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热收缩带科学创新再创辉煌
2014/9/7  
九江江底盾构地道
九江江底盾构地道
现场施工有序进行
现场施工有序进行
西气东输站场内
西气东输站场内

  《中国科学报》 (2014-06-09 第9版 专题)   本报记者 彭科峰 姜嘉彤

  石油、天然气占全球一次资源总量近60%,陆上70%的石油和99%的天然气依靠管道运送,油气管道是国民经济的命脉线。以西气东输一线、二线、三线工程为中心体的5万公里油气管网,遍及中国27个省、市、自治区及香港独特行政区,运送量占中国油气总量的60%,惠及8亿人口,已成为我国现代产业整体不行或缺的关键环节,为经济进展、资源框架安设、民生改善作出了巨大贡献。

  毫无疑问,西气东输工程,对于改善大气环境,提高人民生活品质,有用缓解中国中南和东南沿海各省天然气供需紧张的矛盾,促进资源框架安设和进展办法转变,保证沿线地方经济社会进展和节省能源减排,已起到了关键效果,产生了巨大的经济效应和广泛的社会效应。

  辉煌成就取得的背后,是千千万万中国石油(601857,股吧)人的智慧、心血、汗水,是石油人不畏艰难险阻,迎难而上的忘我精神,是大庆精神、铁人精神的再现和深化,是中国石油人勇于创新的再一次鲜明写真。

  可以说,回顾西气东输工程建成近10年的历程,恰是一部中石油人攻坚克难的奋斗史,更是一部石油科学不休升级的创新史。

  资源运送的“丝绸之路”

  我国是一个资源大国,更是一个资源消费大国。但长时间以来,我国的资源产业框架很不合理,参数统计显示,煤炭在一次资源出产和消费中的比重高达72%。

  燃煤的过度使用,使得大气环境不休恶化,于是,进展清洁资源、安设资源框架已迫在眉睫。正是在这一大配景下,西气东输工程于1998年开展酝酿。2000年,国务院第76次总理办公会准许立项,决定建设这项干系国计民生,拥有重大政治、经济、社会和环保意义的国家级要点工程。由于其对中国资源框架安设和消费的关键性,西气东输工程也被人誉为现代资源“丝绸之路”。

  2002年7月4日,西气东输一线工程正式施工建设,2004年12月31日建成投产。它是我国自行设定、建设的第一条全球级天然气管道工程,年输气量180亿立方米。

  西气东输二线工程于2008年2月22日开工,2012年12月30日所有建成投产,年输气量300亿立方米。

  西气东输三线工程于2012年10月17日开工,安设 2015年所有建成投产,年输气量300亿立方米。

  西气东输工程制造了全球天然气管道运送建设史的中国速度。它克服了我国多种地形、地貌所带来的重重困难,登上了全球天然气管道运送建设的科学巅峰,谱写了全球天然气运送史的辉煌诗篇。

  西气东输工程是我国管道建设史上距离最长、管径非常大、管壁最厚、运送压强最高、技术最超前、施工条件最复杂的天然气管道工程,建设规模和技术指标全球罕见,地形地貌的复杂程度堪称全球之最,施工难点属于全球级难题。

  一期管道建设实现多项突破

  西气东输工程为我国石油天然气管道建设领域的科学创新和科学攻关提供了一个宏大舞台。面临施工、技术上前所未有的挑战,中国石油发挥科学特点,突出科学创新,组织各管道专长设定院、数十家科研院所、上千名科学员工,展开数百项科学攻关,强化新技术使用与交流。通过自主创新、集成创新和消化吸收再创新,打破国内技术垄断,解答了不正常高压特高产气藏开展、大壁厚管道拼合、X70高钢级管材技术条件确定、超薄层盐穴建库、复杂地质条件下大口径管道穿越5个地方的关键技术难题,建成了高压、大口径、高钢级的长距离输气管道,使我国一举跨入全球超前管道工程行列,显示出科学进步的巨大威力。

