超级工程 | West-East Gas Pipeline Project 西气东输管道工程
发布时间:2021-9-27       来源:佚名    分享到:

一、工程概述

西气东输工程是我国西部大开发的标志性工程。2000年2月国务院批准启动西气东输管道工程,由中国石油天然气集团公司负责建设,将我国新疆塔里木盆地天然气输往东部地区。设计输量170亿方/年,于2004年底建成投产。随后为满足中亚天然气进口,先后建成西气东输二线、三线,形成西气东输管道供气系统,管道总长14520千米,覆盖全国16个省(市、区)和香港特别行政区。实现塔里木、柴达木、长庆、川渝四大气区以及中亚、中缅、进口LNG管道联网格局,供气范围通达我国西北、中原、华东、华中、华南地区,并向华北、西南地区转供天然气,成为我国天然气管网最重要的组成部分。


西气东输管道工程是世界上最大的管道工程,输量大、压力高、线路长,沿线地貌地质条件复杂。工程启动之初,我国缺乏大型管道建设核心技术和项目管理经验。对外合资合作谈判失败后,深入总结我国以往管道工程建设经验,并对相关行业技术状况进行调研,中国石油决定依靠国内力量建设西气东输管道工程。

二、工程技术创新

西气东输管道工程途径世界上最为复杂的地形地貌、地质和人文环境,大输量天然气管道须采用高压、高钢级、大口径技术路线。无论是材料装备和建造技术,还是工程项目管理,西气东输管道工程都需要建立全新的体系。对标世界上最先进10/12Mpa输送压力、X70/80钢级、1016/1219mm管径技术指标,西气东输管道工程开启了我国管道建设史上全面创新的历程。


创建“1+N”协同创新产业化模式


面对众多技术难题,分析国内各行业优势,西气东输管道工程提出创建“1+N”协同创新产业化模式。依托工程和业主主导工程设计,明确工程建设目标,通过合同与技术优势企业共同分解工程科技目标,快速突破核心技术并形成配套技术,并将成果应用到西气东输工程,推动油气管道及相关行业技术进步。


以中国石油为主体,组织国内冶金、钢铁、机械制造等相关行业优势资源,围绕确定的技术指标,从炼钢、轧钢、制管、焊接每一环节,到管道材料装备,开展全面联合攻关。在西气东输一线X70钢、1016mm、10Mpa压力主要技术指标取得突破基础上,西气东输二线应用自主技术全面实现了X80、1219 mm、12Mpa管道建设。


以核心技术突破为重点,围绕管道断裂控制指标,针对我国轧钢和制管能力以及工程技术经济要求,首次开展X80螺旋钢管全尺寸气体爆破试验,验证了螺旋焊缝钢管止裂韧性水平。依靠自主技术,建造了目前最先进的全尺寸钢管气体爆破试验场,为我国管道止裂韧性研究确立领先地位奠定了基础。研究制定钢管及管件标准,同步开展制管和现场焊接工艺装备研究,保证高钢级管道强度与韧性的最优匹配。


以项目管理为中心,采取开放包容的柔性组织模式,运用合同管理手段,先后与200余家开展联合攻关,形成一体化组织保障体系。采用并行工程管理方法,在开放的设计平台条件下,将最新技术成果及时应用到工程中。



技术及管理创新


创建高压、高钢级、大口径管道建设技术体系

在大型管道建设技术领域,首先建立强震断裂带、高山峡谷、江河湖海等特殊地区管道设计施工标准,形成以数字设计、高效施工、非开挖穿越为核心的新一代建设技术。


针对特殊地质地貌及地质灾害等特点,研究形成了管道应变设计及可靠性计算方法;建立基于失效弹坑和故障树模型的管道并行敷设间距确定等标准;构建多约束因子自识别算法及设计标准、地理信息、人文环境、施工技术等约束因子数据库;创建了从管道全生命周期出发,适应并行工程管理的标准化设计、多专业协同数字化设计开放式设计平台。


研发具有自主知识产权内外焊机、自调式对口器等装备,开发了大口径、X70/80 高钢级管道各类焊接工艺和配套技术,焊接效率和质量大幅提升。针对我国特有的山地、黄土塬、沙漠、水网等特殊地形地貌,研发系列施工技术及工法,形成了大口径管道规模化施工能力。


