油气管道并行敷设合理间距分析.pdf

一 6 2一 石油和化 工设备 2 0 1 5 年第 1 8 卷 油气管道并行敷设合理间距分析 王萌，李倩，池坤，高红 西安长庆科技工程有限责任公司，陕西 西安 7 1 0 13 1 8 [ 摘要]在油气管道建设中，由于受各种影响因素的制约，多条管道并行敷设逐渐增多。与单管敷设相比，并行敷设具有 节省工程投资、减少环境破坏、便于管道投产运行管理等优点，但同时也增加了影响相邻管道安全、增加施工及维修抢修 难度等不利因素。本文介绍了国内外相关法律、规范标准，重点分析了管道失效、温降、施工及维修抢修等影响管道并行 间距的因素，推荐了各种条件下管道并行敷设的合理间距。 [ 关键词]长输管道；并行敷设；管道间距；管道失效；同沟敷设 在油气管道建设 中，由于受地形 、地质 、城 镇规划及各类基础设施等众多因素 的制约 - 4 】 ，多 条管道在 同一管廊 中并行敷设的情况 日益增多 。 与单管敷设相 比，并行敷设具有 以下优 点可缩 减施工作业带，降低工程投资；减少施工期问对 植被 的破坏，降低对 自然环境的影 响；有利于投 产后管道运行与管理 ；在地形复杂 区域如深切沟 谷与 陡坡地段 ，可 降低劈方 量，减少水土流失； 可减少伴行道路 、施工便道 等公用配套设施，有 效利用既有资源 ；同期工程可缩短施工工期 。 但 因管道 并 行敷 设距 离 较近 会增 加诸 多不 利 因素，如管道失效必将影 响相邻管道的安全 ， 加 大施工及维修抢修难度等 。确定合理的并行 间 距 ，对管道建设与安全运行十分重要。本文重 点 分析 了输气管道失效、输油管道温降及施工及维 修抢修等影响管道并行 间距 的主要因素 ，推荐 了 各种条件下管道并行敷设的合理间距。 1 法律法规及标准规范的要求 1 ． 1国内外相关法律要求 中国2 0 1 0 年 1 0 月 1 日起施行 的 石油天然 气管道保护法 第三十条第二款规定 在管道线 路 中心线两侧各 五米地域范围 内，禁止取土 、采 石 、用火、堆放重物 、排放腐蚀性物质 、使用机 械工具进行挖掘施工 。 美 国美国联邦法规4 9 C F R 1 9 2 章 管道安 全法 天然气部分第1 9 2 ． 3 2 5 条规定安装于地下 的所有管道 的管子外侧与任 何其他地下结构之间 的间距必须至少达到1 2 i n 3 0 5 mm 。 1 ． 2国内外规范标准要求 1 ． 2 ． 1国内规范标准要求 GB ／ T 2 1 4 4 7 2 0 0 8 钢 质管道 外腐 蚀控制规 范中6 ． 1 ． 6 规定联合保护的管道可 同沟敷设 非联合保护的平行管道 ，应防止干扰腐蚀。 GB5 0 2 5 3 2 0 1 4 输 油管道工程 设计规范 中4 ． 1 ． 5 条规定 “ 管道线路与 己建管道路 由走向 大致相 同时 ，宜利用 已建管道走廊并行敷设”。 第4 ． 1 ． 8 条规定 “ 输油管道与 己建管道并行敷设 时，土方地区管道 间距不宜小于6 m，如受制于地 形或其他条件 限制不能保持6 m间距时，应对 己建 管道采取保护措施 ”。第4 ． 1 ． 9 条规定 “ 同期建 设 的油气管道 ，受地形限制时局部地段可采用 同 沟敷设，管道 同沟敷设时其最小净 间距不应小于 0 ． 5 m ” 。 1 ． 2 ． 2国外规范标准要求 美国AS ME B 3 1 ． 8 - 2 0 0 7 输气和配气管道系 统第8 4 1 ． 1 4 3 a 条规定任何埋地管线与任何不 用于 同该管线相接 的其他地下构筑物之 间，若有 可能，至少有6 i n 1 5 2 mm 的间距。 前苏联 S NI P 2 ． 0 5 ． 0 6 ． 8 5 干线管道设计规 范第3 ． 1 8 条规定 在一条管道走廊 中同时敷设 的平行管线之 间的最小间距 ，当为埋地敷设时 ， 按C H 4 2 5 7 3 干线管道征地标准的要求执行 。 C H4 2 5 7 3 干线管道征地标 准第4 条规定 当 原油管道与成 品油管道 同沟敷设时，其管壁净间 距不应小于1 m。第3 ． 1 9 条规定在一条管带走廊 作者简介王萌 1 9 7 9 一，男，陕西周至人，本科，工程师。 现在西安长庆科技 工程有 限责任 公司从事油气 田地面 工程 设计工 作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第1 1 期 王萌等 油气管道并行敷设合理间距分析 一 6 _3一 中新建埋地管道与 既有管道 中心线之 间的最小 间 距 ，对于公称直径 1 0 0 0 mm且 1 2 0 0 mm的输气 管道 ，在非农业用地上或不适宜于农业的土地上 为 1 6 m，对于 山区以及 自然和 人工 障碍穿跨越管 段，允许缩短距离。 