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国内油气储运工程概论

		点击数：	更新时间： 2021年09月04日
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油气储运工程概述
储运与建筑工程学院储运工程系

李玉星
主要内容
“油气储运”定义
在国民经济中的地位
中国油气资源的现状
中国能源结构
中国石油天然气市场供需
中国石油天然气供需预测
中国管道发展情况
中国石油安全战略
油气储运工程的任务
油气储运系统
油气储运系统的主要经济规律

一、“油气储运”定义
广义上讲：油和气的“储存”与“运输”,还应包括水以及处理
侠义上讲：在石油工业内它是连接产、运、销各环节的纽带，包括矿场油气集输及处理、油气的长距离运输、各转运枢纽的存储和装卸、终点分配油库（或配气站）的营销、炼油厂和石化厂的油气储运等。
油气储运系统环节图示
油气井
计量站
油气田

联合站
炼油厂
油气储存
原油外输
成品外输
油田外输油气库
用户
油气供应
二、在国民经济中的地位
是能源保障系统的重要一环——在国民经济中的地位：
油气资源分布不均衡：
天然气俄罗斯占34％，中东地区占32％的探明储量，亚洲只有9％
国内：塔里木地区占23％，海域占21％
一方面资源大都分布在远离消费中心的边缘地带，另一方面各国和各地区的需求量又差距很大。

东半球占69％，西半球占31％。
主要集中在中东、远东、北非、北海、乌拉尔山两侧和北美中西部等少数范围内。
大油气田的深度主要集中在1000～3500米范围内，储层分布在中生代、其次为新生代和古生代。
勘探发展方向
常规天然气勘探
非常规天然气勘探：煤层气、砂岩气、页岩气、水容气和甲烷水合物
深部油气勘探：深度超过4000米
重质稠油和油砂：加拿大的油砂占世界石油资源的三分之一
深水油气资源勘探
如何解决这一矛盾？
一个可靠而巨大的油气储运系统来联系产地和销售中心
可靠与否不仅影响国家经济建设的可持续发展，而且制约区域经济平衡发展
发生战争，优良保障是成败的关键
因此国家投入巨资建设油气储运设施
由中亚三国、俄罗斯的东西伯利亚每年向中国供气300亿立方米的输气管线将投产 
中国海洋石油、中国石油、中国石化以及中化分别在沿海城市建立了LNG进口基地，所有海上气田及LNG基地均将向天然气市场修建管道。 
为躲开多事的马六甲海峡，中国预计将会修建由缅甸至昆明的原油管道以运送中东地区的进口原油。
中哈输油管道与双兰线建设
为了减少国际油价对我国经济的冲击，我国正在兴建国家石油战略储备库，预计未来10年，将达到90天进口原油的储备量。 
成品油管道会快速发展，并形成管网。成品油管道将各炼厂与市场连结起来 
川气东送管道工程西起川东北普光首站，东至上海末站。川气东送管道工程包括1条干线和5条支线。管道干线自西向东途径四川、重庆、湖北、安徽、浙江、上海四省二市，全长约1700km，设计压力10.0MPa，管径Φ1016。
四 川 省
普光首站
达化末站
川维末站
天生阀室
梁平分输站
黄金清管站
利川压气站
恩施清管站
野三关清管站
宜昌清管站
潜江压气站
枝江分输站
怀宁分输站
池州分输站
十字镇分输站
宣城分输站
金坛分输站
湖州清管站
嘉兴分输站
南京末站
常州末站
苏州末站
上海末站
武汉分输站
黄梅分输站
正在筹划建设中的西气东输二线工程西起新疆霍尔果斯，东至广州和上海，途径12个省、市、区，包括1条干线和5条支线，干线管道设计输气能力300亿立方米/年，管道全长7700公里（干线4860公里，支线2840公里），工程总投资估算为1021亿元。 
气东输二线管道主供气源为引进土库曼斯坦、哈萨克斯坦等中亚国家的天然气，国内气源作为备用和补充气源。中国石油今年7月与土库曼斯坦签署协议，将通过已经启动的中亚天然气管道，每年引进300亿立方米天然气，在霍尔果斯进入西气东输二线管道。

