1.西氣東輸工程的建義
隨著我國經濟的發展，以煤炭為主的能源消費結構造成的環境污染十分嚴重，大量燃煤使SO2、NOx煙塵和CO2排放量逐年增加，一些地區酸雨危害日趨嚴重，大氣環境不斷惡化．給人民生活造成很大影響。我國SO2排放量已經超過美國，為世界第一；CO2排放量僅次于美國，為世界第二。改善能源結構．加大環境治理力度，減少燃煤對環境的不利影響，開發利用優質能源任務十分迫切。
為了實現經濟的可持續發展，同家已確定把開發利用天然氣作為優化能源消費結構、改善大氣環境的一項重要舉措，并擬將天然氣長輸管道列入國家重點基礎設施建設項目。
我國天然氣資源主要分布在中西部地區，天然氣利用市場主要集中在東部及沿海地區，四氣東輸管道工程是將我國新疆塔里木和陜甘寧氣田的天然氣通過管道輸往急需清潔能源的東部地區，能夠滿足東部地區對天然氣能源的迫切需要。同時，西氣東輸工程的實施可以使天然氣資源得到充分利用，大幅度地提高我國天然氣的利用水平。
西氣東輸工程通過建設橫跨我國東西部的輸氣管道，把西部地區的天然氣送到東部地區，實現資源供給與市場需求的銜接，把西部地區豐富的地下資源變為實實在在的經濟收益。同時，管道線路途經的10個省(區)市，其中有4個省(區)屬西部，氣田勘探開發投資的全部、管道建設里程的66％都在西部地區，這對西部地區特別是新疆地區經濟發展帶來了良好的發展機遇。
作為連接我國東西部的能源紐帶，西氣東輸管道工程的建設還可以擴大內需，增加就業機會，促進經濟發展，符合國務院關于進一步加大投入，加快基礎設施建設的決策。
綜上所述，西氣東輸工程是造福沿線人民的幸福工程，在實施西部大開發戰略、加快新疆地區經濟發展、拉動國民經濟增長、調整我國能源結構和充分利用天然氣資源等方面不但有著重要的經濟意義，而且還有著深遠的政治意義，是一個東中西部三贏的方案。
1．1 西氣東輸管道工程概況
西氣東輸管道橫貫我國東西，起點是新疆塔里木的輪南，終點是上海市西郊的白鶴鎮。管道自西向東途經新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇、浙江和上海市等10個省(區)市。管道干線全長約3900km，設計輸量120×108m3／a，設計壓力10．0MPa，管徑為1016mm。全線采用帶減阻內涂層的X70管道輸送用管：一級地區采用國產螺旋焊管，二、三、四級地區采用直縫埋弧焊管。管道穿跨越長江1次、黃河3次、淮河1次，其它大型河流8次，建設陸上隧道16條。沿管道建設施工道路1105km。輸氣干線輪南—靖邊段線路長約2363km，靖邊—上海段線路長約1537km。
1．2 站場
通過工藝系統優化設計，確定了1．4～1．5壓比輸送方案。同時為保證管道系統安全可靠運行，壓氣站均采用機組備用的運行方式。
全線共設10座壓氣站，其中電機驅動壓縮機站4座：山丹、中衛、蒲縣和鄭州壓氣站，燃氣輪機驅動壓縮機站6座：輪南首站、四道班壓氣站、哈密壓氣站、紅柳壓氣站、玉門壓氣站、靖邊壓氣站。
按管道輸送、分配天然氣的要求，全線共設工藝站場35座，包括10座壓縮機站，13座分箱站、4座分輸清管站、1座末站、8座獨立清管站及139座線路截斷閥室。各壓氣站(哈密、紅柳壓氣站為無人站)和分輸站按有人值守，無人操作設計。陰極保護站與工藝站場或閥室合建。
1．3 防腐
西氣東輸管道工程輸氣干線管道外防腐層采用性能價格比好的三層PE外防腐層。一般地段采用普通級，對特大型、大型河流穿越段、定向鉆方式的中型河流穿越、隧道穿越及帶鋼筋混凝土套管穿越等級公路段等特殊重要地段采用加強級三層PE。對各壓縮機站出口的管段，即從出口處起50km管段，采用最高設計溫度為70℃的耐高溫型三層PE防腐管。
1．4 工程建設總體安排
第一階段：2003年9月完成靖邊—上梅段管道及相應配套工程，2003年12月完成投產工作，2004年1月1日正式向上海進行商業供氣。
