山地油气管道智能化建设实践与展望

西南山地油气管道的建设与运行管理存在地质变化复杂、人员活动活跃“两大风险”,同时还有法律法规标准适用性不强、建设及管理成本预算低、山地油气管道技术缺乏“三大问题”,使得管道管理的系统性风险高、安全管控难度大。通过系统分析山地油气管道工程特征及管控难点,提出依托数字化、智能化来解决风险的不可知与不可控、管控体系效能不够高的两大制约因素。结合山地管道公司业务实际情况,提出了以“五纵两横、两大体系”为核心的数字化转型总体思路,形成了山地管道智能化运行从数据感知、数据传输、数据存储及标准化、应用与决策优化到智能逻辑控制的完整技术路线,提高了山地管道风险管控能力及管控效率。系统阐述了山地油气管道智能化建设基础支撑层(两大体系)、具体应用层(五纵)、平台集成层(两横)的建设实践与成果,并提出了未来的发展建议。     

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。     

智慧能源时代的智能化管道系统建设

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。     

智慧管道站场设备状态监测关键技术

以"全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理"的智慧管道建设为背景,探讨了物联网、大数据、云计算、人工智能等信息技术在智慧管道站场设备状态监测中的应用方式。为了满足状态监测的新需求和新模式,提出并研究了4项智慧管道站场设备状态监测关键技术:信息感知技术、数据存储技术、数据挖掘与智能分析技术、可视化展示技术。基于此,设计了包含4个层级的设备状态监测平台框架结构,分别为智能感知层、数据存储层、智能诊断层及可视化层。研究成果为智慧管道关键设备状态监测提供了技术方法。     

智慧管道总体架构设计及关键技术

随着中国油气管道建设步伐不断加快,基于互联网+、大数据、云计算等先进技术与油气管网创新融合的智慧管道建设,成为新形势下实现管道可视化、网络化、智能化管理的重要方法和途径。智慧管道建设首先要实现管道的智能感知,在感知层进行管道本体、关键设备、外界环境及维护资源等信息的全面感知,实现采集、处理及传输一体化,为管道运行决策提供可靠的数据基础。其次,是信息的网络化,在网络层将所有人、物及环境信息全部接入网络平台,实现信息流和资源流的统一。再次,是数据的标准化,在数据层对所有接入的数据进行清洗、转化及标记;在算法层采用人工智能算法对数据进行深度挖掘,抽取故障信息,预测运行状态,优化资源调配。最终,通过具体的业务平台实现"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。     

物联网技术在油气管道中的应用展望

油气管道的信息化建设分为3个层次,即执行层、管理层和战略决策层,每个层次都由不同的信息系统构成。随着信息技术的不断发展,物联网技术的出现将为该3个层次的信息化建设开辟新的发展途径。结合油气管道企业在业务发展过程中面临的突出矛盾,提出由感知层、传输层和应用层3个层次组成管道物联网基本架构,应用架构由数据集成应用和智能管网两个层面构成。管道物联网通过传感器连接资产和设备,建立数据的整合体系,实现数据的综合分析与利用,基于业务需求开发数据的智能化应用平台,实现对管道运营各个环节的优化管理。     

中俄东线数字化移交及与完整性管理系统的对接

针对中俄东线天然气管道工程"全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理"的建设目标,提出了数字化移交的基本流程、工作机理,指出了其对管道建设、运营管理的重要意义。通过统一数据采集规范,畅通了数据对接渠道,以全生命周期数据库为载体,实现数据的关联、存储与共享,以此推动数字化移交的有序开展,满足实体管道与数字化管道同时交付的需求,并保证数据历史的可追溯性。通过与数据仓库建立接口进行数据调用,确保数据由建设期向运营期的有序传递,实现了数字化移交数据与管道完整性管理系统的对接应用,不但最大限度地体现了数据的价值,而且为智能化管道建设及完整性管理提供了数据保障。(图3,表1,参26)     

物联网技术在管道完整性管理中的应用

为准确分析管道运行中存在的风险因素、风险活动,评价管道的安全状况,需采用物联网技术建立管道完整性管理的信息技术平台。管道物联网通过传感器连接管道与附属设施,建立数据的整合体系,进行数据的综合分析与利用,基于业务需求开发数据的智能化应用平台,实现对管道运营各个环节的优化管理。介绍了基于物联网技术的管道完整性管理在数据采集、远程监测以及物资管理等领域的应用,结果表明:采用物联网技术不仅可实现管道完整性管理的可视化、数字化的目标,而且能最大限度地降低时间和空间危险因素,确保管道安全和平稳运行。     