??俄气东西两线挺进 
中俄签署了《关于从俄罗斯向中国供应天然气的谅解备忘录》，从2011年开始，世界头号天然气出口国俄罗斯向中国市场供应天然气，每年进口量将达600亿至800亿立方米。俄输华天然气将有两个战略方向：西线管道将从俄西西伯利亚经阿尔泰边疆区进入中国新疆，最终与“西气东输”管道连接，向中国沿海地区供气；东线管道可能运输科维克塔的天然气，也可能运输萨哈林和位于雅库特的恰扬金油气田的天然气。 
中亚天然气西进 
中土签署了从2009年起每年向中国出口300亿立方米天然气的30年长期合约。这份价值数十亿美元的天然气协议规定，中土天然气管道将在2009年前建成。拟议中的这条天然气管道需要途经乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦的领土再进入中国境内与西气东输管道对接。值得庆幸的是，途经的两国都是天然气丰富的国家，并且都有向中国输送天然气的愿望。这就意味着，一旦中土天然气管道搭建后，三个中亚国家可以源源不断地向中国提供天然气资源。 
三、中国油气资源的现状 
表1 中国石油和天然气基础储量表
   　　　　项目
年份	石油 (单位：万吨)	天然气 (单位：亿立方米)
2002年	242492.6	20169.0
2003年	243193.6	22288.7
问题：我国石油资源总量比较丰富，石油可采资源总量和剩余可采储量分别居于第11位和第10位。但是我国人均占有石油资源严重不足 
表2 中国一次能源与世界水平比较表
	石油	天然气
世界平均水平	40%	23%
世界可采年限	48	68
中国	17.64%	2.1%
中国可采年限	22	95
解决方法：加强国内、开拓海外、油气并举、节约优先、建立储备 
     石油需求增长较快，预计到2020年，我国石油需求量为4.5亿吨，年均递增12%，天然气在一次能源消费中，所占比例将由目前的2.7%增长到10%以上。 
四、中国能源结构
中国是能源大国 
一次能源总产量高：据统计，2000年中国一次能源总产量达10．9亿吨标准煤，居世界第三位 
能源消耗大国：2000年中国一次能源消耗达12．8亿吨标准煤，居世界第二位。
中国能源结构极不合理  
	年份	石油（%）	天然气（%）	煤（%）	核能（%）	其它（%）	总计（%）
IEA 	2002	40.3	21.8	20.5	11.7	5.7	100
IEA	2006	40.03	24.72	24.98	7.64	2.63	100
中国	2002	23.4	2.7	66.1	0.7	7.1	100
中国	2006	27.7	2.7	62.1	0.5	7	100
IEA成员国与中国能源结构的对比 
	煤（%）	石油（%）	天然气（%）
2010年	60	20.6	10
2020年	58	21.8	13.5
中国能源结构预测 
五、中国石油天然气市场供需
原油和天然气需求状况
 自1993 年成为石油净进口国之后， 2003 年又一举超过日本成为世界第二大石油消费国，石油消费增长强劲。
2004 年，全年能源消费总量 19.7 亿吨标准煤，比上年增长 15.2% 。其中，原油 2.9 亿吨，增长 16.8% ；天然气 415 亿立方米，增长 18.5% 。 
从中国石油消费的表观消费量看， 2004 年中国共消费原油 2.9 亿万吨，与 2003 年同比增长 15.6% 
对外依存度也逐步加大，从 2003 年的 36% 上升到 2004 年的 42% ，给我国经济的安全运行施加了新的压力。

