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科技创新结硕果 谱写行业新篇章

2021-10-19西南管道公司

云南科技管理 2021年4期
关键词:输油管道山地管网

西南管道公司

西南管道公司于2012年挂牌成立,2020年10月1日,从中国石油天然气集团有限公司划入国家石油天然气管网集团有限公司管理,并与原中石化重庆天然气管道有限责任公司、原中石化广西天然气管道有限责任公司、原中石化西南油气分公司川东北输气大队以及原中石油西北销售南宁油库等4家单位共同组建国家管网集团西南管道公司(以下简称公司)。

公司实行“两块牌子、一个机构”管理模式,包括国家石油天然气管网集团有限公司西南管道有限责任公司和国家石油天然气管网集团有限公司西南油气管道有限责任公司,主要从事西南地区油气干(支)线管网等基础设施的投资建设和运营,并向第三方做好油气基础设施公平开放服务。公司设有12个机关处室、2个机关附属单位、15个二级单位,主营业务人员共3 363人,其中贵州省管网有限公司、重庆天然气管道有限责任公司以及广西天然气管道有限责任公司为托管的国家管网集团控股的合资公司。

公司主要管理中缅天然气管道(国内段)、中卫-贵阳天然气管道、西气东输二线广州-南宁支干线、广西LNG天然气管道、川东北-川西北天然气联络线、南川水江-涪陵白涛天然气管道、涪陵白涛-石柱王场输气管道、兰州-成都-重庆成品油管道、兰州-郑州-长沙成品油管道(甘肃段)、云南成品油管道、中缅原油管道(国内段)、钦州-南宁-柳州成品油管道、兰州-成都原油管道等13条油气骨干管道,管线途经川、渝、滇、黔、桂、陕、甘、宁等八省(区、市),沿线设40个作业区、125座场站、450座阀室,总里程约11 300 km。

公司所辖管道在国家中长期油气管网规划中具有重要区位优势,天然气管道连接海外、贯通南北,是川气出川、海气上岸主要通道,原油、成品油管道联通了西南西北四大炼厂、八省(市、区)油气市场,发挥着国家油气骨干管网“西南枢纽”重要作用。公司所辖管道是典型的山地管道,具有山多、河多、地质灾害多、社会依托少的特点,安全环保风险极大,设计、施工、运行、维抢修难度均为世界罕见。

西南管道公司按照国家管网集团的总体要求和部署,贯彻新发展理念,全力打造智慧互联大管网,构建公平开放大平台,培育创新成长新生态,奋力开创油气管网事业发展新篇章,瞄准建设一流山地管道企业战略目标,为国家管网集团建成“中国特色世界一流能源基础设施运营商”贡献西南管道力量。

翻山越岭

雪中关山站

安顺输油气站

中缅管道澜沧江跨越

兰成渝管道白龙江跨越

中缅输油管道作为西南能源大通道,是国家的四大能源战略进口通道之一,是构建中国与周边国家命运共同体的标志性、示范性重大工程,对实现中国能源供应多元化和保障国家能源安全具有重大战略意义。中缅输油管道是世界上地形最复杂的山地输油管线,跨越横断山脉、云贵高原等复杂地形地貌单元,沿线80%以上为高山深谷,部分管段敷设坡度高达75度(世界第一),20 km内落差高达1 500 m(世界最大)。

随着国家《中长期油气管网规划》的实施,山地输油管道正面临新的形势与严峻挑战。一是国家快速发展,深化改革,提质增效,推进管理创新的要求,实现输油管道低成本运行任务艰巨。二是国内石油消费稳定增长,原油需求量日益增大,需进一步提升原油的供应与保障能力。三是管道安全运行问题凸显。近年来,极端天气、自然灾害增加了山地输油管道稳定供应风险。地质、人文环境复杂,山地输油管道综合调控、运行优化难度加大,管道运行面临更多新的技术问题。四是智能化管道建设加速向前发展。当前,“互联网+”、大数据、云计算等先进技术在输油管道生产管理上的应用水平不断提高,具有山地管道特色的投产运行技术、油品质量保障技术、设备故障诊断技术、生产智能管控技术等一大批管道投产、运行、应急管控的前沿技术有待探索和完善。

在新的机遇和挑战下,考虑极端恶劣的地质环境和连续大落差的影响,输油管道的投产、运行、风险管控难度世界罕见,如何保障输油管道安全、经济、高效运行需要不断进行探索。

1 技术创新

围绕构建中缅输油管道安全输送技术体系的迫切需求,坚持多年的产学研紧密联合攻关,突破了中缅输油管道投产运行、油品质量保障、安全监测和智能管控等技术难题。

河池输气站

1.1 首创了复杂山地输油管道“油水联运、高点排气”投产运行新工艺

建立了含水原油特征化模型和多相流模型,阐明了油气水多相流相变规律,计算精度较同类技术提高了25%以上;研发了复杂山地输油管道弥合水击分析及泄压保护技术,实现了中缅输油管道一次性顺利投产和安全运行。