第二階段：2004年12月完成輪南—靖邊段管道及相應配套工程，2005年4月將塔里木天然氣輸送到上海。形成日供氣2300×104m3，年供氣80×108m3的生產能力。
第三階段：2006年12月按照供氣要求，陸續完成壓氣站和儲氣庫的建設。2008年形成日供氣3500×104m3，年供氣120×108m3的生產能力。
2.減阻內涂技術的應用
內涂技術最早主要應用于水管道，以確保獲得高純度的水，或用于氣體管道，以期最大限度提高輸送能力。后來發現，內覆蓋層不僅可以有效地防止管道內腐蝕，而且還是提高輸量的有效手段，對于干線輸氣管道尤為顯著。因此，20世紀60年代以來，以減阻為目的內涂技術有了更快的發展。目前，西方工業發達國家都已普遍使用了減阻內涂技術。
油氣管道最早使用內覆蓋層是在1940年美國西德克薩斯州使用酚醛樹脂對酸性原油油井套管進行內涂作業；1947～1948年，內涂技術第一次應用于含硫原油管道和含硫天然氣管道；1953年，內涂層首次在美國一條直徑為508mm的天然氣管道上投入使用。
美國于1955年第一次采用胺固化環氧樹脂覆蓋層材料對長距離輸氣管道進行內涂覆作業。此后，在世界范圍內應用減阻內涂的著名干線輸氣管道的典型例子不勝枚舉。如1973年～1983年間修建的阿爾及利亞至意大利穿越地中海輸氣管道，陸上管道直徑1220mm。1984～1990年英國北晦長達1746km天然氣管道采用了減阻內涂技術。挪威至比利時的全長810km，管徑996mm，輸氣壓力16MPa的Zeepipe天然氣管道采用內涂覆40～60μm厚的環氧樹臘層。2000年10月竣工的從加拿大到美國的ALLIANCE天然氣管道系統，干線全長2998km，管徑914／1067mm，采用高壓輸送氣，其內壁噴涂了50μm厚的雙組分液體環氧樹脂，固化成膜后作為減阻內覆蓋層。
加拿大和德國所有新修建的大口徑輸氣管道均在管道內壁噴涂環氧基涂料，以降低氣體輸送時的磨阻。由于該內覆蓋層的作用主要不是為了仿腐，因此覆蓋層厚度僅為幾十微米，其費用也僅為FBE涂層的??
噴涂內覆蓋層后可降低氣體輸送時的磨阻7％～14％，對于大口徑長距離輸氣管道可產生較好的經濟效益。
在國內，內覆蓋層技術已開發多年，主要應用于油氣田腐蝕性介質的集輸管道和注水管道上，用于防腐蝕的目的。國內的航油管道，由于對介質的純度要求，也要采用內涂覆。此項技術的應用，延長了管道的壽命，為石油開發和生產提供了保障，取得了顯著的經濟效益。
西氣東輸工程啟動之初，項目經理部委托牛國石油天然氣管道工程有限公司，對天然氣管道減阻內涂技術進行研究，在2000年11月項目經理部在廊坊召開了一次天然氣管道減阻內涂技術研討會，會上世界著名大的內涂公司、內涂設備生產公司和內涂涂料生產商均參加。課題組在完成減阻內涂技術研究的基礎上，還為西氣東輸編制了《非腐蝕性氣體輸送管道內覆蓋層推薦作法)和《西氣東輸管道內壁減阻覆蓋層補充技術條件》兩部標準。此項研究通過對管道在進行內涂前后管內壁粗糙度的參數改變而進行的工藝計算比較，對管道采用內覆蓋層進行可行性分析，對國內外內覆蓋層施工藝進行研究，從理論上證實了對管道采用減阻內涂后因管道水力磨阻系數的降低，對提高管輸能力，減少投資費用所起到重要作用，這對于設計方案的確定提供了依據，并填補了國內減阻內涂技術標準的空白。管道內覆蓋層減阻技術的研究，通過了由專家組成的驗收組的評審驗收，提交了成果報告，研究結果也都直接運用到了工程的設計之中。
目前，國外的減阻內涂已經實現標準化，采用的標準主要有：APl 5L2，GBE／CMl，GBE／CM2等(詳見附錄)。
在減阻內涂領域，國外有一批專業化施工公司，設備精良，自動化程度高，如Bredero Price公司，在北美做天然氣管道內涂作業已有40年歷史。英國的E．WOOD涂料公司生產的內涂涂料在工程上應用已超過40年，其內涂的管道達100000km以上。
