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。     

盐穴储气库储气与注采系统完整性技术进展

完整性管理是储气库安全管理的发展方向,储气与注采气系统是盐穴型储气库最重要的组成部分,研究并实施储气与注采气系统的完整性管理对保障盐穴型储气库安全运行具有重要意义。综述了在盐穴型储气库储气与注采气系统完整性管理中风险评估和完整性评价两项关键技术的研究进展。在风险评估方面,识别出了风险因素,建立了定量风险评估方法,包括失效概率计算方法、失效后果估算方法及风险评估方法;在完整性评价方面,分析了井筒损伤因素及其类型,提出了储气库溶腔稳定性评价、含缺陷套管完整性评价以及注采气管的疲劳寿命和冲蚀寿命预测方法。（图8,表1,参10）     

油气管道及储运设施安全保障技术发展现状及展望

为了提高油气管网事故防控和应急技术及管理水平,保障国家公共安全,国家重点研发计划"公共安全风险防控与应急技术装备"重点专项中设立"油气长输管道及储运设施检验评价与安全保障技术"项目。该项目面向管道及储运设施公共安全保障需求,重点围绕管道及储运设施损伤与事故致灾机理、损伤及缺陷检测、状态监测及预警、风险评价、检验评价、完整性评价、应急维抢修等不同方向,不同重点任务的关键科技问题与技术瓶颈,以油气管道及储运设施防灾、减灾为基础,开展理论研究、技术攻关、装备研制及应用示范工作,建立油气管道及储运设施安全保障技术体系,全面提升管道及储运设施公共安全管理水平。     

油气管道及储运设施安全保障技术发展现状及展望北大核心

为了提高油气管网事故防控和应急技术及管理水平,保障国家公共安全,国家重点研发计划"公共安全风险防控与应急技术装备"重点专项中设立"油气长输管道及储运设施检验评价与安全保障技术"项目。该项目面向管道及储运设施公共安全保障需求,重点围绕管道及储运设施损伤与事故致灾机理、损伤及缺陷检测、状态监测及预警、风险评价、检验评价、完整性评价、应急维抢修等不同方向,不同重点任务的关键科技问题与技术瓶颈,以油气管道及储运设施防灾、减灾为基础,开展理论研究、技术攻关、装备研制及应用示范工作,建立油气管道及储运设施安全保障技术体系,全面提升管道及储运设施公共安全管理水平。     

地下储气库完整性管理体系及相关技术应用研究

地下储气库作为天然气输配系统中重要的组成单元,其完整性直接影响整个天然气输配系统的安全平稳运行。地下储气库完整性管理旨在对处于动态变化中的储气库现场设备进行风险识别和评价,制定相应的风险控制对策,不断改善储气库的运行环境,从而降低事故的发生概率,将储气库的运行风险水平控制在可接受范围内。为此,对地下储气库完整性管理体系技术进行研究,阐述了储气库完整性管理理念,提出了储气库地面设施和井的完整性管理体系内容,重点研究了井的完整性管理体系,包括井的风险识别、监测、检测、评估技术,建立了井筒完整性监测方案,以及井口和井下设备、采气树、套管等的风险识别、完整性检测和评价方案。针对套管因注采条件变化及介质腐蚀影响而易受损的特点,重点提出了含缺陷套管的强度评价及寿命预测方案。结合生产实际,提出了储气库完整性管理的相关建议。     

管道系统完整性评估技术进展及应用对策

全面探讨了管道系统完整性评估技术，线路完整性评估技术体系主要包括基线评估、试压评价、缺陷适用性评价、复杂地段管道评估、管道运行安全评估、外腐蚀直接评估（ECDA）、内腐蚀直接评估（ICDA）、应力腐蚀直接评估（SCCDA）等技术；场站完整性评估技术体系主要包括站场静设备泄漏及可靠性评估、动设备状态监测与故障诊断评估，具体包括场站风险评估技术、场站腐蚀检测与防护评估、场站运行状态安全评估等。针对管道系统完整性评估技术，提出了不同评价方法的适用范围，线路完整性评估技术重点阐述了复杂地区地段完整性评估技术的进展和应用，如并行管道完整性评估与应用、应力腐蚀评估、地区等级升级安全性评估、高钢级大口径全尺寸管道气体爆破试验完整性评估等技术的进展和成果；场站完整性评估技术重点阐述了场站工艺管路综合检测、阀门磨损与寿命分析、压缩机故障监测与诊断等技术的进展和成果。综合分析了目前管道完整性评估领域面临的问题，提出了进一步深化的发展方向和管理措施。（图5，参21）     