1.2 开创了“四段切割、两段接收”的混油切割和在线回掺新技术

厘清了抗磨剂添加量与界面张力的耦合机制,提出了固体表面改性处理技术的油品乳化防治新方法,建立了复杂山地管道油品顺序输送混油量计算模型,精确计算混油界面切割位置、混油量和回掺量,实现了云南成品油混油回炼量降低30%。

1.3 研发了复杂山地输油管道缺陷检测及装备故障诊断新技术

发明了基于磁场传感阵列的管道涡流无损检测装置,实现了管道缺陷的无损检测与定量化评估,平均准确率达到95%以上,避免了21起管道泄漏事故;提出了基于深度学习的设备运行状态监控及性能退化评估方法,实现了管道输送装备全天候、全工况运行状态在线监测与远程诊断,泵机组非计划停机率较同类技术降低了54%以上,设备平均无故障运行时间提升了3倍以上。

1.4 开发了首套复杂山地输油管道全流程生产智能管控系统

创建了集数据感知、传输、标准化、决策优化、控制于一体的复杂山地输油管道智能化运行体系;研发了生产智能管控系统,实现了中缅输油管道全流程高效智能控制,工作效率与管理效率提升了90%。

依托本项目,参与制定国家标准1项、企业标准6项,出版《“一带一路”:中缅原油管道技术探索》专著1部,授权发明专利9件、实用新型专利13件、软件著作权14项,发表学术论文68篇。培养享受国务院政府特殊津贴专家1人、云南省高层次人才培养支持计划“产业技术领军人才”1人和青年拔尖人才1人、云南省中青年学术带头人1人、四川省学术技术带头人1人,形成了一支复杂山地输油管道运行管理专业技术人才队伍。

2 应用效果

成果已在中国石油天然气股份有限公司云南销售分公司、中石油云南石化有限公司、中国石油四川石化有限责任公司等单位应用。直接经济效益73.21亿元,新增利润19.44亿元,新增利税5.72亿元;带动下游产业新增经济效益2 290亿元,新增利润78.03亿元,新增利税204.65亿元。

成果首创了复杂山地输油管道安全输送技术体系,实现了中缅输油管道油品输送的重大工程应用,保障了中缅输油管道安全、经济、高效运行,引领了行业技术发展。建成了云南省的重要能源生命线,改写了云南无原油供应和成品油生产的历史,实现了云南石油自主供应“不脱销、不断档”和云南石油化工产业的从无到有,极大促进了云南经济社会高质量发展和重大民生改善。

2.1 山地输油管道“油水联运、高点排气”投产运行新工艺

形成了一套能够计算输油管道不满流、水联运模拟的软件,可作为连续大落差管道的输送工艺设计手段和模拟方法。针对山地输油管道大管径、高落差的特点,研究了投产中管内存气的各种可能,得出了积气点位置的计算方法。基于投产工艺计算新方法,在落差高达1 800 m、静压将达17.7 MPa的贵州盘州市及落差高达1 600 m、静压将达15.7 MPa的贵州丁山设置两座减(静)压站,节省了投资,保证了安全。该研究是中国管道设计史上首次对管道在大落差工况下不满流运行进行工程应用的研究。

2.2 山地输油管道混油切割和在线回掺

基于固体表面改性处理技术的油品乳化防治新方法,重庆末站拔头装置分离出来的0#柴油和92#汽油完全满足升级后的国五油品质量标准。成都站、彭州站与重庆末站实现了混油回炼降本增效。云南成品油管道混油实现了从中间站场分输掺混的新工艺。动态切割接收技术应用于安宁-曲靖输油管道,根据每个批次质量指标和收储罐的情况,科学合理地进行混油切割和接收操作。

2.3 山地输油管道缺陷检测及装备故障诊断

基于管道涡流无损检测等装置,对管道气孔、夹渣、裂纹、未熔合等多种缺陷指标进行了检测,对部分含超标缺陷环焊缝进行了割口处理并送专业检测机构进行解剖分析,有效指导了输油管道完整性管理与风险管控工作。基于无损检测与定量化评估技术,形成高钢级B型套筒等修复技术标准和质量评级体系,指导管道缺陷修复和应急抢险。基于深度学习的设备运行状态监控及性能退化评估方法,119台次输油泵无故障运行时间达到1 331 h,满足行业最高水平要求。

2.4 山地输油管道全流程生产智能管控

完成1 315 km的中缅输油管道数据恢复,实现恢复数据广泛应用于线路、站场、阀室、管道周边环境,开发生产智能管控系统,完成了站场SCADA系统数据的对接工作,实现每2 s采集一次的实时数据在生产智能管控系统上的可视化呈现。在统一的数据标准体系下,基于“平台+应用”的建设模式,利用“云、大数据、人工智能”技术,指导搭建生产智能管控系统平台,向下集成感知层采集数据,向上集成运营期管理应用,整体采用星型层级结构,在已有生产运维业务的基础上实现双向数据整合、服务集成、综合分析与应用,协助数据中台建设。实现智能管道的工程一体化、信息化、智能化管理,保障站场(阀室)及长输管道安全、可靠、高效运行。

经第三方科技成果评价:成果在复杂山地输油管道安全输送技术体系构建及应用方面达到国际领先水平,经济、社会、环保效益显著。

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