基于惯性导航的管道中心线测量方法

由于大多数油气管道敷设于地下,难以全面系统地检测管道中心线的位置、管道位移甚至变形.为了准确获得埋地管道的中心线坐标,根据惯性导航系统的特性,将高精度惯性导航单元搭载至载体上对管道进行检测,在管道正常运行状态下,利用惯性测量单元结合地面高精度参考点GPS坐标及里程轮数据对管道位置进行定位及修正,精确描绘管道三维坐标与走向.试验结果表明:该测试方法能够准确解算管道中心线坐标,可以为预防管道事故和进行维护提供科学依据,对保证管道安全运行具有重要作用.     

一种在役管道弯头走向参数测量计算方法

管道完整性管理是确保管道安全运行的重要手段,管道弯头走向参数是实现管道完整性管理必不可少的基础数据,在管道智能检测过程中获取管道弯头走向参数信息已成为管道业主的迫切需求。提出了一种管道弯头走向参数测量计算方法,以MEMS陀螺仪与加速度传感器为主要惯性测量器件,并将其集成于管道智能检测器电子包,在进行管道智能检测的同时获取惯性测量数据,针对惯性测量数据建立了数学模型,同时给出计算方法。将方法应用于实际管道智能检测工程,在不增加检测成本的前提下,实现了对管道弯头曲率半径、弯头偏转角度及弯头偏转方向3个参数的测量,满足了管道完整性管理需求。     

基于小口径惯性测量单元的管道中心线坐标解算方法

为提高在役管道惯性测量坐标数据的解算精度、高质量地推动管道数字化进程,基于惯性测量设备与里程计信息,结合平滑滤波算法,提出了一种针对小口径惯性测量单元的航位推算误差计算模型。通过状态方程、量测方程进行滤波递推解算,得到系统误差的最优估计值,并通过平滑滤波算法解算整周模糊度以保证数据精度。经过对管道惯性测量结果的验证,采用航位推算误差计算模型解算的管道中心线坐标与通过GNSS-RTK采集的中心线坐标数据相吻合,误差可以控制在米级。结果表明:基于惯性测量设备与里程计信息,结合平滑滤波算法,所建立的小口径惯性测量单元的航位推算误差计算模型能够有效减小纯惯性导航误差随时间累积对测量结果精度的影响,具有较好的应用价值。(图3,参21)     

管道内检测数据坐标化技术

目前,管道内检测数据均以里程作为管道缺陷点、异常点及特征点的定位基准,不利于缺陷修复及内检测数据的深度利用。为解决这一问题,提出由中心线测量实现内检测数据坐标化的技术流程,建立了根据中心线测量计算管道长度、弯头方向及曲率半径的数学算法模型,制定了中心线与内检测特征点的对齐拟合方法,并确定了拟合点的选取原则。现场开挖验证表明,该技术的平均误差为0.37 m,是可行有效的。内检测数据坐标化可减少内检测缺陷修复工作量,节省修复费用;实现与管道外检测数据对齐,开展管道缺陷的成因、发展趋势、腐蚀活性等的深入分析,为管道数据整合提供技术支持。(图6,表3,参19)     

长输管道完整性数据模型及其建立

数据管理是管道完整性管理的基础。对比现有管道数据模型,结合国际上管道完整性管理的理论和应用方法,以我国长输管道完整性管理的实施经验和发展需求为出发点,充分利用APDM模型的数据集合划分和空间信息管理的优势,建立长输管道完整性数据模型。该模型重点针对事故侵害、识别评价、检测评估、海底管道等数据集的数据结构进行构建,细化管道缺陷、侵害来源、检测方式、高后果区、风险及完整性评价信息等要素,统一管道数据类别从属、拓扑方式、格式精度等的参考标准。同时,拓展建立数据字典,结合Geodatabase空间数据库技术,确立中心线特征和沿线要素的表示规则,开发管道完整性管理数据库。长输管道完整性数据模型在某原油管道完整性管理中开展了应用,基本满足该管道的数据管理需求。     