成品油
中国成品油的主要生产商是中国石油化工集团公司和中国石油天然气集团公司，占中国原油加工总能力的 90% 以上。 
汽油 ：2004 年汽油总体消费达到 4709.09 万吨，同比增长 17.26% 。从长期来看，车用燃油消耗还有较大的上升空间。 
煤油 2004 年民航用煤油和工业用煤油都有较大增长，使得表观消费量达到 1044.51 万吨，比 2003 年增长 21.78% 。 
柴油 :2004 年柴油消费量的迅速增长，主要是南方一些省份如广东由于电煤短缺，大量使用柴油发电所致。 
六、中国石油天然气供需预测 
我国石油消费量将从 2000 年的 2.3 亿吨增长到 2020 年的 5.2-5.5 亿吨；天然气消费量将由目前的 245 亿立方米增长到 2020 年的 2000-2200 亿立方米。 
2005-2020 年期间，国内石油天然气产量远远不能满足需求，且供需缺口越来越大。 
受国内石油资源的限制， 2010 年中国石油进口量将达到 2-2.4 亿吨， 2020 年将增加到 3.2-3.6 亿吨。 2010 年后中国石油对外依存度将超过 60% ，到 2020 年石油对外依存度将达到 70% 左右。

预计到 2006 年，国内市场进一步开放对中国炼油企业会有一定影响，但不会很大。为了满足不断增长的油品市场需求，原油加工将继续保持较快的增长率，这为炼油工业的发展提供了较好的机会。
过去 10 年，中国成品油需求的增长速度与中国经济的增长速度保持一致，中国成品油消耗量以约 8.6% 的年增长率上升，并在 2003 年超过日本成为世界第二石油消费大国。据预测，在中国经济保持稳定发展的背景下，成品油市场未来 10 年内将以每年 6% 以上的速度增长。 
在未来 5-10 年中，天然气消费的增长速度最快，随着“西气东输”等工程的建设，我国对天然气的需求将以每年 15% 左右的速度增长 
2005 年，天然气需求量达到 600-700 亿立方米； 2010 年，天然气的需求将超过 1000 亿立方米； 2020 年，天然气的需求将达到 2000 亿立方米，占整个能源构成的 10% 。虽然未来 20 年中国天然气行业将快速发展，产量增长较快，但由于需求增长旺盛，进口天然气数量会迅速增长。

