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俄气万里下江南
2023年02月13日 15:46 来源于 中国石油石化    作者:本刊记者 于 洋        打印字号
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  中俄东线,彰显中国管道建设力量。

 

  历经5年准备和建设,中俄东线天然气管道最后一段泰安—泰兴段投产通气。巨大的气流将从遥远的俄罗斯恰扬金气田呼啸而来,经加压后将在直径1422毫米的钢管内疾驰,经黑河首站入境后又向下游奔涌而去……

  一项项世界级的挑战,一次次打破常规的创新技术尝试,一次次管道工程建设的突破,都让中俄东线无愧于超级工程。对于这样一项超级工程,两国元首对这一项目的描述都有一个定语:“标志性。”这是对这一项目的定性,也是对中俄能源合作的高度评价,传递出明确信息:中俄东线天然气管道项目,很重要!

  二十年磨一剑

  “元首项目”“中俄合作的世纪工程”……从一开始,中俄东线注定与众不同。

  上海的早晨,书写着东方传奇。2014年5月21日凌晨4时许,黄浦江静静地流淌,大部分市民沉睡当中。又经过一个通宵的谈判,围绕中俄东线天然气价格存在的分歧终于找到契合点,中俄双方谈判代表抑制不住内心的兴奋。

  这是一场跨世纪谈判,谈的是一个总价达4000亿美元的超级大单。俄气公司总裁阿列克谢·米勒说:“从来没有和任何公司签过这么大的单子。”中俄两国毗邻,正在迅速崛起的中国需要稳定可靠的能源供应。而一个日益强大的俄罗斯,也需要参与到中国这个世界最大的市场。互利共赢,是两国能源发展战略中的最大共识。

  时隔9年多,这条承载着当时中俄两方期许的管道终于全面贯通。而如果从1994年中俄两国签订天然气管道修建备忘录开始算起,这场谈判到2014年正好经历了20年。签约当天,新华社发布通稿称,中俄东线天然气合作,是在中俄两国领导人亲自关心和推动下,在两国政府的直接指导和参与下,在双方企业长期共同努力下实现的。中俄签约后,普京亦强调:“如果不是他(习近平)亲自过问谈判中的一些重要事宜,我们未必能做出这些决定。”

  中国石油一位谈判代表称,他曾在一年之内在中俄两国间往返50余次。双方始终坦诚务实地面对分歧,既要维护本国利益又希望最终达成合作。这20年间,中俄两国领导人高度重视能源领域合作。每一次中俄双方最高首脑会晤,对于有关能源方面的核心问题、关键走向给予重要指导。

  为何这条管道受到如此重视?一组数据可以让我们深入了解中俄东线整个超级世纪合约。

  中俄东线天然气管道口径之大、压力之高、输气量之大,堪称世界之最——

  中俄东线天然气管道,是我国首条采用1422毫米超大口径、12兆帕高压力等级的长输天然气管道。经测算,在12兆帕的压力下,一米长的管段容气量为250立方米,相当于三口之家1年的用气量。

  管道全长5111公里,北起黑龙江省黑河市,途经9个省、自治区、直辖市,南至上海。其中,新建管道3371公里,钢铁总用量相当于280座埃菲尔铁塔。

  管道设计输量380亿立方米/年,是目前世界上单管输量最大的长输天然气管道。到2025年时,每年可向东三省、京津冀、长三角等地区稳定供应天然气380亿立方米,可满足1.3亿户城市家庭一年的用气需求,每年可减少二氧化碳排放量1.64亿吨,减少二氧化硫排放量182万吨,为优化我国能源消费结构、推动发展方式绿色转型、助力实现“双碳”目标做出重要贡献。

  “数字化”样板工程

  在中俄东线,每根钢管、每台设备、每名员工,甚至焊接完的每一道焊口都有自己的二维码身份证。施工现场的每台焊接设备、防腐设备,都安装了工艺参数采集系统、数据储存器、数据传输系统,将生产工艺过程信息进行采集、储存与上传。据了解,中俄东线全线总共完成了278万条建设期数据的采集和存储。

