时间：2022-11-28 09:44:09
关键词：石油；天然气；管理模式；管道施工；信息化
Abstract: The oil and natural gas pipelines in the development of our national economy plays an important role, the oil and gas pipeline construction is an important part of the construction of the national energy channels. As of the first half of 2012, the total length of China's oil and gas pipelines reached 93,000 kilometers, play a huge role in promoting the development of the national economy is expected that by 2015, the total length of China's oil and gas pipelines will reach 150,000 km. Better implement in order to meet the need of the national economy, the rapid growth of the oil and gas pipeline construction, high-quality, efficient oil and gas pipeline construction, pipeline construction management mode of research and analysis, and their advantages and disadvantages. contrast, information management model is important to ensure construction quality, efficient management mode.Keywords: oil; natural gas; management model; pipeline construction; Information Technology
中图分类号：P618.13文献标识码：A 文章编号：
石油、天然气是重要的非可再生资源，也是重要的战略物资，对一个国家的经济起着不可估量的作用，同时也会影响国家的军事发展。因此，和石油天然气储存运输密切相关的石油天然气管道占有非常重要的地位。经过四十多年的艰苦奋斗，截至2012年上半年，我国油气管道总长度达9.3万公里，在国民经济发展中起到巨大的推动作用，预计到2015年，我国油气管道总长度将达15万公里。石油天然气管道建设任务艰巨，为满足国民经济日新月异增长所带来的能源需要，更好地实施石油天然气管道施工，优质、高效的完成石油天然气管道建设，有必要对石油天然气管道施工的管理模式进行分析研究。
1 常用管理模式分析
在四十多年的发展过程中，石油天然气管道施工管理人员总结了一系列应用于管道施工的管理模式，现将主要的管理模式归纳总结成以下三种。
1.1 分块控制管理模式
该管理模式是比较传统的模式，主要是按照石油天然气管道施工过程中各业务的性质和特点，把施工分成几个部分，分别对其进行控制和管理的方法[1]。主要分为：设备及材料管理、现场管理、施工技术管理、施工HSE管理、施工计划管理、施工质量管理。下面对其中比较重要的管理块进行介绍说明。
施工计划管理
对于该块的管理强调的是计划性。在施工开始前要编制整个项目计划，在施工过程中要对施工和相关因素做好部署，并上报监理工程师，在此基础上，编制总体施工进度表，对施工过程中的各个工序都要做详细的说明，同时，针对占重要地位的特殊工序要另作注释，比如管沟开挖、管道组焊、管材运输、管沟石方爆破等。
各施工段要做好周计划、月计划，并上报施工进度和计划完成情况，通过对计划的完成情况的分析比较，来加强对施工计划的管理。
施工HSE管理
首先，建立项目HSE管理系统，该系统具有明确的职责和目标、严密的组织、高效的行为。它包括项目HSE手册和计划、组织管理机构、HSE的职责划分、HSE的目标和方针以及控制程序等。同时，每个岗位都要明确自己的HSE职责。第一责任人为负责施工的项目经理，HSE的管理核心为专职HSE人员，最终是要落实到各施工机组长和每个参建员工身上。然后，编制和撰写项目HSE手册和计划，在此基础上，对施工的各个工序和各个地段的特点，再进行详细的HSE控制程序的制作，该程序要具有很强的可操作性。最后，要具有具体的、严格的、明确的经济奖惩制度，将HSE管理和员工的奖金结合，能够增强员工的积极性，确保HSE管理成功[2]。
施工质量管理
施工质量管理是非常重要的环节，是保证施工效果的重要方面。石油天然气管道的施工质量管理重点在以下几个方面：
①施工人员的管理：选择经验丰富、责任感强的管理人员，并提高各操作人员的业务水平和个人素质；
②施工材料的管理：要成立专门的小组来管理采购回来的各种材料，确保其质量，以便施工的顺利进行；
③施工设备的管理：定期维护，确保日常的使用。
苏丹管道工程[3]中就是采用了该种管理模式，并且在当时取得了很好的效果。
1.2 卓越绩效管理模式
在石油天然气管道建设施工中的卓越绩效模式是指把国际上通用的能够高效实施的管理方法结合实际情况搬到管道建设中。它主要包括两个方面：第一，采用新思维、新方法来实施施工；第二，提高业主满意度。它是当今管理界的流行模式，是被国际认可的有效的、简洁的绩效评价工具和综合管理方法。中国石油天然气管道局第三工程分公司在进行南昌—上海支干线4标段的施工管理时就引进了卓越绩效管理模式，该模式很好地推动了施工的进行，并取得了一系列的成果[4]。
1.3 信息化管理模式
关键词:页岩气管道;成本控制模型;工程项目;焊接机组;“三位一体”
引言:
美国页岩气大规模商业化开发离不开其发达的天然气管道，美国天然气管线长达198．4万千米，占世界天然气管线总量的69．3%，拥有160多家天然气管道公司。而中国天然气管道仅为9万千米，其中，中石油控制近80%。中国页岩气管网建设滞后严重制约页岩气的商业化开发进程。
一、我国页岩气管道建设现状
页岩气管网基础设施建设的空白一直都是中国页岩气开发的瓶颈。随着页岩气四川宜宾中国最长民用页岩气管道、涪陵－王场的中国首条大口径高压力页岩气外输管道，以及长宁－威远的中国首条页岩气试采干线的相继建成并运营，开启了中国页岩气管道基础设施建设的新篇章。但是，页岩气管道建设投资巨大且不可回收。涪陵－王场页岩气管道全长136．5公里，总投资逾18亿元，平均每公里1319万人民币，而页岩气管道的建设成本(建筑安装费以及设备材料费)占管网总投资的85%左右。由于我国页岩气多处于西南山地、丘陵地区，受地质和地形的影响，页岩气管道的焊接主要采用全自动焊和半自动焊两种焊接方式。对于地形平坦、起伏不大的地段，主要采用全自动焊;对于丘陵、山区等地形起伏较大的地段，主要采用半自动焊。两种焊接机组的投入数量的分配会直接影响主线路焊接施工成本的多少。
二、页岩气管道工程项目成本控制模型构建及应用
(一)页岩气管道施工成本控制模型的构建及算法分析
对于页岩气管道工程，管道主线路安装施工(焊接施工)是整个工程施工的关键项目，是施工进度计划的关键线路，同时也是工程产值最大、发生费用最高的环节。主线路焊接的施工成本主要包括:焊接机组的费用(人工费、机械费等)、管理费、临时设施费、转场费等，其中焊接机组的费用占总费用的80%－90%。因此，研究全自动焊和半自动焊机组投入数量的分配对于页岩气管道工程项目的成本控制非常关键。参数设置:施工工期t、实际成本z1、目标成本z2、管线总长度l，全自动焊接机组和半自动焊接机组投入数量分别为x1、x2，日平均焊接焊口数分别为ɑ1、ɑ2，每天成本分别为s1、s2设x1、x2为决策变量，引进正、负偏差量d+，d－，优先因子p1为在规定工期，完成施工任务;优先因子p2为实际成本不超过目标成本。
(二)页岩气管道工程施工成本控制模型的应用
用图解法，求得:当x1=1，x2=2时，z1=6604．8万，即在规定工期200天内完成焊接16000道焊口的任务，最低成本为6604．8万;当x1=2，x2=2时，z2=5208万，即最低成本为5208万。因此，求得最优决策方案为:x*1=2，x*2=2，z*2=5208万，即全自动焊接机组和半自动焊接机组各投入2个时，产生的施工成本最少，为5208万。本项目实际投入了1个全自动焊接机组、6个半自动焊接机组，实际施工成本约为7605万，超过了7100万的目标成本，更是远远超过了5208万的最优施工成本，造成了施工资源的严重浪费，降低了项目的整体效益。
三、页岩气管道施工成本控制存在的问题及原因
第一，焊接机组投入不合理。页岩气管道安装工程中，最主要的施工资源是焊接机组资源，项目在实施前对工程现场实际情况、工作效率等因素考虑不周，事前测算不合理，导致施工时焊接机组不能正常运转，造成资源浪费，成本增加;第二，资源统筹规划不科学。页岩气田一般位于西南山区，地形地貌复杂导致施工作业面不饱满，再加上西南地区雨季的影响，造成部分焊接机组人员、设备闲置，窝工现象严重;第三，成本过程控制不到位，由于页岩气管道建设时间紧、任务重，因此，主要考虑工期进度，没有施工成本的监控和纠偏，没有对施工过程的成本进行有效控制。
四、页岩气管道施工成本控制的对策
(一)建立“三位一体”页岩气管道成本控制体系。
成本控制体系内容的“三位一体”包括成本预测、成本计划以及成本控制。在页岩气管道工程投标阶段以及施工准备阶段，作好项目成本预测;编制详细的页岩气管道工程项目成本计划，为整个项目的成本起到指导性和纲领性的作用;加强成本控制，及时准确的核算成本，并与成本预测和成本计划进行比较，适时调整成本计划或者施工方案，争取成本最低，同时使成本预测和成本计划更加趋向合理。成本控制体系结构的“三位一体”主要指项目前期、中期和竣工期的成本控制。项目前期的主要工作是成本预测和成本计划，中期主要是成本控制，竣工期主要是成本控制总结，吸取经验教训。成本控制体系的内容和结构相辅相成，在每一个阶段对应一定的任务，切不可忽略两者的关联性。
(二)设立资源统筹分配管理工作组。
页岩气管道工程项目资源分配管理工作组的人员构成应该坚持跨职能、跨部门的多元化原则。其主要职能是综合分析资源现有量和需求量之间的关系，坚持项目效益最大化原则，公平合理的分配资源。在这个过程中，工作组要考虑的因素有本项目实际工作量、供货计划和工期要求，并且要参考类似页岩气管道项目实际施工效率，综合考虑各个部门的需求和资源现有量，统筹规划资源，合理分配人员、设备，尽可能的让有限的资源发挥无限的作用。
(三)开展“多元化与专业化”相结合的交流与培训。
页岩气管道建设企业可以通过与高校、科研机构及同行业人员交流学习，弥补在成本控制方面的不足以提高核心竞争力。此外，还需在页岩气管道工程的成本控制体系中分阶段、有重点的加强对施工人员的培训。在项目施工前期提高施工人员的成本节约意识;在施工时从实际操作出发，提高施工人员技术水平，达到节约成本的目的;在项目竣工期，总结反思，对优秀的人员进行奖励，从思维和技术两个方面达到控制成本的效果。结论:页岩气管道建设成本控制存在的问题已经影响了页岩气管道建设的进程，尤其是页岩气管道建设工程项目资源统筹分配缺乏有效的管理制度和方法造成成本管理失控，建立三位一体成本控制体系可以有效保障成本控制目标的实现。(作者单位:中国石油大学(华东)经济管理学院)基金项目:中国石油大学(华东)研究生创新工程资助项目:页岩气联络线建设的优化规划模型及算法研究(YCX2015056)