  在管道工程设定中,全长近3900公里的西气东输一线管道工程,横贯我国东西,沿途几乎经过我国所有典型的地形、地貌,这为设定工作带来了重重困难。面临一类别难题,中国石油天然气管道工程有限公司和四川石油勘察设定院构成的设定联营体共投入了15个专长共300余人。他们不分昼夜,忘我工作,综合运用最超前的科学手段,采用一类别新方法、新技术,面临一个又一个难题,一次一次调查论证,一遍一遍修改,在最短时间内完成工程设定,并在设定流程中取得了一类别重大突破。

  比如,将卫星遥感技术使应用线路选线,在南湖戈壁约600公里无人区采用取直穿越,缩短线路长度近150公里,节省工程投入资金10多亿元;通过卫星遥感技术测定地质危害带和地震断裂带,设定管道最佳避害线路和最佳通过角度;对管道沿线水土流失典型及特质进行归类,独特是将黄土高原建网经验使用到我国这一独有地貌的管道安全庇护中。

  正是这一项项创新科学的设定,保证了管道施工的顺当进行。

  在钢材国产化地方,当时国际新建的天然气管道运送压强多数在10兆帕以上,管材基本以X70钢级管线钢为中心。而我国陆上天然气管道运送压强最高为6.5兆帕,管线钢最高等级为X65。国内的冶金、制管和管件等业界都不具备X70级钢管的出产本事。借着西气东输工程这个大舞台,国内产业积极参加管材、制管、管件和施工机具的开展与开展,终极自主创新了X70管线钢拼合方法及配套施工技术。

  相关参数显示,在西气东输干线建设中,国产钢管重量和长度比例超出50%,热煨弯管国产比例超60%,热收缩套国产比例达90%以上。冀宁管道国产钢管比例超出80%,热煨弯管国产比例达100%。淮武管道和兰银管道所用钢板、钢管、热煨弯管等材料所有实现国产化。这个流程大大促进了相关产业框架安设和产品升级换代,平抑了国内同类产品价格,使很多产品填补国内空白甚至跻身全球完美行列。

  在工程建设中,110台拥有自主知识产权、堪与国内同类产品媲美的PAW200全位置智能焊机,在施工中大显身手,拼合管道1000公里,一次合格率超98%。配套开展的管端坡口整形机、气动内对口器和管道内环缝智能焊机等施工配置,也实现了拼合配套配置国产化。

  在超薄盐层盐穴储气库建库技术地方,中石油人建成了我国独有的盐穴储气库。国内盐穴储气库盐层厚度一般在500米以上,而西气东输工程江苏金坛储气库所在地区盐层厚度不足200米。针对盐层薄、厚度小、夹层多、含量低等地质特点,工程建设员工经过自主研究和创新,开展了适合我国多夹层超薄盐岩特点的建库类别技术和已有溶腔改造技术,且达到国际超前品质。

  中石油人还利用复杂地质大口径管道穿越技术,解答了超长距离、大埋深管道顶管和盾构穿越难题,使“气龙”成功穿越长江、黄河。

  被称为“卡脖子”工程的河流穿越,是横挡在建设者面前的一道难关。通过科学攻关和技术突破,西气东输工程建设员工长距离顶管穿越3580米的郑州黄河段,实现了国内规模非常大的沉井在复杂地质条件的下沉,水下大领域砼封底一次成功,并制造了一次性注入1900立方米水泥浆的国内最高纪录。“管线过江”是中国管道人几十年的梦想。超水深管道盾构穿越长江三江口,层层突破黏土层、粉质细砂层、卵石层、钙质粉砂岩及钙质细砂岩,技术水准达到全球完美。

  此外,高压大流量天然气计量检定技术的实现,使我国天然气计量检定跻身全球前列;高压大口径输气管道设定技术,通过少量实践摸索,提高了运送压比,节省了投入资金与运行费用;不正常高压特高产气藏开展配套技术,为西气东输安靖供气提供了保证。

