摘要

随着中国管道工业的不断发展，现已形成以中俄东线天然气管道为代表的第三代管道技术体系，以管道输送为策源的整体技术水平跻身世界第一方阵。通过系统总结中国管道输送工程设计施工、材料装备、输送储存、安全维护等领域的技术发展现状，分析了“四个革命、一个合作”能源安全新战略驱动下油气储运科技发展面临的机遇和挑战，展望了传统油气储运技术升级、数字化转型、新能源储运以及非常规管道技术等发展方向。面对新形势、新要求，管道企业应在保障石油天然气安全高效输送的同时，为保障国家能源安全、完善现代能源体系建设提供有力支撑。

新中国成立以来，随着石油工业和国民经济的发展，中国管道工业经历了3个主要阶段：20世纪50年代至80年代初的自力更生、艰苦创业，20世纪80年代中期至90年代末的引进技术、提升能力，21世纪初至今的自主创新、转型升级。截至2021年底，中国长输油气管道总里程达到14.8×10⁴ km，其中天然气管道里程8.76×10⁴ km，原油管道里程3.13×10⁴ km，成品油管道里程2.91×10⁴ km；LNG接收站22座，总接收能力10225×10⁴ t/a；储气库30座，库容规模达540.09×10⁸ m³，调峰能力约149.69×10⁸ m³。中国是全球第三管道大国，陆上95％以上石油天然气通过管道输送，惠及近7×10⁸人口，油气管道已成为经济发展和民生保障的重要能源生命线。2019年，为贯彻落实习近平总书记“四个革命、一个合作”能源安全新战略，深化石油天然气体制改革，党中央、国务院决策部署组建了国家石油天然气管网集团有限公司（简称国家管网）。以国家管网为代表的中国管道企业，肩负着践行国家能源安全战略、主导管道技术创新、推动能源体系转型、实现“双碳”目标下可持续高质量发展的使命和重任。

1. 发展现状

经过多年科技攻关和工程建设实践，中国管道输送技术取得长足进步。近年来，中国油气储运基础设施建设进程持续加速，形成了以中俄东线天然气管道工程（简称中俄东线）为代表的第三代管道技术体系，在设计施工、材料装备、输送储存、安全维护等领域形成了系列具有自主知识产权的核心成果，整体技术水平跻身世界第一方阵。

1.1 设计施工技术

在高钢级、大口径输气管道建设技术方面，中国已在全球范围实现领跑。建立了较成熟的管道设计标准体系和技术体系，形成了强震断裂带、高山峡谷、江河湖海、多年冻土、沙漠戈壁等特殊地区的管道设计理论与方法。管道设计理念和设计技术全面提升，由传统的基于应力的管道设计逐渐发展为基于应变和可靠性的管道设计，多专业协同、数字化建模、云平台服务等现代化手段极大提升了管道设计效率和效果。管道焊接从传统手工焊和完全依靠人工施工逐渐发展到全自动焊机械化施工流水作业，建立了适应各种复杂地形的施工工法，形成了复杂地质条件定向钻、盾构、顶管等非开挖穿越技术。在国际上首次采用1422 mm大口径、X80高钢级、12MPa高压力、380×10⁸ m³/a大输量参数组合设计建成中俄东线天然气管道工程，实现了全自动焊接、全自动超声波检测、全机械化防腐补口等创新性技术的全面应用。

1.2 材料装备技术

管道企业协同材料、设备厂商开展了一系列国产化攻关，并在油气储运关键材料及装备国产化领域实现突破。建立了X70/X80钢管及管件从基础研究到工业应用的完整链条，国产X80钢管及管件已广泛应用于管道工程建设。截至目前，中国X80管道建设里程达1.9×10⁴ km，超过国外X80管道里程总和。实现了20MW电驱压缩机组、30MW燃驱压缩机组、2500kW级输油泵机组、1422mm大口径全焊接球阀及PCS系统等6大类22种关键装备的自主制造，并在中俄东线、西气东输三线、中俄原油管道等重点工程实现了规模化应用。建立了“国家能源油气长输管道技术装备研发（试验）中心”等应用试验平台，实现了“产学研用”一体化推进的良性循环发展。管道核心装备整机国产化率达到95％，采购成本降低30％以上，打破了国外垄断，推动了民族工业发展，为中国能源战略通道建设及能源安全自主可控提供了坚实保障。