3.西氣東輸工程內覆蓋層工藝參數及技術要求
天然氣管道的減阻內涂技術是一項經濟效益顯著的高新技術，雖然各國對設計所選參數取值不盡相同，但結論卻是一致的，認為初期投入的成本將會有幾倍的收益，管徑越大、線路越長、輸氣量越大，收益就越高。
減阻內涂的效益主要體現在以下幾個方面：
①在管徑、壓力不變的前提下，可提高輸量；
②在輸量和壓力一定的前提下，可縮小管徑，節約鋼材；
③在管徑、輸量、壓力不變的前提下，可減少壓縮機站的站數；
④由于磨阻減小，壓縮機的動力消耗減小；
⑤延長清管周期，減少清管次數；
⑥減輕管內壁腐蝕，保證介質純度。
在西氣東輸可行性研究中，針對1016mm，1067mm和1118mm三種管徑，采取有內涂和無內涂6個方案進行了比較，其結果見表9-1。
從表9-1可以看出：
①使用減阻內覆蓋層后，在同等輸量下，站間距可以增大16．2％～30％，可以減少壓氣站數3座；
表9-1 不同管徑有無內覆蓋層的各項參數的比較
②使用減阻內覆蓋層后，在同樣輸量下，消耗的總功率可以減少18．7％～23％，若驅動機為燃氣輪機的話，則自耗氣可以減少13．1％～23％；
③φ1016mm管徑方案使用減阻內覆蓋層后，輸氣能力可提高6．0％，年靖氣量可提高12．3×108m3；
④使用減阻內覆蓋層后還可產生其它的經濟效益，如減少清管次數、縮短管道干燥時間、減少管壁上物質沉積、確保氣體介質純度、減少污染等。
由于目前減阻內涂技術的先進性、成熟性，經濟合理性，西氣東輸工程采用減阻內涂技術是必要的，也是完全可行的。這也是西氣東輸管道要達到世界先進水平所必需的一項代表性指標。
隨著我國經濟的發展，以煤炭為主的能源消費結構造成的環境污染十分嚴重，大量燃煤使SO2、NOx煙塵和CO2排放量逐年增加，一些地區酸雨危害日趨嚴重，大氣環境不斷惡化．給人民生活造成很大影響。我國SO2排放量已經超過美國，為世界第一；CO2排放量僅次于美國，為世界第二。改善能源結構．加大環境治理力度，減少燃煤對環境的不利影響，開發利用優質能源任務十分迫切。
為了實現經濟的可持續發展，同家已確定把開發利用天然氣作為優化能源消費結構、改善大氣環境的一項重要舉措，并擬將天然氣長輸管道列入國家重點基礎設施建設項目。
我國天然氣資源主要分布在中西部地區，天然氣利用市場主要集中在東部及沿海地區，四氣東輸管道工程是將我國新疆塔里木和陜甘寧氣田的天然氣通過管道輸往急需清潔能源的東部地區，能夠滿足東部地區對天然氣能源的迫切需要。同時，西氣東輸工程的實施可以使天然氣資源得到充分利用，大幅度地提高我國天然氣的利用水平。
西氣東輸工程通過建設橫跨我國東西部的輸氣管道，把西部地區的天然氣送到東部地區，實現資源供給與市場需求的銜接，把西部地區豐富的地下資源變為實實在在的經濟收益。同時，管道線路途經的10個省(區)市，其中有4個省(區)屬西部，氣田勘探開發投資的全部、管道建設里程的66％都在西部地區，這對西部地區特別是新疆地區經濟發展帶來了良好的發展機遇。
作為連接我國東西部的能源紐帶，西氣東輸管道工程的建設還可以擴大內需，增加就業機會，促進經濟發展，符合國務院關于進一步加大投入，加快基礎設施建設的決策。
綜上所述，西氣東輸工程是造福沿線人民的幸福工程，在實施西部大開發戰略、加快新疆地區經濟發展、拉動國民經濟增長、調整我國能源結構和充分利用天然氣資源等方面不但有著重要的經濟意義，而且還有著深遠的政治意義，是一個東中西部三贏的方案。
1．1 西氣東輸管道工程概況