参考文献:
然气管道。目前，我国新建天然气管道几乎都是长距离输送管线，具有距离长、管径大、输量大、输送压力高、高度自动化、连续运行、投资规模大、输气干线网络化等特点。本文从天然气长输管线的设计、施工及运行三方面进行分析，在满足长输管线运行优化的前提下，进行长输管线的工艺设计，合理安排施工，保证天然气长输管道的经济、安全、方便。
关键词：天然气长输管道、输气干线网络化、工艺设计
天然气长输管道就是连接输气首站和城市门站（末站）之间的管道，其任务就是根据用户的需求把经净化处理的符合标准的天然气送到城市。随着天然气产业成为全球经济新的增长点，我国也掀起了天然气长输管道的建设高潮。天然气长输管道是我国重要的基础设施之一，投资巨大，运行费用高。本文深入开展天然气长输管道最优化设计的研究，以达到更新管道设计观念和模式，缩短设计周期、提高设计质量、节省施工投资费和运行管理费、提高设计企业的经济效益、技术效益和社会效益的目的。
一、天然气长输管道的工艺优化设计
天然气长输管道的工艺优化设计，要求在结构上科学合理、功能上能够满足用户需求，在系统设计时，需遵循实用性、先进性、可靠性、标准化、规范化的设计原则，立足于高起点、高水准，使新设计的管道系统能够最大限度地适应今后技术发展。长输管道的工艺设计目标应全面考虑用户及综合管理部门的使用要求，最终能够为天然气长输管道的施工建设、合理运行等提供服务。
优化设计的主要目的是设计出一条合理的长输管道，确定管道的长度和管径、管道上各种站室的位置和配备。在确定管道系统优化方案时, 一般要考虑的目标: 一是降低管道系统成本; 二是保证管道系统安全运行。天然气长输管道工艺设计方案的优劣在很大程度上会影响输气管道的供气可靠性、运营灵活性和经济性等等。
一个最优化的工艺设计，可以节约项目建设的投资，并且可以降低安全隐患。
二、天然气长输管道的施工分析
由于我国天然气资源的不均匀分布，致使天然气长输管道建设在我国工程项目建设中的普遍性和重要性。天然气长输管道的施工任务是按照长输管道设计要求，在施工验收规范的指导下，高效、低耗、优质的完成项目的施工。天然气长输管道施工一般是野外作业，管道所经位置一般较为偏僻且路障较多，施工前期一定要做好准备工作，踏勘现场、领会设计意图、成立工程管理项目组、组织落实施工队伍、编制制定施工组织设计、经过甲方和监理单位同意认可施工组织设计之后，进场施工。对于长输管道建设而言，从路线选择、穿越方式、施工机具性能、经济效益及材料采购等多方面探讨设计工作中容易忽视的细节问题显得十分必要。
在工程施工建设正步入法制化、规范化的市场经济体制下, 规范施工企业的施工行为事在必行。而在施工前期的准备工作中，优秀的施工组织设计尤为重要。施工组织设计是对施工活动实行科学管理的重要手段，它具有战略部署和战术安排的双重作用，实现了基本建设计划和设计的要求，提供了各阶段的施工准备工作内容，协调了施工过程中各施工单位、各施工工种、各项资源之间的相互关系。因此编制好施工组织设计对天然气长输管道的施工具有重要的现实意义和长远的经济效益意义。根据实践经验, 施工组织设计的合理编制，充分提高施工质量及施工效率, 降低工程成本, 保证工程建设项目总成本目标的实施。
天然气长输管道途经之处，地形复杂，施工难度大，应严格控制施工现场和图纸变更情况，重点部位在施工前准备二套以上的施工方案，并做好施工现场应急预案，及时应变，现场协调，工程监督、监理对工程质量现场跟踪监控。建立每周工程进展汇报制度，确保工程管理项目部对工程总体的调度。从管沟开挖、下管、回填每个环节都严把验收关，保证管线符合规范和设计文件的要求。对各分段管道及各跨越工程及时验收，对验收中出现的质量缺陷，确定责任者并拿出处理方案，监督责任单位限期按照处理方案进行整改。
三、天然气长输管道的运行优化分析
管道输送是石油化工行业的重要运输方式之一，其投资较大，运行费用较高。无论是输油管道、输气管道还是成品油管道，实现管道安全、低耗、节能运行，提高系统运行的经济效益，并能够减少污染保护环境，这是科学研究和生产运行管理的最大目标，而管道运行优化研究正是解决这一问题的可行方法。输气系统优化运行是指在给定的条件和最优准则下采用最有利的运行方案，使得系统工况在满足给定条件的前提下达到或接近最优准则的要求。为了达到优化的目的，需要选择科学先进的优化决策方法，综合分析影响管道运行费用的各个分项，使管道运行从整体上达到最优。针对管道运行优化的问题，国内外许多学者作了大量研究，为实现管道优化运行提供了科学依据。
运行中的天然气长输管道是一个复杂的系统，因而可知运行中的风险因素也很多，既有管道运营企业管理不善、监护不到位的内部原因，也有政府协调执法力度不够、周边经营环境改变等客观原因; 既有认识上的偏差，也有野蛮施工作业的原因。天然气长输管道的运行，一方面要求安全可靠，保证对用户连续稳定供气;一方面由于大型输气系统的运行能耗和损耗很大，要求其运行安全平稳、连续可靠。为了保证设备在高效区运行，节省燃料的消耗，降低天然气输送成本，对输气管道的运行进行优化是非常必要的。
总结：
随着天然气资源开发和应用的增长，天然气输配系统日趋大型化、复杂化。因而迫切需要引入最优化技术对复杂的天然气长输管道进行优化设计、优化运行、优化调度管理等。以节约投资和运行费用，提高技术和管理水平，促进国民经济的繁荣发展。
参考文献：
中国石油天然气管道局第三工程分公司第三管道工程处河南郑州451450
摘要 随着我国环境问题的日益突出，对清洁能源的需求也越发迫切，能源结构的调整势在必行。在这一进程中，作为清洁能源的天然气对于改善能源结构的效果越发明显。天然气运输的主要途径是管道输送，鉴于天然气本身的特性，天然气管道建设施工质量非常关键。本文就天然气管道建设中的常见问题作了分析，并提出了相应的整改措施，用于更好的解决天然气管道施工时存在的问题。
关键词 天然气安全；管道施工；存在问题；控制措施
能源结构的调整使我国天然气的使用量大幅度提升，天然气管道建设总量也迅速增加。因我国的地理环境非常多样，也给天然气管道施工增加了一些难度，使得管道施工的工程技术人员面临的困难也有所增加。天然气工程中最重要的环节就是管道施工，管道施工是一项对专业性要求非常高的工程，本身非常复杂而且工作量巨大。天然气管道建设工程易受多种因素影响并且具体工作复杂，各种客观因素都可能直接或者间接的影响天然气管道建设质量。
1 天然气管道施工中存在的常见问题
1.1 进行天然气管道施工时管沟开挖与回填存在的问题。我国的天然气管道施工时管沟的开挖及回填时存在的安全问题：在施工时管沟基础不实，深度不够，在这种情况下使用大型机械进行压实时作业时，很可能使地下管道出现变形甚至弯曲等情况，影响管道安全。如果在未排除地下水或地下水位过高而未及时敷设排水管道时进行作业，可能会造成天然气管道下部悬空，着力不实，也会造成管道变形、拱起，影响安全。在进行天然气管沟回填时，如果使用不达标的土质，天然气管道防腐层可能会被石块等异物硌伤，对管理的正常使用产生影响。此外,对天然气管沟的回填高度与夯实程度都要严格按照标准进行，以免引起管道拱起或变形等问题的出现。
1.2 在天然气管道施工时进行穿、跨、越工程中存在的问题。由于我国地形条件复杂，地势多变，一些天然气管道需穿越公路、铁路或江河等特殊地段以及各种复杂的地势。这种时候，就必须保证穿跨越天然气管道施工的工程质量。这就需要在此类的穿越工程施工前就要进行合理的规划、确定好穿越的路线，结合地形条件进行分析和计算，确保穿越工程路线选取的合理性与科学性。这样，有利于减少工程成本，对日后的检修与维护也创造了便利条件。也在一定程度上避免了安全隐患的发生。
1.3 天然气管道的防腐层补口、补伤方面存在的不足。具体表现为：天然气管道防腐层表面粗糙，达不到相关规范标准及管道施工工艺要求；在对防腐层缺口进行补口时，对部分防腐层搭接处理不规范，出现暴露时间过长、搭接长度太短、防腐层补伤面积较小、使用的粘结材料粘结力不足等问题，使得对防腐层的处理达不到相关施工规范标准，极易对天然气管道造成二次伤害。
1.4 进行天然气管道连接外焊接时存在的问题。天然气管道施工中最重要的一道工序就是焊接，焊接质量问题在我国天然气管道施工过程中比较常见而且突出。在进行裂纹、夹渣、焊瘤、气孔、咬边等作业时，安全质量问题更为明显。这些焊接质量的问题对天然气管道的安全和正常使用会产生严重的威胁。而且在天然气管道投入使用后，因其本身的隐蔽性，对于这些焊接上存在的问题很难及时发现，就算是知道是焊接的问题也很难确定是哪一段，更不可能很精确地对其进行修复了。只有大规模的进行管道更换，这也无形中增加了管道建设成本。
2 提高我国天然气管道施工质量的控制措施
2.1 在天然气管道施工前，要先做好以下几方面的工作。首先，要认真审核施工图纸。要组织相关部门和施工单位在正式施工前就要对施工图纸和可能存在的问题进行商讨，对其中存在的问题要及时提出并做出修改。保证施工计图纸的准确与科学，与工程实际情况相符。在天然气管道施工之前，相关的企业和施工人员先期了解天然气管道施工的现场情况，对周边的地理，地形、建筑、道路交通及水电运输都应做一全面深入的了解。完成前期调查报告，上报上级经监理部门。天然气管道施工之前，各部门还要进行一定形式的互动，落实注重技术交底工作。施工单位在拿到设计图纸后应与及时与设计单位、建设企业、监理部门等沟通交流，进行技术交底等相关交流，相关的技术人员要对天然气管道的设计意图和相关工艺参数及技术标准等做一个全面了解。
2.2 对天然气管道施工过程中的安全质量控制。在天然气管道的具体施工过程中，可能会因力外界环境的变化要对建设方案进行一定的修改或变更。这时进行天然气施工的单位应及时向工程建设方提交设计变更报告，在设计单位、监理单位进行审核并批准以后，才能按照规定的内容和项目进行设计变更。天然气的管道原材料质量的好坏直接影响着管道建设质量的优劣。所以，要保证天然气管道建设的工程质量，就必须保证管道材料的安全质量。对于管道的各项安全质量检测，施工单位一定要检验。在天然气管道施工过程中，管道的放线、沟槽开挖、回填等作业，天然气管道的施工单位一定严格按照施工图纸工作，一定要经设计单位与监理部门现场检验后再进行下一步作业。此外，还要采取相应措施，提高天然气管道内外防腐性能。提高天然气管道内壁防腐性能，降低管道内部粗糙度，不仅能极大的提升安全性能，而且还可以提升管道运输的效能。最后，还要加强天然气管道施工中的焊接质量安全。要对进行天然气管道焊接作业人员的专业技能与综合素质做出一定的硬性要求。焊接时严格按操作规范规定的流程进行作业。注意错开管道之间的焊点，严格控制管道焊接时层间温度，清除金属碎屑，保证焊接符合要求时，才可进行下一步焊接作业，努力保证整体质量安全。
2.3 天然气管道施工结束后要及时地进行管道安全检查。天然气管道施工建设工程完成后，要经监理、工程设计、建设及供气管理等部门，依照国家相关标准和管道设计方案进行严格的核验，确保天然气管道施工的工程质量。天然气的安全影响着千家万户，关系着国计民生。在进行天然气管道建设时，确保质量安全是能源结构调整中的重要环节。在进行管道施工时，要严把质量关，为国家经济发展做出贡献。
参考文献
[1]李谦益,通燕玲,朱建国.油气偷送管道的焊接施工质量控制[J].焊接技术,2004.
