油氣管道泄漏與儲運技術研究

周家堯，楊福，安龍生，王正偉，李博涵

(國家管網集團西南管道有限責任公司蘭成渝輸油分公司，四川 綿陽 621700)

0 引言

石油和天然氣是當今社會發展中必不可少的關鍵能源物質。油氣有效應用到各個領域中，生產生活都離不開油氣的使用，如：家用廚房做飯、飯店后廚的運營、海上船只的航行燃料以及交通運輸工具的燃油使用都離不開油氣，所以對油氣管道泄漏以及運輸過程中的儲存技術的研究是十分重要的。與此同時，分析管道泄漏的原因以及儲存技術的提高極為緊迫，文章對上述問題進行研究分析，對加強管道應急處理和儲存技術研究，提高油氣運輸有效性水平具有較重要的意義。

21世紀以來，在油氣運輸的過程中，保證管道質量和管道安全性是儲運過程中的關鍵，有效解決管道運輸過程中的腐蝕和外界因素影響，可以更好地提高儲運的效率，對于避免污染環境具有重要的意義。目前，全球科技和創新，科技領域革命的進行，能源的改變和智能的革命對人類社會以及未來發展產生了一定深遠的影響。而油氣的儲運技術也要緊跟時代的發展，保障人類生命財產安全是至關重要的，適當的采用先進的儲運技術，減少油氣在運輸過程中的非必要事件的發生，提高運輸有效率和安全性，油氣儲運行業要緊跟時代發展，搶抓新機遇，迎接新挑戰，在新的變革中發揮更大的作用，為人民的生活質量提供安全保障起到一定積極的作用[1]。

1 當前油氣運輸和儲運技術的發展概述

1.1 油氣儲運的特點

油氣是當今世界使用量最多的，是人類生產生活比較重要的能源物質，所以對油氣的開采，應該做到可持續發展的目標態勢。并且對油氣的運輸，我們應該在運輸過程中保障除了外界環境影響因素以外，其他影響因素的安全檢測落實，保證運輸和儲存過程中的安全性和有效性。然而對天然氣的運輸是比較困難的，因為天然氣的特點是揮發較快且容易爆炸。與此同時，天然氣是廣大居民生活必備的燃氣之一，做飯、洗澡，部分新能源汽車的燃料也是天然氣，所以在社會不斷發展的過程中，天然氣應用領域不斷擴大，所以對如何儲存天然氣，降低運輸過程的成本是我們目前需要解決的問題之一[2]。

1.2 我國油氣儲運的現狀

我國地處幅員遼闊，而且地形比較復雜多樣，無論是從南部和北部，還是從西部到東部都有完全不同的地理結構以及各地的氣候變化不同，都會對一些項目的落成造成一定的阻礙。就比如我國目前設置的西氣東輸項目，由于西部地區的緯度較高，自然環境比較惡劣，當地的早晚溫差較大，而東部地區的條件與其完全不同，所以在西氣東輸項目啟動過程中進行管道的施工以及儲運過程中技術的應用時就需要多方面、多角度考慮，再加上從西部到東部地形比較復雜，橫跨高原、山地、平原等，地形不同，都會造成工程施工過程的難度增加。與此同時，在西部地區部分地表多為凍土層，油氣管道在運輸過程中，容易受到外界因素的影響。例如，在部分地表凍土層以及氣候干燥，氣溫差別比較大，這會容易造成管道熱脹冷縮，導致油氣管道的破裂現象出現，更容易提高油氣管道泄漏的可能性，以及對儲存過程中的安全性問題造成了一定的危險。

2 油氣管道在運輸過程中的泄漏原因

2.1 外力影響

油氣管道在運輸過程中的泄漏主要受到三種外力方面的影響分別是管道占壓、第三方施工破壞和打孔盜油。

2.1.1 管道占壓

油氣管道一般是埋在地下，少部分會因考慮各方面因素設置到地表上面。當地下油氣管道的上方存在一定的建筑物或者是違規建筑的時候，那么會對管道有一定程度的損壞。因為由于地基損壞下沉，其下沉的升降不均勻，那么就會對管道的壓力和作用力不一樣而導致管道造成一定損壞，甚至破裂。

