中俄东线智能化工艺运行基础与实现的思考

随着数字化、智能化等技术的发展,油气管道运行管理模式将发生根本性转变,形成以智能管道、智慧管网为核心的发展理念。从管道运行工艺角度对中国智能管道建设的基础及实现条件进行了分析:①从智能管道的定义、国内外智能管道的发展现状以及油气管道智能运行的物联网基础与技术准备3个方面论述了智能管道建设的基础及所需实现的功能,指出智能管道在油气生产过程中的应用性是智能管道建设的核心问题;②探讨了天然气管网数据、建模及计算复杂性的根源,明确了智能管道、智慧管网的建设思路;③以中俄东线天然气管道为例,阐述了中俄东线智能运行的目标、基础以及工艺运行智能化组成的设想,其中工艺运行智能化组成包括管道工艺仿真系统建设、基于管道数据的数字孪生体构建以及综合运行调度和可靠性评价。最后,针对智能管道技术发展与应用面临的形势与挑战,给出几点认识及建议。     

数字管道的技术与应用

在"数字地球"理论成为热点之后,其概念被越来越多地应用于各个领域,数字管道即来源于这一概念.阐述了数字管道所涵盖的广义信息与系统,讨论了构建数字管道的4S技术及业务系统组成,提出了建设数字管道是在信息化社会下,我国油气管道建设的必由之路.     

在役油气管道数字孪生体的构建及应用

中缅油气管道是中国首条经过数字化恢复构建数字孪生体的在役山地管道。通过基准点测量、管道中线探测、航空摄影测量、三维激光扫描、三维地形构建、倾斜摄影、数字三维建模等技术进行数据收集、校验及对齐,对管道建设期的设计、采办、施工及部分运行期的数据进行恢复,对站场及管道的设备、建筑等构建数字三维模型,形成管道线路数据资产库和站场数据资产库,构建中缅油气管道的数字孪生体。通过多系统融合,深入发掘数据价值,实现管道可视化运行、设备拆解培训、指导维检修作业及应急抢险作业等,为实现管网智慧化运营奠定了数据基础。(图1,表1,参25)     

数字管道技术在我国油气管道的应用

概述了数字管道技术在我国油气管道应用的背景,介绍了数字管道技术在西气东输工程冀宁联络线的应用情况,认为实现管道数字化、信息化是我国管道行业持续发展的必由之路.     

中俄东线天然气管道工程SCADA系统的设计与实现

长输油气管道的自动化控制水平直接关系着其生产运行安全与效率,中俄东线天然气管道工程通过创新实践开启了中国长输油气管道自动化控制技术的新篇章。以自动化控制系统的技术特点为主线,以具有代表性的油气长输管道控制系统为依托,回顾了中国长输油气管道控制系统关键技术的发展历程,介绍了长输油气管道自动化控制技术发展现状,并结合智慧化管道建设,展望了长输油气管道自动化控制技术的发展前景。中俄东线天然气管道工程北段各项设计指标均处于全球领先水平,从SCADA系统组成、结构、功能等的创新成果来看,其自动化控制系统代表了目前中国长输油气管道自动化控制技术的最高水平。     

智慧管网建设进展及存在问题

随着中国油气管道骨干管网初具规模,运维体系日趋完善以及大数据、人工智能、物联网技术的应用,智慧管网的建设成为可能。以中国石油天然气集团有限公司智慧管网的建设为例,基于智慧管网现有设计方案,梳理了现阶段智慧管网在科技、信息、物联网方面各个系统的建设进展,介绍了中俄东线和中缅油气管道试点工程的最新成果,提出了智慧管网建设仍需解决的问题。通过明确智慧管网建设的原则及目标,实践探索出一条智慧管网建设的有效途径,最终实现“数据全面统一、感知交互可视、系统融合互连、供应精准匹配、运行智能高效、预测预警可控”的管道智能化运行目标。     

GIS在长输油气管道的应用现状与发展趋势

介绍了GIS的发展过程和GIS在国内外的应用现状,分析了传统管道建设与管理中的不足及数字管道的优势,指出了GIS在长输油气管道中的发展方向。认为在中国建立长输管道的GIS系统是一项十分必要的工作,它可以在提高管道的管理效率,提升管理水平和应对紧急事件等方面发挥重要作用。     