西氣東輸管道橫貫我國東西，起點是新疆塔里木的輪南，終點是上海市西郊的白鶴鎮。管道自西向東途經新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇、浙江和上海市等10個省(區)市。管道干線全長約3900km，設計輸量120×108m3／a，設計壓力10．0MPa，管徑為1016mm。全線采用帶減阻內涂層的X70管道輸送用管：一級地區采用國產螺旋焊管，二、三、四級地區采用直縫埋弧焊管。管道穿跨越長江1次、黃河3次、淮河1次，其它大型河流8次，建設陸上隧道16條。沿管道建設施工道路1105km。輸氣干線輪南—靖邊段線路長約2363km，靖邊—上海段線路長約1537km。
1．2 站場
通過工藝系統優化設計，確定了1．4～1．5壓比輸送方案。同時為保證管道系統安全可靠運行，壓氣站均采用機組備用的運行方式。
全線共設10座壓氣站，其中電機驅動壓縮機站4座：山丹、中衛、蒲縣和鄭州壓氣站，燃氣輪機驅動壓縮機站6座：輪南首站、四道班壓氣站、哈密壓氣站、紅柳壓氣站、玉門壓氣站、靖邊壓氣站。
按管道輸送、分配天然氣的要求，全線共設工藝站場35座，包括10座壓縮機站，13座分箱站、4座分輸清管站、1座末站、8座獨立清管站及139座線路截斷閥室。各壓氣站(哈密、紅柳壓氣站為無人站)和分輸站按有人值守，無人操作設計。陰極保護站與工藝站場或閥室合建。
1．3 防腐
西氣東輸管道工程輸氣干線管道外防腐層采用性能價格比好的三層PE外防腐層。一般地段采用普通級，對特大型、大型河流穿越段、定向鉆方式的中型河流穿越、隧道穿越及帶鋼筋混凝土套管穿越等級公路段等特殊重要地段采用加強級三層PE。對各壓縮機站出口的管段，即從出口處起50km管段，采用最高設計溫度為70℃的耐高溫型三層PE防腐管。
1．4 工程建設總體安排
第一階段：2003年9月完成靖邊—上梅段管道及相應配套工程，2003年12月完成投產工作，2004年1月1日正式向上海進行商業供氣。
第二階段：2004年12月完成輪南—靖邊段管道及相應配套工程，2005年4月將塔里木天然氣輸送到上海。形成日供氣2300×104m3，年供氣80×108m3的生產能力。
第三階段：2006年12月按照供氣要求，陸續完成壓氣站和儲氣庫的建設。2008年形成日供氣3500×104m3，年供氣120×108m3的生產能力。
2.減阻內涂技術的應用
內涂技術最早主要應用于水管道，以確保獲得高純度的水，或用于氣體管道，以期最大限度提高輸送能力。后來發現，內覆蓋層不僅可以有效地防止管道內腐蝕，而且還是提高輸量的有效手段，對于干線輸氣管道尤為顯著。因此，20世紀60年代以來，以減阻為目的內涂技術有了更快的發展。目前，西方工業發達國家都已普遍使用了減阻內涂技術。
油氣管道最早使用內覆蓋層是在1940年美國西德克薩斯州使用酚醛樹脂對酸性原油油井套管進行內涂作業；1947～1948年，內涂技術第一次應用于含硫原油管道和含硫天然氣管道；1953年，內涂層首次在美國一條直徑為508mm的天然氣管道上投入使用。
美國于1955年第一次采用胺固化環氧樹脂覆蓋層材料對長距離輸氣管道進行內涂覆作業。此后，在世界范圍內應用減阻內涂的著名干線輸氣管道的典型例子不勝枚舉。如1973年～1983年間修建的阿爾及利亞至意大利穿越地中海輸氣管道，陸上管道直徑1220mm。1984～1990年英國北晦長達1746km天然氣管道采用了減阻內涂技術。挪威至比利時的全長810km，管徑996mm，輸氣壓力16MPa的Zeepipe天然氣管道采用內涂覆40～60μm厚的環氧樹臘層。2000年10月竣工的從加拿大到美國的ALLIANCE天然氣管道系統，干線全長2998km，管徑914／1067mm，采用高壓輸送氣，其內壁噴涂了50μm厚的雙組分液體環氧樹脂，固化成膜后作為減阻內覆蓋層。
加拿大和德國所有新修建的大口徑輸氣管道均在管道內壁噴涂環氧基涂料，以降低氣體輸送時的磨阻。由于該內覆蓋層的作用主要不是為了仿腐，因此覆蓋層厚度僅為幾十微米，其費用也僅為FBE涂層的??
