油气管道泄漏与储运技术研究

周家尧，杨福，安龙生，王正伟，李博涵

(国家管网集团西南管道有限责任公司兰成渝输油分公司，四川 绵阳 621700)

0 引言

石油和天然气是当今社会发展中必不可少的关键能源物质。油气有效应用到各个领域中，生产生活都离不开油气的使用，如：家用厨房做饭、饭店后厨的运营、海上船只的航行燃料以及交通运输工具的燃油使用都离不开油气，所以对油气管道泄漏以及运输过程中的储存技术的研究是十分重要的。与此同时，分析管道泄漏的原因以及储存技术的提高极为紧迫，文章对上述问题进行研究分析，对加强管道应急处理和储存技术研究，提高油气运输有效性水平具有较重要的意义。

21世纪以来，在油气运输的过程中，保证管道质量和管道安全性是储运过程中的关键，有效解决管道运输过程中的腐蚀和外界因素影响，可以更好地提高储运的效率，对于避免污染环境具有重要的意义。目前，全球科技和创新，科技领域革命的进行，能源的改变和智能的革命对人类社会以及未来发展产生了一定深远的影响。而油气的储运技术也要紧跟时代的发展，保障人类生命财产安全是至关重要的，适当的采用先进的储运技术，减少油气在运输过程中的非必要事件的发生，提高运输有效率和安全性，油气储运行业要紧跟时代发展，抢抓新机遇，迎接新挑战，在新的变革中发挥更大的作用，为人民的生活质量提供安全保障起到一定积极的作用[1]。

1 当前油气运输和储运技术的发展概述

1.1 油气储运的特点

油气是当今世界使用量最多的，是人类生产生活比较重要的能源物质，所以对油气的开采，应该做到可持续发展的目标态势。并且对油气的运输，我们应该在运输过程中保障除了外界环境影响因素以外，其他影响因素的安全检测落实，保证运输和储存过程中的安全性和有效性。然而对天然气的运输是比较困难的，因为天然气的特点是挥发较快且容易爆炸。与此同时，天然气是广大居民生活必备的燃气之一，做饭、洗澡，部分新能源汽车的燃料也是天然气，所以在社会不断发展的过程中，天然气应用领域不断扩大，所以对如何储存天然气，降低运输过程的成本是我们目前需要解决的问题之一[2]。

1.2 我国油气储运的现状

我国地处幅员辽阔，而且地形比较复杂多样，无论是从南部和北部，还是从西部到东部都有完全不同的地理结构以及各地的气候变化不同，都会对一些项目的落成造成一定的阻碍。就比如我国目前设置的西气东输项目，由于西部地区的纬度较高，自然环境比较恶劣，当地的早晚温差较大，而东部地区的条件与其完全不同，所以在西气东输项目启动过程中进行管道的施工以及储运过程中技术的应用时就需要多方面、多角度考虑，再加上从西部到东部地形比较复杂，横跨高原、山地、平原等，地形不同，都会造成工程施工过程的难度增加。与此同时，在西部地区部分地表多为冻土层，油气管道在运输过程中，容易受到外界因素的影响。例如，在部分地表冻土层以及气候干燥，气温差别比较大，这会容易造成管道热胀冷缩，导致油气管道的破裂现象出现，更容易提高油气管道泄漏的可能性，以及对储存过程中的安全性问题造成了一定的危险。

2 油气管道在运输过程中的泄漏原因

2.1 外力影响

油气管道在运输过程中的泄漏主要受到三种外力方面的影响分别是管道占压、第三方施工破坏和打孔盗油。

2.1.1 管道占压

油气管道一般是埋在地下，少部分会因考虑各方面因素设置到地表上面。当地下油气管道的上方存在一定的建筑物或者是违规建筑的时候，那么会对管道有一定程度的损坏。因为由于地基损坏下沉，其下沉的升降不均匀，那么就会对管道的压力和作用力不一样而导致管道造成一定损坏，甚至破裂。

2.1.2 第三方施工破坏

在施工的过程中管道放置以及外界机器的低压和损坏，容易将管道形成一定程度的破坏，例如推土机、挖掘机、钻穿管道管网等操作不当就会造成管道的挤压变形和涨裂。这就是通过第三方施工大机器损坏管道问题的出现原因。

2.1.3 打孔盗油

油气在输送的过程中，管道设计的线路具有一定的合理性和规划性。而不法分子通过对管道线路的研究以及受利益的驱使和诱惑，在管道上方凿孔，私自安装油气输送支路，秘密地将油气通过油罐车输送到其他地方。这一行为不仅造成了油气管体的破裂，还会使油气的质量急剧下降，甚至容易造成油气爆炸和环境污染问题。这不仅会对油气的质量造成一定的污染，还会对人民的生命财产安全造成极大的损失，不利于安全性的保障[3]。