油气管道完整性管理体系

针对目前管道公司完整性管理实施中存在的难点和热点问题,阐述了管道完整性管理的标准体系、管理体系和技术体系的架构,介绍了适用于线路和站场完整性管理的地理信息系统和企业资产管理系统与构架,分析了管道完整性数据和检测、评估等技术的关键环节,论述了管道完整性管理与管道设计的关系,提出了设计和建设阶段资产设施完整性的保障措施与要点,给出了管道完整性管理体系的实施流程,有利于提高管道完整性管理体系的应用水平和推广效率。     

基于GIS的动态指标管理在管道风险评价中的应用

为了增强燃气管道风险评价系统的可移植性,基于GIS和XML存储燃气管道失效动态指标数据管理技术,以ArcGIS为开发平台,设计并实现了燃气管道风险评价系统。系统主要由管道数据库管理、管道失效指标动态管理、风险性评价和统计分析4部分组成,具有数据输入与输出、查询统计结果、空间分析等功能,可依据建立的风险评价数学模型对管网进行半定量风险评估,实现对特定区域内管道风险的分等定级,从而为风险预警和事故应急预案的编制提供辅助决策依据。     

欧洲天然气储气库概况与运营模式

地下储气库是天然气调峰的重要手段和国家能源供应的安全保障,中国储气库处于初级发展阶段,随着中国储气库的大量建设和投产,存在储气库运营体系未建立、管理流程及原则待完善等问题,导致调峰保供能力不足。系统论述了欧洲储气库现状、储气库运营体系、运营流程、管理规定与原则。借鉴欧洲储气库运营管理经验,总结得出:(1)欧盟2016年工作气量较2010年增加13倍,中国储气库调峰需求和建设规模也在不断增大,急需借鉴欧盟运营管理方法构建中国储气库运营管理模式;(2)制定多种储气容量产品及从快速波动储存到季节性储存的大范围储气服务,优化客户储气容量组合,达到灵活利用储气容量的目的;(3)欧洲储气库的回购、退订及二级市场机制有利于平衡客户间储气容量,从指派限制、使用容量、容量超限、中断与限制客户容量、注采再分配等方面制定详细规定,逐步形成全国统一的标准化操作运行流程;(4)中国储气库运营商应搭建储气库容量交易平台,随储气库规模的增加,建立单条管道多储气库联运平台,逐步形成多管道多储气库的全国性运行系统,联调联运,优化管网系统运行,实现管道储气库的大系统优化调峰。     

城市燃气管网的完整性管理

不同地区城市燃气管道的建设和运营管理水平存在很大差距,在保障燃气管网安全运行方面存在诸多问题,亟需针对燃气输配管网开展完整性管理。简述了国内外燃气管道失效事故和主要诱因,梳理了相关标准和规范。提出了燃气管网完整性管理理念:综合考虑影响管网完整性的所有因素,采取一体化管理模式,达到经济合理地保证管网安全有效运行的目的。建立了燃气管网完整性管理体系框架,包括管理体系和技术体系两个层面,贯穿应用于组织完整性、数据完整性和管理过程完整性之中,并保持一定的灵活性。完整性管理技术是实施燃气管网完整性管理的核心,通过有机结合形成了6步循环管理流程,持续完善各种完整性管理技术,可以提升燃气管网的本质安全和运营效益。     