关键词：天然气管道;基坑开挖;桩基础
中图分类号：TE832文献标识码:A
全球低碳经济发展的要求，使得天然气的需求量快速增长，天然气高压管道作为天然气输配系统的主要环节，是输配系统的重要组成部分。我国油气管道发展迅猛，“十一五”期间油气管道以4000Km/a的速度递增，总里程逾5×104Km，其中新增天然气管道占很大比例。“十二五”期间，国内管道还将保持快速增长的趋势，预计每年建设的管道里程在7000Km以上[1]。天然气管道建设速度如此之快，而且随着我国城镇化建设的不断推进，城市的不断发展 ，建筑及市政工程建设用地日趋紧张，原有的高压管线“进城”现象越来越多，各类工程施工对天然气高压管线安全的影响也日渐凸显。天然气是易燃易爆物质，天然气管道在高压运行状态下，一旦发生破坏，天然气将在非常短的时间内大量的扩散泄露，容易造成爆炸和火灾，对距现场一定距离的人员和建筑物均能造成伤害和破坏，不仅造成严重的经济损失，而且会直接影响到周边的公共安全和社会稳定。所以，对于各类工程施工时对临近的天然气高压管道造成影响的成功预测是非常重要的，必须引起重视，本文从基坑开挖和桩基施工这两类常见的施工手段出发，分析施工过程中可能对天然气管道造成的影响。[1]
1.基坑开挖
基坑开挖是土体的卸荷过程，临近土体的位移场、应力场和基坑都会因为土体的卸荷而产生变化，围护结构后面地表的沉降变形、围护结构的水平位移和坑底的隆起变形都是周围地层移动和基坑变形结果的直观表现[2]。典型的基坑变形形态如图1.1所示：
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图1.1 典型的基坑变形形态
基坑开挖打破了基坑土体原有的应力平衡，使得支护结构侧移，土体也随之发生侧移，必然导致地下天然气管线发生向基坑内方向的移动，移动的距离称为水平位移，同时深基坑开挖将引起邻近地面下沉，导致地下天然气管线竖向移动，移动的距离称为竖向位移，当竖向位移与水平位移达到天然气管线变形的极限值时将会引起天然气管线的竖向与水平拉裂破坏。另外，天然气管线产生的不均匀沉降会使接头转角过大，当其超过接头转角限值时，将不能保持封闭状态而发生泄漏造成管线破坏。[2]
如上述，基坑工程中的变形问题是造成周围天然气管线破坏的主要因素，也是人们研究的重点，其中应用较为广泛的是Peck.R.B于1969年通过工程实测统计得出的一套与土性及开挖深度有关的估算地表沉降的方法：
图1.2 PecK沉降曲线示意图
注：Ⅰ区―砂土或硬粘土，一般的施工工艺和施工质量；
Ⅱ区―1）非常软的粘土
A、开挖面以下存在有限厚度的粘土
B、开挖面以下粘土层较厚，但Nb
2）由于施工困难而造成施工质量较差
Ⅲ区―开挖面以下有相当厚的软粘土层，且Nb≥Ncb
式中：Nb=γhSub；
Ncb=5.14；
γ为土的重度，h为开挖深度，Sub为土的不排水抗剪强度。
此外，国内外的许多学者对基坑工程中的变形问题有更为深入的研究，本文不一一赘述。[3]
2.桩施工
桩按照施工方法可分为挤土桩、部分挤土桩和非挤土桩3大类型，再细分桩的施工方法超过300种。挤土桩通常是指预制钢筋混凝土桩、木桩、沉管灌注桩等；部分挤土桩如开口钢管桩、H型钢桩等；非挤土桩如钻孔灌注桩、挖孔桩等。
挤土桩会对土体产生压密或者挤开，从而使土体产生隆起和水平位移。桩周围土体变化如下图所示。
（a）砂性土（b）粘性土
图2.1 桩周土体变形图
许多研究者对挤土桩周围土体的隆起量与桩压入土体内的总体积之比作为度量，如下式所示：
平均隆起量=
式中：排土量占整个桩的体积百分比。
Avery&Wilson（1950）测得为60%；Orrje&Broms（1967）发现钢筋砼预制桩在灵敏的软粘土中排土量为30%；Adams&Hanna（1971）发现，H型钢桩压入较硬的土体中时为100%；Hagerty&Peck（1971）发现不敏感粘土中为50%。
关于土体的侧向位移，学者们（Hagerty&Peck，1971；Cook&Price，1973；Randolphetal，1979）普遍认为，土体的侧向位移随着距桩中心的距离变大而减小，并且呈指数形式的变化规律。
钻孔灌注桩为非挤土桩的典型代表。钻孔灌注桩使用正（反）循环钻机在岩土质地基中钻凿成孔后,在桩孔中下入钢笼后浇筑混凝土成桩，钻孔灌注桩无挤土效应，且施工噪声较小，对周围环境影响不大。
3.工程施工过程中采取的保护措施
3.1.基坑开挖
(1) 在围护设计开始前，对临近天然气管线的线路走向及埋设深度进行详细的物探，取得详尽的地下天然气管道资料，查明天然气输气管道及通信光缆的具置和埋深。
(2) 分析深基坑施工引起的地表沉降量和支护墙体的侧向位移，计算它们所引起的邻近天然气管线的竖向位移与水平位移。
(3) 天然气管线竖向位移与水平位移须在规定的限值内，若超过规定的限值，则需通过改变支护类型、增加锚索道数等方法减少地表沉降量和降低支护墙体的侧向位移以保证邻近管线位移满足限值的要求[3]。
(4) 在基坑工程施工时，应由建设方委托具备相应资质的第三方对基坑工程实施现场监测。设计时应适量布置监测点，对天然气管线的沉降及位移进行监测。[4]
3.2.桩施工
在桩基设计开始前，对临近天然气管线的线路走向及埋设深度进行详细的物探，取得详尽的地下天然气管道资料，查明天然气输气管道及通信光缆的具置和埋深。在设备、地质等各方面条件适合的情况下，尽量选用非挤土桩，以减少对周围天然气管线的影响。若选用挤土桩，需精心安排施工方案和合理采用各种有效措施，来减少其施工过程中对周边天然气管道的影响，具体措施如下[4]
(1) 预钻孔取土成孔后打桩：预先在桩位处钻孔取土，来抵消一部分桩的挤土量，减少周围土体的挤压力及扰动。
(2) 帷幕保护法：在桩和管线之间一定的宽度和范围内设置隔离帷幕，以隔离打桩引起的土移。
(3) 控制施工方式：合理的安排沉桩顺序，以及合理的控制沉桩速率。
(4) 施工监测：同样，在桩基施工时，应由建设方委托具备相应资质的第三方对桩基施工实施现场监测。设计时应适量布置监测点，对天然气管线的沉降及位移进行监测。
The impact of engineering construction to the nearby natural gas pipelines
Abstract：The paper analyzed two common construction methods which foundation excavation and pile foundation construction may cause security implications to gas pipeline nearby through the existing theoretical approaches. And for these adverse effects, put forward some general protection measures in the engineering construction.
Keyword：Natural gas pipelines, Foundation excavation, Pile foundation construction
参考文献：
[1]余志峰, 张文伟, 张志宏, 张弥, 王成. 我国天然气输送管道发展方向及相关技术问题[J], 油气储运, 2012,31(5):321-325.
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关键词：天然气长输管道；站场选址；工程设计
中图分类号：F407 文献标识码： A
某省在建的天然气管道项目是该省投资集团与中国石化集团合资建设的省部级重点工程，天然气长输管道的全长660km，输气能力为56×108m3/a，管径规格为508mm，输气压力为8.0MPa。输气管道所经过的地层大多都是经过强风化的花岗岩，主要矿物成分为长石与石英，节理发育其且块状构造。地层的节理面被铁锰等矿物质质浸染，岩芯发生破碎，导致管道线路的施工较为困难。且该地区铁路、公路以及高速公路的穿越频率非常高，使用定向钻、开挖施工的成本相对高。同时该输气管道线路的输气站场以及截断阀室非常多，给项目建设带来一定的难度，也对建设的工程技术提出了更高的要求。同时，天然气在管道流动的过程中，其压缩机的耗能高，需要消耗输气管道中气体的3%-5%，是一笔非常大的经费。所以，当前有必要从运行成本的角度出发，对输气管道的运行参数和站场布局进行优化研究。
1、天然气长输管道穿越方式的选择
穿越方式根据当地的地址地形特征进行优化选择，具体见表1.
