油气管道MFL检测信号处理与管道缺陷评估技术研究

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1、天津大学博士学位论文第一章 绪论1 . 1 国内外油气管道运输发展现状随着世界经济的发展，能源的消耗不断增加。石油和天然气作为重要的能源 与化工原料， 对国民生活、 工农业生产与国防举足轻重。 石油与天然气的 存储与 运输是促成石油与天然气开发与应用的重要环节。 在众多的运输方式中， 管道运 输可靠性高， 运输成本较低，已成为与铁路、 公路、 航空、 水运并驾齐驱的五大运输行业之一。与其他运输方式相比，油气管道运输有以下优点:1 )运输运量大、转运换 装环节少、连续运输，且易于实现自 动化管理。2 )占用的土地少。运输系统的建设实践证明，运输管道埋藏于地下的部分占管道总长度的 9 5 %，因而

2、对于土 地的永久占用很少，仅为公路的3 %，铁路的 1 0 %左右。3 )管道运输建设周期短、费用低。管道运输的建设周期与相同运量的铁路建设相比，一般要短 1 / 3 以上， 特别是在地质地貌条件和气候条件相对较差的地方，建设周期更具优势; 4 ) 管道运输安全可靠、连续性强。由于石油天然气易燃、易爆、易挥发、易泄 露， 采用管道运输方式，既安全， 又可以 大大减少挥发损耗， 对周围环境的污染 大大减少， 而且， 管道埋藏地下， 运输系统的有效性和安全性可以得到保障。 5 )管道运输耗能少、成本低、效益好。 理论和实践已经证明，管道口 径越大， 运输 距离越远， 运输量越大， 成本越低。以 运

3、输石油为例， 管道运输、 水路运输、 铁 路 运 输 、 公 路 运 输的 运输 成本 之比 为1 : 1 : 1 :7 : 1 7 . 5 1 a油气管道输送在世界上已有数百年的历史， 但大规模的发展还是在二战结束 以 后。据不完全统计，世界千线管道总长度约 2 0 0万公里， 其中天然气管道为 1 1 3 . 8 7 X 1 0 K m ，占总长的5 7 %, 液体管道为7 5 . 9 4 8 万公里，占 总长的3 8 %， 其他管道为 1 0 . 1 7 万公里，占总长的5 %。美国成品油货物周转量为 1 8 3 4 6 X 1 0 吨 公里， 其中，管道运输占运输总量的5 1 0 5

4、%;前苏联原油与成品油的货物周转 量为1 9 7 9 5 X 1 0 . 吨公里， 其中管道输送年运输总量的7 4 %: 国际天然气贸易总量 为3 3 4 2 X 1 0 8 吨， 其中2 5 2 0 X 1 0 8 吨由 管道运输， 占 运输总量的7 5 %， 从1 9 4 8 年到 1 9 9 8 年的5 1 年间， 全世界共建输油管道8 0 . 2 1 X 1 0 K m , 输气管道1 2 0 . 4 9 万公里。 由 此可以略见世界管道发展的速度与规模， 管道的发展己 成为国民 经济发展速度 的 重 要 参 照 2 1油气开采延伸到深海以后，世界开始大规模建设海上油气管道。1 9 6

5、 8 年前，天津大学博士学位论文第一章 绪论1 . 1 国内外油气管道运输发展现状随着世界经济的发展，能源的消耗不断增加。石油和天然气作为重要的能源 与化工原料， 对国民生活、 工农业生产与国防举足轻重。 石油与天然气的 存储与 运输是促成石油与天然气开发与应用的重要环节。 在众多的运输方式中， 管道运 输可靠性高， 运输成本较低，已成为与铁路、 公路、 航空、 水运并驾齐驱的五大运输行业之一。与其他运输方式相比，油气管道运输有以下优点:1 )运输运量大、转运换 装环节少、连续运输，且易于实现自 动化管理。2 )占用的土地少。运输系统的建设实践证明，运输管道埋藏于地下的部分占管道总长度的 9