2.1.2 第三方施工破壞

在施工的過程中管道放置以及外界機器的低壓和損壞，容易將管道形成一定程度的破壞，例如推土機、挖掘機、鉆穿管道管網等操作不當就會造成管道的擠壓變形和漲裂。這就是通過第三方施工大機器損壞管道問題的出現原因。

2.1.3 打孔盜油

油氣在輸送的過程中，管道設計的線路具有一定的合理性和規劃性。而不法分子通過對管道線路的研究以及受利益的驅使和誘惑，在管道上方鑿孔，私自安裝油氣輸送支路，秘密地將油氣通過油罐車輸送到其他地方。這一行為不僅造成了油氣管體的破裂，還會使油氣的質量急劇下降，甚至容易造成油氣爆炸和環境污染問題。這不僅會對油氣的質量造成一定的污染，還會對人民的生命財產安全造成極大的損失，不利于安全性的保障[3]。

2.2 油氣管道的腐蝕情況分析

2.2.1 環境因素造成的腐蝕

油氣管道一般是埋在地下，少部分會因考慮各方面因素設置到地表上面，主要是考慮到使用環境、本身管道的性質、氣候條件、工程選擇地址的條件、氣候的變化、所選擇的管材是否符合標準都會造成油氣管道的腐蝕。正常來說，管道材質多為碳素鋼管制成，進行無縫鋼管和焊接鋼管的工藝制造，而且使用的鋼材也會具有一定的硬度，即便受到外界的沖力以及作用力，其也會保持一定的安全性。但是，由于人類社會的發展，空氣以及土壤中的化學物質含量越來越高，所以對一些不可知的化學物質，由于長時間作用在油氣管道的周圍或者是附著在表面上會對其造成一定的腐蝕性，如果沒有及時處理和檢測，對土壤會造成一定的污染。與此同時，在海洋中設立的油氣管道，就會容易造成海洋污染，其中的狀況可能更為嚴重，造成不可挽回的損失。

現在我們生活的環境日新月異，自然的變化也多元化起來。那么油氣管道工程的設計和地址的選擇、氣候的變化、所選定的管材也需要克服自然環境的影響。地表土壤中存在對油氣管道起到嚴重腐蝕作用的多種化學物質，大多數化學物質是硫酸鹽和硫，對埋于地下的管道金屬表面進行腐蝕。此外，在海洋水底下的油氣管道也會受一定化學物質的影響，例如鹽作用，從而形成油氣的泄漏。相比之下，海洋管道受到腐蝕較陸地上的更為嚴重，造成的損失也比陸地管道的大。

2.2.2 管道內的輸送物質含有腐蝕性

在油氣管道運輸的過程中，不免會摻雜一些雜質，其物質本身可能會存在腐蝕性等，這些雜質無論是在運輸的過程中還是在資源開采過程都會產生一定的威脅。而且在油氣運輸中的油氣含量不可能百分之百全是純油氣，開采的過程中也會產生一定的雜質，隨著時間的增長，在運輸的過程中，部分雜質附著在油氣管道的管體內壁上。首先其本身具有腐蝕性，反而大量的雜質造成堆積，就會對油氣管道內壁形成腐蝕作用，與此同時，附著的雜質也不能對其有效地清除。另外，在實際油氣運送過程中，水蒸氣還可能與一些化學物質、雜質同時附著在油氣管道內壁。油氣管道內溫度一旦升高，附著在內壁的水蒸氣和其他化學物質在一定條件就會發生化學反應，油氣管道內壁就會受到一定的腐蝕。所以當油氣負責人員發現管道外部出現漏點的時候，就為時已晚，造成油氣質量也會受到一定的影響。

