中国油气管道完整性管理20年回顾与发展建议

近年来,管道完整性管理逐渐成为全球管道行业预防事故发生、实现事前预控的重要手段。阐述了中国油气管道完整性管理20年发展历程,形成了"三个一"技术群,即一套技术体系、一套标准体系、一套系统支持平台,覆盖管道线路、管输场站、储气库及系统平台等多个领域:在管道线路完整性方面,形成本体安全保障、风险评估与控制、输送介质安全保障、抢维修及应急保障等技术群;在场站完整性管理方面,形成站场工艺设施检测与评估、压缩机组诊断评估、定量风险评估、安全等级评估、设施完整性评价等技术群;在储气库方面,形成地下储气库风险控制、储气库建库及运行安全技术群;在完整性系统平台方面,形成基于业务多源数据的管道应急决策GIS系统,智能管网已在中俄东线初步建成。由此分析了中国管道完整性管理当前存在的问题及未来的发展趋势,提出中国管道完整性管理的发展目标是基于全生命周期智慧管网的完整性风险管控,而中国管道完整性技术发展的新方向则涵盖智能化数据采集、风险精准识别、系统自适应反馈、高精度完整性检测评价等。(图1,参140)     

中缅原油管道智能化运行辅助决策系统建设方案

管道智能化运行是智慧管网系统的核心业务,辅助决策系统则是支撑管道智能化运行的中枢。基于原中国石油管道有限责任公司智慧管网的顶层设计和总体框架,以中缅原油管道为对象,针对其地形起伏大、地质条件复杂、周边环境敏感等特点,开展智能化运行建设方案试点。通过分析原中国石油管道有限责任公司与国外油气管道的智能化建设框架及实践成果,在物联共享系统、数字化恢复、云数据中心建设的基础上,提出了建设由运行管控、安全管控、全生命周期完整性管理3个方面构成的辅助决策系统方案;对建设难点进行分析,探讨统筹规划、分步实施的技术路线,从而实现管道运行管控实时自主优化、安全预测预警可控、全生命周期完整性管理高度智能等智能化运行内涵目标。     

中国石油海外管道完整性管理的必要性和挑战

针对国家油气战略通道安全平稳运行的需要,基于中国石油海外油气管道的基本特点,分析了海外油气管道实施完整性管理的必要性。根据中国石油海外管道安全运行的技术需求和油气管道完整性管理技术的特征,分析了中国石油海外油气管道实施完整性管理面临的技术挑战。为提高海外管道安全水平,避免海外投资遭受损失,需尽快开展海外管道的完整性技术应用工作。在具体实施过程中,需要与国内管道完整性管理技术研究及应用单位相结合,充分发挥中国石油集团公司整体技术优势。     

油气管道全生命周期数据管理及其在中俄东线的应用

油气管道全生命周期数据管理是油气管道全生命周期完整性管理的基础,从数据模型构建、数字化移交标准、数字化移交接口开发、数据整合维护与分析应用几方面系统阐述了油气管道全生命周期数据管理技术的研究发展现状。结合中俄东线天然气管道数据管理需求,从数据内容扩充、数据组织结构优化两方面对PIDM数据模型进行优化升级,并在PIDM数据模型上增加了管道全生命周期各阶段数据的关联规则。制修订了CDP-G-OGP-IT-148—2019-1《油气管道设备设施运行数据规定》、Q/SY 05180.6—2019《管道完整性管理规范第6部分:数据采集》等系列标准规范,其中隐含了中俄东线天然气管道特有的业务要求和相应的数据规则。优化了管道完整性管理系统PIS功能:后台服务端扩展了矢量切片、WFS、Web Scene等先进GIS服务功能;前端开发了自定义制图、多语言支持、本地数据展示、共享视图、卷帘、时间轴、事件编辑器等丰富的数据展示、分析、维护功能。以上成果在中俄东线天然气管道北段取得了较好的实践应用效果。最后,提出了未来油气管道全生命周期数据管理急需解决的瓶颈问题。(图2,表2,参24)     

管道完整性管理实践与思考

随着国内油气管道行业的发展,管道完整性技术及管理得到广泛研究和应用。基于中国石油管道公司完整性管理实践,分析了当前管道安全运行面临的挑战:认知水平不一、安全管理水平较低、标准水平制约管道建设和运行水平、管道发展快于技术储备、专业化技术服务水平与力量不足;分享了在完整性技术与管理方面的实践与收获;清晰了管道开裂事故的关键因素,探索形成了管道检测与评价的最佳实践做法,推动了管理和决策模式的变革。对今后该技术领域的发展进行了思考,提出了如何应对大数据带来的变革,如何认知管道安全管理的特性,如何认识建设期管道完整性管理的核心等前瞻性问题,为管道完整性管理的深入开展明确了方向。     