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。     

基于WebGIS的管道完整性管理系统的设计与实现

针对传统长输油气管道完整性管理中存在的数据不规范、数据关联困难、缺少GIS空间数据管理、分析处理效率难以适应当今管道安全管理等问题,为了提高其数据分析和信息集成的能力,利用WebGIS技术构建管道完整性管理系统,为管道完整性管理提供可视化基础。基于WebGIS的管道完整性管理系统以GIS作为平台开展风险识别、高后果区分析、巡检监控、应急方案设计等工作,其关键技术包括多源异构数据无缝聚合技术、云部署机制以及基于SOA地理信息服务架构技术。实例应用结果表明:基于APDM数据模型的管道完整性数据库,采用B/S网络结构开发应用系统,其GIS系统在管道完整性管理中强大的空间数据处理和分析能力,提高了管道完整性评价和决策支持的水平,为管道完整性管理提供了实用平台。     

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。     

中俄东线天然气管道运行保障关键技术

在中俄东线天然气管道投产后的运行阶段,因其高钢级、大口径、高压力、大输量的特点,且沿线途经高寒冻土区,故管道运行的不确定性因素多、风险高、维护与安全保障难度大。系统分析了中俄东线天然气管道在运行工艺方面面临的管网优化运行、冬季调峰、冰堵防治及放空回收等问题;在完整性管理方面面临的大口径管道内检测、高钢级管道安全状态评估等问题;在线路风险防控方面面临的天然气管道泄漏与安全状态监测、腐蚀、冻涨融沉防治等问题;在维抢修方面面临的管径1 422 mm管道的切割、退磁、修复等系列技术难题。归纳总结了国内外相关技术现状,提出解决问题的技术思路,总结了中俄东线天然气管道工程目前已取得的部分技术成果,以期为未来油气管道的建设与运营提供参考。(参52)     

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。     

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）     

油气管道事故特征与量化的理论研究

为了提高对管道事故的认识,更好地预测和预防管道事故,归纳整理了事故特征,清晰描述了事故的本质特性,提出了一个新的事故评估描述模式,即采用脆弱性、反脆弱性及完整性指标量化描述管道发生事故的状态。管道系统的脆弱性是指管道在内外部因素发生变化时可能发生事故的趋势,描述的是已知的缺陷发展为事故或完好的状态发展为事故的可能性;管道的反脆弱性是指在内外部环境因素发生变化,甚至在发生事故后,管道的应急措施、完整性管理等方面得到加强,反脆弱性表述了管道系统在事故预防方面向好的方向发展;管道系统的完整性指管道的物理状态完好,耐各种因素变化的能力较强。该模式区别于传统的风险评估,对事故本质的认识和评估更加清晰,并将对风险评价技术方法的改进有一定的指导作用。     

基于完整性管理的应急决策支持系统

为了深化管道资产完整性管理,提升完整性管理在应急决策过程中的支持作用,研发了基于完整性管理的应急决策支持系统,搭建了管道地理信息基础数据库、管道运维动态数据库,为高效开展完整性管理、应急管理、管道管理提供业务支持。该系统利用分布式架构,充分利用保密处理技术、专网分离技术,在管道数据安全受控的基础上完成了基础地理信息、应急管理信息、管道隐患管控、水工保护管理、在线数据维护等子系统的功能开发,通过应急管理智能化、风险管控动态化等理念的实现,提升了系统功能与管理需求的契合度,以及管道的应急决策支持水平。     

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。     

基于大数据条件下的管道风险评估方法思考

过去几十年,管道风险评估技术得到快速发展,但依然沿袭传统的风险评估技术发展之路,在专家风险认知、事故概率统计等基础上,利用对外在风险认知程度对评估对象进行预测分析,其核心问题是风险评估的模型是基于有限的数据基础对整个系统进行评估的理念。随着管道发展到大数据时代,在实现管道属性相关数据对齐并纳入数据库的条件下,形成了管道大数据,在很多方面具备了＂样本=总体＂的基础,使风险评估技术及管理发生了相应转变。根据工程实践,初步论述了对管道大数据基本概念和定义的理解,探索和思考了在大数据条件下由工程适用性评估替代风险评估,依靠外因评估转变为依靠内因评估,以及风险专家评估转变为数据评估等方面的内容,同时提出了需要注意的问题和发展方向。（参13）