以智慧化建设为目标，创新管道建设数字化管理新模式

孙元伍

摘 要：智慧化油气田地面建设是实现智慧化油气田的前提，是油气田地面建设发展的未来。在现阶段，随着二维码、RFID等智能识别技术、以统一的空间定位为基础的信息融合技术以及云计算技术的快速发展，利用和整合数字化成果，着力推进数据融合与共享，在油气田地面建设中过程中实现“数据共享化、工作协同化、系统一体化、指挥可视化、决策科学化”的智慧化油气田地面建设模式创造了条件。长宁页岩气田集输气干线工程数字化管道建设充分利用高精度遥感、二维码技术、高精度测量技术、三维扫描等技术，通过统一的空间地理位置信息将勘察、设计、采购、施工、检测、监理等完整性数据整合对齐，实现设计的精确选线定线、设备物资的精准调拨、进度质量的实时掌控、三维模型的无缝对接，并在施工过程中的重要部位和关键工序实现“点点有照片，处处有视频”，并与位置关联随时溯源，助推工程建设管理水平再上新台阶，促进了油气田地面工程建设及管理方式的转变。同时将整个施工过程的数字化资料一站式移交给建设单位，为管道保护、生产运行、设备维保以及应急管理等提供全方位的信息支撑，实现管道“管控一体化，决策智能化”，为了智慧化油气田探索了方向。

关键词：数字化管道技术；目标方案；高精度；信息

1 数字化管道几点分析

1.1 数字化难点及挑战

数字化管道在工程设计和工程的实施方面都面临着巨大的挑战。工程建设难度大、时间紧、参建队伍多，实现数字化管道协调难度大、人员素质要求高。

此次管道建设线路地形复杂，高差大，最高落差365m，全程总落差927m，其中深丘和山区占全线长度84.6%；线路所经地域绝大部分属于深丘和山区地貌，地表土浅，下为碳酸盐石灰岩，属于典型喀斯特地貌；喀斯特貌和易产生垮塌地段长度达17.92km；道路依托条件差，主要依托乡道和机耕道，工程整个有效工期仅有9个月。

同时，数字化管道数据采集工作量大，涉及数据广，数据质量高、更新速度快，大部分参建单位均为首次接触数字化管道，在不影响施工进度的前提下及时准确完成数字化管道相应数据采集，对参建单位的管理、人员素质、数字化管道平台提出了更高的要求。

在工程实施经常存在临时征地和施工补偿等情況，大部分情况是按照设计中线进行征地和扫线，遭遇地方用地纠纷和阻碍，这些也就成为影响施工进度的主要因素。要解决这些问题就需要在设计阶段高精度三维地形地貌基础上，掌握精细化的居民信息、敏感目标信息、地灾评估信息等地物要素。只有这样综合考虑各类空间信息来进行选线和确定施工方案，才能有效的完成工程建设进度的需要。

1.2 数字化管道建设技术

当前管道建设施工是采用的传统测量和测绘模式，主要提供管道带状图及附属图件，对于施工过程质量控制信息、隐蔽工程情况、埋深、焊缝位置等信息没有准确记录，也没有反映施工现场回填质量、埋深、硅芯管铺设位置等信息的图像资料。所以造成在管道建设完成后运营过程中，对管道进行维护保养以及应急抢维修时很难准确掌握管道设施状况，亟需建立新的矢量化和可视化数据采集管理技术。

研陕京4线试用的新数据标准（油气储运项目设计规定，简称CDP文件）应用情况，考察数字化管道建设情况：管道建设数据采集、数据校核、数据入库相应施工组织、质量把控以及数字化管道“边建边用”业务功能使用。

调研国家能源局、国家安监总局构建的国家油气输送管道地理信息系统，该系统对全国的成品油、原油和天然气管道进行统一管理，已纳入管理73800公里中石油、中石化、中海油已建长输管道，实现对管道的集中调度、异常事件响应、协同指挥等方面的应用。

1.3 数字化管道目标实施方案

根据调研情况，项目部确定以“项目部主导、参建单位全员参与、专业化队伍全过程支撑”的数字化管道建设模式，建立以CDP文件（油气储运项目设计规定）为主的数据采集标准，明确了采用二维码标识管道全线，即时采集、实时上报管道焊接数据等数据采集形式，实现将长宁页岩气田集输气管道建设成为全国领先、真正意义上的数字化管道。

结合西南油气田分公司管道管理需求，项目部制定数字化管道数据采集执行文件、编制数字化管道建设方案和制定数字化管道建设管理实施细则、数据采集相关制度。形成了《长宁页岩气田集输气干线工程数字化管道建设数据采集填报规定》、《长宁页岩气田集输气干线工程数字化管道建设施工图》、《长宁页岩气田集输气干线工程数字化管道建设实施方案》等成果文件。

1.4 全员参与数字化管道建设

数字化管道建设是由专门的数字化技术人员完成施工建设工程中相关数据的采集与录入。由于管道建设过程中涉及参建单位多，施工工序复杂，涉及专业领域广，单靠数字化技术人员难以满足对施工数据的完整性、实时性、准确性要求。因此，项目部提出了“项目部主导、参建单位全员参与、专业化队伍全过程支撑”的数字化管道建设模式。

在项目开展初期，根据数字化管道的建设目标和建设方案，制定了涵盖项目部、设计单位、供货单位、采办单位、施工单位、监理单位、检测单位、数字化专业单位全员参与数字化管道建设的工作内容。

2 参建单位设数字化专岗

长输管道建设过程中，各参建单位分布广，参建人员多，再加上各施工单位人员多是首次参与数字化管道建设，实施过程中数据采集标准及数据采集质量把控难度较大。因此，从管道建设初期各参建单位设数字化专岗。