石油天然气管网资产完整性管理思考与对策

随着中国油气管网规模不断扩大,对其安全可靠运行的要求显著提高,与此同时,偶有发生的管道事故及其带来的严重后果,使得管道企业肩负前所未有的安全环保压力。通过系统分析国内外管道资产完整性管理现状,指出当前中国管道资产完整性管理面临的挑战。借鉴国外管道资产管理先进经验,结合中国管道完整性管理已有成果及技术基础,提出了构建油气管网资产完整性管理的举措,包括开展关键技术攻关,搭建科学、先进的管理体系,建立适应油气管网资产安全高效运行的数字化、智能化完整性管理模式等,指出了今后发展趋势与研究方向。     

全球油气管道完整性技术与管理的最新进展——中国管道完整性管理的发展对策

油气管道的安全是我国石油质量、安全、健康、环境方针的重要内容，如何保证管道的安全，使新管道无事故运行、老管道在生命周期内继续安全运行，这是管道管理者面临的重要课题。概述了世界各国（欧洲、北美、东南亚、澳洲）管道完整性管理的进展以及国内外完整性技术发展的现状，重点介绍了管道完整性检测技术、评估技术、风险评价技术、修复技术、管道地理信息系统GIS和完整性管理标准体系的国内外进展。认为我国管道完整性管理引进和实施需要结合我国管道的国情，推荐对策是将管道的完整性管理实施划分为含缺陷（内部缺陷和外部缺陷）管道本体、管道地质灾害与周边环境、外防腐层及防腐有效性和站场及设施四个部分实施，建立和完善自身的完整性管理体系、完整性技术体系，以及建立管道数据管理平台。     

超临界二氧化碳管道完整性管理技术发展现状与挑战

为了实现“双碳”战略目标,建设超临界二氧化碳输送管道是发展的必然趋势。系统辨识了超临界二氧化碳管道运行中面临的主要风险,梳理了超临界二氧化碳管道完整性管理各关键环节的技术现状及应用情况,对比了超临界二氧化碳管道与油气管道完整性管理技术的差异性,并指明了超临界二氧化碳管道完整性管理在体系建设、高后果区识别与风险评估、管道内检测、管道缺陷修复中存在的技术难点及攻关方向。建议从体系标准建设、关键技术研发、优化管道管理3个主要方向开展进一步研究,不仅能够扩展油气管道完整性管理范围,还可实现超临界二氧化碳管道与油气管道完整性管理的深度融合,为超临界二氧化碳管道的安全运行提供保障。（图5,表5,参28）     

国内油气管道完整性管理应予重视的问题

针对我国目前在油气管道完整性管理工作上存在的认识偏差,从技术和管理2个层面探讨了管道完整性管理技术的全局性理念。结合国内油气管道运行管理的现实状况,从管道建设期间基础信息资料的采集、施工关键环节的质量控制,以及管道运行期间运行条件的保障、操作规程的遵守、管道环境条件的监测与数据采集、管道维护决策的合理确定等方面指出了我国油气管道完整性管理应予重视的问题。从管道完整性管理工作的渐进性、决策方法的先进性、完整性评价技术的针对性和完整性管理工作的全员参与性4个方面论述了如何保证油气管道完整性管理方案的科学性与操作实用性。     

基于大数据的全生命周期智能管网解决方案

智能管网可以解决当前系统繁多及数据采集与应用脱节的问题,实现油气管道安全、高效、可持续发展。全面阐述了国内外数字化管道、智能管网的实施进展,分析了智能管网发展的特点、难点以及存在的问题,研究建立了管道全生命周期数据标准,构建了管道全生命周期数据库。提出了全生命周期智能管网的设计架构,包括管道全生命周期资产设施管控、运行管理控制、决策支持3个方面。提出了基于GIS的智能化管理平台方案,搭建了管道建设与运维一体化智能管理平台,一是用于建设期施工数据采集、数字化数据库移交、施工质量可视化管理;二是用于运营期腐蚀防护电位控制,在线完整性评估,高后果区、地区等级升级地区的风险评估,以及无人机巡线等完整性管理循环;三是用于管网的决策支持,包括大数据建模、应急决策支持、焊缝大数据风险识别、基于物联网的灾害监测预警、管道泄漏实时监测、远程设备维护培训、远程故障隐患可视化巡检、移动应用等。智能管网的推广应用,有利于管道管理水平的提升,为决策者提供足够的信息,从而保障管道安全、高效运营。     

西气东输智慧管网建设实践

随着大数据、物联网、云计算、人工智能等智能技术的不断发展及应用,管道行业由传统管理模式逐步向数字化、智能化发展。国家管网集团西气东输公司坚持以"全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理"为目标,聚焦智慧管网,经过管理创新与技术革新,建立了人工智能与管道行业深度融合的新模式:在已有管道运营体系的基础上,引入工业互联网、机器学习、智能控制等技术,形成了站场智能巡检、分输智能控制、流量计智能检定等核心技术,推动了天然气管道站场智能运行技术的发展;大力发展天然气管道关键设备全面智能感知技术,开展了天然气泄漏检测、站场运维巡检智能化管控、压缩机组与流量计智能监测等核心技术创新;构建管道风险智能管控技术体系,推进了管道线路风险智能识别、光纤安全预警、管道智能防腐等核心技术的提档升级。在此基础上,国家管网集团西气东输公司高效推进智能管道运行效率再升级,构建了"全方位感知、综合性预判、一体化管控、自适应优化"的智能管网雏形,为中国油气管道的智慧化发展提供了重要借鉴。     

