的研究始于 20世紀(jì) ，大規(guī)模應(yīng)用于長輸天然氣管道是在 20世紀(jì) 50年代。為了改變流體的流動(dòng)性能，在水管中應(yīng)用了內(nèi)涂層。此后，加拿大于 1962年，意大利于 1965年，英國于 1966年，前蘇聯(lián)于 1967年相繼應(yīng)用了大口徑輸氣管道的內(nèi)涂層技術(shù)。目前在國外 ， 管徑 在 508mm及以上的輸氣管道基本上 都 應(yīng)用了內(nèi)涂層。對(duì)于合理的在建輸氣管道設(shè)備投產(chǎn)計(jì)劃的論證應(yīng)該在這一客觀限制條的范圍內(nèi)進(jìn)行。由此可見， 每座 壓氣站的設(shè)備應(yīng)該分階段投產(chǎn)，而且，在每一階段應(yīng)該投入的工作機(jī)組數(shù)要視輸氣管道再改發(fā)展階段的需要而定，需要多少臺(tái)，就投入多少臺(tái)，換句話說，如果建設(shè)中的壓氣機(jī)車間的部分設(shè)備已足以滿足輸氣的要求，那么就應(yīng)該將西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 其投入運(yùn)行， 而不必等待該壓氣站所有的 設(shè)備 全部投產(chǎn)。輸氣管道系統(tǒng)是一個(gè)統(tǒng)一、密閉、連續(xù)的水力系統(tǒng)，其中一處工況的變化必然帶來全線工況的變化。一方面，使得人們更難于了解和掌握管道系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，論證和提出合理的設(shè)計(jì)方案和運(yùn)行方案的難度增大，難于分析和處理管道系統(tǒng)的事故工況 ； 另一方面，由于管道系統(tǒng)的運(yùn)行狀況直接影響著天然氣的產(chǎn)、供、銷之間的關(guān)系。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 根 據(jù) BP 世界能源統(tǒng)計(jì)，到 2020 年底世界天然氣剩余探明儲(chǔ)量 萬億立方米，平均儲(chǔ)采比 60 年左右，高于世界石油 42 年的平均儲(chǔ)采比。 工業(yè)國家從二十世紀(jì)初開始天然氣 利用研究，到二十世紀(jì)三、四十年代天然氣工業(yè)利用己達(dá)相當(dāng)水平。據(jù)地質(zhì)家預(yù)測，全球天然氣可采儲(chǔ)量約為 1317 億噸石油當(dāng)量，與石油基本相當(dāng)。世界天然氣資源豐富但分布不均衡， 80%的天然氣儲(chǔ)量集中于俄羅斯、中東和中亞地區(qū)。其中俄羅斯 6376 億立方米，美國 5770 億立方米，加拿大 2020 億立方米，英國 1083 億立方米，荷蘭 1035 億立方米，中國以 億立方米的產(chǎn)量排名 18 位。在全球能源結(jié)構(gòu)中，天然氣消費(fèi)占一次能源消費(fèi)量的比例將從現(xiàn)在的 %上升至 35%； 2020 年前后，天 然氣在全球能源結(jié)構(gòu)中的份額將超過煤炭； 2020 年前后，將超過石油，成為第一能源。 天然氣生產(chǎn)會(huì)受到地理?xiàng)l件的約束 ， 天然氣價(jià)格受地理分區(qū)的限制?？蓪⑹澜缫夯烊粴馐袌鰟澐殖擅乐蕖W洲和亞太三個(gè)進(jìn)口中心市場。這與歐盟較大的天然氣進(jìn)口依存度有直接關(guān)系。總體看， 天然氣價(jià)格從 2020 年的 $4/cif 猛增到 2020 年的$10/cif 左右，上漲了 100% 以上。 分別查看幾個(gè)不同的天然氣市場：北美市場，美國的天然氣主要進(jìn)口源是加拿大，而墨西哥還需要進(jìn)口美國天然氣；歐洲市場，主要的天然氣供應(yīng)國是俄羅斯、挪威、荷蘭、阿爾 及利亞和利比亞等國，范圍波及北非、歐洲、中東和中亞地區(qū)。 比較世界液化天然氣主要市場：美洲市場，美國是最大的 LNG 進(jìn)口國，其主要進(jìn)口源是挪威、特立尼達(dá)多巴哥、比利時(shí)、埃及和尼日利亞，少量來自卡塔爾。 總之，由于天然氣集輸?shù)奶厥庑?， 與石油比較，世界不同地區(qū)天然氣價(jià)格差異較大。隨著能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的深入，以及天然氣價(jià)格漲幅大大低于同期石油價(jià)格的漲幅， 因此預(yù)計(jì)天然氣價(jià)格仍將以較大的速度上漲。