  西气东输管道建设流程中,还突破了国产螺旋缝埋弧焊管不准应用关键高压输气管线的禁区,形成了一类别高钢级管线钢专有技术。而后“乘胜追击”开展出的、拥有国际超前品质的X80钢管,为西气东输二线大规模使用X80级钢管提供了理论支撑和技术保证。

  二线工程建设再创辉煌

  如果说,在西气东输一线工程中,涌现的科学创新已经让外界瞩目,那么,二期建设中,中石油的科研员工再一次用自身的智慧,让世人看到了中石油人的科研实力。

  西气东输二线是全球上最长的跨国天然气管道工程,自开工以来,一项项创新技术填补了国内空白,保证了主体管道顺当施工,拼合全面完成。

  西气东输二线在国际上首次攻坚X80螺旋管断裂管制技术,创新大口径厚壁焊管及管件出产方法,成功建设了4800公里、压强12兆帕、口径1219毫米、全球规模非常大的管道工程,使我国X80钢管高压输气技术品质及使用规模国际超前。仅此一项,节省投入资金130亿元,节约占地21.6万亩。

  针对国际上从未涉足的频发强震断裂带、云贵川高山峡谷、超长距离穿越江河水网等特别地区,开展形成了新一代数字设定、高品质施工、非开挖穿越管道建设技术,技术品质国际超前,年建设速度从2500公里提高至7500公里,节约投入资金86亿元。

  新疆天山西部的果子沟一带,群山环抱,山体高大,以前单项施工中从未遇见如此之多群山连绵、山体高大的现状,施工难度大。在此次管道穿越流程中,施工部门首次进行了国内在役管道近距离爆破工作。这项技术填补了国内空白。果子沟工程也刷新了我国管道穿越山体高度、长度和地道数量的历程纪录。

  此外,西气东输二线还成功地使用了CRC全智能拼合方法,管道拼合检测平均一次合格率为98%以上,达到全球管道建设超前品质。德国埃勒夫(ILF)问询公司总裁认为,中国石油组建的智能焊、半智能焊施工整体,制造了超前全球的建设速度,技术品质国际超前。

  自主开展的20兆瓦级高速直联变频电驱压缩机组和48英寸高压全拼合球阀,主要特点指标达到国际超前品质,全面代替进口产品。

  在天然气二线西段乌鲁木齐、永昌、瓜州压气站,中石油采用国产化长输管线压缩机组。该机组整机试验多变速度高达87.7%,设定工况下运行试验速度达到86.2%,全部达到国际超前品质,填补了国内空白,停止了大型长输管线压缩机长时间依赖进口的历程。

  技术创新还使西气东输二线西段成为一条“绿色管道”。在输气管道通过国家级风景名胜区赛里木湖自然庇护区时,施工方全段采用沟下焊,严格管制造业带宽度,将原设定的28米宽工作带压缩到20米,并实施了覆盖加厚防晒网等庇护措施,非常大限度地减少了草场破坏。管道回填后,施工员工还撒播了草籽和肥料,保证草场得到非常好恢复。

  “国产化”成三线工程主导

  经过一期、二期工程的建设,中石油的创新实力在三线工程中进一步得到表现。

  据中国石油天然气厂家公司科学部简介,和前期建设差不多的是,国产化的创新成果成为了三线工程的主导。西气东输三线工程建设优先采用国产设备和材料,作为大功率压缩机、大口径阀门等长输管道关键设备国产化的依托工程,将带动中国钢铁、配置、机械、电子、冶金等相关业界进展,对安靖增长、安设框架将发挥关键效果。

  据悉,中石油首次在新建长输天然气管道上大规模使用国产化电驱、燃驱压缩机组和大口径干线截断球阀。为打破长时间以来国内公司对中国长输天然气管道关键设备的垄断,支撑国内配置出产业进展,推动经济框架安设和产业升级,在国家发改委、资源局的统一组织下,中国石油精心安排,将在西气东输三线工程建设中大规模推广使用国产20兆瓦级电驱、30兆瓦级燃驱压缩机组和48英寸900磅级大口径干线截断球阀。