七、中国管道发展情况
根据资源状况和市场需求，我国已处于天然气管道建设高潮期。 
预计未来５年中国石油还将投入１０００亿元资金建设多条油气管道，新建管道总长度将达到１５０００公里。其中，天然气管线将达到８０００公里，原油和成品油管线将分别达到３０００公里和４０００公里。 
关于天然气管道 
在未来十年内，我国天然气管道将建成“两纵、两横、四枢纽、五气库”，管道总长9627公里，总供气能力达1200亿立方米形成八个区域性输气管网。 
就国家天然气发展总体规划看，在现有的 60 多个已通天然气城市的基础上，到 2005 年将发展到 140 个城市， 2010 年发展到 270 个城市， 21 世纪中期，全国 65% 的城市都将通上天然气。 
中哈天然气管道：设计里程?3000?公里，年输气能力为?300?亿立方米?,?计划主要输送产自西哈州卡拉恰干纳克、阿德劳州田吉兹和哈属里海大陆架卡沙甘油气田的天然气。该管道走向为阿特劳?-?阿克纠宾?-?阿塔苏，再连接至中国的阿拉山口；其一期工程年输气能力为?100?亿立方米，将于?2009?年完工 
关于原油管道 
沿长江原油管线正在施工中，预计２００６年将会投产，该管线将进口原油及胜利油田的原油送至沿长江的五个大炼厂，这样比船运节省了运费和能耗、减少空气污染而且能保证平稳运输。过去采用船运时，逢枯水季只能停运。 
国在六十年代末，七十年代初兴建的第一批输送大庆油田原油、辽河油田原油、胜利油田原油等原油管线大部分已运行３０年左右，而且还在担负重要任务。对这些老管线的维护保养、确保安全运行，是我国管道工作者的责任。 
中哈原油管道的阿塔苏～阿拉山口和阿拉山口～独山子管道工程实现中哈两国同步竣工。位于亚洲大陆内陆地区的哈萨克斯坦从此打开了向中国的能源出口和通往国际市场的安全通道。 
西部管道：程主要包括２条输油干线和７条分输支线。其中，原油管道干线从新疆鄯善到甘肃兰州全长１５５０公里，输送新疆三大油田（塔里木油田、吐哈油田、克拉玛依油田）的混合原油，设计输油能力每年２０００万吨；成品油管道干线从乌鲁木齐到兰州，全长１８４０公里，设计年输油能力1000万吨。新建管道总长近４０００公里。 
亚洲石油大陆桥计划
中俄石油管道
关于成品油管线 
预计未来１０年成品油绝大部分将采用管道运输。我国成品油运输长期依赖铁路，据有关资料，铁路运输占?70%?左右，而管道仅占?3%?，而国外?80%?的成品油是管道输送的。  ?
成品油管道作为先进的运输方式的优越性：
减少环境污染、缓解运输压力、提高运输安全系数的作用，
管道运输有利于降低运销成本、提高经济效益。
管道输送油品损耗低，只有万分之五，而铁路运输损耗率是其?1?倍。管道运输费用明显低于铁路运输，铁路运输的综合单价为?0.1237?元?/?吨公里，管道项目在保证内部收益率?12%?的基础上，综合单价仅为?0.0772?元?/?吨公里，比铁路节约?45.7%?。? 
中国石化投产或在建的成品油管线主要有荆荆、上海至金山、北京环城、西南、珠三角、鲁皖等，合计年输油能力达到?3500?万吨以上。? 
京津，金（山）嘉（兴）湖（州）管线，江苏的苏南、苏中管线，泉州至福州、泉州至厦门，九江至南昌等管线建设计划均已提上议事日程。 
中国石油天然气集团将建设?"?兰州?--?郑州?--?长沙?"?和?"?锦州?--?郑州?--?武汉?"(?简称?"?兰郑长线?"?和?"?锦郑线?")?两条对应的成品油运输管线，两条成品油运输将在郑州交汇。 
关于海洋石油管道 
我国的海洋石油、天然气储量非常丰富。 20 世纪末，中国海洋石油总公司在渤海海域探明了储量极大的油气资源，先是蓬莱 19-3 油田，接着，一个个大油田浮出了海面。目前，中国海油已在渤海海域、东海海域、南海西部海域建成了 3 个大气田 
FPSO与管道输送两种方式

管道的发展趋势
管道向着高钢级、大口径、高运行压力的方向发展 
2002年我国开始在西气东输工程中使用X70钢级，比国外晚32年
2005年开始在冀宁联络线试用X80钢级，比国外首次在1995年使用X80钢级晚了10年 
在2003年，国外管道X120钢级已经开始使用  
年份	运行压力（MPa）	管径（mm）	输耗比
1910
1930
1965
1980
1990年代	0.2
2.0
6.6
8-10
12-15	406
505
914
1220
1220-1420	51:49
68:32
86:14
89:11
93:7
管道的高强度既是安全性的需要，更是管道建设经济性的需要 
在使用更高屈服应力管材和在更高运行压力的情况下，管材成本不是增加，反而下降。 
同一管材压力越高，所需的管材壁厚越大。壁厚的增加减少了第三方损害的概率。因此管道压力越高越安全。

八、中国石油安全战略 
短期战略：石油战略储备
国际上建设战略石油储备的经验和我国石油储运的技术已经成熟，可以较为经济地建设战略石油储备。同时，我国也培养了一批在世界石油市场运作的人才，可以选择适当的时机扩大储备规模。 
四个战略储备库：黄岛、宁波、大连、镇海,(重庆)
中期战略：开展能源外交，拓展石油海外供应基地，强化海权，加强国际合作 
中东地区应成为我们开拓石油外交的首选地区 
加强与中亚和俄罗斯的石油合作 
投向加拿大石油市场

