眾所周知,原油管道和天然氣管道的區(qū)別在于一個(gè)輸油一個(gè)輸氣。除此之外,兩者還有其他十個(gè)方面的差異。
同樣需要能量,原油管道與天然氣管道動(dòng)力來(lái)源卻不同,一個(gè)用離心泉、一個(gè)用壓縮機(jī)。離心泉是原油臂:道的心臟,可將油罐來(lái)油或管道上游來(lái)油増加設(shè)計(jì)壓力輸往下游。根據(jù)需要可采用多泵串聯(lián)或多泵并聯(lián)兩種增壓方式,多泵串聯(lián)的工作特性為排量相同、揚(yáng)程相加,多泵并聯(lián)的工作特性為揚(yáng)程相同、排量柜加。壓縮機(jī)是天然氣管道的動(dòng)力源泉,可將上游來(lái)氣增壓后輸往管道下游。從工作原理來(lái)看,可分為離心式壓縮機(jī)和往復(fù)式壓縮機(jī),前者進(jìn)出口壓比較低,多用于管道壓氣站,后者壓比較高,多用于儲(chǔ)氣庫(kù)0從驅(qū)動(dòng)方式來(lái)看,可分為電驅(qū)壓縮機(jī)和燃驅(qū)壓縮機(jī),前者一般用于外電條件較好的站場(chǎng),后者一般用于西北地區(qū)荒涼的站場(chǎng)。
同樣是輸送,原油管道與天然氣管道對(duì)溫度要求不同,一個(gè)要加熱、一個(gè)要冷卻。國(guó)內(nèi)原油凝點(diǎn)一般較高,以大慶油田為例,原油凝點(diǎn)約27度,遠(yuǎn)高于管道周邊土壤溫度(冬季一般不高于6度),為防止輸送過(guò)程中原油凝固堵塞,東北區(qū)各原油管道需在管道沿線(xiàn)設(shè)置加熱設(shè)施,將原油加熱至70度出站,確保下游進(jìn)站溫度不低于33度。天然氣管道則不然,天然氣溫度越低,越利于輸送。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),壓氣站出口溫度50度工況比60度工況運(yùn)行能耗節(jié)省10%。因此,對(duì)部分壓縮機(jī)出口溫度較高的壓氣站,需在出站端設(shè)置空冷器,降低天然氣溫度,以節(jié)約運(yùn)行成本。
同樣是流動(dòng),原油管道與天然氣管道對(duì)流速要求卻不同,一個(gè)要快一個(gè)要慢。原油在輸送過(guò)程中,會(huì)通過(guò)管壁和周邊土壤進(jìn)行熱量交換并逐步向土壤溫度靠近,為避免因流速減慢、溫度降幅過(guò)大而造成凝管事故,高凝原油管道一般設(shè)定最低輸量。東北地區(qū)某原油管道設(shè)計(jì)輸量為750萬(wàn)噸/年、折算日均輸量為2.15萬(wàn)噸/天,為防止管內(nèi)原油凝固,該管道要求冬季最低輸量不低于1.47萬(wàn)噸/天,折算流速約為1.085米/秒。天然氣管道不存在低輸量相關(guān)問(wèn)題,反而要求流速不宜過(guò)快,一般不超過(guò)10米/秒。如果天然氣流速過(guò)快,與管壁之間摩阻就會(huì)明顯增大,許用應(yīng)力范圍內(nèi)管道震動(dòng)隨之加劇,管道使用壽命和運(yùn)行安全將會(huì)受到影響。
由于摩擦阻力的存在,油氣管道輸送過(guò)程中均有能量損失,隨輸送距離增加壓力都會(huì)降低,但原油管道與天然氣管道壓降規(guī)律不同,一個(gè)呈直線(xiàn)、—個(gè)呈拋物線(xiàn)。原油管道壓降幅度較為均勻,與輸送距離成直線(xiàn)比例關(guān)系,平均壓力處于管道1/2位置處;而天然氣管道壓降一般表現(xiàn)為先慢后快,壓降與輸送距離成拋物線(xiàn)規(guī)律。天然氣管道壓降先慢后快的主要原因是:相同輸量下,起始端氣體壓力高,天然氣處于相對(duì)壓縮狀態(tài),與管壁之間摩擦阻力較小,所以壓降較慢;而末端氣體壓力較低,天然氣處于相對(duì)膨脹狀態(tài),與管壁之間摩擦阻力增大,壓降變快。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和模擬計(jì)算結(jié)果,平均壓力一般處于距管道起點(diǎn)2/3位置處。
長(zhǎng)輸油氣管道遍布全國(guó)各地,所經(jīng)地形千差萬(wàn)別,有荒漠也有森林,有平原也有山地,對(duì)于高程變化較大的山區(qū),油氣管道對(duì)地勢(shì)變化的敏感程度不同,一個(gè)敏感、一個(gè)遲鈍。由于原油密,由高向低輸送,管內(nèi)壓力降低較慢,或者不降反升,甚至需在局部落差較大的管段需設(shè)置減壓站,以確保管內(nèi)液體壓力不超過(guò)管道設(shè)計(jì)壓力。由于天然氣密度相對(duì)較小,天然氣管道對(duì)高程的反應(yīng)較為遲鈍,高程變化幅度小于200米時(shí)一般不予考慮。
油氣管道容量是固定的,由于液體與氣體的壓縮性能不同,原油管道與天然氣管道對(duì)應(yīng)的管存量(即管內(nèi)流體折算到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的體積)不同,一個(gè)固定一個(gè)變化。原油壓縮性能較差,原油管道管存量不隨壓力變化。而天然氣作為氣體,壓縮性能較好,管道平均壓力越高,管存量就會(huì)越大。同一管段,2兆帕平均壓力管存量約為1兆帕平均壓力管存量的2倍。為充分利用天然氣的可壓縮性,向城市供氣的支線(xiàn)天然氣管道一般適當(dāng)提高管道設(shè)計(jì)壓力,并選用較大管徑,以提高其儲(chǔ)氣能力,一定程度上為下游用戶(hù)解決調(diào)峰問(wèn)題。