智慧能源时代的智能化管道系统建设北大核心

建立基于"互联网+"智慧能源的智能化管道系统,是提升油气管道管理水平、促进行业发展的有效手段。阐述了"互联网+"智慧能源的内涵特征,分析了"互联网+"智能化管道系统的现实需求,提出了智能化管道系统架构设计和智能物流平台建设规划,搭建了涵盖数字化管理、完整性管理、运行管理、应急管理、综合管理的智能化管道系统,具备数据挖掘与共享、完整性管理及应急管理等核心功能。实例应用结果表明:智能化管道系统有利于转变管道管理方式,对提升决策管理效率、优化资源配置等具有显著作用;围绕管道核心业务,利用云计算、大数据分析、物联网、移动应用等技术能够实现智能分析预警、快速协作响应及安全高效运行,在提升系统数据质量的基础上构建智能化管道专家系统,为智慧能源时代油气管道的转型升级提供支持。     

油气储运技术发展新特点

油气储运是油气工业的重要组成部分,处于油气工业产业链的中游,包括油气集输与处理、长距离输送、储存与装卸等生产系统,是连接油气开采、加工、销售诸环节的纽带,具有广阔的技术、地域及社会覆盖面。作为油气工业上下游衔接、协调、发展的关键环节,油气储运技术的发展越来越突出多学科交叉的特点,朝着数字化、智能化方向发展。1.新技术、新材料持续推动管道行业快速发展随着管道相关行业技术的发展,新技术、新材料在管道行业的应用成为促进管道技术进步的重要推动力。     

油气管道维抢修方法及技术进展

安全可靠的管道输送系统是油气资源开采与输送的重要保证,油气管道应急维抢修技术越来越受关注和重视,及时对油气管道进行维护与维修,可以减少管道事故的发生,一定程度上降低管道运行成本。综述了带压开孔封堵、管内智能封堵、夹具维修等方法的技术发展现状以及相应作业工具的发展趋势,介绍了新型管道维修技术,对不同工况下服役管道的维修有一定的指导作用。对管道维抢修方法及技术做了总结与展望,指出建立管道维抢修应急系统(Emergency Pipeline Repair System,EPRS)将是未来管道建设的发展趋势。     

基于SCADA和GIS的油气调控运行系统

基于SCADA和GIS技术的油气管道调控运行系统,可以有效提高油气管道调控运行水平,加快管道数字化建设步伐.根据SCADA和GIS技术在管道调控运行中互补应用的可行性,建立了系统的基本框架:在同一平台上完成SCADA和GIS数据的处理,同时支持静态和实时数据处理且保证效率,用户最终通过同一接口访问空间和实时数据,执行油气管道的生产调度和决策指挥工作.系统的基本功能包括泄漏检测定位可视化,清管器跟踪定位与显示,批次跟踪定位与显示,应急救援指挥与决策,信息查询、分析和统计,管道与附属设施多媒体,参数报警与高亮显示,状态参数在线显示,图表处理与打印等.系统要实现动态数据和静态数据的统一管理,在接口处理和数据存储等方面尚存在诸多技术难题,有待探索和完善.     

油气长输管道SCADA系统技术综述

回顾国内油气长输管道ＳＣＡＤＡ系统的发展状况,阐述了现代ＳＣＡＤＡ系统的技术特征和功能,预测未来油气长输管道ＳＣＡＤＡ系统的发展动态,其中包括该系统中ＲＴＵ技术的发展,软件的发展以及系统功能与结构的发展趋势等。     

数字管道中的工艺与自动化系统设计

数字管道的建设就是各种数据库和图形库的建设,而数字管道建设中的一些技术给管道工艺和自动化设计带来了一定的变化。通过利用数字管道建设的一些成果,设计人员能够使管道设计与未来的管理有机地结合,在设计阶段就对未来油气管道的运行控制和完整性管理奠定坚实的基础。通过数字管道建设要素的分析,阐述了数字管道中对工艺与自动化系统设计的要求,说明了管道工艺和自动化设计应满足数字管道的数据平台及数据模型,达到提高管道建设与运营管理的质量、效率、安全等综合管理水平的目的。     

