淺談油氣田智能管道發(fā)展背景及現(xiàn)狀

徐雅雯 郭會敏 李嘉迪

摘要：我國油氣行業(yè)的發(fā)展處于轉(zhuǎn)型升級的重要時期，智能管道發(fā)展的是目前油氣管道發(fā)展的最大趨勢。隨著我國云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動應(yīng)用、人工智能技術(shù)的興起，對油氣田管道智能化的探索也越來越深入，實現(xiàn)智能管道建設(shè)也是各油氣田轉(zhuǎn)型升級高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。本文重點分析了智能管道的建設(shè)背景及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：智能管道;大數(shù)據(jù);人工智能;預(yù)測預(yù)警

前言：

近年來，倍數(shù)式增長的管網(wǎng)發(fā)展對管道的建設(shè)及運營提出了更高的要求[1]，智能應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展為管道的發(fā)展不僅帶來了巨大的挑戰(zhàn)，也帶來了重大變革和新的機遇，油氣管道行業(yè)逐步邁入信息化、智能化的時代已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢[2]。

一、智能管道的定義

關(guān)于油氣管道行業(yè)的智能管道智慧管網(wǎng)的定義，中油管道的智能管道智慧管網(wǎng)頂層設(shè)計已經(jīng)給出一個相對較通用的定義：智能管道是在標準統(tǒng)一和管道數(shù)字化的基礎(chǔ)上，以數(shù)據(jù)全面統(tǒng)一、感知交互可視、系統(tǒng)融合互聯(lián)、供應(yīng)精準匹配、運行智能高效、預(yù)測預(yù)警可控為目標，通過“端+云+大數(shù)據(jù)”的體系架構(gòu)集成管道全生命周期數(shù)據(jù)，提供智能分析和決策支持，用信息化手段大幅提升質(zhì)量、進度、安全管控能力，實現(xiàn)管道的可視化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理，最終形成具有全面感知、自動預(yù)判、智能優(yōu)化、自我調(diào)整能力，且安全高效運行的智慧油氣管網(wǎng)[3]。

二、智能管道建設(shè)背景

2015年國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》，指出互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)成為全世界的發(fā)展潮流中的重要一環(huán)，對各國經(jīng)濟社會的發(fā)展有著巨大的影響力，要把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入社會各個領(lǐng)域，用信息化新技術(shù)推動各個領(lǐng)域的組織機構(gòu)變革，形成以互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)為基礎(chǔ)的發(fā)展新形勢。國家發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》中明確指出鼓勵通過智能化手段對化石能源進行開采、加工和高效生產(chǎn)，提升化石能源供需匹配度以及使用的高效性、多元性及靈活性[4]。根據(jù)目前國家發(fā)改委、能源局發(fā)布的《中長期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》指出，到2025年全國油氣管網(wǎng)將從12萬公里發(fā)展到24萬公里，成倍數(shù)增長的管網(wǎng)的發(fā)展對管道的智能化建設(shè)及運營提出了更高的要求[5]。2017年，在中俄東線天然氣管道項目管理研討會上提出建設(shè)“智能管道、智慧管網(wǎng)”工作目標并開展智慧管網(wǎng)的研究和頂層設(shè)計，同年8月成立中俄東線試點建設(shè)智能化管道領(lǐng)導(dǎo)小組和工作小組，同年10月經(jīng)專家審查同意頂層設(shè)計方案，決定在此基礎(chǔ)上開展總體設(shè)計和子課題（項目）設(shè)計，形成1+N成果。由此開啟了從數(shù)字管道向智慧管網(wǎng)的新跨越。

三、智能管道的發(fā)展現(xiàn)狀

管道運輸在世界上已經(jīng)有130多年的歷史，截至目前，管道信息技術(shù)應(yīng)用較為成熟的國家是美國、加拿大和意大利[6]。近年來，隨著信息技術(shù)發(fā)展和管道完整性管理技術(shù)的發(fā)展，我國智能管道的建設(shè)與研究進入了蓬勃發(fā)展的時期，油氣管道的發(fā)展逐步從數(shù)字化向智能化邁進。