  “传统管道由于建设期数据及运营期数据分别在不同的信息系统管理,缺乏数据的集成和管道、站场的实体可视化展示。中俄东线全面实施‘互联网+项目管理’新模式,全过程施工数据采集与追溯,提高了项目管理的信息化和智能化水平。”国家管网集团建设项目管理公司党委书记李波说。中俄东线全力推进“全数字化移交”工作,力争实现实体管道与虚拟管道同步建成,推进我国的油气管道建设由数字化向智慧化转变。

  “未来管道行业发展的热点,是在标准统一和管道数字化的基础上,通过‘移动端+云计算+大数据’的体系架构集成管道全生命周期数据,提供智能分析和决策支持,实现管道的可视化、网络化、智能化管理。”中俄东线项目部数字化部部长王大伟介绍了大数据在中俄东线的不可取代性。

  数据就像有思想会说话的大脑,存储越多,处理越顺畅,利用就越有效,就越能体现出管道更多的智慧。设计数字化实现了云端部署,统一标准、统一理念、统一存储、统一移交。将17大类施工数据返回设计平台,由设计单位在设计平台自动生成竣工图;物资采购数字化,将物资信息与施工信息建立关联,可以快速查询每道焊口的上下游钢管信息;智能工地为每一台自动焊装备配置了数据采集系统,把互联网技术融入到自动焊施工中,实现了实时视频监控和施工数据采集与监视,对现场质量和HSE管控发挥了重要作用。

  焊接过程中,操作人员的送丝速度、电流、电压等影响焊接质量的关键数据会实时上传到管道工程建设管理系统。数据一旦超出标准值,系统就会自动报警,管理人员坐在办公室便掌握了焊接动态。

  温宇光是CPP412机组质检员。他切实感受到了由此带来的方便快捷:“以前,施工数据主要依靠人工填写报表,劳动强度大、管理方式落后、工作效率低、统计误差大,会严重影响数据时效性、准确性和可追溯性。现在,只要一扫码,数据便显示出来,简单填写后便可实时上传,能够节省30%的现场数据采集工作量和90%的数据整理工作量。”

  目前,全线完成了40余万条建设期数据的采集和存储,21个机组全部安装GPS模块,21套焊接机组的组网及作业场景视频监控布置,20套自动焊机、17套防腐机组工况数据实时自动上传。特别是AUT原始文件、RT底片扫描文件将上传系统永久留存,获得授权人员可以通过系统实时对无损检测结果进行跟踪、审查。

  基于大数据、物联网等新一代信息技术集成项目全生命周期数据,管道实现从建设期到运营期的数字化、网络化、智能化管理,成为我国新一代智能管道的样板工程。数字化的痕迹,在泰兴站随处可见。在泰兴联络站站控室,技术员何胤正在调试具有长距离的监控和高精度定位功能的周界报警系统。“在咱们的整个围墙上有振动光缆,在大门上有激光对射。每次有外来人员入侵的时候,它就会有报警的功能。”何胤告诉记者。通过管道数据的统一共享和信息的融合互联,他们场站可以实现生产运行与设备设施进行全面远程调度和监控,基本达到现场无人操作的控制水平。从建设到后期交付使用,得益于中俄东线建设过程中通过“移动端+云计算+大数据”的体系架构,实现了项目的全数字化移交。

  目前,中俄东线已经成为我国第三代管道的标志性工程,为我国今后加快管道建设、建设智能管道和智慧管网等方面积累了宝贵经验。按照我国中长期油气管网规划,到2025年,全国油气管网规模达到24万公里,将新建约10万公里油气管道。管道人将以中俄东线的优质高效建设为发端,为新的梦想全力以赴。