2.2.3 環境影響

在油氣管道運輸和儲運的過程中，環境影響是比較大的。因為地理結構的不同，也會影響油氣管道的設置和運輸的有效性。由于氣候的差異，會影響土壤的質量和土層的熱脹冷縮的變化。例如東北地區比較寒冷，氣溫在冬季的時候會達到-30、-40 ℃，這就會使埋在土壤中的油氣管道，在溫度較低的情況下受冷漲裂，而且如果管道一旦崩開，就會造成油氣的泄漏[4]。

3 油氣管道儲運技術發展情況

我國地理環境中，地勢比較復雜，因為各個地區環境都比較特殊，氣候也不同，會對油氣運輸工作的順利開展造成一定的障礙。例如，高原地區的凍土層常年積雪，地表堅硬，這提高了油氣管道的規劃和鋪設的難度。

目前，我國的油氣儲運技術已經在原有的基礎上結合我國的地理環境以及技術的支撐和實際情況取得了一定的進步，但是也出現了一定的問題，例如控制油氣運輸過程中的風險就是其中問題之一。天然氣混合物的儲運技術也出現了各種各樣的問題，因為天然氣不易儲存，而且揮發性比較快，所以對于油氣儲存的技術研究過程是相對比較困難的。

4 油氣管道泄漏與儲運技術發展研究

4.1 地下水封洞庫

在油氣的運輸和儲存的過程中，除了利用傳統的油罐車或者是油罐儲存，也會考慮到成本和外界環境因素的影響。目前，對上述問題采用了一種全新的形式進行解決，就是地下水封洞庫，通過用地下水封洞庫來對石油或者是天然氣進行儲存，主要就是通過地下水封洞庫對油氣一定的保護。當油氣需要開采時，可以將儲存的油氣進行加工處理，就可以直接使用了，這不僅可以有效地降低成本，而且也提高了就地儲存的原則[5]。

4.2 吸附儲氣技術

隨著社會的不斷發展，儲存的技術也在不斷地創新，各國都在大力開采和研究新型的油氣儲存技術。例如吸附儲氣技術，它主要通過活性炭吸附劑輸入到一定的儲氣容器中，利用物理學的方法使容器內的氣體和吸附劑二者之間產生一定的物理作用。通過吸附儲氣，有效降低了燃氣的消耗，對零散的天然氣也能進行有效的回收和儲存。因此，未來有著廣闊的發展前景和利用率，這樣可以大大增加天然氣的使用量。

4.3 油氣混輸理論與技術

在油氣混輸技術的應用過程中，主要是對油氣運輸狀況進行準確定位，這就需要一定的理論技術支撐。目前對多相流動態計算的計算機軟件的支撐比較缺乏。那么對于先進國家來說，比較先進的油氣技術以及我國設計油氣混輸技術過程中，都在技術水平上存在一定的不足，然而目前相對比較缺乏支撐，對先進國家的油氣存儲容積已經達到了5 000～ 6 000 m3，而對目前我國的容器容量僅有300 m3。所以一旦油氣儲運技術落后或者油氣運輸過程工作操作技術使用不恰當，就會造成油氣管道的破裂，油氣外泄，就會對人類的生活和生產造成一定的威脅[6]。

5 提高油氣儲運技術防止管道泄漏方法與策略

5.1 完善油氣儲運系統

在油氣儲運的過程中，要設立相應的系統體系進行運行，而油氣運輸過程中的系統方式和方法也是多種多樣的，常見的運輸方式主要是兩種：管道外輸送和管道內輸送兩種方式。其中，管道外輸送方式就是可以利用輪船、火車或者是專用的油罐車來運送，這就保障了油罐的安全性；另外還有一種就是在管道內運輸過程中，施加一定的外界壓力和特殊物質，提高中心地點提取油氣的有效率，增強油氣使用率。目前我國油氣運輸系統已經有了很大的提高，部分油氣場建立了智能化的系統和自動化的技術，能夠對儲運的油氣實施多種技術相結合，施加一定的效能技術，將腐蝕性降到最低，保證油氣管道的使用壽命，不斷完善油氣儲運系統，利用這些技術就可以保障油氣運輸過程中的安全[7]。

