淺談天然氣長輸管道智能化發(fā)展趨勢

趙志坤 季虎

摘 要：油氣管網(wǎng)的信息化技術(shù)經(jīng)過十幾年發(fā)展，智能化技術(shù)發(fā)展迅猛，技術(shù)逐漸趨于成熟。從管道企業(yè)信息化發(fā)展趨勢來看，“智能化管道”已經(jīng)成為當(dāng)前業(yè)界廣泛認(rèn)同的管道信息化管理建設(shè)理念，今后智能化管道的發(fā)展趨勢更是引起了行業(yè)巨頭的關(guān)注。

關(guān)鍵詞：天然氣長輸管道；智能化；趨勢

1引言

智能化管道具有傳統(tǒng)管理方式無法實現(xiàn)的優(yōu)勢功能，通過現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)及行業(yè)相關(guān)先進技術(shù)匯集而成的針對油氣管道應(yīng)用的智能集合，實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時控制，實時信息收集和反饋，并且在某些關(guān)鍵部位能進行智能決策和操作，可以更好地提供安全可靠、優(yōu)化高效、環(huán)境友好的油氣資源長距離輸送服務(wù)。

2智能化管道建設(shè)的必要性

2.1 數(shù)字管道向智能化管道轉(zhuǎn)變的要求

近兩年國家從體制、環(huán)保、監(jiān)管、價格等方面出臺多項政策，支持天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國家發(fā)展改革委、國家能源局頒布的《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出到2020年天然氣在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的占比力爭達到10%，2030年力爭達到15%左右；在《中長期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》提出“到2025年全國油氣管網(wǎng)規(guī)模達到24×104km，全國省市區(qū)成品油、天然氣主干管網(wǎng)全部連通”。目前我國天然氣管道建設(shè)里程為7.5×104km，與美國55×104km干線管道相比，我國天然氣干線管道密度是美國的1/8，未來10年油氣管道建設(shè)即將迎來新一輪高峰期。

隨著油氣業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，從九十年代后期開始到十三五期間，油氣管道陸續(xù)大規(guī)模建設(shè)，截至2016年底國內(nèi)運營的油氣管道總里程達到12萬公里，實現(xiàn)了數(shù)字化三維設(shè)計、管道完整性全過程管理、油氣管網(wǎng)集中調(diào)控、管道科技體系建立、信息系統(tǒng)全面應(yīng)用，完成了傳統(tǒng)管道向數(shù)字管道的轉(zhuǎn)變。

2.2 業(yè)務(wù)對于提升管道效益的要求

進入21世紀(jì)以來，天然氣在全球能源結(jié)構(gòu)中的比重已超越石油，成為世界第一大能源。天然氣管網(wǎng)作為連接資源與市場的紐帶，是天然氣大規(guī)模輸送的唯一選擇。天然氣業(yè)務(wù)在“十二五”和“十三五”期間呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢，隨著管網(wǎng)規(guī)模增大和輸量增長，耗能設(shè)備不斷增加，能耗成本不斷上升，迫切需要集中優(yōu)勢力量，重點對管輸運行進行優(yōu)化，降低能耗，才能有效提高管網(wǎng)整體的運營經(jīng)濟性。

2.3 油氣管道事故威脅應(yīng)對的要求

油氣管道由投產(chǎn)至終結(jié)，其發(fā)生事故的概率呈現(xiàn)U字形，業(yè)內(nèi)稱之為“浴盆曲線”，即指老齡和幼齡管道易發(fā)生事故。管道投產(chǎn)初期一般指半年到兩年。首先可能暴露的是內(nèi)在的質(zhì)量隱患，包括管材質(zhì)量、設(shè)計缺陷、焊接質(zhì)量和施工質(zhì)量問題；此后管道進入穩(wěn)定工作期，可持續(xù)15年-20年，這期間管道事故多受外部因素影響，包括腐蝕、外力損壞；最后是設(shè)計壽命后期，因管道老化、腐蝕及磨損，此階段事故率明顯上升。

在2020年以后，隨著早期建設(shè)的管道將逐步進入壽命的中后期，進入老齡化，同時隨著新管道的不斷建設(shè)，又將處于新一輪油氣管網(wǎng)建設(shè)高峰期，從而導(dǎo)致未來的在役使用的油氣管道中，老齡期和幼齡期占比偏大。

據(jù)統(tǒng)計顯示，我國油氣管道事故率平均為3次/1000公里？年，遠(yuǎn)高于美國的0.5次/1000公里？年和歐洲的0.25次/1000公里？年。因此，為了提升管道的安全管理水平，有必要通過建設(shè)智能化管道加強安全管理水平。

2.4 關(guān)鍵技術(shù)國產(chǎn)化的要求

在國務(wù)院發(fā)布的《中國制造2025》指出，要完善以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、政產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的制造業(yè)創(chuàng)新體系。圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，圍繞創(chuàng)新鏈配置資源鏈，加強關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，加速科技成果產(chǎn)業(yè)化，提高關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點領(lǐng)域的創(chuàng)新能力。加強關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，提高創(chuàng)新設(shè)計能力，推進科技成果產(chǎn)業(yè)化，重視自主創(chuàng)新的技術(shù)成果的推廣和產(chǎn)業(yè)化。