基于数字孪生的智慧油气站场设计与开发

随着中国油气站场建设规模不断扩大,生产运行及安全管理的要求日益严苛,但目前管道及站场实体可视化应用及综合展示非常匮乏,无法以三维场景查看站场内各区域分布及运行数据,尚未建立与实际情况高度一致的设施设备模型。为此,提出了基于数字孪生的智慧油气站场系统化解决方案：在数字孪生理论的基础上,以ArcGIS系统为基础平台,运用3Ds Max软件建立等比例、高精度的站场模型,搭建真实映射物理站场的数字孪生站场,辅以先进传感、大数据分析及人机交互技术,形成智慧化的输油气站场信息物理系统。以陕西某压气站为例进行了系统设计与开发示范,结果表明：该系统能够实现站场全要素的三维展示、站场状态的实时监测、站场管理的统筹决策,有利于全方位提升站场安全生产的宏观监管、重点监管、精准监管水平。（图3,参22）     

机器学习在油气管道的应用研究进展及展望

机器学习作为实现人工智能的主要手段,通过探索数据规律、建立预测模型来指导决策支持。在目前油气管道系统设备繁多、结构复杂、技术庞杂等背景下,引入机器学习是为了采用人工智能技术解决单纯依靠数学模型难以应对的问题,代替人工从事一些枯燥繁琐、危险程度较高的工作。结合油气管道系统各生产环节,重点阐述了深度学习、强化学习及迁移学习3类机器学习方法的应用研究进展,包括油气管道泄漏、多相流型识别、设备故障诊断及储罐目标检测等应用场景,构建了人工智能技术在油气管道系统的应用框架,指出深度学习、强化学习及迁移学习在该领域拥有较强的应用前景。最后,对机器学习在油气管道领域的应用进行了展望,以期为油气管道系统的智能化研究与发展提供参考。     

关于召开“2014中国油气论坛——油气管道技术专题研讨会”的通知

为了推动管道高效建设与安全运行新理论、新技术的发展，不断提高油气管道输送技术水平与能力，进一步加强国际管道技术交流与合作，世界石油大会中国国家委员会、中华人民共和国科学技术部社会发展科技司、中国石油学会决定于2014年9月16日-17日在中国河北省廊坊市国际饭店（河北省廊坊市和平路81号甲）联合举办“2014中国油气论坛——油气管道技术专题研讨会”。     

陆上油气管道的废弃处理

油气管道废弃是营运管道永久停止服务后的必要处理环节,我国在这一领域的研究尚属起步阶段。总结了油气管道发达国家与油气资源丰富国家在油气管道废弃处理方面的发展现状,特别是在废弃管道残留物清洗、管道及附件拆除、环境保护、废弃物回收利用等方面的先进做法,剖析了国际上重要的油气管道废弃处理相关标准规范,不同废弃方式的选择依据与考虑因素,以及典型废弃方式的工程案例,为促进我国陆上油气管道废弃处理规范的建立,以及诸如管内残留物清洗、注浆加固和管道拆除等技术体系的形成提供指导。     

关于召开“2014中国油气论坛——油气管道技术专题研讨会”的通知

为了推动管道高效建设与安全运行新理论、新技术的发展,不断提高油气管道输送技术水平与能力,进一步加强国际管道技术交流与合作,世界石油大会中国国家委员会、中华人民共和国科学技术部社会发展科技司、中国石油学会决定于2014年9月16日-17日在中国河北省廊坊市国际饭店（河北省廊坊市和平路81号甲）联合举办“2014中国油气论坛——油气管道技术专题研讨会”。会议报到时间为9月15日全天,注册手续办理及会议资料领取在廊坊国际饭店大堂。     

关于召开“2014中国油气论坛—油气管道技术专题研讨会”的通知

为了推动管道高效建设与安全运行新理论、新技术的发展,不断提高油气管道输送技术水平与能力,进一步加强国际管道技术交流与合作,世界石油大会中国国家委员会、中华人民共和国科学技术部社会发展科技司、中国石油学会决定于2014年9月16日-17日在中国河北省廊坊市国际饭店（河北省廊坊市和平路81号甲）联合举办“2014中国油气论坛——油气管道技术专题研讨会”。会议报到时间为9月15日全天,注册手续办理及会议资料领取在廊坊国际饭店大堂。     

能源安全战略下中国管道输送技术发展与展望

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。（参20）