6、5 %，因而对于土 地的永久占用很少，仅为公路的3 %，铁路的 1 0 %左右。3 )管道运输建设周期短、费用低。管道运输的建设周期与相同运量的铁路建设相比，一般要短 1 / 3 以上， 特别是在地质地貌条件和气候条件相对较差的地方，建设周期更具优势; 4 ) 管道运输安全可靠、连续性强。由于石油天然气易燃、易爆、易挥发、易泄 露， 采用管道运输方式，既安全， 又可以 大大减少挥发损耗， 对周围环境的污染 大大减少， 而且， 管道埋藏地下， 运输系统的有效性和安全性可以得到保障。 5 )管道运输耗能少、成本低、效益好。 理论和实践已经证明，管道口 径越大， 运输 距离越远， 运输量越大， 成本

7、越低。以 运输石油为例， 管道运输、 水路运输、 铁 路 运 输 、 公 路 运 输的 运输 成本 之比 为1 : 1 : 1 :7 : 1 7 . 5 1 a油气管道输送在世界上已有数百年的历史， 但大规模的发展还是在二战结束 以 后。据不完全统计，世界千线管道总长度约 2 0 0万公里， 其中天然气管道为 1 1 3 . 8 7 X 1 0 K m ，占总长的5 7 %, 液体管道为7 5 . 9 4 8 万公里，占 总长的3 8 %， 其他管道为 1 0 . 1 7 万公里，占总长的5 %。美国成品油货物周转量为 1 8 3 4 6 X 1 0 吨 公里， 其中，管道运输占运输总量的5

8、1 0 5 %;前苏联原油与成品油的货物周转 量为1 9 7 9 5 X 1 0 . 吨公里， 其中管道输送年运输总量的7 4 %: 国际天然气贸易总量 为3 3 4 2 X 1 0 8 吨， 其中2 5 2 0 X 1 0 8 吨由 管道运输， 占 运输总量的7 5 %， 从1 9 4 8 年到 1 9 9 8 年的5 1 年间， 全世界共建输油管道8 0 . 2 1 X 1 0 K m , 输气管道1 2 0 . 4 9 万公里。 由 此可以略见世界管道发展的速度与规模， 管道的发展己 成为国民 经济发展速度 的 重 要 参 照 2 1油气开采延伸到深海以后，世界开始大规模建设海上油气管道

9、。1 9 6 8 年前，第一章 绪论共修建了数百千米的海上管道。 但从1 9 6 8 年到1 9 7 7 年之间全世界共计修建了海上输气管道5 7 9 1 6 K m ( 美国占3 3 .4 1) ,输油管道3 0 1 8 0 K m ( 美国占2 3 .2 %)我国石油天然气管道工业的发展是随着我国石油工业的创建而发展起来的， 从总体来看， 还处于发展和起步阶段。1 9 5 8 年建成克拉玛依至独山子输油管道， 拉开了管道建设的序幕，这是我国建设的第一条长输管道，全长 3 0 0 K m，管径 1 5 9 m m a 6 0年代，大庆油田的开发，使我国原油生产有了 一个突破性的发展， 原油产

10、量大幅度提高， 到 1 9 7 0 年， 原油的运输己成为制约经济发展的重要环节， 火车铁路运输己不能满足原油外输的要求，因此在 1 9 7 0 年8 月3日国家批准兴 建东北地区输油管道， 第一期工程是大庆至抚顺， 干线全长5 9 3 K m， 管径7 2 0 m m, 年输能 力2 0 0 0 万吨。 此后，随着大庆、 辽河等油田的相继开发， 长输管道建设 进入了一个新的发展时期， 相继建成了大庆一铁岭及大庆一铁岭一秦皇岛两条原 油输送管道， 其中， 庆铁线全长5 1 3 .6 4 8 K m， 管径7 2 0 m m， 铁大线全长4 6 0 K m. 铁秦线全长4 5 4 .2 5 K

11、m。 此外， 各油田 也相继建成了 一批输油管道，为国民 经济 的发展提供了有力支持。原油管道建设方兴未艾，输气管道也日 益崛起。从七十年代到八十年代末， 是世界天然气发展的高峰期。 世界上几条最大规模的输气干线都是在这一时期建 成的， 这些大型管道的建设， 促进了管道技术的发展。 我国在这一时期天然气管 道的 发展也较快，继威成线、沪威、卧 渝线、 和两线之后，1 9 8 9年又建成了 从 渠县到成都的北半环输气干线，形成了全川环形天然气干线管网。9 0年代，随 着我国 气田的开发， 先后建成了 几条具有代表性的输气管道。1 9 9 5年建成了 崖 1 3 -1 气田 到香港的海底输气管线，