长期战略：转变传统能源经济发展模式，新能源生产方式 
世界石油供应将日渐拮据，世界对石油的需求也与日俱增 
近 10 年来，每年新发现的石油储量很少超过 100 亿桶，而每年石油消费增长量却是这个数字的 2 倍 
化石能源日渐枯竭
氢能源 、太阳能、水能等?
未来１５年，中国能源技术发展的主要方向是经济、高效、清洁利用和新型能源开发。氢能及燃料电池技术、分布式供能技术、快中子堆技术和磁约束核聚变等将是今后重点发展的前沿技术。 
九、油气储运工程的任务
原油、天然气的商品化—把油井、气井产物高效、节能地处理成合格的天然气、原油、水和固体排放物。
各种油品与天然气的输送
各种油品与天然气的储存与销售
调节油气田的生产。
实现国家的战略石油储备。
国家成品油和天然气销售系统的安全、高效运行。
城市燃气输配系统
十、油气储运系统（1）
矿场油气集输系统：
油井计量:精度低5～10％
集油、集气
油气水分离
原油脱水
原油稳定
原油储存
天然气脱水
天然气凝液回收和储存
含油污水处理
油田油气集输流程
油气收集流程----油井（well）至联合站(Gathering station)
油气处理流程----联合站内流程
油气输送流程----联合站至原油库
流程设计的基本原则：
  “适用、可靠、经济、高效、注重环保”

按油气集输系统布站级数：油井和原油库之间集输站场级数；
一级布站集油流程：只有集中处理站；
二级布站集油流程：计量站和集中处理站；
三级布站集油流程：计量站、接转站（增压）和集中处理站；

计量站集油系统 
多井串联集油系统 
按集油气管网形态：
米字型管网集油流程、环型管网集油流程、树状管网集油流程和串联管网集油流程。

集输系统密闭程度：开式和密闭流程

油田产品质量指标
出矿原油（SY7513－88）
天然气（SY7514－88）：C1 C2
液化石油气（GB9052.1-88）：C3 C4
稳定轻烃(GB9053-88)：C5以上
第一关键组份：常压沸点250～275°C
第二关键组份：常压沸点395～425°C
油气分离设备的归类 
立式
卧式 
球形 
按形状分类 
油气分离
生产分离器
按用途分类 
试井分离器
常规分离器 
计量分离器
两相分离器
三相分离器
生产分离器
试井分离器
计量分离器
段塞流捕集器；
闪蒸捕集器；
膨胀分离器；
洗涤器(气体洗涤器)；
过滤器(滤气器)；
过滤分离器。
按用途分类 
离心式 
按分离原理分类 
重力式 
混合式 
离心式 
按分离原理分类 
重力式 
混合式 
离心式 
按分离原理分类 
重力式 
混合式 
离心式 
按分离原理分类 
重力式 
混合式 
原油净化
油井产物：原油、天然气、水、盐、泥砂等。
其危害为：
水增大了油井采出液的体积，降低了设备和管道的有效利用率 
增大了管道输送中的动力和热力消耗 
引起金属管道和设备的结垢与腐蚀 
对炼油加工过程产生影响 
由于原油中所含的盐类和机械杂质大都溶解或悬浮于水中,原油脱水过程实际上也是降低原油中含盐量和机械杂质的过程。
原油中水的种类
游离水(free water)：常温下简单沉降方法可以短时间分离出
乳化水(emulsion)：很难用沉降法分出。
乳化水与原油的混合物称油水乳状液或原油乳状液。
原油脱水方法：注入化学破乳剂、重力沉降脱水、利用亲水表面使乳化水粗粒化脱水、电脱水等。
原油稳定
 原油中含有C1—C4的挥发性很强的轻组分，储存时会产生蒸发损失
将原油中挥发性强的轻组分脱出，降低原油蒸汽压，这一工艺过程称原油稳定。
一般降到最高储存温度下饱和蒸汽压为当地大气压力的0.7倍。如果上述组分在原油中的质量含率不到0.5%,出于经济考虑不必进行原油稳定。
稳定脱出气体变成天然气、液化石油气和轻烃。
原油稳定方法；负压闪蒸、正压闪蒸和分馏。
天然气处理与轻烃回收
天然气分类
按矿藏特点的不同可将天然气分为气井气（gas well gas）、凝析井气（condensate gas）和油田气（oil field gas）。
前两者合称非伴生气（unassociated gas），后者也称为油田伴生气（associated gas）。