2.2 油气管道的腐蚀情况分析

2.2.1 环境因素造成的腐蚀

油气管道一般是埋在地下，少部分会因考虑各方面因素设置到地表上面，主要是考虑到使用环境、本身管道的性质、气候条件、工程选择地址的条件、气候的变化、所选择的管材是否符合标准都会造成油气管道的腐蚀。正常来说，管道材质多为碳素钢管制成，进行无缝钢管和焊接钢管的工艺制造，而且使用的钢材也会具有一定的硬度，即便受到外界的冲力以及作用力，其也会保持一定的安全性。但是，由于人类社会的发展，空气以及土壤中的化学物质含量越来越高，所以对一些不可知的化学物质，由于长时间作用在油气管道的周围或者是附着在表面上会对其造成一定的腐蚀性，如果没有及时处理和检测，对土壤会造成一定的污染。与此同时，在海洋中设立的油气管道，就会容易造成海洋污染，其中的状况可能更为严重，造成不可挽回的损失。

现在我们生活的环境日新月异，自然的变化也多元化起来。那么油气管道工程的设计和地址的选择、气候的变化、所选定的管材也需要克服自然环境的影响。地表土壤中存在对油气管道起到严重腐蚀作用的多种化学物质，大多数化学物质是硫酸盐和硫，对埋于地下的管道金属表面进行腐蚀。此外，在海洋水底下的油气管道也会受一定化学物质的影响，例如盐作用，从而形成油气的泄漏。相比之下，海洋管道受到腐蚀较陆地上的更为严重，造成的损失也比陆地管道的大。

2.2.2 管道内的输送物质含有腐蚀性

在油气管道运输的过程中，不免会掺杂一些杂质，其物质本身可能会存在腐蚀性等，这些杂质无论是在运输的过程中还是在资源开采过程都会产生一定的威胁。而且在油气运输中的油气含量不可能百分之百全是纯油气，开采的过程中也会产生一定的杂质，随着时间的增长，在运输的过程中，部分杂质附着在油气管道的管体内壁上。首先其本身具有腐蚀性，反而大量的杂质造成堆积，就会对油气管道内壁形成腐蚀作用，与此同时，附着的杂质也不能对其有效地清除。另外，在实际油气运送过程中，水蒸气还可能与一些化学物质、杂质同时附着在油气管道内壁。油气管道内温度一旦升高，附着在内壁的水蒸气和其他化学物质在一定条件就会发生化学反应，油气管道内壁就会受到一定的腐蚀。所以当油气负责人员发现管道外部出现漏点的时候，就为时已晚，造成油气质量也会受到一定的影响。

2.2.3 环境影响

在油气管道运输和储运的过程中，环境影响是比较大的。因为地理结构的不同，也会影响油气管道的设置和运输的有效性。由于气候的差异，会影响土壤的质量和土层的热胀冷缩的变化。例如东北地区比较寒冷，气温在冬季的时候会达到-30、-40 ℃，这就会使埋在土壤中的油气管道，在温度较低的情况下受冷涨裂，而且如果管道一旦崩开，就会造成油气的泄漏[4]。

3 油气管道储运技术发展情况

我国地理环境中，地势比较复杂，因为各个地区环境都比较特殊，气候也不同，会对油气运输工作的顺利开展造成一定的障碍。例如，高原地区的冻土层常年积雪，地表坚硬，这提高了油气管道的规划和铺设的难度。

目前，我国的油气储运技术已经在原有的基础上结合我国的地理环境以及技术的支撑和实际情况取得了一定的进步，但是也出现了一定的问题，例如控制油气运输过程中的风险就是其中问题之一。天然气混合物的储运技术也出现了各种各样的问题，因为天然气不易储存，而且挥发性比较快，所以对于油气储存的技术研究过程是相对比较困难的。

4 油气管道泄漏与储运技术发展研究

4.1 地下水封洞库

在油气的运输和储存的过程中，除了利用传统的油罐车或者是油罐储存，也会考虑到成本和外界环境因素的影响。目前，对上述问题采用了一种全新的形式进行解决，就是地下水封洞库，通过用地下水封洞库来对石油或者是天然气进行储存，主要就是通过地下水封洞库对油气一定的保护。当油气需要开采时，可以将储存的油气进行加工处理，就可以直接使用了，这不仅可以有效地降低成本，而且也提高了就地储存的原则[5]。

4.2 吸附储气技术

随着社会的不断发展，储存的技术也在不断地创新，各国都在大力开采和研究新型的油气储存技术。例如吸附储气技术，它主要通过活性炭吸附剂输入到一定的储气容器中，利用物理学的方法使容器内的气体和吸附剂二者之间产生一定的物理作用。通过吸附储气，有效降低了燃气的消耗，对零散的天然气也能进行有效的回收和储存。因此，未来有着广阔的发展前景和利用率，这样可以大大增加天然气的使用量。