  “畅通号”成就中国速度

  俗话说,上天有神舟,下海有蛟龙,入地有盾构。南段泰安—泰兴段中的长江盾构穿越工程,可谓是中俄东线天然气管道的“咽喉”工程。这个工程将天然气管道以盾构隧道形式穿越长江,隧道总长10.226公里,始于海门北岸,终于常熟经济开发区南岸。其长度超越已经贯通的10多条的长江隧道,被誉为“万里长江第一长隧”,属于中俄东线天然气管道关键控制性工程。

  2022年12月8日,在位于海门开发区的中俄东线天然气管道长江盾构穿越工程现场,工人们正在拆除辅助盾构机工作的通风管、泥浆管等设备。中俄东线天然气管道长江盾构穿越工程12月3日贯通后,承担中俄东线天然气管道长江盾构穿越任务的“畅通号”盾构机开始了整机拆解工作。

  在过去的28个月里,“畅通号”盾构机日夜兼程,以短跑冲刺的速度完成了万米级的“江底马拉松”,成就了国际能源大动脉建设的中国速度。要在滚滚江水之下铺设天然气管道并非易事。“隧道需要穿越结构复杂的长江底部,对施工技术提出了挑战。”穿江盾构项目部副总经理刘建平说。隧道总长10.226公里,最深处距离江面超过60米,最高水压0.73兆帕,是目前世界油气管道领域盾构掘进距离最长、埋深最深、水压最高的穿江工程。

  要挑战这样一个世界级难题,国内外可借鉴的例子屈指可数。刘建平和他的队伍首先面临的一个问题是,国内并没有一台合适的盾构机能够实现如此长距离的独头掘进。这样一台盾构机在掘进过程中,需要克服众多的地质和环境影响,比如存在强透水、高水压,以及强、弱透水复合并伴含沼气复杂地层,下穿长江大堤、海轮锚地、主航道等众多环境敏感建(构)筑物。该项目非常靠近长江湿地,下穿国家刀鲚水产种质资源保护区,环保标准高。特别是紧张的工期,盾构掘进指标450米/月,将带来新的挑战。

  “凭借中国制造和中国基建的完美结合,我们的‘畅通号’盾构机实现了国产盾构智造施工的新突破,创造了盾构安全高效掘进的新纪录。2022年6月,该盾构机以单月掘进1023米的速度创造了单月盾构机掘进最快的世界纪录。”中俄东线长江盾构施工项目部书记孙健告诉记者。在“人机合一”的良好状态下,整个工程的进度提前了近一个月。

  孙健口中的“畅通号”,就是此次为中俄东线穿越长江量身定制的盾构机。这台世界首台最小直径常压刀盘盾构机,开挖直径7.95米,整机长度约146米,整台盾构机由主机、连接桥和11节拖车组成。盾构机在长江下独头掘进10.226公里,在目前全球在建隧道中排名第一,同时水下掘进7500米,是目前在建的长江水下最长隧道。

  盾如其名。“畅通号”于2021年5月18日长江北岸地下24米深处始发,平均每日掘进19米;最快时月掘进超1000米,创造了泥水盾构机单月掘进的世界最快纪录。该隧道水平长度为10.226公里,内径6.8米,外径7.6米,隧道内设计敷设3条1422毫米直径的天然气管道,在江苏省境内自北向南穿越长江水道。北岸始发井位于南通市新江海河闸口西侧,南岸接收井位于常熟市白茆河口附近。2022年12月3日,“万里长江第一长隧”——长江盾构穿越隧道顺利贯通,比计划工期提前了14个月。

  打造管网“绿色名片”

  2020年7月长江盾构工程开工以来,国家管网集团认真贯彻落实习近平总书记打造“平安管道、绿色管道、发展管道、友谊管道”重要指示精神,积极秉承长江经济带绿色发展理念,大力推进长江盾构工程技术创新。隧道施工采用泥水平衡盾构及弃渣密封船运等环保措施,综合应用迷宫型泥浆池、多级筛分系统、细颗粒离心系统,实现了泥浆不落地、弃渣不漏失的环境友好型施工目标,打造了长江大保护的“绿色名片”,为保护长江两岸湿地和水域生态环境做出了积极贡献。