所谓天然气净化就是脱出水蒸气、硫化氢和二氧化碳等有害气体。
轻烃回收:回收轻烃、控制烃露点
轻烃回收工艺主要有三类：油吸收法；吸附法；冷凝分离法。当前，普遍采用冷凝分离法实现轻烃回收。
油田采出水处理
污水来源
处理：净化采出水回注和外排

十、油气储运系统（2）
外输可以通过火车油槽车、油轮或长距离输送管道
管道输送系统
输油管道的分类
企业内部输油管道
长距离输油管道
原油管道
成品油管道
常温输送管道
加热输送管道

输送工艺
原油热处理输送
原油添加降凝剂输送
原油添加减阻剂输送
原油液环输送（液环的液体是聚合物水溶液，    具有粘弹性。）
原油磁处理输送
原油稀释输送（在重质原油中掺入低粘油品）
原油伴热保温输送

中间热泵站密闭输送工艺流程
中间热泵站密闭输送工艺流程
十、油气储运系统（3）
油气储存与销售系统
炼油厂油库
各级储备与分配库
加油站
汽车
火车
飞机
轮船
码头
汽车
火车
轮船
管道
成品油库：
  1、输转业务
  2、油品调和
1、从管道或港口油库来油
2、各装置输来的成品油
十、油气储运系统4
天然气输送与销售系统：
管路加压输送
LNG、CNG等方式输送
输气系统组成：从气井流出的天然气，要经过矿场集气管网到天然气处理场处理后，沿干线输气管道，输送至城市配气站，由配气管网至用户。
特点：
从生产到使用各环节紧密相连 
气体可压缩性对输气和储气的影响
可充分利用地层压力输气

输气技术的发展方向：
向大口径、高压力方向发展（条件是天然气后备储量很大） 
采用高强度、高韧性、直缝钢管，以节省钢材 
管内壁涂敷有机树脂涂层

天然气各种利用形式
LPG：液化（石油）气
CNG：压缩天然气
ANG：吸附天然气
NGH：天然气水合物
LNG：液化天然气

十一、油气储运系统的主要经济规律
油气储运可供选择的方式很多，要作出正确的决策，必须了解油气储运系统的主要经济规律。
对于大宗原油的运输，可供选择的方式主要是管道和海洋运输。
海洋运输大运量时成本低（元/吨），且随运距的变化不大。海运首先决定于地理条件，其次油轮的运输成本是随着油轮吨位的增大而降低的。弱点是受难以控制的外界事件的影响大。
输油气管道运输成本（元／吨（标方）.公里）与距离、输量及管径大小有关。对每一种管径存在经济输量。
油轮运输成本与载重量关系
输量越大，采用的管径越大。每吨公里的输送成本单价也越低。管径越小，经济输量愈小，但输送成本单价却越高。
每吨油的总运输成本是：
            输送成本单价×运距
   因此输送距离愈远，每吨油的运输成本也越高，运费占原油的成本比例也越大。
由于我国原油的凝点高，管道大都采用加热输送，运费比国外轻原油要高。
如果取原油运价不超过原油售价某一比例作为界限，则在某一输量及其相应的经济管径下，存在最远输送距离的限制。
同样距离铁路的运输成本要比管道高，铁路运输受输量的影响小，主要取决于运距，但运输能力一般不超过1000万吨/年。
管道输送油品损耗低，只有万分之五，而铁路运输损耗率是其?1?倍 
输气管道的经济规律与输油管道类似。按等热值的燃料计算，输气管道的费用要比输油管道贵得多。
天然气销售成本构成与原油显著不同到达用户的天然气价格中，运输、储存和分配占有相当大的比重。

海底天然气管道
陆上天然气管道
LNG
油管道
油轮
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