12、 这是我国首次在深海敷设的第一条距离最长、 压力最高、管径最大的海底输气管线。陕甘宁气田的开发，在 1 9 9 7年先后建成了陕甘宁气田至北京、靖边至西安 的输气管道。 其中:陕京输气管道长约8 6 0 K m，管径6 6 0 m m，这是我国目 前陆 上距离最长、 压力最高、 自 动化水平最高的 输气管线。 靖西输气管线全长4 8 8 K m ,管径4 2 6 m m , 1 9 9 7 年7 月投产。 都乌输气管 线起于都善油田， 止于乌鲁木齐石 化总厂，全长 3 0 1 .5 K m，管径 4 5 7 m m 。 起于西北的涩北气田往东经西宁输往兰 州的输气管道，长约9 5 3 K m

13、,管径7 1 1 m m ，是我国在西部地区建设的大型天然气管道。此外， 在建的西气东输工程是我国继长江三峡水利枢纽之后投资规模最大的 建设工程， 从西到东跨越九个省市自 治区， 把新疆塔里木油田长庆气田的天然气 经过甘肃、 宁夏、陕西、山西、 河南、 安徽、 江苏诸省区， 最后到达上海， 管道 直 径1 .2 m ，长达4 0 0 0 K m左右的， 将是我国最长的一条输气管道。到1 9 9 6 年底， 我国己 建成长输油气管道3 9 5 条。 其中: 输油管道 1 7 8 条 ( 原天津大学博士学位论文油管道8 1 条，成品油管道9 7 条) ;输气管道2 1 7 条 ( 天然气管道 1

14、9 2 条，其他 气体管 道2 5 条) ， 总长 度1 7 2 3 1 .3 7 X 1 0 4 K m 。 初步形 成了 东 北、 华 北、 中 原、 华东和西北广大地区的地下管道运输网络。 2 0 0 0 年至2 0 0 5 年前后，我国管道建设 将出 现一个新的高潮， 预计将建设油气长输管线1 .3 X 1 0 4 K m 。到2 0 1 0 年， 我国 油 气 输 送 管 线总 长 度将达到4 X 1 少 K m油气输送管道的发展大大缓解了铁路运输的紧张局面， 为国民经济的发展做出了突出贡献。但由于我国管道业起步相对较晚，发展速度缓慢，管道覆盖面、 服务范围、技术装备和运量都与世界水

15、平存在差距。截止到 9 5 年，我国的管道 长度仅占 世界管道总长度的1 / 1 2 0 ， 是美国的1 / 6 5 ，前苏联的1 / 1 0 。 我国的 原油管输量不足 6 0 ，而世界上许多国家9 0 %以上的油气是通过管道输送的以 上分析表明， 随着我国油气田的开发、 开采及先进油气管输技术的应用， 我国的 油 气管 道 必 将 迎 来更高 速发 展3 11 .2 油气管道运输安全问题及应对措施管道被认为是传输能量最为安全经济的方法。 然而， 随着管道的大量敷设和 长期运行， 像其它工程设备一样，泄漏、 爆炸等事故频频发生。近年来，许多管 道发生事故引起世人关注。如:1 9 9 3年委内

16、 瑞拉一条气管道发生泄漏， 气体爆 炸， 烧死5 1 人;1 9 9 4 年美国 新泽西州的一条管道泄 漏， 造成火灾， 致使1 人死 亡， 5 1人受伤。近年来， 还有其他一些国家如俄罗斯、巴基斯坦、加拿大和英 国 等国 家发 生 管 道事故的 报 道 1-0 1 。 我国 的 管 道也曾 不同 程 度的 发生 各 种事 故， 据 不完全统计， 截止 1 9 9 0 年， 我国据输油管道在近2 0 年的时间里， 共发生大小事故 6 2 8 次。 四川石油管理 局 南 干 线 在1 9 7 1 - 1 9 9 0 一 正 常 设 计 寿 命“ 一 延 长 设 计 寿 命，:科.“，J衰老期进行检测延长的寿命 ( _ _ 式 . _ _ _ _ _l器期幸 生慧/护恻琳戴爷年的2 0年内，发生事故1 0 8 起，每次事故停输处 理时间超过2 4 h ，经济损失达1 亿元. 油气管道发生事故后果严重， 轻则导 致严重的环境污染， 重则给人民财产造成严重损 失5 12 0 4 0 6 0管道运