  据介绍,长江盾构穿越点位于长江入海口,穿越长江一级航道、锚地、长江大堤等构筑物,临近海新重工、招商重工等既有及规划码头。该区域也是长江刀鲚水产种质资源保护区,对施工技术和方式提出了更高的要求。项目建设者通过采用泥水平衡盾构及弃渣密封船运等环保措施,保护两岸湿地和长江水域生态环境。

  整个盾构施工过程以绿色施工为主线,实现了从泥浆制备、泥浆循环、弃渣密封船运的绿色施工链,达到了“零渗漏、零排放、零污染”标准,有效保护了长江两岸湿地自然生态环境。同时,以创新驱动开发绿色施工技术,与当地化工科技企业合作研发“抗浮特”水下抗水分散剂。该浆液在临江富水敏感性地层中具有不分散、不离析、不污染特性,使管片上浮平均控制在12毫米以内。“中国配方”,成功解决了管片上浮的“世界性”行业难题。

  南段经过华北平原、江南水网,沿线人口稠密,国家管网集团通过创新施工技术、采用盾构穿越等方式,打造科技绿色管道。“以中俄东线南段为例,工程沿线水系发达,穿越大中型河流及等级公路79处、小型河流沟渠1200余处、养殖塘450余处,平均每250米就有一处穿越。”国家管网集团中俄东线江苏工程项目部经理王春林说,“为了减少在施工过程中对生态环境的影响,施工大量采用了非开挖的穿越方式,可以减少对于周边地形地貌的影响。”

  盾构机的绿色施工,只是中俄东线注重环保施工的一个侧影。中俄东线北段途经黑龙江水系最大的支流——嫩江,是北段穿越距离最长的大型河流,从北岸到南岸的大堤穿越距离长达 9700 米,仅次于中俄东线南段的长江穿越。如何在确保管道安全经济地穿越嫩江的同时,尽可能降低对嫩江流域生态的影响,是摆在设计方管道设计院面前的一道难题。嫩江穿越的位置距离下游汇合口约5公里,河道极为开阔,泡沼、湿地、牛轭湖遍布。不仅如此,穿越位置周边分布着各种珍贵的动植物资源,其中包括国家Ⅰ级重点保护鸟类 5种、国家Ⅱ级重点保护鸟类31种。因此,尽量减少对动植物的干扰破坏,保障珍稀鸟类在嫩江上空自由飞翔,是设计人员需要考虑的重要因素。在可行性研究及初步设计过程中,管道设计院穿跨越室设计人员多次赴穿越现场,对现场河流河道形态、土石类别等进行现场勘测,为穿越方案的确定提供了丰富翔实的现场资料。在管道穿越方案中,盾构隧道、定向钻隧道和顶管隧道作为非开挖穿越方式,因不破坏地表土质,是对环境影响最小的穿越方式,也是此次嫩江穿越的首选。同时,开挖穿越作为经济安全的穿越方式,也可作为备选方案。

  在施工过程中,设计人员在现场为建设单位提供技术支持和理论依据,并按要求采取了相关保护措施,很快恢复了地貌,最大限度地减少对环境的破坏,确保穿越点的自然环境和生态平衡不受影响。

  在整个中俄东线工程建设中,管网建设者们注重环境保护和资源能源节约利用,牢固树立绿色发展的经营理念,加强绿色施工管理、优化运行节能降耗、加强日常环保管控,建设好保护生态环境的能源基础设施,追求零伤害、零污染、零事故,为守护“绿水青山”输送低碳清洁能源,为沿线经济带打造 “绿色管道”。

  责任编辑:石杏茹

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