管道内检测数据管理

管道内检测是近年新兴的一项技术,在管道完整性管理中发挥着重要作用。与采用文件模式进行手工管理的传统内检测数据管理相比,管道内检测闭环管理避免了前后环节信息不一致及再次内检测时无法有效利用历史数据的问题,改善了完整性管理的循环效果。在分析管道内检测数据采集、存储、使用流程的基础上,结合管道数据模型(PIDM),提出了以内检测项目信息作为循环开始,统一内检测数据格式,利用线性参考技术进行数据校准和关联,依据PIDM历史数据模式进行数据存储,经缺陷评价后建立开挖单以规范管理维修维护,以维修单更新缺陷状态为循环结束。通过各环节的完整衔接,实现了基于内检测技术的管道完整性闭环管理。     

某河底穿越管道环焊缝缺陷的安全评价

某长输原油管道河底穿越段通过三轴漏磁和惯性测绘内检测发现存在环焊缝缺陷并伴有弯曲应变,需要对其安全性进行评价。采用英国标准BS 7910-2005中的结构完整性评价方法,对内压和弯曲应力复合载荷作用下该环焊缝缺陷的可接受性进行了评价。同时,对评价中涉及的弯曲应力、断裂韧性、缺陷深度、残余应力、缺陷长度和内压等参数进行了敏感性分析,讨论了各参数对评价结果的影响程度。结果表明:在当前工况下,该缺陷是可以接受的,暂时无需修复。基于完整性评价和敏感性分析的结果,对该管道的生产运行和监控提出了合理的建议。该评价方法和结论可作为解决其他类似工程问题的参考。     

基于管道完整性数据的关联规则挖掘与应用

在油气长输管道完整性管理领域引入数据挖掘中的关联规则技术,发现完整性数据中潜在的关联关系,充分发挥数据价值。通过对管道完整性数据关联规则挖掘流程进行研究,对经典Apriori算法中频繁项集生成效率进行优化,结合中国石油某管道开展完整性管理积累的外检测与内检测数据进行了关联规则挖掘,并对挖掘结果进行分析和解释。挖掘结果表明:通过关联规则技术可以发现管道本体缺陷与周边环境、本体属性数据之间潜在的关联关系。关联规则挖掘方法应用于管道完整性数据分析能够有效减少无兴趣规则的数量,发现潜在的管理重点,为长输管道完整性管理提供科学、准确的决策依据。(表1,参10)     

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。     

优化APDM模型提高管道定位精度

以APDM模型为基础建立的管道完整性数据库为完整性管理中的各种分析评价结果提供了数据支持,但是在传统的管理方式下管道的空间地理位置经常会与实际测量结果存在一定误差.通过对各种误差的分析,从改进测量方式和优化APDM模型角度,提出了提高定位数据精度的措施.这些措施可以解决传统方式存在的问题,可为管道完整性管理提供可靠的数据.     

集团型企业管道完整性管理体系建设

集团型管道企业各单位在管道长度、管理水平、技术能力及管理模式等方面存在较大差异,为全面推动完整性管理工作,借鉴国内外管道完整性管理经验,建立了以计划-实施-检查-改进为管理模式的集团型企业管道完整性管理体系。以中海石油气电集团有限责任公司为例,以完整性理念为导向、组织机构为保障、先进技术为手段,建立气电集团和所属单位两级完整性管理组织机构,开展了在役管道中线校核、内检测数据对齐、第三方预警等方面的完整性管理技术研究。实践结果表明:集团型企业管道完整性管理体系显著提高了气电集团的管道完整性管理水平,并对其他集团型企业推广应用管道完整性管理技术具有参考作用。     