表1 天然气管道的穿越方式
1.1选择水平定向钻
1.1.1导向系统的选择 在使用水平定向钻实施穿越施工期间，导向系统的好坏与工程施工的质量密切相关。DX水平定向钻系统是非常完整的导向信息系统，包含有有限探测器、信号发送处理装置等，能够智能化的显示出钻头的方位、深度、面向角等相关信息，可以帮助工程施工顺利进行，不但可以有效的提高施工质量，同时能够实现长输管道的穿越。
1.1.4使用定向钻过程中需要注意的问题 首先不能将整个穿越管使用水平定向钻敷设在卵石层当中，当只有穿越的钻两岸相应厚度的卵石层，可以使用套管、固结以及开挖的方式进行水平定向钻管道的敷设工作；当穿越河流、湖泊等水域时，穿越管道的管顶埋深距离至少距离地面18m。
与传统的开挖技术相比，顶管技术具有以下4个优势：对于交通、环境、建筑物基础等产生的破坏较小；能够在湖泊、河流等区域使用非开挖顶管技术实现施工；对埋深、铺设方向的控制性好；能够产生较好的经济与社会效益。相关资料表示，施工区域在城市中且管线的埋深较大的情况下，使用顶管施工是一种经济、高效的选择。
2、优化天然气长输管道的站场选址
优化设计必须从经济的角度考虑，长输管道在设计使用寿命的期限中产生的总费用包含有管道线路与压气站的投资和运行费用。其中前者包含管材、敷设、管道防腐、附件以及压气站的投资等；后者则是指长输管道的维护与修理产生的费用，在设计期间需要同时对这两种费用进行考虑。根据该原则，根据其等额年制费用为优化的目标。由于资金具有时间价值，单位的投资费用与单位运行费用是不等值的，为了让两者的价值相当，需要将投资费用与运行费用按照一定的年利率折算，其总折算费用为：
：输气管道的年折算费用；：投资费用；：压气站初始投资费用；：输气管道年经营费用；：等额支付系列资金恢复系数。
优化目标为在保证管道终端气体产生的压力位预定值的前提下，优化计算出设计参数与运行参数，使总折算的费用为最小。
1.天然气长输管道
天然气是一种清洁廉价的优质能源，在世界各国的应用都在大幅度上涨。但是，天然气的分布地区大部分是在环境恶劣、交通不发达的地区，而它的使用地区主要是在城市和工业区，所以，天然气的运输成了一个棘手的问题。而长输管道的运用恰好保证了天然气从生产到运输这个环节的实现。
虽然，长输管道能够有效的运输天然气，但是，在运输过程中，也存在一些能源的消耗，经济性不好。长输管道对天然气的能耗体现在两个方面，分别是直接能耗和间接能耗。直接能耗是由压缩机组、管道阻力、设备阻力等引起的能源损耗。间接能耗是由天然气放空、泄露等引起的能量损耗。其中，直接能耗是不能避免的，它只能通过改进工艺，采用新设备、新技术等来降低。而间接能耗是能够避免的。由于降低天然气长输管道的能耗能有效的提高运输运输效率，降低运输成本，所以，在长输管道方面采用一些节能降耗措施是十分必要的。
2.设计节能
2.1系统工艺设计的优化
在目前管道大发展阶段及以后的管道建设和运行中，很难有单一输气管道独立运行，基本形成区域管网系统。在新管线设计时，必须既满足新老管线系统安全可靠供气，又能达到新建系统投资最省，运营费用最低的效果。
要实现上述功能，使系统构成最优化，必须将新老系统有机结合，构成一个完整的可以实现灵活调配的管网系统，进行工况模拟计算、分析，对管网系统构成方案进行优化，才能实现在充分利用己建设施的基础上，新建系统投资省、安全、环保和节能的目的。
2.2管道内涂层设计节能分析
天然气在输送过程中，要克服管道摩阻。影响摩阻的主要因素是管内壁粗糙度。在输送量和出口压力一定时，内壁粗糙度越大，输送压降越大。管道内涂层技术在可以有效防止管道内腐蚀发生的同时，也是提高输量的有效手段，尤其是对长输输气管道更显著。实际检测表明，内涂层能够使管道的输气量提高4%～8%。输气管道采用内涂层，可以使管道内表面光滑、降低粗糙度、减小水力摩阻系数，从而达到提高管道输气量；在相同输气量条件下，可以降低压缩机需用功率，既能减少机组建设的投资费用，又能减少投运后压缩机的能耗费用和维护费用。
如果从经济性方面考虑，是否采取内涂层需要将管道全生命周期发生的费用合并计算。如果从节能减排方面考虑，采用内涂层后将扩大压气站的间距，减少压气站的数量和总装机功率，从而降低燃料动力消耗。
2.3合理选择压缩机组类型
压缩机组是压气站乃至长输管道的心脏。压缩机组的原动机比较常用的是电动机和燃气轮机。因电动机和燃气轮机在机组效率和燃料排放折标煤系数上差别很大。因此，在充分考虑压气站当地能源供应的情况下，如何选择原动机的类型达到节能减
3.天然气长输管道运行节能
3.1管道运行优化
天然气管道的优化运行就是在管道系统物理参数已经确定的条件下，根据气源的供气情况和各用户的用气情况，对管道系统的运行参数进行优化，既能满足安全平稳输气和供气，也能使管道总的燃料动力费用最低。由于优化的目标函数是以管道总能耗或者总功率最低，所以对于长输管道来说，管道的优化运行是管道企业最大的节能技措。管道优化运行的影响因素较多。目前国内常用离线模拟软件TGNET、SPS进行优化运行分析。通过SCADA系统将实际能耗数据在线采集上来，与方案进行对比分析，及时调整运行方案。
3.2采用先进的输送工艺
当前，最先进的输气工艺是指高压输气和富气输送。高压输气使天然气的密度得到保证，高密度降低了天然气的流速，从而减小了天然气与管壁之间的摩擦力，降低了能耗，并且高密度也增大了天然气的可压缩性和压缩效率，从而使得压缩能耗和压气站功率都得到降低；富气输送是指通过在输送的天然气中加入密度较大的气体来提高输送气体的密度，从而降低气体流速，降低摩擦，提高输送效率，它的原理同高压输气相似，都是通过增大密度来达到降低能耗的目的，在富气输送中，常常加入的气体为乙烷、丙烷等重组分。
3.3提高压缩机的运行效率
压气站的运行费用占管道总运营费用的50%左右，压缩机及其配套的原动机的能耗占压气站运营费用的70%以上，占长输管道能耗费用的96%左右。因此，提高压缩机组的效率将是降低输气能耗的重要措施。各类型机组在满负荷时，电驱机组的效率为70%～85%，燃驱机组的效率为25%～40%。虽然机组的效率均在正常范围内，但是效率相对低的压缩机组就有节能的空间。压缩机组在非满负荷的情况下，通过提高入口压力和调整压缩机余隙达到提高运行效率降低能耗的目的。
3.4减少天然气放空
天然气长输管道在运行过程中，由于各种原因需要进行天然气放空，如压缩机的启停放空、管线施工放空、站场设备的维检修放空以及紧急情况的应急放空等。在生产运行过程中，通过合理安排管道施工作业方案和优化压缩机的启停，减少放空的次数并尽可能降低放空压力，使放空量减少。
3.5防止天然气泄露
（1）加强对管道的防腐工作；
（2）对管道定期进行检测，整改或者更换有缺陷的管段；
（3）对工作人员进行专业施工培训和设备操作培训，提高员工的技术水平，降低人为损先
（4）完善相关制度，对破坏管道的不法分子进行严惩；
（5）设立灵敏的检测系统，快速准确的找出泄漏点。
4.结束语
天然气长输管道的节能降耗是我们所面临的一个长期而重要的任务，节能降耗的技术也在不断地发展与进步。因此，管道企业一方面要积极采用国内外先进的输气工艺和节能降耗的技术、设备，如使用管道内涂技术；引进先进的管理检测系统，防止天然气泄漏，调整工艺设备使其在合理的工况下运行；选用新的增压效率高、节能性能好的压缩机组和密封性能好的阀件。另一方面则要提高员工的节能意识，增强其工作责任心，提高其技术素质，防止出现人为误操作。
参考文献
[1]陈绍凯.高压天然气管道压力能的回收与利用技术[J].油气储运，2009.
【关键词】天然气战略 绿色低碳转型 “十三五”规划 2030碳峰值
【中图分类号】 P744.4 【文献标识码】A
【DOI】10.16619/ki.rmltxsqy.2016.22.006
2014年，国务院了《能源发展战略行动计划（2014～2020年）》，提出控制消费总量和优化能源结构的目标，要求2020年一次能源消费总量控制在48亿吨标准煤左右，控制煤炭消费并积极发展清洁能源。到2020年，非化石能源占一次能源消费比重要达到15%，天然气比重达到10%以上。此后，2015年6月，国务院又了《中国国家自主贡献（INDC）》方案，其中明确提出，到2020年，单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40%～45%，到2030年，二氧化碳排放达到峰值。由此可见，绿色低碳能源转型的大势已经确立，具体时间点也已明确，而天然气在这个过程中将发挥越来越重要的作用。因此，本文首先介绍了我国天然气供需关系，并基于优化模型模拟了未来发展趋势。另一方面，天然气产业链存在着阻碍消费市场快速扩大的问题，因此，本文随后介绍了我国天然气市场改革情况，并基于博弈模型重点分析了价格机制改革和基础设施第三方准入放开的政策。目前，我国有30%的天然气依靠进口，而随着天然气行业快速发展，这一比例将持续上升，国际合作至关重要。因此，本文接下来分析了在“一带一路”战略背景下，作为先行和引领的油气行业如何在软实力方面更顺利地进行国际合作，确保天然气供应安全。最后，本文总结了上述供需展望、市场改革和国际合作三个方面，并做了综合分析。
天然气供需分析
供给分析与预测。我国天然气市场尚处在早期快速发展阶段。2000年，我国天然气市场进入快速发展期，2013年以前，由于宏观经济的带动以及环保政策引导等因素，天然气消费量以每年17%的速度增长，我国已成为世界第三大天然气消费国。2014年，中国经济发展进入“新常态”，经济增长速度总体放缓，加之原油和煤炭价格下跌等因素影响，天然气市场需求增速放缓，但天然气销售量总体仍呈快速增长趋势。2015年，中国天然气产量达到1350亿立方米，进口量614亿立方米，消费量1932亿立方米，在一次能源中的占比到达了5.9%，但距世界平均24%、美国的30%、日本的25%、英国的33%、意大利的36%、俄罗斯的53%，还有巨大差距。随着环境问题的日益严峻，作为清洁能源，天然气成为我国治理雾霾问题的重要资源，也是未来能源结构朝绿色低碳化发展的中坚力量。
我国国内天然气生产供应80%来自塔里木、川渝、鄂尔多斯和海洋四大产区。管道进口气主要以土库曼斯坦为主，少量从乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦、缅甸等国家进口。管道通道包括中亚天然气管道、中缅天然气管道以及新疆广汇进口管道。海上LNG来自卡塔尔的占比34%，来自澳大利亚、印度尼西亚、马来西亚三国的占比约50%，另外不足20%来自也门、尼日利亚、赤道几内亚和阿尔几内亚等地。2014年5月，中国石油天然气集团和俄罗斯天然气公司签署了《中俄东线天然气购销合同》，双方约定自2018年开始，俄罗斯每年通过中俄东线天然气管道向中国供气380亿立方米。自此，我国天然气四大进口通道战略格局初步形成，包括西北中亚管道气进口通道、东北中俄管道气进口通道、西南中缅管道气进口通道和海上LNG进口通道。
