中國石化智能化管線管理的應(yīng)用實(shí)踐

張 涌

（中國石油化工集團(tuán)公司能源管理與環(huán)境保護(hù)部，北京 100728）

中國石化擁有長輸、廠際管線3.4萬多千米，具有點(diǎn)多、線長、面廣的特點(diǎn)，綿延數(shù)千千米，翻山越嶺，沿途環(huán)境復(fù)雜，頻繁穿越城市人口密集區(qū)、河流、公路、鐵路，安全風(fēng)險管控難度大，一旦發(fā)生事故，極易造成重大人員傷亡，污染水源和自然環(huán)境，產(chǎn)生較大的社會負(fù)面影響[1]。黃島“11·22”事故暴露了企業(yè)無法準(zhǔn)確掌握管道/站庫本體的腐蝕、泄漏情況；隱患排查治理不徹底，發(fā)現(xiàn)隱患缺少科學(xué)處理；對管道周邊的高后果區(qū)、占壓、土壤、市政管網(wǎng)的交叉/交互、焊縫等相關(guān)信息對管道帶來的風(fēng)險沒有科學(xué)的評估，造成風(fēng)險研判失誤；現(xiàn)場應(yīng)急處置措施不當(dāng)；對管道/站庫的健康情況沒有科學(xué)的預(yù)警機(jī)制等問題。這些問題亟需采用先進(jìn)的技術(shù)和管理手段加以解決，因此建設(shè)智能化管線管理系統(tǒng)，就是要解決這些問題，即是管道業(yè)務(wù)形式所需，亦是中國石化責(zé)任使命所在。

項(xiàng)目啟動初期，為保證系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)先進(jìn)、可靠，項(xiàng)目組先后與埃森哲、Oracle、挪威船級社等10多家咨詢公司和技術(shù)服務(wù)廠商進(jìn)行技術(shù)交流，還專程赴哈爾濱燃?xì)夤?、中國石油北京調(diào)控中心、北京燃?xì)夤尽⑻烊粴夥止敬鈻|送調(diào)控中心、天然氣公司武漢調(diào)控中心、管道儲運(yùn)公司等單位進(jìn)行學(xué)習(xí)調(diào)研。綜合國外、國內(nèi)情況，根據(jù)中國石化的現(xiàn)狀，采用先試點(diǎn)后推廣的分步實(shí)施戰(zhàn)略，進(jìn)行智能化管線建設(shè)初步探索。

1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

結(jié)合國家對油氣管道隱患治理提出的要求，針對地下管線資料不完整、管道專業(yè)管理技術(shù)手段不足、非法占壓嚴(yán)重、管線穿跨越安全風(fēng)險大等問題，充分借鑒國內(nèi)外成功實(shí)踐和利用已有成果，構(gòu)建中國石化“標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、關(guān)系清晰、數(shù)據(jù)一致、集中集成、互聯(lián)互通”的智能化管線管理系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)地下管線建設(shè)與運(yùn)營的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、可視化、自動化和智能化管理，滿足總部、事業(yè)部、專業(yè)公司和企業(yè)各層次對管道完整性管理、安全風(fēng)險隱患監(jiān)管與治理、管線優(yōu)化運(yùn)行、應(yīng)急快速響應(yīng)、信息資源共享服務(wù)的目標(biāo)，加強(qiáng)管線運(yùn)行監(jiān)控、增強(qiáng)應(yīng)急能力，同時建成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能化管線管理系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、可視化、自動化、智能化的五大要求，整體框架包括管線數(shù)字化管理、管道完整性管理、管道運(yùn)行管理、應(yīng)急響應(yīng)管理、隱患治理管理、綜合管理六大功能模塊，總體功能架構(gòu)如圖1所示。

1）管線數(shù)字化管理

圖1 中國石化智能化管線管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

通過對管線本體、附屬設(shè)施及周邊環(huán)境等信息采集、處理、入庫，對管線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、設(shè)計與施工文檔資料、三維模型、720度全景影像、地理信息進(jìn)行規(guī)范化管理，實(shí)現(xiàn)管線的二三維展示和查詢、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)、管線文檔資料管理等功能。

2）管線運(yùn)行管理

通過移動巡線終端，實(shí)現(xiàn)巡線任務(wù)下達(dá)、事件上報、人員考核；通過實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)控管線溫度、壓力、流量等運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行異常情況及時報警；通過仿真模擬、計劃優(yōu)化、調(diào)度優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)管線高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3）管道完整性管理

通過業(yè)務(wù)活動管理、高后果區(qū)評估、風(fēng)險識別、完整性評估、維修與維護(hù)、效能評估等功能，實(shí)現(xiàn)管道占壓、第三方施工、打孔盜油、泄漏等6類事件的閉環(huán)管理，防范和改善不利因素，達(dá)到風(fēng)險可控、避免事故、長期安全的運(yùn)行管理目標(biāo)。

