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管道运输发展史

/history of pipeline transport development/
最后更新 2023-05-10
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人类利用管道输送货物的发展历史。包含世界油气管道发展史、中国油气管道发展史。

英文名称
history of pipeline transport development
创建时间
公元前200多年的秦汉时期
学科体系划分
管道运输
所属学科
交通运输工程

人类开始利用管道作为能源输送工具的历史,可以追溯到公元前200多年的秦汉时期。据《华阳国志》记载,秦汉时期,蜀郡已采用“火笕”(将打通的竹节相连)输送卤水,最原始的“管道”从此出现,这也充分说明,中国是最早使用管道输送流体的国家。至战国时期,陶水管道设施已比较完善(图1)。

图1 陶水管道(战国时期)图1 陶水管道(战国时期)

现代管道运输是随油气田开发而兴起的,并随着油气及其产品需求量的增长而发展。世界各国主要是利用管道进行流体燃料的运输,有不少国家在国内建成了油、气管道网。大型国际管道已横跨北美、北欧、东欧乃至跨越地中海连接欧非两大陆。现代管道运输始于19世纪中叶,1865年10月,美国人S.V.锡克尔用管径50毫米、长4.6米搭焊的熟铁管,修建了一条全长9756米的管道,由美国宾夕法尼亚州皮特霍尔铺至米勒油区铁路车站。1880~1893年,相继出现管径100毫米的原油、成品油及天然气管道。这是管道运输的创始阶段,管材、管材连接技术、增压设备和施工专用机械等方面还存在许多问题有待解决。
  1895年,生产出质地较好的钢管。1911年,输气管道的钢管连接采用了乙炔焊焊接技术。1928年,用电弧焊代替了乙炔焊,并生产出无缝钢管和高强度钢管。至此,管材及其连接技术得到初步解决。
  最初油、气管道的增压设备都是以蒸汽为动力直接驱动。19世纪90年代初,出现了内燃机,逐渐取代了蒸汽机。1920年,由电动机直接驱动的高转速离心泵开始用于管道。1949年,开始用燃气轮机驱动离心式压缩机。从此,柴油机、燃气轮机和电动机因各具优点一直并存应用于管道运输。
  第二次世界大战期间,美国修建了两条当时最大、最长的管道。一条是管径600毫米、连同支线全长2158千米的原油管道;另一条是管径500毫米、干线及两端支线总长2745千米的成品油管道。它们的建成,标志着管道技术有了很大的发展。20世纪50年代石油开发迅速发展,各产油国开始大量兴建油、气管道。

20世纪70年代以来,管道运输技术又有较大提高,大型管道相继建成。21世纪初,世界各类管道总长超过200万千米,输油管道的最大管径为1220毫米,输气管道的最大管径为1420毫米。随着海洋油、气田的开发,海洋管道逐渐由浅海走向深海。

中国现代管道建设起步较晚。1958年,第一条输油管道——新疆克拉玛依至独山子管道建成,管道全长147千米,管径150毫米;1963年,四川巴渝第一条输气管道建成,管道全长55千米,管径426毫米;1977年,第一条长距离成品油管道——格拉管道建成,管道全长1080千米,管径159毫米;1985年,第一条海底石油管道——渤海埕北油田海底油气登陆管道建成,管道全长1.6千米,内径152.4毫米,外径304.8毫米。

自20世纪70年代开始,随着大庆油田等中国国内各大油田的开发,中国大规模开展油气管道建设,至今历经了多个建设阶段。

1970年8月3日,国务院决定展开东北“八三工程”,掀起了中国第一次建设油气管道的高潮。至1975年,建成了庆抚线、庆铁线、铁大线、铁秦线、抚辽线、抚鞍线、盘锦线、中朝线8条管线,总长2471千米,率先在东北地区建成了输油管网。