近年来，非常规气发挥着越来越关键的作用。其中，页岩气主要来自中石化涪陵地区和中石油威远地区。2014年底，全国页岩气产量共13亿立方米，2015年，全国产量高达44.71亿方，同比增长200%以上。国家能源局2016年9月印发的《页岩气发展规划（2016～2020年）》提出，在政策支持到位和市场开拓顺利的情况下，2020年力争实现页岩气产量300亿立方米，2030年实现页岩气产量800亿～1000亿立方米。我国经济发展的新常态将推动能源结构不断优化调整，天然气需求将持续增大，@为页岩气大规模开发提供了宝贵战略机遇，但同时也要注意，我国页岩气产业发展仍处于起步阶段，来自资源、技术、资金和环境方面的不确定性因素也较多。
全球天然气正在进入黄金时代，我国正逐渐形成国产常规气、非常规气、煤制气、进口LNG、进口管道气等多元化气源供给，以及“西气东输、北气南下、海气登陆、就近供应”的供给格局。文献1中，笔者研究团队基于TIMES模型对2030年前我国油气行业发展趋势进行计算。在低碳减排情景下，到2020年，我国天然气消费将实现总规模3600亿～4000亿立方米。常规天然气供应平稳增长，2020年全国常规天然气产量将达1700亿立方米。非常规天然气中，页岩气和煤层气预计实现规模400亿～600亿立方米。
需求分析与预测。在天然气需求不断增加的同时，天然气消费结构也从以工业燃料和化工为主向多元化发展。2000年以前，中国天然气消费以化工用气和工业燃料用气为主，城市燃气和发电用气仅占较少部分。随着长距离输气管道的建成投产，天然气消费区域从油气田周边地区向经济发达的中东部地区扩展。根据文献2，在2014年，我国城市燃气天然气消费量为710亿立方米，占比38.8%；发电用气270亿立方米，占比14.8%；工业用气560亿立方米，占比30.6%；化工用气290亿立方米，占比15.8%。而世界平均天然气40%用于发电，发电用气在美国、日本和韩国占比都在50～60%。由于我国煤炭资源占据主导地位，天然气在发电方面一直都不是重点发展领域。而随着供给宽松、气候协定的签订、绿色低碳能源转型趋势的确立、全球经济电气化程度提高和环保要求不断提升等因素，工业和发电的天然气消费将快速增长，特别是在发电的燃料结构中，天然气比重将进一步提升，发电将成为世界天然气消费增长的主要驱动力。但在我国，天然气发电能不能发展还存在一定的不确定性，发电用气量主要取决于国家能源价格体系能否理顺，天然气发电的清洁属性价值能否得到体现，而这取决于天然气和电力双市场改革的进展。
供需情景模拟与分析。我国的天然气供给形式与格局已基本确立，天然气消费的重点行业也已经被圈定，而最重要的问题是要考虑各种不确定性的供需匹配以及动态发展与调整。在文献3中，笔者的研究团队构建了天然气供需分析优化模型，基于地理信息系统将各个大型气田、LNG终端和管道气接入点都定义为供给节点，每个省都定义成一个消费节点，整体形成了一个天然气供需的复杂网络。基于该网络，构建线性供需动态优化模型，求解多期的、总成本最小的、满足需求的供给方案。输入参数主要是各个气田的生产成本、LNG及管道进口价格、节点之间的传输容量和成本、各个需求节点的需求量等，而输出结果不仅包括总供给成本，还包括了全国整体的供给方案、天然气整体流向和数量、基础设施开发规划和地理布局。基于模型本身，根据国内页岩气开发成本、国外进口管道气和LNG价格、中缅管道等重要能源通道发生问题等多个不确定因素设定不同情景并展开分析，最终得到了不同情景下的总成本、基础设施布局和能源流向等结果。具体而言，国内页岩气生产成本能否降低、国外进口天然气价格是否走高以及进口通道（例如中缅管道）是否会发生动乱是最为关键的核心因素。即使国外进口气价格低，国内页岩气也应投入一定资金维持产量来应对可能的变故。由于我国主要消费地在东部地区，如果进口气价格走高，从西北和西南管道进口的天然气受到的影响更大，因为加上国内的传输成本，西部进口气价格和东部海上进口的LNG相比没有经济竞争力。
中国天然气产业改革
定价机制改革。受宏观经济和产业发展机制的影响和制约，我国天然气消费在2014年的增长率从上一年的两位数降至8.6%，2015年大幅降至3.3%。以这种增速，很难完成2020年天然气一次能源占比达10%的规划目标。而如上文所述，在我国，天然气占一次能源消费总量的比重与世界平均水平及一些主要国家都相差很远。我国天然气消费放缓的主要原因是天然气相对于煤炭成本过高，因此以气代煤受到经济性的严重制约。高价的原因一方面是我国价格机制和监管的问题，地方的输配气成本是能否降价的关键。另外，对居民用气的交叉补贴行为，增加了工业、发电等经济承受能力较低的用气行业的成本，不利于天然气市场的大规模推广。近年来，相对富裕的东部沿海地区正在大力推进电力结构清洁化，沿海多个省份禁止新上燃煤电厂，努力发展天然气发电。然而，随着近两年国内天然气价格的接连上涨，天然气电厂的上网电价却调整不到位。天然气燃料成本占天然气电厂主营业务成本的80.0%以上，燃料成本已超过现行燃机上网电价，客观来说，目前天然气发电存在亏损，有气价较贵的原因，也有国内电力价格体制尚未市场化的原因。天然气清洁低碳，对雾霾治理有很大的作用，具有巨大的环境正外部性，同时天然气发电启动速度快、适合调峰。而目前各种发电燃料并没有体现出包括资源稀缺、环境正外部性在内的真实成本，天然气发电的环境效应以及调峰效应的价值没有得到充分认定。因此，基于市场机制推进天然气电力的发展，应理顺天然气、天然气发电、电网以及环境的关系，体现其调峰作用和环保价值。
在文献4中，笔者团队完成了天然气发电经济竞争力理论研究。在我国天然气、电力双市场改革的情况下，天然气大用户直供降低了价格，电力实行实时定价的方式突出了天然气电力调峰的优越性，同时考虑通过环境税、碳税等经济方法补贴天然气电力的环境正外部性，那么天然气发电就会变得更有竞争力。在研究中，基于我国天然气产业状况与博弈理论构建了中国天然气电力市场的博弈模型，然后基于模型设计了五个不同情景以定量测算碳排放税、环境补贴、能源市场化改革等政策对天然气发电竞争力的影响，并对相关参数进行敏感性分析，得到了在各个政策情景下中国天然气发电的经济竞争力水平，分析了各个关键政策在提高天然气发电竞争力方面发挥的重要作用。具体而言，在只考虑煤电和气电的市场中，市场化改革可以使天然气发电比例增加至5.49%；政府对发电厂征收100元/吨・CO2的碳排放税时，可使这一比例增加至7.66%；当政府给予发电厂的燃气发电134元/MWh的环境补贴时，天然气发电比例将增加至15%；最后，在总结了上述分析的基础上，研究得到了以下结论：在基于市场定价机制和相应的财税、环境政策条件下，天然气发电在我国能源市场改革背景下将具有足够经济竞争力。
基础设施的第三方准入。除了价格机制改革，我国天然气产业改革的重点还包括对基础设施第三方准入的放开。2016年10月底，中石化《中国石化油气管网设施开放相关信息公开公告》，将旗下原油管道、天然气管道以及液化天然气进口终端等全部管网资产信息毫无保留地公之于众，为国家能源局三年前提出的《油气管网设施公平开放监管办法》开了头炮。此次中石化彻彻底底“坦白”了相关“家底”，并列出了详尽的接入技g标准、使用价格以及申请条件。
我国市场与天然气产业成熟的欧美国家相比，基础设施容量非常有限，因此，应在扩大基础设施建设的同时开放第三方准入。针对这一问题，首先要考虑如何促进基础设施建设，而后要考虑所有权和经营权的确立。而对于是否能基于市场机制扩建容量，主要取决于相关政策。2016年10月15日，国家发改委印发了《国家发展改革委关于明确储气设施相关价格政策的通知》，进一步明确了储气服务价格、储气设施天然气购销价格的市场化改革举措。明确储气设施价格市场化政策，有利于调动各方投资建设储气设施的积极性，提高冬季市场保障能力；有利于引导下游企业降低冬季不合理用气需求，确保供气安全。同时，也为倒逼体制改革进一步铺路，鼓励城镇燃气企业投资建设储气设施。城镇区域内燃气企业自建自用的储气设施，其投资和运行成本纳入城镇燃气配气成本统筹考虑，并给予合理收益。
在文献5中，笔者的研究团队在我国天然气定价机制改革的大背景下，基于我国天然气市场的具体情况，应用非合作博弈理论分析了天然气储气库的最优开发策略与运营模式。研究提出的博弈分析定量模型克服了原有的天然气储气库开发、运营、定价研究以定性分析为主、缺乏模型支持的问题。分析结果显示，当储气库非独立运营时，第三方准入会促使垂直一体化经营的生产商修建更多的储气设施，储气库最优容量将扩大为原来的1.2倍，同时消费者剩余增加了25%，社会总福利增加9%。当储气库独立运营时，储气库最优容量增加至一体化经营时的1.6倍，社会总福利增加44%。由此可见，储气库独立运营能有效刺激天然气下游市场需求，缓解冬季用气紧张。但不能忽视的是，我国储气库独立经营不可一蹴而就，需要漫长的转变过程，应分步进行、逐级递进。此外，储气库建设投资成本高、回收周期长，部分投资者无法承担如此大的风险。储气库独立运营在实施过程中还存在许多现实问题，如融资、储气费的确定等。因此，国家在施以政策法规加以引导的同时，应鼓励储气库投资主体多元化，正确引导中小型企业投资储气库建设，建立有效的风险规避体系。
天然气国际合作
目前，我国天然气供给30%来自海外进口，天然气国际合作是整个“一带一路”国家大战略的先行和引领，是国家首要发展的战略性产业。而油气合作除了上游探勘开发、中游的储运和通道以及下游的销售等业务合作外，还要研究业务以外的因素：沿线国家的地缘政治、济文化、教育交流等方面，从而增加我国与沿线国家打交道的软实力，进而保障上述的各种业务合作更加顺利地开展和进行。