加拿大 CS A Z6 6 2 2 0 0 7 油和气体 管道系 统 中规定 如 附近铺设有地下 电缆、导体、导 管 、其 它管 线或 其它 地 下结 构时 ，应 安装 的管 线与埋地结构和设施 光缆 、 电缆和其他 管道 最小 间距 为3 0 0 mm，与排水 瓦管 最小距离为 5 0 n1 I n 。 澳大利 亚AS ／ Nz S 4 8 5 3 2 0 0 0 金属 管道上 的电危害 中规 定如果没有经过允许 的话 ，按 照规定 ，管道线 ，电缆线 ，输送管和套管与其它 管道 、电力和通信 电缆之 间的水平距离应该至少 有6 0 0 i n n l ，且它们之间应当没有别的干扰物。 2工程实例 中亚 天然气管道中亚天然气管道 全线采用 双管并行敷设 ，途径土库曼斯坦、乌兹别克斯坦 及哈萨克斯坦等 国家 ，主要依据前苏联 干线管 道设计规范的规定 ，在 非农业用地上或 不适 宜 于农业 的土地上并行敷设间距为 1 6 m，在 农业用 地并行敷设间距为3 0 m。 西 部原 油 、成 品油管 道 与西 气 东输 管道 西部管道与成 品油管道 同期建设 ，原油管道加热 输送 ，成 品油 管道为常温输送 ，两条管道并行敷 设 。由于两管道 间的热力影响 因素不 同，为避免 原油加热输送 时，对成 品油管道 的热影响 ，管道 净间距为 1 ． 2 m；西部管道与西气东输在不 同时期 建设 ，且运营单位不 同，为减少施工期间对西气 东输 的影响 ，西部管道与西气东输并行敷设时， 一 般地段 间距大于2 0 m，局 部受 限地段间距不小 于5 m。 利 比亚 西部管道 该 工程为天然气 、原油管 道并行敷设，在沙漠戈壁 段敷设 时并行 间距为2 0 m，在 穿越公路 、河流 以及耕地 地段采用 同沟敷 设，管道净距为1 ． 6 m。 中缅油气管道 为 国内首次采用天然气 、原 油、成品油三种介质同时施工，长距离 并行 同沟 敷设的管道 工程 。原油与天然气管道 同沟净 间距 为1 ． 5 m，并行净 间距为6 m，局部地段为1 0 m，原 油管道与成品油管道同沟段管道净间距1 ． 2 m。 3影响并行管道间距的因素 3 ． 1 管道沿线环境因素 3 ． 1 ． 1 自然环境 长输 管道为 线性工程 ，长距 离敷设 ，沿线势 必经过复杂地形条件 、地质灾害发育、矿产 资源 丰富 、风景 区、名胜古迹区等 众多制约线路路 由 的区域。 3 ． 1 ． 2社会人文环境 随着我 国经济 的快速发展 ，平坦地带基本 已 被城镇化或成为规划 区，在狭 窄通道 内管道将与 公路 、铁路、 电力线路等线性工程频繁交叉 ，此 类影响因素称为社会人文环境因素。 3 ． 2管道失效对相邻管道 的影响 3 ． 2 ． 1 输气管道失效 当油气管道并行敷设时 ，由于液体具有不可 压缩性，输油管道失效后形成 的破坏力远低于输 气 管道 ，因此通 常以输气管道 的参数决定并行间 距 。输气管道在失效泄漏后产生的主要危 害形式 为 喷射火 、火球 、蒸汽云爆炸 。喷射火与火球对 邻近并行管道影响形式为热辐射，蒸汽云爆炸对 邻近并行管道的影响形式为冲击波。 1 冲击 波影 响 。输 气管 道 由于失 效发生 剧 烈爆炸，爆炸后冲击力通过周边土壤传递 为地 面 压 力，从而导致相邻 的并行管道发生径 向失稳破 坏 。 2 热辐射 。当输气 管道发 生失 效造成 破裂 同时燃烧 后 ，破裂后形成的冲击力致使管道 周 围 的 回填 土揭 露 ， 同时造成 相邻 管 道失 去覆 盖物 ，相邻管道受到强烈的热辐射影 响后发生受 损 。 输气管道爆炸后影响范围，参照T NO损害半 径法，计算公式 为 r a C 。 N． V ． Q h “ 式中r d 一 损害半径；C 一 经验常数，mJ ，取 决于损害等级；N 一 效率 因子 ，一般取1 0 ％；V ． 参 与反应的天然气体积，m ；Q ． 天然气的高热值， k J i m ，通常天然气高热值为4 1 3 9 6 k J i m。 ； 假定参与反应 的天然气体积为 1 0 0 0 m ，计算 得知在4 ． 8 m以外不会对相邻的设备产生重创 。 3 ． 2 ． 