由于亞太地區(qū)天然氣資源和地理?xiàng)l件的復(fù)雜性，是其成為世界上最大 LNG 進(jìn)口市場。中東有向歐洲、東亞、北非供氣的有利地理?xiàng)l件。歐洲與北美不同的是，鄰近前蘇聯(lián)及中東兩個(gè)天然氣資源豐富地區(qū)，地緣優(yōu)勢明顯。北美地區(qū)基本自給自足，歐盟嚴(yán)重依賴進(jìn)口，亞太進(jìn)口 依存度快速增加，前蘇聯(lián)區(qū)是天然氣最大供應(yīng)源，中東地區(qū)有巨大天然氣出口潛力，南美和 非洲內(nèi)陸天然氣工業(yè)基礎(chǔ)落后。 長輸管道進(jìn)入工業(yè)化發(fā)展以來，已有 130 多年歷史，世界上最早的一條原油輸送管道，是美國于 1865 年在賓夕法尼亞州從油田敷設(shè)通向火車站的一條口徑 厘米，長 千米的管道。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到目前為止，全世界各種石油及天然氣長輸管道總長為 200 多萬公里，其中石油和天燃?xì)獯蠹s各占一 半。美國干線總長約 50 多萬公里。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 石油天然氣是優(yōu)質(zhì)能源，改革開放以來，特別是 20 世紀(jì) 90 年代以后，隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，油氣需求一直以較快速度增長，直接推動(dòng)了國內(nèi) 石油天然氣行業(yè)的不斷發(fā)展。 天然氣是存在于地下巖石儲(chǔ)集層中以烴為主體的混合氣體的統(tǒng)稱。主要成分為甲烷，通常占 8595%；其次為乙烷、丙烷、丁烷等。 天然氣 資源是天然氣行業(yè)發(fā)展的基 礎(chǔ)，新中國成立以來，我國天然氣生產(chǎn)有了很大發(fā)展。截至 2020 年底，全國天然氣累計(jì)探明地質(zhì)儲(chǔ)量 萬億立方米，剩余技術(shù)可采儲(chǔ)量 萬億立方米，比上年增長 %。 2020 年，國內(nèi)天然氣產(chǎn)量繼續(xù)保持穩(wěn)定增長。 2020 年，國內(nèi)天然氣表觀消費(fèi)量首次突破 1000 億立方米，達(dá) 到 億立方米，同比大幅增長 %。 2020 年，我國天然氣產(chǎn)量首次突破千億立方米，達(dá)到 億立方米，與 10年前相比增長 倍，年均增速達(dá)到 14%；天然氣表觀消費(fèi)量達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的 億立方米，同比增長 %；全年進(jìn)口天然氣 310 億立方米，同比增長 %。 “十二五 ”期間我國將繼續(xù)提高天然氣在一次能源消費(fèi)中所占的比重，加速天然氣 配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、開展 “分布式能源 ”利用項(xiàng)目將成為未來五年天然氣市場發(fā)展的重點(diǎn)。預(yù)計(jì) “十二五 ”期間，我國天然氣表觀消費(fèi)量年均增幅將達(dá) %左右。 第一、我國油氣資源總體豐富，但人均擁有不足。 第二、油氣管道建設(shè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，全國管 網(wǎng)框架初步形成。截至 2020 年底，全國天然氣管道總歷程達(dá) 萬公里，原有管道 萬公里，特別是西氣東輸管道建成以后，今年 2月，又一里程碑式管道工程，西氣東輸二線開工建設(shè)，西起新疆，途徑甘肅、寧夏、陜西、河南、湖北、湖南、江西、廣東、廣西、浙江、江蘇、上海、山東等 14 個(gè)省區(qū)市和香港特別行政區(qū)。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第三、進(jìn)入新世紀(jì)以來 ，我國石油消費(fèi)保持強(qiáng)勁增長態(tài)勢， 2020 年以前，原油消費(fèi)量年均增長 %， 2020 年仍然保持較快增長。總得來說，受多種因素影響，國內(nèi)石油市場變化較大，石油需求很不平衡。