了高抗拉、抗扭扩孔钻机具及磁信号精控对接技术,定向钻多次穿越黄河、长江、钱塘江等;采用泥水平衡盾构法,成功穿越长江水下62.5米高水压、软硬交错地层;多次创造管道非开挖穿越世界纪录。形成定向钻、盾构、顶管等为核心的复杂地质条件下,大口径管道非开挖穿越系列技术。


大型天然气管网运行技术体系西气东输管道建设推动了我国天然气管网形成,资源调配难,运行风险高,必须解决管网集中调控和风险预控难题。   在西气东输单条管道SCADA系统基础上,建立管网和单管道独立运行的物理模型,研发单管道控制权互锁和主备控制中心实时同步技术,构建天然气管网集中管控一体化平台。目前,自主开发的SCADA系统已经在我国天然气管网推广应用。


基于风险预控理念,坚持全生命周期下管道完整性管理,建立地质灾害、第三方损坏和管道本体缺陷三类危害的监测、检测标准。通过开展管道高后果区风险管控、安全风险评价方法融合研究,建立适用于复杂环境下管道完整性管理技术体系,实现由被动应对到主动预防的转变。


根据管道高后果区、地质灾害、高烈度地震区分布情况,布局专业化抢修应急力量。研发适应沙漠、山地、水网、河流等九类特殊场景下的抢修装备和技术,形成完善的管道抢修技术体系。


构建管道装备和材料国产化应用技术体系

天然气管道材料和设备国产化,关系到我国油气安全供给保障能力。在国家有关部委的支持和帮助下,依托西气东输工程组建国家工程实验室,实现材料装备的国产化。


研发高钢级螺旋管低残余应力成型工艺,开发大口径、厚壁埋弧焊管高能焊接工艺,实现了螺旋焊管产业升级。开发高钢级直缝管JCOE成型工艺,建立钢管强度预测模型,有效控制钢管扩径后屈服强度,较UOE成型工艺大幅降低生产成本。


组织开展了Class900 40〞/48〞高压大口径球阀、20MW级电驱压缩机组和30MW级燃驱压缩机组等国产化研制,完成全部产品工业化应用,性能参数指标达到国际先进水平,促进相关装备制造业技术进步。


创建大型工程新型社会责任体系

西气东输工程途径地区不仅自然环境多样化,人文环境也呈现多样性。天然气管道一旦失效,不仅影响用户供气安全,还可能影响公共安全。因此,需争取社会各界理解并支持工程建设,建立新型社会责任体系。

供用气双方在我国首次实施“照付不议”长期合约的风险共担机制,同时建立 “月计划、周平衡、日指定”销售动态管理,降低客户用气风险,供气方可以灵活安排购销计划,确保稳定供气。


开展社会关系影响评估,聘请专业机构所深入管道沿线社区,对资源利用、文化教育、社会环境等影响进行调查。组织主流媒体记者深入现场跟踪报道,保障社会公众对项目的知情权,定期发布新闻。向沿线民众进行管道保护宣传,共同开展应急演练,增进相互了解。


在系统开展环境影响、水土保持评价等专项评估基础上,首次建立环境保护专家支持体系,避让野骆驼等自然保护区,珍惜每一寸耕地和林地,率先在我国建立管道工程与环境保护体制。建立文化遗产保护模式,数十处古长城遗址、著名古代遗址、偶然发现文物全部得到良好保护,实现国家工程和国家文物和平共处。

三、结语

西气东输管道供气系统成为世界最大的管道系统之一,承担着我国50%以上的天然气供气能力,使天然气在我国一次能源消费结构中的比例大幅提升,用户覆盖160多个城市、3000多企业,近4亿人口从中受益。为我国大气环境治理和人民生活质量提高发挥着重要的作用。


西气东输管道工程建成,标志我国油气管道建设运营技术和管理进入世界先进水前列,实现了历史的跨越。西气东输管道工程荣获了“首届国家环境友好工程”、“国家开发建设项目水土保持示范工程”、“新中国成立60周年百项经典既精品工程”、“全国优秀工程勘察设计金奖”及“国家科技进步一等奖”等荣誉称号。

西气东输管道工程建立的协同创新产业化模式和取得成果,不仅在我国后续油气管道工程得到应用和发展,而且对推动我国相关行业科技和经济进步仍将发挥积极作用。

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