基于信息生态学理论的管道完整性管理系统

对于大型管道运营企业,借助现有的管理理念与技术手段实现完整性管理真正落地,推动其和谐、持续发展日显重要。结合企业信息生态系统的研究理论,以中国石油管道完整性管理系统（PIS）建设与推广应用为依托,以中国石油管道完整性管理业务应用为主线,效仿自然生态系统的物质循环方式,利用生态学的观点和方法,遵循开放、有序、合作、共赢的原则,以技术和管理手段将不同标准、数据、业务、工具、外部系统和用户通过信息流建立各条“生态链”,逐步构建了企业管道完整性管理信息生态系统模型,为中国石油管道完整性管理信息化的可持续发展提供了理论基础与实践指南。     

油气站场完整性管理技术思路

基于对管道系统相关的安全评价方法和资产完整性管理(AIM)技术的总结分析,指出AIM技术是开展油气站场完整性管理的技术基础.通过分析油气站场完整性管理的内涵和特征,提出了开展油气站场完整性管理的技术方法和基本体系框架的设想,其核心思想是在资产完整性管理技术系统集成的基础上,实施基于风险管理的以流程单元和设备关键部件为对象的深层次的完整性管理模式,开展与生产管理过程紧密结合的体系和平台建设,最终建立与管道完整性管理理念和方法相一致的油气站场完整性管理体系.     

管道完整性系统数据集成与应用

从油气长输管道完整性数据的应用现状出发,提出了管道完整性数据集成应用的现实需求,通过比较现有数据集成技术,进一步分析了管道完整性数据集成的需求和目标,分别从管道完整性数据库构建及应用平台两个方面对实施路线进行了阐述。结合管道内检测应用实例,分别从完整性数据支持、数据对齐、数据分析展示3个方面验证了基于管道完整性管理系统的数据集成应用效果,有效解决了数据不统一、利用效率低、应用效果不理想等问题,从而为管道完整性管理及相关技术应用提供更加有效的手段,为实际管理决策提供更加有效的支持。     

我国油气管道完整性管理体系发展与建议

概述了管道完整性管理体系理念和最终目标,提出了建设适合我国国情的油气管道完整性管理体系的设想,分析了当前开展管道完整性管理所存在的问题,指出推动我国该领域完整性管理体系建设需要开展进一步研究工作.     

输油管道运行参数及检测数据的统计分析

统计了某输油管道运行压力和温度、腐蚀检测数据以及管材性能等数据,并进行了分析.对于管道运行温度和压力,推荐了概率分布;对于腐蚀缺陷的深度和长度,分别推荐了指数分布和对数正态分布.拟合腐蚀检测数据,得到了缺陷深度和长度的统计特征值.对管材性能参数推荐采用正态分布,这种分布在95%的置信度下可通过假设检验.认为该输油管道的统计分析结果可以作为输油管道安全评定的基础.     

油气管道站场完整性管理数据模型

站场完整性数据管理所需的数据种类不断发展,数据模型作为数据管理的基础,采用针对每种具体对象建模的传统建模方式,数据要素之间关联性弱,且频繁变化的数据项造成模型不稳定,导致管理中各业务之间无法形成有效的闭环。以油气长输管道数据模型为基础,结合我国站场管道完整性管理的业务需求,提出了一种满足站场完整性管理业务需求的空间数据模型。该模型以几何网络为基础,建立管网和站场设备设施的空间拓扑关系,同时考虑定制和扩展性能,以满足对新技术、新方法的支持。结合该模型在某大型油气管道站场的应用,论述了其应用效果,具有较强的实际指导意义。     

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。     

新建管道完整性管理理念探索

新建管道开展完整性管理是保证管道运行期安全的本质基础,只有在新建管道建设期间开展完整性管理,通过风险评价、设计风险减缓设施等完整性管理措施降低管道本质风险因素,为管道的安全运行奠定基础。对新建管道完整性管理的理念、国外新建管道完整性管理现状与特点、国内新建管道完整性管理需求和今后新建管道完整性管理研究和应用方式等模式进行了探讨,提出了新建管道完整性管理的理念、原则和管理框架,为系统开展新建管道完整性管理探索了一种科学可行的管理模式。