管道智能化管理的发展趋势及展望

国内外长输管道的建设、运行已迈入数字化时代,大量新技术的研发及应用为管道智能化管理提供了技术支撑,同时也提出了挑战。对国内外管道智能化技术的发展现状进行了调研,结合目前管道智能化技术在油气管道行业内的应用情况,建立了“数据层-服务层-应用层”的管道智能化管理核心架构,并提出了“做好顶层设计,将管道数据的管理贯穿管道的全生命周期;坚持以问题为导向,抓住主要矛盾;正确处理好数据、技术、生产与管理的关系”的管理原则。通过对管道智能化管理的典型案例进行分析,总结出了多技术融合的应用趋势,以期为中国管道智能化管理的提升提供参考。     

海底油气管道全寿命周期风险评估模型

海底油气管道作为海上油气田生产系统的重要组成部分,其设计、施工、运行及弃置等各阶段均存在诸多风险。为了降低海底管道全寿命周期内各类风险,减少海底油气管道事故,围绕海底油气管道全寿命周期管理过程开展风险评估,建立了海底油气管道全寿命周期风险评估体系;根据海底油气管道的时间属性,将海底油气管道全寿命周期划分为6个寿命阶段;依据空间属性,采用递进细分原则,对海底油气管道进行分段,梳理不同阶段影响管道安全的制约因素,并对风险制约因素进行权重赋值,建立了管道失效可能性评分模型与失效后果评估模型,得出了风险值;根据风险值确定管道风险等级,再依据风险等级对危险管段实施管控,有效提升了管道全寿命周期内的风险控制水平,为海底油气管道全寿命风险管理提供了参考。     

管道全尺寸气体爆破试验完整性评估技术

中国石油天然气管道建设飞速发展,但高压力、大口径以及X70钢级以上高强钢管材的长期服役状况和极限状态缺乏历史数据,不能准确评估管道运行风险。针对目前国内试验技术的现状,充分借鉴国外管道全尺寸爆破试验场的使用情况,研究了高钢级大口径高压气体管道爆破试验场的功能,分析了试验场针对管道长期服役失效的应用领域,以及各类试验所需要的测试参数。研究结果表明：建立系统的全尺寸爆破试验完整性评估技术手段,对于管道运行安全可靠性以及全生命周期管理是必要的,系统设计管道爆破试验场的参数和功能,可为我国建立管道爆破试验场提供数据支持,必将有利于管道完整性评估技术的发展,提高管道本质安全。     

油气管道缺陷评定方法的发展

随着我国油气管道工业的飞速发展，国内目前现行的管道缺陷评定技术已经远远不能适应管道工业发展的需要，建立适用于管道行业的缺陷评定标准是目前亟待解决的问题。介绍了国外适用于油气管道缺陷评定的先进方法以及相应的标准规范，讨论了目前缺陷评定技术的最新发展，为建立适用于我国实际情况的油气管道缺陷评定规范提供了科学的依据。     

关于中国智慧管道发展的认识与思考

智慧管道是覆盖油气长输管道全生命周期的综合管理系统,是SCADA系统、电子管道、数字管道、智能管道在物联网、云计算、人工智能时代的延续和发展。剖析了油气管道行业智慧管道的内涵与外延,梳理了智慧管道技术发展的历史脉络,揭示了数字孪生体技术的实质与应用现状,在此基础上,建议中国智慧管道建设宜坚持需求驱动、问题导向、突出重点、体现特色、开放融合、数据共享、滚动发展、持续改进的原则,以期为中国智慧管道的健康持续发展提供参考。     

国外油气管道剩余使用寿命的预测和评估

论述了管道剩余使用寿命预测和评估的必要性，介绍了国外对管道剩余使用寿命的预测方法和评估理论，提出了应该把对管道剩余使用寿命的预测工作作为管道运行和技术维护这一管理系统的组成部分。     

我国管道工业回顾及展望

未来十余年,我国管道工业将处于一个飞速发展的重要时期,分析了东部管网在这一时期所肩负的重要使命,为保证管网安全运行,提出了应采取的措施,①加强对管道的内外检测及阴极保护检测,②科学地制定管道更换、修补等行业标准,③对管道进行风险分析及残余寿命预测。对我国输送不同介质的管道如气管道、成品油管道、煤浆管道、矿浆管道、LPG管道及海底管道的发展前景进行了科学的分析与推断,并指出我国已具备设计、建设、运营管理各类管道的实力,建议管道建设队伍应走出国门,参与国际竞争,寻求合作,开拓国际市场,使我国的管道工业跨入世界先进行列。     

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。