1976年,胜利油田、辽河油田、华北油田、中原油田相继进入快速开发期,中国掀起了第二次建设油气管道的高潮。至1986年,先后建成了秦京线、鲁宁线(图2)、东临线、东黄线、东黄复线、任沧线、任京线、沧临线、濮临线、中开线、中沧线、马惠线12条油气管道,总长度3400千米,形成了中国东部输油管网。

图2 鲁宁输油管道仪征分输站图2 鲁宁输油管道仪征分输站

1987年,塔里木盆地、陕甘宁盆地、四川盆地、柴达木盆地和沿海石油勘探获得重大突破,中国石油工业按照“稳定东部,发展西部”的方针,掀起了第三次建设油气管道的高潮。至2004年,在西南地区先后建成56条管道,总长度达到39905千米,初步形成了中国西部和南部油气管网,以气管道为主。

2007年8月,伴随着兰(州)—郑(州)—长(沙)成品油管线和川气东送天然气管线的正式开工,中国迎来了以西气东输二线和中俄管线为标志的管道建设高峰。开启了中亚输油管道、中亚输气管道(A、B、C线)、西气东输二线、西气东输三线(东段、西段)、中缅油气管道(图3)、俄罗斯原油管道、西部管道、兰—郑—长成品油管道等管道建设工作,全长超过2万千米。以构建中国能源通道为目标,掀起了第四次建设油气管道的高潮,至2015年,中国已经建成原油管道2.7万千米、成品油管道2.1万千米、天然气干线管道6.4万千米,合计总长约11.2万千米。

图3 中缅油气管道图3 中缅油气管道

随着中国东部和西部地区的油气田进一步开发和国外油气资源的引进,特别是天然气工业的快速发展,中国将陆续建设投产西气东输三线(图4)、西气东输四线、陕京四线、新粤浙管道、中亚输气管道D线、中俄天然气管道(东线)、中俄原油管道二线等重大管道工程项目,逐步建立起横跨东西、纵贯南北、覆盖全国的油气输送网络和资源供应体系。油气管道建设将保持快速发展的态势,中国管道建设的发展速度和工程技术水平也逐步跨入世界先进行列。预计到2025年,建成原油管道3.7万千米、成品油管道4.0万千米、天然气干线管道16.3万千米,合计总长约24.0万千米。

图4 西气东输西三线中卫联络压气站图4 西气东输西三线中卫联络压气站

为构建美好生活、实现绿色发展的目标,多数城(镇、村)正在大力改变能源结构,以天然气代替燃煤,天然气化是大势所趋。在构建国家能源通道建设的同时,省(区)级区域管网、城市门站与干线(区域管网)之间的支干线管道、门站与用户间的中、低压管道、村村通管道的建设将形成爆炸式增长。

随着世界经济的稳步增长以及世界各国的能源需求的快速发展,全球油气管道的建设步伐加快,建设规模和建设水平都有很大程度的提高。油气管道建设向着网络化、长距离、大口径、高压力的方向发展,在管线钢方面,高钢级管线钢的研究及应用越来越被管道建设者们重视。

1995年以前,中国建设的油气管道,用的是压力较低的碳钢和锰钢。1995年,中国研制成功高强度的针状铁素体钢,型号有X60、X65、X70、X80。2000年开始,建设西气东输一线管道,采用了X70钢。2007年开始,建设的西气东输二线管道工程,大规模应用了X80钢。

2012年开始,中国石油天然气股份有限公司开展了“第三代大输量天然气管道高强度钢管工业性应用研究项目”,重点对X90/X100高钢级管道开展应用技术研究,制定了X90管线钢管相应标准。

非金属管材由于其优异的自防腐性、良好的韧性和挠性、便利可靠的连接性、低成本等特点,在低压燃气管道等许多工程领域发展迅猛。2014年开始,中国石油天然气股份有限公司组织相关部门开展了油气长输非金属管道的探索性技术研究,预计2025年可实现工程应用。

  • 国家发展改革委,国家能源局.中长期油气管网规划(2025).北京:国家发展改革委,国家能源局,2017.

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