原油進(jìn)口和加工量增長較快，石油凈進(jìn)口量從 2020 年到 2020年，增長 %，燃料油 (3698,%)凈進(jìn)口量呈波動(dòng)下降趨勢，原油一直處于凈進(jìn)口。六是石油供應(yīng)缺口進(jìn)一步擴(kuò)大。受我國以煤為主的能源政策以及天然氣產(chǎn)地等因素的影響，天然氣一直未得到大規(guī)模的開發(fā)應(yīng)用。 2020 年，我國石油企業(yè)經(jīng)受了全球金融危 機(jī)擴(kuò)散蔓延，國際原油價(jià)格大起大落，國內(nèi)石油市場劇烈波動(dòng)，以及特大自然災(zāi)害的影響，油氣行業(yè)保持了平穩(wěn)較快發(fā)展的勢頭，探明石油天然氣儲(chǔ)量繼續(xù)增長，原油的加工量和成品油的產(chǎn)出量均創(chuàng)歷史新高，為促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。 本題目的設(shè)計(jì)步驟 采用 平坦 地區(qū)輸氣管道的計(jì)算方法確定每一種方案的壓氣站間距，計(jì)算末段長度，確定壓氣站數(shù)，計(jì)算單站功率，選 定壓縮機(jī)型號(hào)和臺(tái)數(shù)等。撰寫設(shè)計(jì)說明書，計(jì)算說明書。輸氣站是輸氣管道工程中各類工藝站場的總稱。按功能可分為：調(diào)壓計(jì)量站、清管分離站、配氣站和壓氣站等。由于天然氣產(chǎn)地越來越遠(yuǎn)離主要消費(fèi)中心，為了獲得最佳輸氣效益，天然氣長輸管道呈現(xiàn)出了以下幾種主要的發(fā)展趨勢： (1) 高壓輸送 高壓輸送是當(dāng)前國際天然氣管道輸送技術(shù)的發(fā)展趨勢。 高壓輸送是天然氣的密度增加，流速減小，降低了管道的沿程摩阻，提高了輸送效率；此外，天然氣的密度增加，將提高氣體可壓縮性，降低壓能損耗，提高了壓縮效率；管道輸送能量消耗下降，可減少壓縮站 裝機(jī)功率，加大站距，降低投資；高壓輸送要求使用強(qiáng)度更高韌性更好的管線鋼。 (2) 長運(yùn)距 天然氣產(chǎn)量和貿(mào)易量的不斷增加，采用超長管線輸送天然氣已被認(rèn)為是最為經(jīng)濟(jì)的方法。 美國為了開發(fā)利用阿拉斯加的天然氣資源，于 1980~1986年建成了美國橫貫阿拉斯加輸氣管線系統(tǒng)，該系統(tǒng)貫穿阿拉斯加和加拿大境內(nèi)，向美國本土 48個(gè)州輸氣，總長達(dá) 7763km。 (3) 大口徑 高壓力建設(shè)大口徑管道的經(jīng)濟(jì)性是十分明顯的 ， 增加管道直徑 可 提高輸送壓力 。在其他如輸送壓力 （ ） 、溫度 （ +40℃ ） 相同條件下，管徑越大，輸氣能力越高；在其 它 如管徑 （ 720mm） 、溫度 （ +40℃ ） 等相同條件下，輸送壓力越高，輸氣能力越大。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 一般來說，在輸氣量可以較準(zhǔn)確預(yù)測的情況下，建一條高壓大口徑管線比平行建幾條低壓小管線更為經(jīng)濟(jì)。前蘇聯(lián)采用大口徑多層壁管線輸送秋明油田天然氣，鋼材耗量降低了 23%~25%，凈投資節(jié)省了 15%~16%，全部費(fèi)用節(jié)省了 14%~15%。俄羅斯天然氣股份公司擁有的直徑超過 1m的長輸管道占輸氣管道總長度的 60%以上 [10]。目前世界陸上輸氣管道的最高設(shè)計(jì)壓力為：美國 10MPa，前蘇聯(lián) ，美國 7MPa，德國和意大利 8MPa。我國四川氣田 萬 — 臥輸氣管線的設(shè)計(jì)壓力達(dá)到 。由于該內(nèi)涂層的作用主要不是為了防腐，因此涂層厚度 僅為幾十微米。噴涂內(nèi)涂層后可降低氣體輸送摩阻的 7%~14%。自動(dòng)化與通信系統(tǒng)發(fā)展速度之快， 已 使該系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平的高低，常常被作為評(píng)價(jià)某一天然氣儲(chǔ)運(yùn)工程現(xiàn)代化水平的依據(jù)。在國內(nèi)外輸氣管道設(shè)計(jì)中，SCADA系統(tǒng)已成為必不可少的選擇，已成為管道系統(tǒng)管理和控制的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)施，壓氣站、計(jì)量站、調(diào)壓站