噴涂內覆蓋層后可降低氣體輸送時的磨阻7％～14％，對于大口徑長距離輸氣管道可產生較好的經濟效益。在國內，內覆蓋層技術已開發多年，主要應用于油氣田腐蝕性介質的集輸管道和注水管道上，用于防腐蝕的目的。國內的航油管道，由于對介質的純度要求，也要采用內涂覆。此項技術的應用，延長了管道的壽命，為石油開發和生產提供了保障，取得了顯著的經濟效益。
西氣東輸工程啟動之初，項目經理部委托牛國石油天然氣管道工程有限公司，對天然氣管道減阻內涂技術進行研究，在2000年11月項目經理部在廊坊召開了一次天然氣管道減阻內涂技術研討會，會上世界著名大的內涂公司、內涂設備生產公司和內涂涂料生產商均參加。課題組在完成減阻內涂技術研究的基礎上，還為西氣東輸編制了《非腐蝕性氣體輸送管道內覆蓋層推薦作法)和《西氣東輸管道內壁減阻覆蓋層補充技術條件》兩部標準。此項研究通過對管道在進行內涂前后管內壁粗糙度的參數改變而進行的工藝計算比較，對管道采用內覆蓋層進行可行性分析，對國內外內覆蓋層施工藝進行研究，從理論上證實了對管道采用減阻內涂后因管道水力磨阻系數的降低，對提高管輸能力，減少投資費用所起到重要作用，這對于設計方案的確定提供了依據，并填補了國內減阻內涂技術標準的空白。管道內覆蓋層減阻技術的研究，通過了由專家組成的驗收組的評審驗收，提交了成果報告，研究結果也都直接運用到了工程的設計之中。
目前，國外的減阻內涂已經實現標準化，采用的標準主要有：APl 5L2，GBE／CMl，GBE／CM2等(詳見附錄)。
在減阻內涂領域，國外有一批專業化施工公司，設備精良，自動化程度高，如Bredero Price公司，在北美做天然氣管道內涂作業已有40年歷史。英國的E．WOOD涂料公司生產的內涂涂料在工程上應用已超過40年，其內涂的管道達100000km以上。
3.西氣東輸工程內覆蓋層工藝參數及技術要求
天然氣管道的減阻內涂技術是一項經濟效益顯著的高新技術，雖然各國對設計所選參數取值不盡相同，但結論卻是一致的，認為初期投入的成本將會有幾倍的收益，管徑越大、線路越長、輸氣量越大，收益就越高。
減阻內涂的效益主要體現在以下幾個方面：
①在管徑、壓力不變的前提下，可提高輸量；
②在輸量和壓力一定的前提下，可縮小管徑，節約鋼材；
③在管徑、輸量、壓力不變的前提下，可減少壓縮機站的站數；
④由于磨阻減小，壓縮機的動力消耗減小；
⑤延長清管周期，減少清管次數；
⑥減輕管內壁腐蝕，保證介質純度。
在西氣東輸可行性研究中，針對1016mm，1067mm和1118mm三種管徑，采取有內涂和無內涂6個方案進行了比較，其結果見表9-1。
從表9-1可以看出：
①使用減阻內覆蓋層后，在同等輸量下，站間距可以增大16．2％～30％，可以減少壓氣站數3座；
| 管徑/mm | 內涂情況 | 壓氣站數量/座 | 平均站間距/km | 總功率消耗/MW | 總燃氣消耗/(108m3/a) |
| 1016 | 有 | 18 | 192．4 | 173．8 | 5．40 |
| 1016 | 無 | 21 | 165．6 | 225．3 | 7．01 |
| 1067 | 有 | 12 | 272．4 | 126．9 | 3．94 |
| 1067 | 無 | 15 | 226．5 | 157．0 | 4．88 |
| 1118 | 有 | 9 | 364．5 | 97．5 | 3．24 |
| 1118 | 無 | 12 | 280．1 | 119．9 | 3．73 |
②使用減阻內覆蓋層后，在同樣輸量下，消耗的總功率可以減少18．7％～23％，若驅動機為燃氣輪機的話，則自耗氣可以減少13．1％～23％；
③φ1016mm管徑方案使用減阻內覆蓋層后，輸氣能力可提高6．0％，年靖氣量可提高12．3×108m3；
④使用減阻內覆蓋層后還可產生其它的經濟效益，如減少清管次數、縮短管道干燥時間、減少管壁上物質沉積、確保氣體介質純度、減少污染等。
由于目前減阻內涂技術的先進性、成熟性，經濟合理性，西氣東輸工程采用減阻內涂技術是必要的，也是完全可行的。這也是西氣東輸管道要達到世界先進水平所必需的一項代表性指標。