GIS在油气长输管道完整性管理中的应用

张昌龙

青岛市石油天然气管道安全行政执法支队 山东青岛 266000

管道运行的经济安全性十分重要，20世纪90年代，很多发达国家率先提出管道完整性一体化评价，随之管道检测维护技术的发展，逐步形成一套完整的评价规范和准则。因此，完备的管道完整性管理技术，是我国错综复杂成千上万管线所需要的技术，更是维护国家经济、人民生活正常运行和环境保护的有效措施，要明确国内的技术差距，借鉴国外的先进技术，完善适合我国管道完整性缺陷和不足，促进我国油气管道完整性技术不断向先进发展。

1 系统总体方案

基于GIS的油气长输管道完整性管理系统由数据管理层、技术服务层及业务层组成，采用三层体系架构。应用地理信息系统、全球定位系统、遥感系统（3S）和GPRS移动通信技术、MIS管理信息系统等多项技术，以GIS为载体，运用甲骨文公司Oracle数据库管理系统及微软银光Web呈现技术（MicrosoftSilverLight）开发用于分析油管完整性管理的应用系统。油管完整性管理系统以主服务器和微处理器及信息存储系统作为硬件载体，结合Web和4G通讯基础应用和数据库管理系统构成基础结构支撑；在此基础上自下而上分别为数据管理层、技术支持层和业务应用层，其中数据管理层收集了GIS地理信息系统数据库空间结构信息及POI数据，还集成了环境经济数据库和评估指标库内信息。油气长输管道完整性管理系统以管道中心线及配套设施作为主体，评估各类第三方因素指标，集成GIS空间信息整合能力，为技术支持层分析管道完整性后续工作提供数据保障。技术支持层按职能分工分为两部分：信息系统及完整性评价系统[1]。信息技术层囊括了工作流管理、权限管理、全球定位系统及4G移动通信系统空间定位管理系统、接口模块、数据语音分析等维持系统运行技术保障系统；完整性评价系统包含地质灾害监控、效能评估、第三方破坏评估、腐蚀度评价等风险识别及完整性评价系统，对长输管道服役过程中可能存在的风险因素进行识别和评估，动态监控整体管道环境。这些单元依照面向服务架构组件模型，经反复调试集成至中央管理层，以达到独立分析、协同工作的目的，为业务应用层提供技术支持。业务应用层共开发13个功能模块，未来可依据需求增加至17个以上。目前，业务应用层功能已包括效能评估、数据维护、系统管理等多重管理模块，使用时工作人员依据权限访问应用区，可对数据采集管理、风险识别、管道完整性进行评估。系统设计时考虑到Web应用，因此工作人员可联网进行数据调用及在线办公，将后勤管理与在线操作相结合，运用GIS、GPS、GPRS的空间定位与移动通讯管理功能实时获取管线信息与风险线段识别，提升管道应急响应速度，降低维护成本。

2 系统功能及应用效果

2.1 地质灾害

地质灾害模块包括应力监测与灾害评估两部分。应力监测是指通过地下设备、地表设备和便携设备直接侦测管道沿线地质灾害高风险区域内的管道本体所受应力变化情况,将数据直接输入系统中,通过风险评估指标体系,形成风险评估报告,用于对地质灾害进行预警,治理和效能分析。管道地质灾害风险评估是以现状条件下外部各种环境及地质灾害导致输气管道事故可能性大小为依据,利用西气东输管道地质灾害识别与风险评估理论及评估指标库的经验参数,逐项调查管道面临的九种地质灾害的影响因素、特征,进行现场打分,确定灾害点分值,最终得到灾害点风险等级并形成该区域内管道地质灾害评估报表。

2.2 HCA识别和管理

高后果区指管道泄漏后燃气和原油对社会影响的辐射范围。高后果区的面积会随着泄漏程度、环境状况、人口密度等因素而变化。地理信息系统的空间信息处理功能和完整性管理系统内风险分析功能可对泄漏程度和管道沿线地带水文、气候环境进行识别，依据内置函数计算判定HCA区域，并及时报警启动应急预案。

2.3 管道运行风险评价技术

对油气管道运行潜在风险进行评价技术，主要包括定性、半定量和定量3种技术方法。①定性方法：根据专家意见，结合实际油气管道运行状态，对单一因素影响管道运行事故发生的几率进行分析，并给出风险等级。②半定量方法：基于管道输送历史运行数据少的基础上，采取风险指数对管道事故风险进行分级的方法。③定量方法：根据油气管道事故数据，采取概率统计法，计算出每一个风险因素下的管道失效概率，对管道失效数据依赖大，需要足够多的失效数据。

2.4 管道巡线管理

管道巡线是管道沿线事件的重要来源,线路巡查包括如下内容：管道沿线地貌变化、管道沿线设施的完好性、沿线违章占压、安全保护范围内的违章施工、周边社会活动情况、阴极保护系统运行情况以及三桩等设施状态。巡检人员需要对巡检情况进行记录,包括沿线交通、治安、人文、地形、地貌、地理、河流、水文及社会等信息,通过定期巡线,将沿线发现的情况分别录入到系统不同模块中,进行风险识别与分析,达到风险追踪闭合管理的目标[2]。

2.5 管道检测技术

目前采用的比较多的风险检测技术是美国API开发的RBI（risk-basedinspection）。该检测技术可以优化管理管段及设备检测程序，完善油气管道检测规划，对不同程度缺陷的油气管道都能良好的检测。

3 结语

以GIS地理信息系统为核心开发的油气长输管道管理系统在维护油管完整性方面发挥了重要作用，该系统集成多个领域的先进技术，可有效降低不稳定因素带来的运输风险，提升油气长输管道的可控性和风险识别能力，并逐步提升智能化水平。望本文所述理论能得到相关部门及企业关注，进一步推动GIS系统与ESB、ERP、EAM等多领域管理系统的集成优化，保障油管完整性管理的可控性。