在國內(nèi)的發(fā)展中，中國石油是最先提出“數(shù)字化管道”的概念，并且在2004年建立了我國第一條數(shù)字化多功能管道——西氣東輸翼寧管道，實現(xiàn)管道工程項目建設(shè)和運營管理的信息化。2007-2008年，中國石化開展數(shù)字化管道建設(shè)，始于榆濟管道工程，后在川氣東送管道上全面深入建設(shè)數(shù)字化管道，并建成了管道專業(yè)地理信息系統(tǒng)。2014年，中國石化正式啟動智能管線的建設(shè)，建成了具備應(yīng)急管理、運行管理、綜合管理等功能的智能化管線管理系統(tǒng)，大幅度提升了管線的自動控制及風(fēng)險管控能力[1]。2018年，中國石化投產(chǎn)了川氣東送智能診斷項目，研究智能診斷技術(shù)，為天然氣長輸管道智能化運行管理與實時診斷提供科學(xué)手段。

國際中，目前建立的智能管道是在數(shù)字化的基礎(chǔ)上，2014年5月，中國石油與俄氣公司簽訂了中俄東線管道聯(lián)合項目，該項目作為智能管道的試點項目于2019年12月正式投產(chǎn)，從前期設(shè)計至后期運維，將智能管道建設(shè)逐步推進，為今后智能管道建設(shè)提供技術(shù)、經(jīng)驗儲備。2012年，意大利SNAM公司對SCADA系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備進行升級，并利用SIMONE仿真進行交互式管道網(wǎng)絡(luò)編輯，提供交互式管網(wǎng)方案繪制界面，能夠編輯管道元件、地質(zhì)信息等，同時可定義網(wǎng)絡(luò)中天然氣的原始狀態(tài)。美國哥倫比亞管道集團存在天然氣集輸?shù)囊?guī)模較大、分布地域廣、安全風(fēng)險高、管理效率低下、人員老化等問題，通用電氣（GE）及埃森哲（Accenture）公司為其推出了智能管道解決方案，不僅實現(xiàn)了對管道的完整性管理和動態(tài)風(fēng)險評估，還能夠?qū)φ蠑?shù)據(jù)進行空間可視化，將資產(chǎn)信息、風(fēng)險信息集中展示。

四、結(jié)論和建議

目前我國智能管道的建設(shè)還處于探索階段，未來我國智能管道的發(fā)展還有很長的路要走。對于智能管道發(fā)展，提出三點建議：（1）加強數(shù)據(jù)管理。目前能通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采取的管道各項數(shù)據(jù)已足夠豐富，但統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準還未完全建立，需要建立管道建設(shè)、運營期統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準及管控方法，形成一套符合各個油氣田的數(shù)據(jù)體系。（2）建設(shè)智能化應(yīng)用場景。打造智能管道建設(shè)試點工程，探索先進技術(shù)，摸索管理新模式，打造樣板工程，形成智能管道建設(shè)技術(shù)標準，打造智能化管理體系，有序開展智能管道建設(shè)后續(xù)工作。（3）加強數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用。構(gòu)建管網(wǎng)數(shù)字孿生體，構(gòu)建管道全生命周期管理，加強數(shù)據(jù)挖掘能力，構(gòu)建未來知識，并充分了解知識網(wǎng)絡(luò)，建立人機混合智能綜合決策模型，形成智慧決策。

參考文獻

[1]黃維和.對我國《中長期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》的解讀和思考[EB/OL].（2017-07-20）

[2]李海潤.智慧管道技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].天然氣與石油，2018，36（2）：129-132.

[3]鄒永勝.山地油氣管道智能化建設(shè)實踐與展望[J].油氣運，2021，40（01）：1-6.

[4]邱子涵，蘇永剛.氣液速度對智能傾斜管道內(nèi)段塞流影響的數(shù)值模擬研究[J].云南化工，2020，47（12）：92-95.

[5]駱科東.我國智能油氣管網(wǎng)的建設(shè)基礎(chǔ)與發(fā)展方向[J].中國信息界，2020（05）：82-85.

[6]吳琋瑛.大數(shù)據(jù)在管道運行中的應(yīng)用探討[J].天然氣與石油，2015，33（3）：15-17.