智能化管道建設(shè)是保障管道本質(zhì)安全和提高管道運行經(jīng)濟效率的必由之路，也是達到世界一流管道企業(yè)水平的內(nèi)在要求。未來天然氣分公司需借鑒國內(nèi)外先進經(jīng)驗，推進管理模式變革，加大技術(shù)創(chuàng)新，加快管道專業(yè)化管理的步伐，進一步適應(yīng)管道業(yè)務(wù)發(fā)展需要，為上、下游業(yè)務(wù)有效銜接提供保障，在對管道業(yè)務(wù)發(fā)展進行全面規(guī)劃的同時，融合現(xiàn)代信息技術(shù)和工業(yè)技術(shù)，積極打造智能化管道和智慧管網(wǎng)，保障天然氣的長距離安全輸送及資源的優(yōu)化配置。

3智能化管道發(fā)展趨勢分析

經(jīng)過分析國內(nèi)天然氣長輸管道智能化的應(yīng)用現(xiàn)狀以及與國外管道技術(shù)應(yīng)用，近幾年智能化管道的發(fā)展方向逐漸趨向于物聯(lián)網(wǎng)、三維可視化、移動應(yīng)用技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等重要技術(shù)應(yīng)用。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是物物相連的網(wǎng)絡(luò)，把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。通過傳感器更廣泛地采集數(shù)據(jù)（如管道建設(shè)中的工程質(zhì)量、倉儲信息，管道運營中的能耗數(shù)據(jù)、內(nèi)檢測數(shù)據(jù)、管道巡線數(shù)據(jù)，災(zāi)害預(yù)報預(yù)警信息等），完善數(shù)據(jù)感知內(nèi)容和手段，提高管道的數(shù)字化程度。在管道數(shù)字化的基礎(chǔ)上，建立更廣泛數(shù)據(jù)的整合體系，實現(xiàn)管道建設(shè)、運營數(shù)據(jù)的綜合分析與利用。在建立了數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，基于業(yè)務(wù)需求開發(fā)智能化應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)對管道規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營等各個環(huán)節(jié)的智能優(yōu)化、決策支持管理。

3.2 三維可視化技術(shù)

三維立體可視化技術(shù)為長輸管道的規(guī)劃、工程設(shè)計、工程建設(shè)、生產(chǎn)運營管理等帶來浸透感變化。

例如，基于大范圍地形的三維立體模型，在三維真實感立體模型上進行管道的設(shè)計、施工、運營，可使用戶在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于三維立體的虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，使設(shè)計、施工、生產(chǎn)過程管理更加真實，結(jié)果可視化。

3.3 移動應(yīng)用技術(shù)

長輸管道廣布于巨大的地理范圍之內(nèi)，移動技術(shù)的廣泛應(yīng)用為長輸管道工程建設(shè)、運維提供了實時連接和應(yīng)用，大大地擴展了信息系統(tǒng)的地理使用范圍。

例如，油氣管道及附屬設(shè)施信息查詢的移動式應(yīng)用，可以讓工程建設(shè)人員隨時隨地了解油氣管道及其附屬設(shè)施的設(shè)計施工要求，隨時隨地匯報施工工程信息并確保上報數(shù)據(jù)質(zhì)量；可以讓操作人員、業(yè)務(wù)管理人員、管理層領(lǐng)導(dǎo)隨時隨地了解油氣管道的設(shè)計、資產(chǎn)、歷史故障與維修、歷史運行情況等綜合信息，可以更好地讓工程建設(shè)人員、操作人員、業(yè)務(wù)管理人員、管理層迅速做出正確的決策。

3.4 大數(shù)據(jù)技術(shù)

管道建設(shè)和運行過程中會有各種各樣的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)有的是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還有大量的是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)量度非常巨大。怎么優(yōu)化地進行收集與存儲、怎么進行數(shù)據(jù)開發(fā)利用，讓信息系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用和效益非常重要。

大數(shù)據(jù)解決了不同類型數(shù)據(jù)的存儲，并在不同的數(shù)據(jù)類型中進行交叉分析、語義分析、圖文轉(zhuǎn)換、模式識別等，在龐大的數(shù)據(jù)庫中挖掘新的價值。

4結(jié)論

隨著近年來我國經(jīng)濟、科技水平的不斷進步與發(fā)展，對于能源資源的運用已經(jīng)到達一個新的需求高度，這對于我國的長輸天然氣管道的運輸提出了極高的要求，雖然在近年來我國該方面的建設(shè)水平與管理水平有了飛速的發(fā)展，但是相比于國外的發(fā)展依舊有需要改進的部分。

本文針對中石化天然氣分公司長輸天然氣管道現(xiàn)狀與先進的技術(shù)進行分析，并且對于未來發(fā)展趨勢進行推測，認(rèn)為天然氣長輸管道需借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動應(yīng)用技術(shù)、三維可視化展示等先進技術(shù)，將計算機技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)有機結(jié)合，實現(xiàn)與天然氣長輸管道業(yè)務(wù)的深度融合，提高管道建設(shè)的高效管理和安全運營。

參考文獻：

[1]王保群，林燕紅，焦忠良.我國天然氣管道現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].國際石油經(jīng)濟，2013（8）：76-79；109-110.

[2]劉慧婷，徐華，周東焱.基于"互聯(lián)網(wǎng)+"模式下的石化行業(yè)智能管網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀研究[J].石化技術(shù)，2015（5）：90-91.

[3]崔紅升，魏征.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油氣管道中的應(yīng)用展望[J].油氣儲運，2011，30（8）：603-607.

[4]周孝信，曾榮，高峰.能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].中國科學(xué)：信息科學(xué)，2017，47（2）：149-170.