2“ 弹坑效应 ” 输 气 管 道 发 生 破 裂 会 在 爆 炸 点 形 成 “弹 坑 ”，其尺寸主要与输气管道管径 、泄孔孔径 、 压力、管道 回填土压实密度 以及回填土的厚度及类 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 一 ■ 安全密封 石油和化工设备 2 0 1 5 年第1 8 卷 型有关，当并行管道位于所形成的弹坑尺寸以外时 并行管道净距大于管道失效影响范围，相邻管 道基本上不受失效管道的冲击波与热辐射影响 。因 此 ，并行管道的安全 间距主要基于输气管道 的弹 坑尺寸决定。根据英国A d v a n i t c a 公司多次计算及研 究，并行敷设管道的最小安全间距见表 1 。 表1 与不同输气管道敷设的安全间距表 净间距 输气管道 管顶覆土 m 不同覆土类型下最小安全间距 m 管径 m m 压力 M P a 砂土 混合土 黏土 71 1 6．3 1 ． 2 7． 6 4． 1 3 ．O O． 7 1 0． 6 5． 2 3 ．O 1 ． 2 11 ． 7 6． O 3 ．3 1 01 6 1 0 1 ． 5 l 2．7 6． 4 3 ．6 2 ． O 1 3 ． 5 7 ． 2 4 ． 1 1 ． 2 1 1 ．7 6． O 3 ．5 l 21 9 1 2 2． 0 1 3．5 7． 2 4 ．1 3 ． 3输油管道 的温降 我 国的输油 管道分为热输送 黏稠 原油、 常 温 输 送 成 品油 、 天 然 气 等 和 低 温 输 送 L NG三类 。并行管道间距 较近 时会使管道 与 土壤 形成 的温度场发生变化 ，从而影响管道的热 力特 性。并行敷设管道运行时沿程温降与单根管 道 的热力计算不符 ，情况严重 时将造成凝 管等安 全事故。 根据相关研究[ 5 】 ，油气管道并行敷设时各种温 度变化情况如下 1 热油管道和输气管道低温段并行敷设时， 在净距为1 ． 0 r n 、1 ． 5 m及3 ． 0 m时，热油管道最大温 降分别不超过 1 ． 6 C、1 ． 1 ℃与0 ． 4 ℃，输气管道最大 温升不超过1 1 ． 2 ℃、8 ． 2 ℃及3 ． 8 ℃。 2 冷油管道和输气管道高温段并行敷设时 ， 在净距为1 ． 0 m、1 ． 5 m及3 ． 0 m时，冷油管道最大温 升分别不超过5 ． 8 ℃、4 ． 2 ℃与1 ． 9 * C，输气管道最大 温降不超过2 ． 4 C、1 ． 2 C及0 ． 1 ℃。 3 热油管道和输气管道高温段并行敷设 时， 在净距为1 ． 0 m、1 ． 5 r n 及3 ． 0 m时，热油管道最大温 升分别不超过4 ． 4 C、3 ． 5 ℃与1 ． 8 “ C，输气管道最大 温升不超过1 0 ． 1 ℃、7 ． 5 ℃及3 ． 6 ℃。 4 1 当原油 、成 品油管道 并行敷 设时 ，根据 西部管道工程的相关研 究，原油管道远离成 品油 管道一侧 的土壤温度场基本不受成品油管道 的影 响，出站 口热原油管道邻近成品油管道一侧 的地 表散热量显著降低 ，成 品油管道的存在 改变 了原 油管道 的散热渠道 ，使其从单纯 向环境散热转变 为部分向环境散热 ，部分向成品油管道散热 。而 当管道净间距为1 ． 2 m时，原油管道的热力特性基 本不受成品油管道影响。 当管道并行敷设净间距超过 1 ． 0 r n 以上时，对 热输送管道影响较小。 3 ．4管道施工及维修抢修作业 3 ． 4 ． 1 施工对管道 间距的要求 3 ． 4 ． 1 ． 1同期建设管道间距要求 对 同期建 设的管道在施工时，施工机具和人 员的操作空间必不可少 ，而对相邻的两条管道保 留间距应充分考虑这一 因素 。通过对 中缅油气管 道施工中的调查得到以下结果 1 若 管道 并行 间距 大于 1 0 m，同期开挖管 沟 、下沟回填等作业，对施工组织没有影响； 2 当并行间距为6 1 0 r n 时 ，管沟开挖后，剩 余 宽度只有2 。 6 m，设备无法通行 。通过相应的施 工组织措施 ，可 以降低施工影响。 3 ． 4 ． 1 ． 2不同期建设管道 间距要求 对不同期 建设的并行管道 ，按照我国 石 油 天然气管道保护 法 的要求 ，并行间距应大于5 m，在石方地段 由于管沟爆破可能对运行管道有影 响，需保持2 0 r n 以上 间距。 3 ． 4 ． 2维修抢修对管道间距的要求 管道在运 行期间，如受外部干扰、腐蚀或其 他原因导致管道破裂或穿孔 ，需预 留一定的空间 进行带压封堵作业 ，按S Y／ T 6 1 5 0 ． 1 2 0 1 1 钢制管 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m