因此，基于沿线国家地缘政治和国情分析的天然气合作战略研究至关重要。笔者的研究团队对天然气国际合作的软实力研究关注了以下内容：第一，“一带一路”天然气合作的整体国际背景，包括政治发展趋势、政治地缘板块和“一带一路”与历来对外经济合作项目的对比，梳理“一带一路”油气合作的国家大背景以及发展趋势；第二，“一带一路”沿线关键国家具体的地缘和国情，包括中东、南亚和中亚俄罗斯。中东包括沙特、伊朗和伊拉克；南亚主要是巴基斯坦、缅甸和马六甲相关国家；中亚主要是哈萨克斯坦、土库曼斯坦等，同时对上述国家分类总结和对比；第三，针对各种油气合作相关制度和机制开展深入研究，包括安全保证机制、经济金融机制和法律法规机制。可通过最终形成综合、完善、规范的《亚洲能源》来全面确保我国与“一带一路”沿线国家在油气合作中的人身和财产安全，从而在法律和制度层面保障业务合作的顺利开展；第四，国际油气合作的配套文化、教育和交流的软实力，包括如何在与沿线国家的合作中，增加中国文化价值和经济理性的宣传，如何培养来自沿线国家的留学生，以及如何使中国学生更好地服务于“一带一路”油气合作。同时，服务“一带一路”的需求也倒逼文化宣传和教育国际化的发展与转型。基于上述四个方面，需要总结我国与沿线国家基于“一带一路”战略开展天然气合作的各种风险和机遇。
结语
随着全球能源消费低碳化的趋势日益强烈，环保压力不断增加，天然气将进入黄金发展阶段，成为使全球能源由高碳向低碳转变的重要桥梁。然而，天然气在我国的发展并非一帆风顺，从上游的勘探开发、进口到中游的储运以及下游的分配和消费都充满了挑战和问题。因此，本文对我国天然气发展战略展开了全面研究和分析，为制定天然气发展战略和相关政策提供了有力的决策支持。
本文具体包括三个方面：第一，首先介绍了我国天然气供需基本情况，强调了近十几年来天然气市场的快速成长以及未来的预期增加。目前，我国正在逐渐形成国产常规气、非常规气、煤制气、进口LNG、进口管道气等多元化气源供给，以及“西气东输、北气南下、海气登陆、就近供应”的供给格局。同时，天然气市场也存在着许多不稳定因素，例如国有非常规气开发技术、进口天然气价格以及天然气通道安全方面的不确定性。本文基于优化模型的情景模拟，全面分析了天然气供需情况、能源流向和能源安全影响。第二，近两年，随着宏观经济发展速度放缓和市场机制的阻碍作用，天然气消费增长速度大幅回落。为了落实2020年天然气发展目标，天然气价格的市场化改革将继续推进，市场在天然气价格形成中的作用将进一步增强。按照国家“监管中间、放开两头”的价格管理思路，包括各省门站价在内的各种气源价格管制将逐步取消，产业链两端的价格将完全由市场供需决定。在此背景下，我国天然气、电力双市场改革不断推进，天然气的大用户直供降低了价格，电力实行实时定价的方式突出了天然气电力调峰的优越性，同时考虑通过环境税、碳税等经济方法补贴天然气电力的环境正外部性。在上述条件下，笔者应用博弈理论模型分析天然气发电的经济竞争力。而与此同时，如何进行天然气产业改革，如何在促进我国基础设施发展的同时，开放第三方准入以促进产业发展成为重要问题。本文以储气库为例，基于博弈理论模型分析了第三方准入和储气库完全独立对天然气产业的促进作用。第三，目前我国天然气供给30%来自海外进口，而天然气国际合作是整个“一带一路”国家大战略的先行和引领，是国家首要发展的战略性产业。而天然气的国际合作除了上游探勘开发、中游的储运和通道以及下游的销售等业务合作外，还需要研究业务以外的因素：沿线国家的地缘政治、经济文化、教育交流等方面，从而增加我国与沿线国家打交道的软实力，进而保障上述的各种业务合作更加顺利地开展和进行。因此，本文介绍了基于沿线国家地缘政治和国情分析的“一带一路”天然气合作战略研究。
（本文系笔者主持的国家能源局发展规划项目“2030年能源生产和消费革命战略实施方案”、中国石油天然气集团公司政策研究项目“2030年前石油天然气行业发展趋势”和中国工程院重点项目子课题“基于沿线国家地缘政治和国情分析的一带一路油气合作战略研究”的阶段性成果，项目批准号分别为201608、中油研20150114、2014-XZ-32-7；中国石油大学（北京）中国能源战略研究院博士研究生王歌、李彦和陈思源对此文亦有贡献）
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责 编M戴雨洁
关键词：新农村；天然气；供热方式；农村能源结构；生态环保 文献标识码：A
中图分类号：TK229 文章编号：1009-2374（2017）05-0112-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.05.054
r村通天然气将因地制宜采取三种以下方式：（1）现有或规划了天然气管道的，接通管道天然气（以下简称“PNG”）；（2）无管道气源但道路交通状况较好的，采用压缩天然气（以下简称“CNG”）供应或液化天然气（以下简称“LNG”）点供；（3）无管道且道路状况不佳的山区将供应液化石油气。供热方式有集中锅炉房供热和分户式壁挂锅炉供热两种方式。
分户式壁挂采暖炉供热方式以它的科学性、先进性和经济性，一改我国几十年不变的传统集中供热方式，越来越受到广大消费者的青睐，短短十几年时间内就已在全国供热地区迅速推广普及，并得到了专家的高度认可和国家政策的有力支持。那么与集体供暖相比，分户独立采暖的优势在哪里呢？以某市某区新丰村315户燃气供热项目为例，用PNG、LNG、CNG为气源进行分析比较，供参考。
1 比较原则
（1）相同的供热面积、相同的供热需求；（2）按目前当地公布市场价格计算。
2 PNG、CNG、LNG基本参数
（1）管道天然气的发热值为34.41兆焦/标准立方米。管道天然气的价格为2.376元/标准立方米，价格为发改委定价，价格较为稳定，波动不大；（2）压缩天然气的发热值为34.41兆焦/标准立方米。压缩天然气的价格为3.31元/标准立方米，价格为发改委定价，价格较为稳定，波动不大；（3）液化天然气的发热值为33.71兆焦/标准立方米，液化天然气的价格为2.3元/标准立方米，价格受市场供需的影响，波动较大。
3 工艺介绍
（1）集中锅炉房供热是以集中燃气锅炉为热源。以热水作为热量交换源，通过热网管道向新丰村居民供热的方式；（2）分户式壁挂采暖炉供热是以每户为单位，不通过热网管道，以热水作为媒介，以天然气为燃料加热媒介通过散热器散发到空气中或辐射出来，达到供暖的目的；（3）管道气的工作原理。从市政中压天然气管道开口，敷设中压天然气管道支线至新丰村规划红线内，选择合理位置放置中低压区域调压柜，经中低压区域调压柜调压后，将低压天然气输送至新丰村庭院天然气管网中，通过低压庭院天然气管网将天然气输送至每家每户；（4）CNG撬装站的工作原理。首先用高压软管与CNG槽车连接，压缩天然气通过球阀和高压切断阀、过滤器进入一级换热器，经过一级电加热器内对天然气进行升温到60℃～70℃，在经过一级调压器调压到1.0～4.0MPa，再经过二级电加热器对天然气进行升温到60℃～70℃和二级调压器调压至中压A，通过流量计计量，通过中压管道输送至中低压调压柜进行调压，最后由管道送至用气点。调压站内的各级气体压力、流量、温度、水的温度、阀门的控制及两路（一开一备）之间的切换均由控制系统进行连锁控制。CNG撬装站流程图见图1所示；（5）LNG撬装站的工作原理。LNG由低温罐车运到气化站停车位处，连接槽车与气化撬直接的液相、气相金属软管，先通过卸车增压器给低温罐车升压，利用压力差将低温罐车内的LNG送入撬装站低温储罐内。低温储罐中的LNG再经卸车增压器压入主气化器。在主气化器中，LNG与周围空气通过热交换发生相变成为气体，并吸热升高温度，使气体温度维持在5℃以上，当出口温度达不到5℃时，启动复热器对管道内气体进行升温使管道内天然气维持在5℃以上，然后经过滤、调压、计量、经燃气管道送入用气设备。LNG撬装气化站流程图见图2所示：
4 投资费用比较（万元）（供热面积为30835平方米）
分户供气取暖基础设施投资包括燃气庭院管网及配套供气设施费用、分户式壁挂采暖炉设备及安装费用、其他费用（设计、监理）；集中锅炉管道气取暖基础设施投资包括供热管道庭院管网及配套供热设施费用、集中锅炉房取暖设备及主体费用、锅炉房燃气管网及配套供气设施费用、其他费用（设计、监理）；集中锅炉LNG（CNG）供应取暖基础设施投资包括供热管道庭院管网及配套供热设施费用、集中锅炉房取暖设备及主体费用、LNG（CNG）撬装供气站及配套供气设施费用、其他费用（设计、监理）。通过计算上述投资费用得出总投资费用表进行分析比较，不难看出分户式壁挂采暖炉供热的投资费用是最少的，集中锅炉CNG供应取暖次之。具体数据见表1所示：
5 运行费用比较（万元/年）
集中供热面积为30835平方米需用5.6MW的常压燃气热水锅炉，每天运行10小时，供暖期为150天。管道天然气和压缩天然气的小时用气量为600标准立方米/小时，液化天然气的小时用气量为612标准立方米/小时，分户式壁挂锅炉的小时用气量为2.2标准立方米/小时，每天运行10小时，供暖期为150天。通过计算年用气费用、撬装气化（减压）站年运行费用及集中天然气锅炉房年运行费用得出年总运行费用表进行分析比较，不难看出分户式壁挂采暖炉供热的运行费用是最少的，集中锅炉管道气取暖次之。见表2所示：
6 总体费用比较（万元/年）
将总投资费用加到年运行费用中进行逐年比较。不难看出分户式壁挂采暖炉供热的运行费用是最少的，集中锅炉LNG撬装取暖次之。具体数据见表3所示：
7 安全性比较
（1）管道气PNG由于受到管道铺设的限制，应用起来不是很方便，但是是最安全的；（2）CNG为压缩天然气，一般的正常压力是指在20～25MPa。保存压力大，不是很安全，但是在常温下可以保存，保存设备不需要做保温隔热处理；（3）LNG的燃点是650℃，比汽油的燃点427℃和柴油的燃点260℃燃点高，因此LNG更难点燃；LNG的密度为0.47左右，气化后的密度只有空气的一半左右，因此稍有泄漏便很快扩散；LNG的储存压力低（0.3～0.7MPa），比CNG更安全。
8 结语
集中锅炉房供热与分户式壁挂采暖炉供热相比较：从安全性来看，分户式壁挂采暖炉供热方案大大优于集中锅炉房供热方案；从一次性投资上来看，分户式壁挂采暖炉比集中锅炉房供热少得多，为投资者节约了投资费用；从年运行费用上来看，分户式壁挂采暖炉比集中锅炉房供热少得多，为用户节约了使用费用；从节能减排上来看，分户式壁挂采暖炉比集中锅炉房供热损失小，节约资源，减少浪费。LNG、CNG与管道气比较：LNG、CNG比管道气初期投资少，后期运行费用远大于管道气，LNG、CNG气源没有可靠保障，LNG、CNG价格波动大，管道气供气安全性远优于LNG、CNG供气。综上所述，新农村以天然气为气源的供热方式中用管道天然气为气源的分户式壁挂采暖炉供热方案最优。
参考文献
[1] 陈敏，白丽萍，福鹏.天然气应急气源的探讨[J].煤气与热力，2005，（12）.