  西气东输三线工程首次推广了中国石油管道局开展的液体聚氨酯补口、中频加热补口、机械化补口三种防腐补口新方法等一大批自主创新的新技术。为进一步提高管道建设品质,还开展了600公里机械喷涂液体聚氨酯补口和400公里中频加热辅佐热收缩带组装产业规模使用,50公里BK-1型机械化补口工作站试验。与传统手工烘烤热收缩套补口技术比拟,新技术可消除操作流程中故意条件的干扰,有用保证补口防腐层的一致性和靠得住性,保证了大口径管道和冬季补口品质,填补了我国管道建设在这一领域的空白。

  此外,国产燃驱压缩机组在西三线西段3标段的使用,也打破了国内产业在该领域的垄断。由中国科研员工自主开展的PAW3000智能焊机是首次进行产业使用,且取得了不输于国内同类设备的满足效果。

  随着国内天然气需要量的不休增加,提最新建管道运送速度势在必行。增加输量需要通过加大管材壁厚、提高钢级、提高设定系数等办法来实现。中国石油在保证输气管道工程品质和运行安全的前提下,将西三线西段3标段306公里一级荒漠无人区管道的设定系数确定为0.8。这是中国管道建设史上首次将设定系数从0.72提高到0.8。

  “西气东输三线工程凭着0.8设定系数、三种防腐补口方法、国产燃驱压缩机组的规模化使用,将成为我国科学含量最高的一条资源动脉。”中石油科学部人士不无自豪地说。

  创新进展永无止境

  在宏大工程和科学智慧的融合下,西气东输工程孕育出的自主创新丰硕果实不仅促进了我国管道设定、施工、运行和管制本事跻身全球超前之林,何况对促进区域经济进展、提高业界整体攀比力、争夺国际市场话语权和拉动新兴产业进展起到至关关键的效果。

  凭着西气东输工程这个大舞台,国内产业积极参加管材、制管、管件和施工机具的开展与开展。卷板、宽厚板、管件和涂料等纷纷达到批量出产,国产化程度不休提高。

  正如一位参加西气东输技术攻关专家所言,打造高品质的工程,想用金钱从国内买是买不到的。只有结合工程实际,走引入消化和自主创新并进的道路,本事在国际上挺直腰杆,显示实力。

  中国工程院院士李鹤林指出,为了满足西气东输管道建设需要,广大科学员工锐意进取,在高钢级管线钢使用基础研究和大口径埋弧拼合钢管国产化技术等地方取得了重大突破。

  中国工程院院士邱中建认为,西气东输带出了一批创新科学,中国石油形成的自主知识产权打破了国内技术垄断,提高了我国管道产业科学攀比力,把西气东输建成了全球完美工程。

  “西气东输是我国天然气大进展和西部大开展的标志性工程,建设难度很大。这个工程多次穿越黄河、长江,穿越更多大小河流700多次。我们采用的盾构穿越技术在全球上也是相当有品质的。这些重大工程产生了很好的效益,依靠的也是科学的能量。科学进步正成为加速转变经济进展办法的关键支撑。”邱中建表示,“在这个大配景下,中国石油应有两个地方值得充分必定并让石油人倍感自豪。一是我们看好科学投入,愿意投入资金进行科学攻关和技术储备;二是科研天才辈出,不仅有展示自身的平台,何况有许多项目可以提供熬炼的机会,这也为我们技术集成使用、拓展海外业务打下了关键基础。”

  历尽天华成此景,人间万物出艰辛。作为仅次于长江三峡工程的国家级重大工程,西气东输工程充分表现了中石油敢于担当的精神。凭着巨大的政治责任和勇气,在党中央、国务院的坚强领导下,中石油坚决贯彻创新驱动进展战略,通过不休的技术创新提高产业效益,抢占国际石油科学进展制高点,用一次次行动响亮地回复了产业的责任、国家的担当,书写了中国石油人的辉煌篇章。

《中国科学报》 (2014-06-09 第9版 专题)
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