5.2 對油氣儲運設備的重要部件實行定期檢查

天然氣和油氣管道的安全與生活息息相關，而且油氣在輸送過程中，如果發生泄漏，會造成人員傷亡和污染，嚴重影響了人們的生產生活問題。所以最重要的問題是對油氣管道泄漏以及儲運技術的提高，采取一定的安全解決方法，從而達到油氣管道運輸的有效性。

除了對油氣儲運系統的不斷完善以外，還要對油氣儲運的裝備進行定期的檢查，對油氣儲運相應磨損、損壞的零部件進行更換。與此同時，確保壓力源在油氣運輸過程中，處于完全隔開的狀態，使內部的壓力完全釋放出壓縮機。對設備的檢查，首先應該斷開主電路的開關，保障整體斷電，并要求其他的操作人員禁止對其進行隨意操作，必須嚴格按照油氣裝備使用準則進行正確操作，同時保證工作人員的安全。

5.3 提高油氣儲存安全性

油氣管道的儲存技術是使用油氣運輸過程中比較關鍵的一環，而從現在社會的發展來看，對吸附儲存技術的應用和使用，需要克服一定程度的困難。吸附儲存技術適用范圍廣，適合項目較多，吸附儲存技術中的天然氣吸附的使用過程中要對其原料進行處理，提高油氣儲存安全性，例如活性炭的再次使用和天然氣后續凈化和處理的問題，這都需要實地的實驗和解決，保證油氣儲運的安全。

5.4 天然氣水合物儲運技術

天然氣水合物相關的運輸技術包括水庫儲運和鹽庫儲運以及吸附性技術。天然氣水合物儲運油氣時，按照一定的標準，加入適當的天然氣水合物，利用天然氣化合物來提高油氣儲運過程中的安全，可以減少油氣的揮發，這樣可以對管道腐蝕的降低起到一定的作用，不僅能夠提升工作效率，還能延長油氣管道的使用壽命[8]。

5.5 提高油氣管道檢測技術

對油氣管道檢測以及其特征，通過對不同油氣管道各自的特點進行比較。因在油氣管道上分設了光纖傳感器，當油氣泄漏的時候，通過光纖傳感器就可以傳到光纖傳感器的電腦客戶端，根據光纖聲波受到干擾，就會導致光波相位變化，從而收到管道的振動信號，精確確定管道泄漏的具體位置，找到管道泄漏問題的解決措施，避免危險事故的發生。

5.6 油氣混合運輸技術

油氣混合運輸技術目前已經得到海上以及陸地兩者的實踐，油氣混合運輸技術使用了海洋海底油氣的運輸條件，能夠通過油氣混合運輸技術和智能油氣運輸系統相互配合，可以保障油氣運輸和儲存工作的順利進行，確保運輸管道靈活的使用[9]。

5.7 采用現代科技加強管道檢測

社會科技的不斷發展，把現代科技應用到管道檢測中去的現象也是比較常見的。對于管道運輸過程中，可以采用現代科技對實施過程加強檢測，進行24 h監測，利用傳感器和無線電技術設置油氣管道傳感器。通過傳感器的精確定位，可以找到泄漏點，立即通過無線電攔截，通知工作人員進行維護和搶修，那么就可以減少管道的損害，提高技術的實用性和可靠性[10]。

6 結語

天然氣和油氣管道的安全與我們的生活息息相關，而且油氣在輸送過程中，如果發生泄漏會造成人員傷亡和環境污染，嚴重影響人們的生產生活，所以眼下最重要的問題是對油氣管道泄漏以及儲運技術的提高，采取一定的安全解決方法，從而達到油氣管道運輸的有效性。

綜上所述，有關油氣運輸和儲存問題在我們生產和生活中是比較重要的，而且油氣是重要的能源材料和物質，如果一旦在運輸過程中出現泄漏問題，不僅會影響環境也會影響生命財產安全。因此，更要采取積極引導更有效、更方便的技術來提高過程的穩定性和工作安全效率，采取有效油氣儲運方式，改善油氣泄漏等安全問題，減少管道被腐蝕，加強管道檢測技術，延長管道使用時間。