关键词: 天然气; 长输管道工程; 施工; 协调; 事前管理
中图分类号：P618文献标识码： A 文章编号：
天然气长输管道的标准化施工流程为，测量放线—作业带清扫—布管—组焊—管沟开挖—沟下焊—焊口检测—防腐补伤—电火花检测—管道下沟—管沟回填。长距离是天然气输气管道工程所有质量控制的最大难点，管道工程的特性决定了所有质量问题取决于整个管道施工质量最差的那一段。尽管很多工序都是标准化设置，但是，在实际工作中，由于施工单位利润最大化的要求，多工序复杂标准的情况下容易产生偷工减料现象。所以，过程控制是整个质量控制的关键。
1 清扫作业带
作业带清扫范围是根据施工条件计算出施工场地宽度为准的。征地协调是由施工单位负责的，若拨地时未能按照施工场地需要的宽度划定红线，将直接影响作业机械的工作。若土石方堆放场地与管道安装设置在同一侧的话，不仅极易造成滑坡、崩塌、破坏管道开挖沟槽的情况，还会造成机械进场困难，压塌沟槽的问题。
2布管
布管工序的质量是减少施工事故的重要保证，主要应保证管路铺设方向、坡度，防止造成路由改变，同时，注意管材防腐层和在装卸运输过程中的损坏。因此，生产物资管理是这个工序管材保护的关键，财务管理是掌握生产进度的关键。若发现布管时出现直管或弯头管材与设计不符，可以提示判断施工出现质量问题，如果立即查清原因，不仅可以避免事故，也能控制成本和质量。组焊是控制质量的重点，但不是关键点，关键点在于管材对接质量。焊接都采用自动焊接或者半自动焊接，所以焊接质量容易保证。只有通过管口对接质量，保证管路的方向和坡度，才能确保管线的路由和埋深。
3 管沟开挖
管沟开挖是管道工程的利润点，沟槽的深度、坡度、坡面以及土石方的开挖决定着后续施工安全、对管方向和埋深的保证及防腐层和管道的保护。因为土石方开挖一般是委托机械承包商进行的，开挖过程尤其需要重点监理，否则容易产生很多后续问题。对于特殊地质条件段，沟槽的开挖必须采取打桩，抽排和破碎工艺。若沟槽开挖质量不高，对下管以及管道保护都有影响。
4 测量放线
工序容易发生擅自更改路由，变复杂施工为简易施工的问题，对后续的施工工序的质量产生直接影响，具体表现为线路放线结果与图纸设计偏移太多，特别是对没有进行地形勘察的情况下发生事故的概率将大为增加。测量放线工序的关键点是线路转点的测设。放线结果直接与管材的弯头及管线的设计相关。如果弯头采购失控，使弯头转角与设计转角产生差异，铺设管线的方向一定偏移，或者放线结果发生偏移，即使弯头转角准确，也会导致施工线路与原设计线路完全偏离的问题。因此，在测量放线工序中事先就要检查管材弯头转角是否合格，保证放线结果达到精度要求。特别需要注意的是，若实际施工中弯头的使用数量超过设计数量时，一定存在某些路段路由更改的问题。
5 沟下焊接
沟下焊接质量控制在于管沟开挖，要创造良好的作业面，质量控制在于前一道工序。沟下焊接的质量关键点还是管道埋设，其中，管口对接和连头连接是关键。
6 无损探伤
焊口检测是焊接工序的最后检验关卡。焊口检测主要利用 X 光和超声波检测。焊口易出现质量问题是由于焊接要完成打底、填充、盖面 3 道工序，容易产生质量问题的关键还在于管口对接。坡口打磨的不好会直接导致对管质量问题。所以，施工准备是焊口质量的关键。因此，在焊接开始前就先应检查对管、坡口的准备质量，然后才能允许焊接。
7 防腐技术
（1）涂层防腐。用涂料均匀致密地涂敷在经除锈的金属管道表面上，使其与各种腐蚀性介质隔绝，是管道防腐最基本的方法之一。管道外防腐蚀层的选择应遵守以下原则：技术可靠性高，防腐蚀性好，具有较好的机械和绝缘性能，水渗透率低，耐阴极剥离性好，耐植物根穿刺，耐微生物侵蚀，与钢管粘接力强，易于补口、补伤等；经济合理，既能达到防腐蚀效果，又能节约费用；根据现有的技术设备及施工水平，能达到设计的要求，满足工程的需要。20世纪70年代以来，在极地海洋等严酷环境中敷设管道，以及油品加热输送而使管道温度升高等，对涂层性能提出了更多的要求。因此，管道防腐涂层越来越多地采用复合材料或复合结构。这些材料和结构要具有良好的介电性能、物理性能、稳定的化学性能和较宽的温度适应范围等。它分为内壁防腐涂层和防腐保温涂层。内壁防腐涂层是为了防止管内腐蚀、降低摩擦阻力、提高输量而涂于管子内壁的薄膜。常用的涂料有胺固化环氧树脂和聚酰胺环氧树脂，涂层厚度为0.038~0.2毫米，为保证涂层与管壁粘结牢固必须对管内壁进行表面处理。20世纪70年代以来趋向于管内、外壁涂层选用相同的材料，以便管内、外壁的涂敷同时进行。
（2）电化学保护法。将被保护金属极化成阴极来防止金属腐蚀的方法。这种方法用于船舶防腐，已有150多年的历史。1928年第一次用于管道是将金属腐蚀电池中阴极不受腐蚀而阳极受腐蚀的原理应用于金属防腐技术上，利用外施电流迫使电解液中被保护金属表面全部阴极极化，则腐蚀就不会发生。判定管道是否达到阴极保护的指标有两项：一是最小保护电位，它是金属在电解液中阴极极化到腐蚀过程停止时的电位，其值与环境等因素有关，常用的数值为-850毫伏（相对于铜-硫酸铜参比电极测定）；二是最大保护电位，即被保护金属表面容许达到的最高电位值。当阴极极化过强，管道表面与涂层间会析出氢气，使涂层产生阴极剥离，所以必须控制汇流点电位在容许范围内，以使涂层免遭破坏，此值与涂层性质有关，一般取1.20至2.0伏之间。
（3）改善金属的本质。根据不同的用途选择不同的材料组成耐腐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以增强钢的防腐蚀能力。
（4）杂散电流排流保护。管道沿线与高压输电线路近距离平行时，高压输电线、电气化铁路会对管道造成干扰，加剧管道的腐蚀。因此，管道应尽量远离交、直流干扰源。管线的排流保护，依据扰管道阳极区有无正负极变采用不同的排流方式，不变时采用直流排流，交变时采用极性排流，比较复杂时采用强制排流。待管道埋地后根据杂散电流的实测结果有针对性地采取有效排流措施，在杂散电流流出点安装成组锌阳极，通过玻璃钢测试桩与管道相连，以达到排流、减轻干扰的目的。
8 结语
随着我国经济的飞速发展，天然气使用范围更加广泛，天然气输送管道尤其是长输管道的防腐保护效果，直接关系到天然气输送的安全性和可靠性以及输送管道的使用寿命。因此，加强对天然气长输管道的防腐保护至关重要。天然气的安全很大程度上体现在管道的腐蚀控制与防护上，因此，必须加强用于外防腐涂层和内涂层的新材料开发，以及新设备、新技术的研究，以满足天然气管道建设的要求。
参考文献:
［1］ 周三多，陈传明，鲁明泓． 管理学———原理与方法［M］． 上海: 复旦大学出版社，2005．
［2］ 中国石油天然气管道局工程建设总公司． SY 0401-98 输油输气管道线路工程施工及验收规范［S］． 北京: 中国标准出版社，1998．
［3］ 中国石油天然气总公司． SY 0055-93 长距离输油输气管道测量规范［S］． 北京: 中国标准出版社，1993．
【关键词】：城市天然气；管网；设计
中图分类号：F407.22
1.科学合理规划管网的设计
1.1能源消费总量与用气量的预测
一个城市的年度能源消费总量主要受国民经济发展情况、人口、产值单耗、产业结构等因素的影响。这些因素均在不同程度上影响着城市能源消费总量的变化。一个城市国内生产总值、第二产业产值、第三产业产值对能源消费总量的影响，采用相关系数计算国民经济发展情况与能源消费总量之间的关系。并根据城市发展的历史能耗角度来预测规划年的能源消费总量。
1.2利用回归法分析城市天然气负荷
回归分析法是从研究天然气负荷与其影响因素的相关关系入手，通过回归分析建立回归模型进行负荷预测。该方法适用于中、长期预测，预测精度较高。
2.天然气管网管径的选择
2.1管段初始流量的确定
管段初始流量是在连枝流量一定的条件下，通过调用基本关联矩阵求解而得到的。所谓连枝，是针对环状管网而言的。如果把一个环状管网去掉某些管段后，该管网变成枝状管网，那么去掉的这些管段就称为连枝。连枝流量采用按照管段长度比例分摊原则确定。
2.2管径的初选
根据管段的计算流量和管段的单位压力降，可以计算机软件调用中的“初选管径”菜单进行管径的初选。单位压力降由从气源点到零速点的允许压力降与管路长度的比值确定，零速点的确定按照天然气总是从气源点流向最远点的原则确定。
2.3经济管径的选择
根据初始的规格化管径和管段的计算流量求解管段的压力降，并由气源点的压力求各个节点的压力，调用修正各节点压力，计算得出经济压降。根据此压降和计算流量，调用软件中的“管径优选”菜单进行管径优选。
2.4城市管道耐久性原则选择
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规范的某一功能要求，此特定状态称为该功能的“极限状态”，即“临界状态”。城市天然气管道耐久性作为一项功能，也存在着耐久性极限状态：承载能力极限状态和正常使用极限状态。对城市天然气管道耐久性寿命准则的合理选择是进行耐久性评估与寿命预测的重要前提。
2.4.1城市天然气管道反腐蚀性选择。因城市天然气管道属于半永久性设施，投产后维修或维护较难进行，故要求耐久性要好。在城市天然气管道表面涂敷防腐层就是为了隔绝腐蚀介质、切断腐蚀电池的外部电路，是城市天然气管道防腐蚀的第一道防线。采用城市天然气管道腐蚀寿命准则的理由，主要是考虑城市天然气管道开始腐蚀，在一定的腐蚀量和腐蚀时间下就足以使得城市天然气管道产生各种腐蚀缺陷。但是对大多数城市天然气管道而言，以城市天然气管道开始腐蚀作为寿命终止标准，显得过于保守，也是不现实的。
2.4.2管道承载力。承载力寿命理论是考虑城市天然气管道腐蚀引起的抗力退化，当城市天然气管道的承压能力下降到不足以抵抗城市天然气管道压力的荷载作用时，城市天然气管道就达到了承载力失效的状态，这一界限值作为城市天然气管道的耐久性极限状态。
2.4.3城市天然气管道裂纹尺寸与锈蚀量限值。在腐蚀和内压载荷波动等因素的共同作用下，城市天然气管道的裂纹将会加速扩展。裂纹尺寸与锈蚀量限值理论是以管壁裂纹尺寸或锈蚀量达到某一控制界限值所需时间作为城市天然气管道的使用寿命。裂纹尺寸限值通常指行业或企业等相关部门规定的临界值；腐蚀量限值通常用城市天然气管道截面的损失率来表示。该寿命准则仍然偏严，限值的确定依赖实际工程和专家经验，因而存在很大的人为主观性。当城市天然气管道发生腐蚀、疲劳开裂后还允许城市天然气管道有一定的工作能力，还不至于影响城市天然气管道的安全运行。