由于氣體壓縮性能較好,使天然氣管道儲(chǔ)存能力増強(qiáng),也正是因?yàn)闅怏w的壓縮性能,使天然氣在管道內(nèi)傳遞壓力的能力減弱,一旦發(fā)生管道事故,如不采取特殊措施,往往會(huì)造成幾十來(lái)、幾百米甚至幾公里管道被撕裂。相反,由于液體壓縮性較差,原油在管道內(nèi)傳遞壓力的能力較強(qiáng),管道發(fā)生泄漏時(shí),前后管段壓力迅速降低,不會(huì)造成管道長(zhǎng)距離破裂。
原油管道與天然氣管道建成之后,對(duì)其他資源性不同,一個(gè)挑剔、一個(gè)包容。原油管道是根據(jù)油品物性進(jìn)行量身定制的,不同的油源有各自的油品物性,一般在黏度、凝點(diǎn)、密度等方面都有較大差異,不同的油品物性對(duì)應(yīng)各自最優(yōu)工藝方案。所以,原油管道建成之后,對(duì)其他資源兼容性較差。一旦油源發(fā)生改變,就需要對(duì)整個(gè)管道系統(tǒng)進(jìn)行改造或者工藝方案進(jìn)行調(diào)整,低凝油管道輸送稠油需要增設(shè)加熱爐,常規(guī)油管道輸送稠油需添加化學(xué)減阻劑。而天然氣管道對(duì)不同資源兼容性較強(qiáng),不管是國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口氣、塔里木氣還是長(zhǎng)慶氣、煤層氣還是煤制氣,只要滿(mǎn)足相關(guān)氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),即可進(jìn)入管道與其他氣源混合輸送。
管道是連接上游資源地和下游用戶(hù)的紐帶,原油管道與天然氣管道對(duì)應(yīng)的資源地基本相似,而下游用戶(hù)卻差別甚遠(yuǎn),一個(gè)是批發(fā),一個(gè)是零售。原油管道將原油從油田輸往煉廠(chǎng),煉廠(chǎng)對(duì)不同油品有特殊的加工要求,管道對(duì)不同輸量、不同的油品物性也有相應(yīng)的條件,管道在設(shè)計(jì)階段已確定對(duì)應(yīng)煉廠(chǎng)和逐年輸送規(guī)模,投產(chǎn)后基本不變,屬于下游用戶(hù)相對(duì)穩(wěn)定的批發(fā)型分輸。天然氣管道分輸?shù)攸c(diǎn)可在管道沿線(xiàn)任一地市,分輸用戶(hù)可為各行各業(yè),分輸時(shí)間可根據(jù)市場(chǎng)發(fā)育情況隨時(shí)開(kāi)口,分輸規(guī)?筛鶕(jù)需要隨意調(diào)節(jié),屬于用戶(hù)分布散、行業(yè)多、變化大的零售型分輸。
原油管道和天然氣管道輸送穩(wěn)定性不同,一個(gè)平穩(wěn)、一個(gè)波動(dòng)。原油管道上游是油田,下游為煉廠(chǎng),均不受季節(jié)影響,即便在管道和煉廠(chǎng)維檢修期間,也會(huì)通過(guò)上下游大型油罐進(jìn)行調(diào)節(jié),保證管道的穩(wěn)定輸送和煉廠(chǎng)的正常生產(chǎn),輸量較為平穩(wěn)。
天然氣管道對(duì)應(yīng)氣源較為穩(wěn)定,而下游市場(chǎng)需求變化較大,一般冬季用氣多、夏季用氣少,白天用氣多、晚上用氣少。由于管道沿線(xiàn)氣量下載不均勻,下游管道輸量就會(huì)存在較大波動(dòng)性。為解決天然氣管道輸量的忽高忽低,一般在管道下游主要市場(chǎng)周邊配備儲(chǔ)氣庫(kù)、LNG接收站等儲(chǔ)氣調(diào)峰設(shè)施,以保證向下游合同用戶(hù)平穩(wěn)供氣。
長(zhǎng)輸油氣管道為線(xiàn)性工程,建設(shè)過(guò)程中難免經(jīng)過(guò)自然保護(hù)區(qū)、水源地等各種環(huán)境敏感區(qū)域,但是原油管道和天然氣管道對(duì)環(huán)境影響不同,一個(gè)嚴(yán)重、一個(gè)輕微。原油管道一旦出現(xiàn)泄漏,輕者會(huì)造成污染環(huán)境,重者會(huì)引起火災(zāi),后果非常嚴(yán)重。而天然氣管道即便出現(xiàn)泄漏事故,一般泄漏點(diǎn)兩端閥室會(huì)自動(dòng)關(guān)斷,并將該段管存氣快速放空,泄漏點(diǎn)所排放的少量天然氣,會(huì)快速擴(kuò)散,對(duì)周邊環(huán)境造成的影響相對(duì)較小。建議國(guó)家相關(guān)部門(mén)制定和執(zhí)行環(huán)境保護(hù)條例時(shí),合理考慮原油管道和天然氣管道對(duì)環(huán)境影響的區(qū)別,適當(dāng)放寬對(duì)天然氣管道的要求,促使我國(guó)天然氣行業(yè)的快速發(fā)展,將清潔能源送往千家萬(wàn)戶(hù),為早日實(shí)現(xiàn)“碧水藍(lán)天生態(tài)夢(mèng)”亮一盞綠燈。