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。     

“双碳”愿景下管网多介质灵活输运与智能化高效利用发展战略思考

“双碳”战略下，管道作为能源领域和现代运输体系重要基础设施，需加快适应“能源生产低碳转型、能源传输格局重塑、能源消费灵活多样”的发展新要求，统筹解决安全高效、绿色智能、价值提升的协同问题。通过分析国家和行业发展需求，回溯了油气储运多年来取得的丰硕技术成果，借力管网改革和储运技术积淀优势，分析了未来发展多介质灵活输运和智能化高效利用的战略需求和建设目标，提出了加快推进“油气+新能源”和“储运+数智化”融合创新步伐以及储运技术重心由“钢制管道+流体力学”向“智慧管网+系统工程”演进扩展的探索性思考。深入剖析了原油管道超弹性改性输送、天然气管道减阻增输、管网仿真优化与智能控制、管体微小缺陷检测评价、纯氢/掺氢管道输运、超临界/密相二氧化碳管输、管网智能化与能源互联等关键技术发展新需求，从构建国家能源管道数据平台、完善新能源管输体系顶层设计、发挥企业科技创新主体作用、面向基础-前沿-应用全链条深化创新、打造中国管道战略科技力量等多个方面进行了建设性思考，以期为新型能源体系下管网发展提供需求参考和技术支撑。（参27）     

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。     

管道完整性管理信息化研究进展与发展方向

管道完整性管理信息化技术在管道完整性管理工作中的规范化、标准化以及智能化方面发挥着越来越重要的作用。国内外管道管理者在信息化的技术标准、系统架构、决策支持等方面开展了大量研究与应用,取得了丰富的成果。系统阐述了管道完整性管理信息化技术的发展现状,并从大数据下的关联分析技术、物联网技术、移动智能终端的应用3个方面探讨了管道完整性管理信息化技术的发展方向。今后需要进一步提升数据应用水平,发挥数据整体价值,加强新技术的研究与应用,改变传统的生产方式,优化工作流程,使管理更智能。     

中外智慧管网发展现状与对策方案

智慧管网具有全面感知、自动预判、自适应、自反馈、自学习等特征优势,近年来得到迅速发展,国内外智慧管网的侧重点有所不同,国外侧重于使用现代模型方法升级传统技术方法,而国内侧重于智慧系统的规划和整体设计。目前中国智慧管网建设仍处于起步阶段,在数字孪生体构建、传感技术、精准检测和评价、决策支持、模型构建、信息共享、大数据深度挖掘等方面缺乏系统性、规划性、科学性,基础模型和智能决策不足。阐述了智慧管网在国家管网多条管道上的开发与应用,逐步实现了设计、施工、运行等多环节覆盖。针对存在的问题,提出了解决方案:管网智能巡护,智慧管网的人工智能,视频实时监控智能识别,管道智能化应急防范,构建基于多源数据的智能化管理平台,灾害一体化智能监测与预警,管道完整性大数据融合、建模、决策支持等。建议进一步采用物联网、云平台、区块链等技术,研究建立管道全生命周期数据标准,构建管道全生命周期数据库,开展智能管网平台设计,包括管道全生命周期资产管控、运行控制、决策支持,最终形成基于多源数据融合的智能一体化管理平台。     

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。     

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。     

中俄东线智能管道数据可视化探索与实践

为了推动油气管道数据可视化及大数据分析技术发展,对中俄东线智能管道数据可视化建设成果进行了总结。从数据可视化角度,论述了中俄东线天然气管道的数据种类、数据现状及各信息系统的数据架构及数据量;从数据传输、数据ETL(Extract-Transform-Load)等方面,探索了数据可视化实现的做法和实践。通过中俄东线智能管道可视化交互系统的探索和实践,实现了建设期和运营期多源动静态数据的集成展示,提出需数据中心建设和应用层解决方案作为技术支撑的建议,对推进管道数据可视化、大数据分析有一定指导意义。     

油气管道风险管理技术现状及对策

介绍了国内外油气管道风险管理技术的研究现状、应用成果及最新的发展趋势,对比分析了国内外油气管道风险管理技术的差距,强调了油气管道风险管理的重要性,指出了油气管道风险技术的发展方向,为油气管道安全运行提供了技术支持.     

阴极保护电位智能采集系统应用现状与展望

中国正处于油气管道的大发展时期,这既是重大机遇,同时也对提高管道运营水平提出了挑战。阴极保护电位智能采集系统是阴极保护监检测的有效工具,其由埋地传感器、终端采集仪、软件系统等部分构成。目前,该系统已在中国主要管道公司应用,实现了阴极保护参数的实时远程监测,但也存在运行故障率高、数据管理平台兼容性低、分析评价软件算法简单等问题。回顾了阴极保护电位智能采集系统的发展历程,包括硬件开发、软件开发、现场应用等情况,总结了当前实际应用中遇到的问题,并从提高标准化水平、提高可靠性、解决热点问题、助力智能管道建设等方面进行了展望。后续应加大采集系统可靠性和标准化的研究力度,不断拓宽其应用领域,为智能管道建设提供技术支持。