3.加强管网的反腐层等级的设计
聚乙烯类管道防腐层的普通级与加强级差别仅在于外层厚度的差异，胶粘带、环氧粉末的普通级与加强级差别也是类似，所有施工程序是完全相同的。其实管道防腐的主要费用存于施工程序设备摊销，材料用量是次要的。对于长输管道，选用普通级可以节省一定的材料投资，由于城市天然气管道通常较短，这种节省效果有限，相比于安全要求，应弱化这方面的考虑。
实际上，城市天然气管道周边往往存在强烈的杂散电流，对在役管道的开挖检测发现，许多腐蚀坑呈马蹄型并见金属光泽，削面虽有起伏，但手感光滑，边缘也较清晰，腐蚀产物为黑色粉末状，无分层现象，就是典型的杂散电流腐蚀。因此对于城市天然气管道，即使目前土壤环境中暂时没有明显的杂散电流，考虑到未来城市的发展，防腐等级设计还是普遍采用加强级为宜。
4.做好城市天然气规划设计
4.1规划原则
在城市总体规划指导下，根据能源资源和能源政策，统筹兼顾，因地制宜，优先发展利用天然气，以提高天然气在能源消费结构中的比重，减少污染保护环境。优先发展居民用气的基础上，大力发展工业用户。天然气管网统一规划，分期分步实施。
4.2气源规划
随着政府大力推进天然气进程，天然气将替代液化气成为该市的主要气源，近期的天然气规划确定该市天然气发展方向为近期维持瓶装液化气以发展天然气为主，同时继续做好天然气输配设施的建设。中期远期以天然气为主要气源，采用分片分区启动逐步联网各天然气管网，逐步并形成统一的天然气管网。
5.做优秀的城市规划设计工作
5.1管道及管件选材
在城市天然气设计中，城市天然气的管道和管件的选材很重要。天然气输配系统中管材、管件及设备的选择和制造非常关键。尽量选择成熟工艺和材料，如工艺需要采用新工艺、新材料，要考虑新材料是否满足目前制管制造条件，需要对新型材料的力学性能和工况环境的适应性作大量的模拟试验和深入研究，新材料的运用和新工艺的设计需要成立专门的组织来审查和分析，以对其有正确的评价和定位。
5.2提高管网设计的安全系数
安全系数根本的目的是保证系统的平稳运行，避免事故和损失。城市天然气是一个系统工程，从单纯的输配管网到具有调压，调峰功能的站场，天然气的易燃易爆和有毒，决定了其风险无处不在。尽管各种相关规范中对安全系数已有规定。但要把握一个合理的安全系数并不容易。系数过大投资增加太多，系数过小潜在风险增大。对于管道系统，增加额外的管壁厚度来提供防腐的保护及预防外部伤害的防护；对于场站系统，增加备用装置及可靠的防护方案来保证其稳定运行。无论是管线还是场站的泄漏或爆炸，都对生命财产及环境污染具有重大危害。因此城市天然气设计中应提高管网设计的安全系数。
关键词：城市燃气 规划设计 原则 管径
燃气作为一种燃料，是现代化城市建设的重要基础资源，它与人们的生活息息相关，对于城市建设与可持续发展具有非常重要的意义。近年来，随着我国城市燃气发展速度的不断加快，做好城市燃气规划设计工作对于合理配置资源、促进生产力以及社会发展都具有非常重要的意义与作用。
一、科学合理规划管网的设计
在进行城市燃气管网规划时，要综合考虑近期建设与长期规划的关系，充分估计城市公建、工业燃气用户的发展速度以及燃气应用新领域（如燃气空调、燃气锅炉等）市场，加快各类用户发展。最大限度地扩展管网覆盖面，加快燃气管网空白区域的建设。
在进行城市燃气管网设计时，需全面、详细了解本设计区域的规划定位、气源分布、用户类型和用气要求以及管网造价情况和维护管理情况等。严格遵守相应的国家标准，选择线路时尽量避开地质不稳定区域，合理设计管网形式，以实现燃气供应系统安全可靠性、经济合理性和持续扩展性的完美结合。
为了即满足安全平稳供气，又平衡各用户的正常运行工况，城市燃气管网宜采用多气源、环状管网布置。当发生突发事件时，便于抢修，实现气源灵活调配、保障供气安全。
二、燃气规划设计原则
城市配气工程建设项目规划时，主要遵循一下原则：
1.城市配气系统总体规划应以城市建设和发展总体规划为基础，并遵循当地总体规划编制原则。
2.城市配气系统规划的供气规模，应以气源能力、城市能源结构和以天然气作为化工原料的工业发展规划为依据。
3.主要供气对象和各类用户供气量的分配比例应根据天然气气源能力确定。
4.应综合考虑近期、远期气源情况，规划地下管网主干管道及其输送能力。
5.地下管网主干管道走向规划，应符合城市建设长远规划要求；在管道可用期限内，应尽量避开开挖道路、修建房屋后其它市政设施的地段，以免造成管道的改建或重建等。
6.配气系统的街区、庭院管网和地上设施等应远近期结合，并以近期规划为主。
7.输配系统的近期规划期限为批准规划实施起的5～10年；长期规划为20年，与城市总体规划期限一致。
城市总体规划由当地政府负责制定，其中城市燃气规划（包括气源规划和输配系统规划），应由城市规划设计机构和燃气专业设计单位协同编制。
三、管径的选择
城市燃气管道管径的确定主要是根据流量及流速计算，首先确定调压站主管是中压或是低压，中压管路流速12-20m/s，低压管路流速8m/s左右。具体如下：D=0.1457（Q混 / V）1/2
式中：
D-抽采管径，m；
Q混-抽采管内混合量（m3/min）；并应有1.2-1.8的富裕系数；设计中负压系统取1.8，低负压系统取1.3 ；
V-抽采管内混合经济流速m/s
这就需要对燃气负荷进行预测，针对不同的规划区域应采用不同的负荷预测方法：
1.对于燃气发展已形成规模的城市，燃气负荷预测可在现有燃气耗量的基础之上采用燃气耗量随GDP或者（各产业）同步增长的办法进行预测，也可综合GDP、产业结构和能源耗量等因素，采用偏最小二乘法的办法拟合出燃气耗量和GDP、产业结构以及能源耗量之间的函数关系，对规划期末的燃气耗量进行预测，还可以采用传统方法，先计算居民燃气耗量，再利用比例法来预测燃气耗量。
2.针对新建区域，尤其是新建工业园区，现状产业和规划产业相差较大，现状可参考的价值不大，一般可根据产业布置，按照不同产业单位面积耗气量预测燃气负荷，也可根据不同产业燃料耗量，先计算出总耗能量，然后进行折算燃气耗量。
3.由于预测具有一定的不确定性，对于特殊区域或者重点区域，为了防止某一种预测方法预测的失效，可采用多种预测方法，对预测结果进行分析比较之后再确定耗气量。
另外，燃气管道的材料选择是燃气管网规划设计的重要方面之一。聚乙烯管（简称PE管）具有独特的柔韧性和优良的耐刮伤能力，容易移动、弯曲和穿插，遇铺设路面沉降、错位也不容易断裂造成伤害，抗震性能好，且施工方便，使用寿命可达50年以上。在1995年日本神户地震中，唯一未造成大规模损坏的管道就是PE燃气管和给水管。因此有条件的情况下，城市燃气管网应采用PE管。
燃气管道多敷设在地下，受土壤酸碱、微生物、电流等的影响，极易腐蚀破损，造成泄、漏气事故。因此在城市燃气管网中，钢质管道设计应采用先进防腐技术和高性能的防腐材料，提高防腐级别，延长管道使用寿命，降低维护和更新管道的费用。
四、防腐层的设计
技术可行是防腐层设计的基本出发点，其余因素都必须服从于这个前提的要求。因为防腐工程投资一般仅占管道建设总投资的3%～5%，也就是说，选用不同防腐层对管道工程建设总投资的极限影响在2%以内。
在现有防腐层中不存在适用于各种环境条件的万能防腐层，一种防腐层在某段管道上使用效果好，是由于其符合了具体环境、施工及运行等条件的要求，若简单地将之套用到其它管道，就可能出现问题。美国腐蚀工程师学会曾进行问卷调查，专家们的一致意见是即使抛开经济方面的考虑，也不可能对各种防腐层进行优劣排序，必须根据具体工程条件具体选择。要针对各种防腐层的特点及适用范围，因地制宜进行设计。埋地管道在经历不同的地质单元或具有不同的施工及运行参数时，应分段选用不同防腐层。比如城市燃气管道大开挖施工时，选用3PE是合适的，因为其有良好的抗冲击性；但在定向钻穿越时，更强调其耐划伤性能，帕罗特就是更好的选择。
根据《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》，仅对于口径200mm以下的城市燃气低压钢管，在没有杂散电流时，可以选择普通级防腐层，其他情况一般都推荐加强级防腐。
五、做好城市规划设计的措施
1.提高对城市燃气的改造和利用能力
要选用适合城市实际情况的燃气管网，要对城市燃气管网进行有效的改造和升级，淘汰一些不合格的燃气管网，并对城市燃气管网进行重新设计和规划，提高资源的整合能力，使资源得到合理利用。要对城市燃气供给单位进行统一规划，形成竞争合理的局面，提高资源的使用效率。同时，要对用户燃气设施进行有效的改造和利用。任何燃具的使用都是按照一定的成分进行设计的，当燃气成份进发生一定的变化时，必然会导致密度也发生变化。因此，在进行燃气互换的过程中，必须要保证互换性的问题，防止出现一些不必要的事故，影响燃气的发展进程。
2.提高天然气利用的效率
在天然气的利用过程中，要通过切实有效的措施提高天然气的利用效率。要不断的加强天然气使用情况的监测能力，定期或不定期对天然气使用情况进行检查和维护，使他们能够得到充分的燃烧。此外，要定期对燃气管网进行检测，防止出现汇漏情况，提高燃气的使用效率。
3.增强气源使用的安全性
为了有效的确保城市燃气的安全可靠性，必须要建立完善的天然气供应体系，而多样化的供气体系则是城市燃气发展的重要组成部分。当前，我国城市燃气供给状况还无法满足城市发展需求，因此，必须要提供多元化的供给体制，减少城市在发展过程中对单一资源的依赖。同时，要按照现代城市发展的必然要求，建设地下储气库，这样可以有效的解决供气方与用户之间因季节峰谷差等造成的供需不平衡问题，提高资源的协配能力。要建立多气源的供给体系和相互贯通的天然气网络格局，形成互为补充的多气源供气格局，不断的提高天然气的可靠性和稳定性，使国民经济发展水平得不到的提升，促进国民经济保持平稳发展。
六、结束语
一个城市燃气规划、设计应充分考虑到多气源互补、各管网系统设置合理，与城市总体规划、环境规划相结合，选用优质气源，确保城市燃气用户安全、稳定、高效地使用燃气，减少大气污染，还城市一片蓝天。
参考文献
[1] 要建勋. 关于燃气规划若干问题的研究与分析[J]. 才智. 2009（07）.