1.3 输送储存技术

中国所产原油80％以上为易凝高黏原油，同时油气管网沿线地质环境复杂多变、线路高后果区占比多、多源多汇调控难度大。在解决油气输送工程技术难题的过程中，中国在原油流动保障及超大型复杂油气管网集中调控领域的技术水平走在了世界前列。建立了易凝高黏原油流动保障技术体系，自主研制了减阻剂和纳米降凝剂，开发了减阻剂、降凝剂定制及工业应用技术，提出了基于极限状态的原油管道流动评价方法，实现了凝点、黏度差异性较大的多种原油顺序输送和间歇输送。攻克了集中调控关键技术，研发了油气管网调控一体化平台和控制软件，集中调控运行的长输油气管道总里程超过 9×10⁴ km，成为世界上调度运行环境最复杂的长输油气管道控制中枢，实现“全国一张网”集中调控与优化调配。

1.4 安全维护技术

针对油气管道安全可靠运行需求，建立了以风险预控为核心的管道完整性技术体系，实现了油气管网系统全生命周期管理，管道失效率从 2006年的0.87次(/10³ km·a)降至目前的0.30次(/10³ km·a)。研发了三轴高清漏磁、电磁控阵、几何变形、中心线测绘、打孔盗油等系列专项内检测技术与装备，技术指标整体水平与国外相当，能够全面覆盖各尺寸管径，满足管道本体金属损失、变形、中心线测绘等工程检测要求，并可大幅降低检测成本。形成了负压波法、音波法、负压波结合流量平衡法共三代输油管道泄漏监测技术及基于不同光纤传感原理的管道安全预警技术。建立了集调查识别、风险评价、监测预警、工程防治于一体的管道地质灾害防护技术体系。形成了管道风险评价、缺陷检测、泄漏监测及安全预警系列技术，牵头编制了ISO 19345-1-2019《石油天然气工业管道输送系统 管道完整性管理规范 第1部分：陆上管道全寿命周期完整性管理》、ISO19345-2-2019《石油天然气工业 管道输送系统 管道完整性管理规范第 2部分：海上管道全寿命周期完整性管理》、ISO20074-2019《石油天然气工业 管道输送系统 陆上管道地质灾害风险管理》3项ISO国际标准，行业影响力和国际话语权显著提升。

2. 面临形势

“十三·五”以来，中国管道输送技术跨越式发展，形成了较完备的油气储运技术体系，建立了相对完整的现代管道工业体系。随着新一轮科技革命和产业变革突飞猛进，跨领域跨学科技术加速交叉融合，油气能源消费、供给、技术、体制革命不断深入，管道工业和技术发展进入转型窗口期和创新攻坚期。在新的历史起点上，管道产业要实现高质量可持续发展，必须深入贯彻落实能源安全新战略，统筹解决发展过程中安全、高效、价值、低碳之间的协同问题，全力打造“平安管道、绿色管道、发展管道、友谊管道”，为社会和经济发展提供持久动力。

2.1 油气体制改革为管道输送技术发展带来新机遇

近年来，在石油天然气体制改革和国资国企改革背景下，国家管网致力于打造“全国一张网”，推动形成X+1+X油气市场体系，打通能源发展快车道，为管道工业和技术发展带来新机遇。管道作为中国现代能源体系的支柱产业，具备产业优势、技术优势、基础优势，应坚持服务国家战略、服务人民需要、服务行业发展，切实发挥 X+1+X中“1”的作用，建立满足管网系统各类需求的知识体系和多元异构科学融合体系，解决国家能源战略使命担当和企业自身发展之间的综合协调与经济平衡问题，持续拓宽管道技术边界和发展空间，带动整个油气产业链乃至能源产业链走向高端化，释放更高价值协同。

2.2 “双碳”发展战略为管网价值创造指明新方向

能源领域是实现碳达峰、碳中和的主战场，新能源和“双碳”战略是管网可持续发展的源生动力和引擎。“四个革命、一个合作”能源安全新战略正在推动能源消费结构发生深刻变化，碳中和目标将推动能源结构加速转型。《“十四五”现代能源体系规划》指出：在“十四· 五”期间，中国将从增强能源供应链安全性和稳定性、推动能源生产消费方式绿色低碳变革、提升能源产业链现代化水平3个方面推动构建现代能源体系，能源研发经费投入将年均增长7％以上，新增关键技术突破领域达到50个左右。这为油气产业加速转型升级、推进传统管道输送技术与CCUS及氢能输送等融合发展注入了强劲动力。国家管网应把握这一重要窗口期，发挥科技创新主体作用，探索构建管网、电网、信息网协同发展新模式，推动油气管网与能源互联网深度融合，形成煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系。