4.3 油气混输理论与技术

在油气混输技术的应用过程中，主要是对油气运输状况进行准确定位，这就需要一定的理论技术支撑。目前对多相流动态计算的计算机软件的支撑比较缺乏。那么对于先进国家来说，比较先进的油气技术以及我国设计油气混输技术过程中，都在技术水平上存在一定的不足，然而目前相对比较缺乏支撑，对先进国家的油气存储容积已经达到了5 000～ 6 000 m3，而对目前我国的容器容量仅有300 m3。所以一旦油气储运技术落后或者油气运输过程工作操作技术使用不恰当，就会造成油气管道的破裂，油气外泄，就会对人类的生活和生产造成一定的威胁[6]。

5 提高油气储运技术防止管道泄漏方法与策略

5.1 完善油气储运系统

在油气储运的过程中，要设立相应的系统体系进行运行，而油气运输过程中的系统方式和方法也是多种多样的，常见的运输方式主要是两种：管道外输送和管道内输送两种方式。其中，管道外输送方式就是可以利用轮船、火车或者是专用的油罐车来运送，这就保障了油罐的安全性；另外还有一种就是在管道内运输过程中，施加一定的外界压力和特殊物质，提高中心地点提取油气的有效率，增强油气使用率。目前我国油气运输系统已经有了很大的提高，部分油气场建立了智能化的系统和自动化的技术，能够对储运的油气实施多种技术相结合，施加一定的效能技术，将腐蚀性降到最低，保证油气管道的使用寿命，不断完善油气储运系统，利用这些技术就可以保障油气运输过程中的安全[7]。

5.2 对油气储运设备的重要部件实行定期检查

天然气和油气管道的安全与生活息息相关，而且油气在输送过程中，如果发生泄漏，会造成人员伤亡和污染，严重影响了人们的生产生活问题。所以最重要的问题是对油气管道泄漏以及储运技术的提高，采取一定的安全解决方法，从而达到油气管道运输的有效性。

除了对油气储运系统的不断完善以外，还要对油气储运的装备进行定期的检查，对油气储运相应磨损、损坏的零部件进行更换。与此同时，确保压力源在油气运输过程中，处于完全隔开的状态，使内部的压力完全释放出压缩机。对设备的检查，首先应该断开主电路的开关，保障整体断电，并要求其他的操作人员禁止对其进行随意操作，必须严格按照油气装备使用准则进行正确操作，同时保证工作人员的安全。

5.3 提高油气储存安全性

油气管道的储存技术是使用油气运输过程中比较关键的一环，而从现在社会的发展来看，对吸附储存技术的应用和使用，需要克服一定程度的困难。吸附储存技术适用范围广，适合项目较多，吸附储存技术中的天然气吸附的使用过程中要对其原料进行处理，提高油气储存安全性，例如活性炭的再次使用和天然气后续净化和处理的问题，这都需要实地的实验和解决，保证油气储运的安全。

5.4 天然气水合物储运技术

天然气水合物相关的运输技术包括水库储运和盐库储运以及吸附性技术。天然气水合物储运油气时，按照一定的标准，加入适当的天然气水合物，利用天然气化合物来提高油气储运过程中的安全，可以减少油气的挥发，这样可以对管道腐蚀的降低起到一定的作用，不仅能够提升工作效率，还能延长油气管道的使用寿命[8]。

5.5 提高油气管道检测技术

对油气管道检测以及其特征，通过对不同油气管道各自的特点进行比较。因在油气管道上分设了光纤传感器，当油气泄漏的时候，通过光纤传感器就可以传到光纤传感器的电脑客户端，根据光纤声波受到干扰，就会导致光波相位变化，从而收到管道的振动信号，精确确定管道泄漏的具体位置，找到管道泄漏问题的解决措施，避免危险事故的发生。

5.6 油气混合运输技术

油气混合运输技术目前已经得到海上以及陆地两者的实践，油气混合运输技术使用了海洋海底油气的运输条件，能够通过油气混合运输技术和智能油气运输系统相互配合，可以保障油气运输和储存工作的顺利进行，确保运输管道灵活的使用[9]。

5.7 采用现代科技加强管道检测

社会科技的不断发展，把现代科技应用到管道检测中去的现象也是比较常见的。对于管道运输过程中，可以采用现代科技对实施过程加强检测，进行24 h监测，利用传感器和无线电技术设置油气管道传感器。通过传感器的精确定位，可以找到泄漏点，立即通过无线电拦截，通知工作人员进行维护和抢修，那么就可以减少管道的损害，提高技术的实用性和可靠性[10]。

6 结语

天然气和油气管道的安全与我们的生活息息相关，而且油气在输送过程中，如果发生泄漏会造成人员伤亡和环境污染，严重影响人们的生产生活，所以眼下最重要的问题是对油气管道泄漏以及储运技术的提高，采取一定的安全解决方法，从而达到油气管道运输的有效性。

综上所述，有关油气运输和储存问题在我们生产和生活中是比较重要的，而且油气是重要的能源材料和物质，如果一旦在运输过程中出现泄漏问题，不仅会影响环境也会影响生命财产安全。因此，更要采取积极引导更有效、更方便的技术来提高过程的稳定性和工作安全效率，采取有效油气储运方式，改善油气泄漏等安全问题，减少管道被腐蚀，加强管道检测技术，延长管道使用时间。