4）應(yīng)急響應(yīng)管理

利用三維模型模擬管線泄漏、火災(zāi)、爆炸事故及應(yīng)急演練等業(yè)務(wù)內(nèi)容，可以迅速對突發(fā)事件進(jìn)行定位，掌握周邊環(huán)境和管道基本信息，查看視頻監(jiān)控影像，查清周邊應(yīng)急資源分布。對高后果區(qū)、風(fēng)險點(diǎn)加強(qiáng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，建立一點(diǎn)一案，實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染源防控。

5）隱患治理管理

按照隱患類型、隱患級別、隱患狀態(tài)、監(jiān)管級別，對隱患治理情況動態(tài)跟蹤，實(shí)現(xiàn)了隱患排查、整治和跟蹤等功能。

6）綜合管理

通過對原油、成品油、天然氣等不同輸送介質(zhì)管線的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)綜合分析與展示、管線基礎(chǔ)信息展示、管道完整性展示、隱患分析與展示、生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控等功能，滿足綜合信息查詢、風(fēng)險隱患監(jiān)管、生產(chǎn)運(yùn)行管理和應(yīng)急指揮的需要。

3 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐與成效

中國石化管線主要分布在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，區(qū)域內(nèi)人口密度大、公共設(shè)施多、安全風(fēng)險高。通過智能化管線管理系統(tǒng)，可以詳細(xì)掌握中國石化原油、成品油、天然氣、化工產(chǎn)品管線情況，形成了51家企業(yè)3.4萬千米的管網(wǎng)一張圖，系統(tǒng)用戶數(shù)超1.5萬，月訪問量34.5萬次。在管線的數(shù)字化管理、完整性管理、運(yùn)行管理、隱患管理、應(yīng)急響應(yīng)、綜合管理等方面發(fā)揮重要作用。主要成效如下：

1）管道數(shù)據(jù)“全”

系統(tǒng)全面摸清了長輸管線和廠際管線的基本數(shù)據(jù)；調(diào)繪了管線周邊環(huán)境數(shù)據(jù)；弄清了管線交叉空間位置關(guān)系。目前，管道本體及附屬設(shè)施數(shù)據(jù)、管道中心線數(shù)據(jù)、管道周邊重大危險源、第三方管道、自然保護(hù)區(qū)、水體、搶險資源、維修搶修隊(duì)伍、消防單位、醫(yī)院、居民等環(huán)境信息都在系統(tǒng)中清晰可見。西北油田開展塔庫首站及周邊地下維修作業(yè)，應(yīng)用數(shù)字化管理功能，詳細(xì)查找到管線管徑、埋深、走向，結(jié)合周邊地理環(huán)境信息，規(guī)劃了地下管線犧牲陽極埋設(shè)位置及數(shù)量；在后期的施工過程中，根據(jù)地下管線位置走向采用了機(jī)械＋人工混合開挖，提升了施工效率25%，節(jié)約投資約10%，保障了施工安全。

2）風(fēng)險隱患“清”

通過建設(shè)智能化管線管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了隱患的分類分級管理、分布管理和定位管理。總部、事業(yè)部、專業(yè)公司和企業(yè)層面，都可以查詢中國石化長輸管道和廠際管道隱患情況，查清隱患的分布、位置、周邊環(huán)境信息，掌握隱患治理動態(tài)。

華南銷售利用系統(tǒng)查詢管線空間位置及信息，簡單、快速計算管道埋深不足區(qū)間，為隱患治理提供準(zhǔn)確位置，大大縮短普查時間，減少資源的投入，節(jié)省了費(fèi)用并提高了隱患排查效率。勝利油田通過隱患信息聯(lián)動、看板管理、進(jìn)度跟蹤、工作評比、經(jīng)驗(yàn)交流以及定位和可視化展示，對6650處管線隱患管理進(jìn)行全過程監(jiān)管。

3）應(yīng)急響應(yīng)“快”

通過智能化管線管理系統(tǒng)，可以迅速對突發(fā)事件進(jìn)行定位，掌握周邊環(huán)境信息和管道埋設(shè)信息，查看現(xiàn)場視頻監(jiān)控影像，查清周邊應(yīng)急資源分布。一是可以根據(jù)系統(tǒng)快速確定應(yīng)急處置方案；二是為總部、事業(yè)部、專業(yè)公司、企業(yè)不同層面應(yīng)急指揮提供支撐；三是可以據(jù)此合理制定應(yīng)急預(yù)案，避免應(yīng)急預(yù)案千篇一律和形同虛設(shè)；四是可以據(jù)此進(jìn)行事故演練，增強(qiáng)事故演練的針對性和有效性。