一是负责与数字化单位的日常对接；

二是加强班组数据采集的监管工作；

三是负责数据完善，确保上传数据及时可靠、完整有效。

由于参建单位人员水平参差不齐，为了规范和提高各施工单位数字化管理水平，每周项目部组织各参建单位数字化岗位人员召开数字化专项例会，针对建设过程中遇到的问题进行集中解决。项目整个建设过程中累计召开会议40余次，解决建设过程中的问题5000余项。

3 抽查核准确保数据可信

管道建设过程中施工工序由不同施工单位或施工班组实施，通过全员参与的理念，对于现场施工数据采用“三层核准”，确保数据的准备可靠。

施工班组采用移动终端对施工完成后的焊口数据采用扫码录入上传后，首先，数字化组仍需现场采集施工完成的焊口数据，并对施工班组上传的数据进行校核。

其次，监理单位通过旁站对施工班组的施工过程、数据上传流程进行监督检查，保证施工数据准确性；

最终，项目部组织专家团队对班组和数字化建设单位上报数据进行专项抽查，落实整改。

4 概念数字化向现实数字化转变

4.1 高精度遥感真实还原建设过程原貌

数字化平台以地理信息系统为背景， 分别在勘查设计阶段、施工过程阶段、工程竣工阶段分别采用无人机携载航飞采集全线高精度遥感影像还原管道建设原貌。

①提高了整个管道全线数字影像精度，原卫星遥感影像，像素分辨率为0.6m，高程误差为5m；而采用无人机携载遥感影像分辨率可以达到0.1m，高程误差在1m以内，能够真实清晰展现管道沿线地理信息、地形地貌和地面场景。

②在勘察设计阶段引入全新高精度遥感影像辅助进行选线、定线，极大缩减踏勘工作量，提升设计符合性、有效性，同时将高精度遥感和管道沿线地勘调查、单户居民、敏感信息、高风险源等数据融合，为选线定线提供精准地形和丰富地籍数据支撑。

③在施工过程中和地貌恢复后分别进行航拍，施工过程中的航拍主要是针对回填前管道本体、管沟、隐蔽工程等施工结束后很难再现的现场进行影像采集存档，满足管道保护及日后抢维修需要；地貌回复后航拍全面真实反映运营期管道沿线地形地貌，为日后地质灾害预防分析、管道巡护等业务提供高精度数据支撑。

4.2 设备信息交互和传递

①建立二维码标识编码体系，首先为本次管道建设的管材及防腐厂（南京巨龙、资阳钢管厂、江津防腐厂、河南新开源等）统一管材和弯管二维码制作、粘贴标准，通过二维码实现了管材和弯管原材料、制造过程、成品管材的全过程质量追溯。其次对参加单位作业人员核发二维码工牌，绑定人员资质、身份信息。最后建立二维码信息数据库，通过手机APP扫码就能实现信息传递。

②通过二维码实现物资验收入库、精准调拨，本次项目采用的8833根管材、2272个弯头的全部采用二维码标识，从生产到到货全过程跟踪。通过采集焊口数据的同时，对前后钢管号进行扫码采集，结合焊口位置信息，可确定管材、弯头的安装位置，便于统计工程用料和余料情况。

③施工过程中通过定制开发数据采集APP对人管材、人员二维码扫码采集实现施工过程数据即时填报。焊接、检测班组通过移动终端扫码采集，将焊接、检测数据即时填报，为工程管控提供及时、有效的数据支撑。施工过程中每道焊口需扫描工牌二维码记录焊工信息为动态评定作业质量、工效提供依据。施工过程管理中员工安全教育和违章作业通过二维码扫描身份精确记录并进行统计分析。

5 结语

当前管道与场站建设，仍注重投资建设工程本身的完工和交接，对于工程建设过程所产生的描述工程物资、质量、完整性等有关物性的数据，多数都沉淀到体系化的图纸和纸质汇编文件中，以传统的方式在工程竣工后移交给运营单位档案管理部门。

在这个过程中设计的结构化数据、三维模型等矢量数据、工程质量动态数据等，就难以得到较好的传递和利用，数据的整理和深度应用的发掘仍处于人工检索和统计的阶段，没有形成由“数据”到“知識”的转变，数据利用效率低，各种信息离散化，无法综合利用到工程建设决策中。导致了转入运营期后进行完整性管理缺乏准确的数据支撑和基础条件。管道与场站工程建设采用传统的管理模式和技术手段，在施工组织效率、质量精细化管控、物资供应和调度能力等方面，亟需探索新方式寻求突破。

参考文献：

[1]李遵照，王剑波，王晓霖，等.智慧能源时代的智能化管道系统建设[J].油气储运，2017，36（11）：1243-1250.

[2]李青，李智慧.油气田地面建设工程质量管理措施分析[J].化工管理，2015，19（34）：137-137.

[3]李元滢，木青.“智慧”管道在延伸[J]. 国企管理：石油经理人，2017，12（5）：60-63.

[4]李敏，李霆钧，彭龙.数字化管线在苏里格气田的应用[J].工程技术（全文版），2017，16（13）：00211-00211.

[5]李和庆，王永，陈玥.基于数字化技术提高油气管道站场建筑设计质量[J].油气田地面工程， 2016，35（2）：73-75.

[6]向熠星，程莹，杜通林，等.中亚D线智能管道建设的探讨[J].天然气与石油，2018，16（1）：015-015.

[7]洪之旭，张冰，殷庆华.数字化城市管理模式创新社会管理应用研究[C]// 中国智慧城市建设技术研讨会. 2012：64-65.

[8] 李遵照，王剑波，王晓霖，等. 智慧能源时代的智能化管道系统建设[J].油气储运，2017，36（11）：1243-1250.