2017年12月3日，管道公司大武支線發(fā)生異常壓降，生產(chǎn)調(diào)度指揮中心利用快速定位、數(shù)字化管理，清晰掌握管線位置關(guān)系，協(xié)調(diào)相關(guān)企業(yè)及時做好防護(hù)處理，避免更大事故的發(fā)生。2016年汛期長輸管線多地出現(xiàn)河水覆蓋管道和埋土流失等重大安全事件，企業(yè)利用蹲點(diǎn)儀、單兵視頻等實(shí)時回傳現(xiàn)場情況，調(diào)動周邊應(yīng)急資源、敏捷部署防范設(shè)施。

2015年6月25日，茂名石化組織了油氣管線泄漏事故應(yīng)急演練，突發(fā)狀況下能夠快速查詢管線閥門、應(yīng)急資源信息，結(jié)合應(yīng)急預(yù)案，為今后應(yīng)急搶險能力的提升提供了有力抓手。

4）業(yè)務(wù)管理“細(xì)”

一是細(xì)化管道運(yùn)行管理?？偛?、事業(yè)部、專業(yè)公司、企業(yè)層面，可以遠(yuǎn)程查看管線運(yùn)行參數(shù)，確保管線合理運(yùn)行，動態(tài)跟蹤計劃執(zhí)行情況，優(yōu)化管線運(yùn)行。

二是細(xì)化管道巡線管理。利用移動終端，通過拍照、視頻、錄音等手段，掌握巡檢軌跡，提高巡檢質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)巡線任務(wù)派發(fā)、事件上報、人員軌跡回放、巡線人員在線狀態(tài)等業(yè)務(wù)的在線監(jiān)控和全流程管理。管道公司利用智能巡線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)巡線任務(wù)派發(fā)、事件及時上報、人員軌跡回放，使2000多名巡線人員在線狀態(tài)“一目了然”，強(qiáng)化了巡線管理與考核。

三是細(xì)化管道完整性管理。利用系統(tǒng)，細(xì)化高后果區(qū)分析，識別管道風(fēng)險，深化管道安全管理；利用管道日常維護(hù)和檢測數(shù)據(jù)，開展大數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行預(yù)知性維修維護(hù)。

四是細(xì)化管道日常管理。可以利用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管道占壓、第三方施工、打孔盜油、泄漏檢測、地質(zhì)災(zāi)害等日常業(yè)務(wù)的在線管理，改變管理模式，提高管道日常管理水平。茂名石化、天津石化改進(jìn)了“陰保站每周人工數(shù)據(jù)采集，管線電位每月每千米的手動檢測”的傳統(tǒng)陰保巡檢方式，節(jié)省了大量人力物力，實(shí)現(xiàn)了“全天候自動監(jiān)控、遠(yuǎn)程自主控制”的智能陰保模式，大大提高管線陰保的管理效率。

5）系統(tǒng)集成“高”

一方面，完成了智能化管線管理系統(tǒng)與安全管理、生產(chǎn)營運(yùn)、應(yīng)急指揮、隱患管理、實(shí)時數(shù)據(jù)庫、視頻監(jiān)控、EM、身份認(rèn)證等8個系統(tǒng)的集成，確保數(shù)據(jù)源唯一和數(shù)據(jù)共享，避免了重復(fù)建設(shè)，消除了信息孤島。另一方面，統(tǒng)一推廣6大功能模塊，建立一體化的數(shù)據(jù)管理體系，搭建統(tǒng)一應(yīng)用共享服務(wù)平臺，建成開放、集成、共享的信息系統(tǒng)。

在統(tǒng)一推廣建設(shè)的同時，各企業(yè)結(jié)合自身業(yè)務(wù)特點(diǎn)，組織開展了管線特色功能應(yīng)用的研究與建設(shè)。目前，已形成泄漏量測算、地下管線管理、異常事件管理、油品界面跟蹤等特色應(yīng)用，并在管道運(yùn)行管理中初見成效。

4 結(jié)語

智能化管線建設(shè)任重而道遠(yuǎn)，目前僅實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、可視化、集成化，離自動化、智能化還有差距，下一步將從橫向和縱向兩個方面進(jìn)行深化應(yīng)用，一是從管線運(yùn)營期向建設(shè)期延伸，打造建設(shè)期的智能化管控，建設(shè)工程項(xiàng)目過程管理、施工數(shù)據(jù)采集、工程監(jiān)理、施工風(fēng)險管控、數(shù)字化交付等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)建營一體化，二是從外管道向儲運(yùn)業(yè)務(wù)擴(kuò)展，綜合考慮管道儲運(yùn)的碼頭、油庫、站場等管理業(yè)務(wù)，按照儲運(yùn)的接收、存儲、輸送、外銷等各個環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)擴(kuò)展智能化管線平臺。借助云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動應(yīng)用、人工智能等技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)管線監(jiān)測與風(fēng)險預(yù)測預(yù)警，管網(wǎng)資源的統(tǒng)一調(diào)配、流程優(yōu)化，管線運(yùn)行節(jié)能降耗、綠色低碳，應(yīng)急處置智能化響應(yīng)，站場無人值守，最終建成智能化管網(wǎng)。