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中国油气智慧管网的现状与发展论文

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  关键词:油气管道,智慧管网,大数据技术,智能化管理

  Current Situation and Development of China’s Oil and Gas Smart Pipeline Network

中国油气智慧管网的现状与发展论文

  QIAO Shihang,ZHU Mengru

  (Zhejiang Oilfield Branch,Hangzhou 310000,China)

  Abstract:Based on the background of China’s oil and gas pipeline network construction during the“13th Five-Year Plan”period,this paper analyzes the opportunities and challenges faced by China’s oil and gas pipeline network construction based on the current situation of oil and gas pipeline network construction.Through the content,logic and technical implementation of the construction of China’s oil and gas smart pipe network,the characteristics of the future development of oil and gas smart pipe network are put forward,that is,the overall planning of pipe network construction,pipe network interconnection,pipe network facilities fair and open,service users,multi-technology integration and interconnection,strengthening the“smart infrastructure”of pipelines,and building the smart brain of pipe network and other specific measures.

  Keywords:oil and gas pipelines;smart pipeline network;big data technology;intelligent management

  0引言

  在中国油气需求不断日益增长的背景下,国家管网公司要及时抓住发展浪潮,以油气智慧管网应用建设为基础,明确油气智慧管网发展现状,以智能化技术为依托,探寻适宜管道智能化的发展道路,强化管道“数字化基建”进程,拓宽数据管理渠道。在大数据集团性信息处理中心作用下,形成区块式分布、集约式管理的智能化体系,保障多技术融合效力充分释放,取得“1+1>2”的成效。

  1中国油气智慧管网发展现状

  2017年,“智慧管网”概念提出,智慧管网的建设需数字化支撑,凭借对数据、IT系统、流程的融合,在信息化基础上,将管理经验实现模型化处理,以使分散独立的实体,能顺利实现互联互通。以某天然气管道工程为例,此项工程作为智慧管道示范性典型工程,其具体预定目标就是以全数字化移交,推进智能化运营管理,进而在全生命周期的运作下,为中国油气管道安全、平稳运行提供有力支持。在工程具体建设阶段,考虑到目标是顺利实现全数字化管道移交,故计划将改进重点放在高效采集、更新实时数据上,以云计算为基准,凭借移动通信、大数据技术等现代信息技术的有机介入,促使工程顺利实现智能可视工地,进而帮助相关人员随时了解施工资料及实况[1]。

  总之,立足于我国的油气管道长途输送行业而言,经长达半世纪的发展历程后,全国一张网已初见雏形,管网智慧建设发展势在必行,为高效打造油气管网“最强智慧大脑”,促进管网运营及管理得到显著提升。本文立足于我国油气智慧管网建设研究现状,对目前主要研究技术及存在问题和解决策略开展探讨。

  1.1主要研究技术

  1.1.1管道完整性大数据技术

  基于完整性视角下的管道管理技术,相较于风险管理技术来讲,其层次更高,综合概括性更强。研究表明,完整管道管理技术的实施是以数据完整为基准而开展的工作落实,而数据完整性作为明确管道高后果区及潜在危害的重要前提。故建立相关大数据模型为管道完整技术实施奠定基础十分必要。在实际工程运用期间,国家管网集团西部管道公司就建立了以管道完整性为基准的大数据模型,在原有的GIS系统中,有意识地增加了“类”的相关概念,进而建立以类为基准的管道大数据技术模型,在此模型的介入下,业务之间可形成较为优质的结合效用,实用性十分显著。

  1.1.2无人机智能化巡护技术

  无人机智能巡护技术,在智能管网建设期间有着举足轻重的地位。此技术是依托智能化飞控系统为平台,实现无人机巡检飞行操作,操作原理即凭借对油气管道及油气站场等环境实现定位拍照,完成具体巡护功效。此项技术主要包含无人机最短安全距离测量、无人机相机检测范围控制以及路径选择优化等内容。国家管网集团华南分部,就曾开展了无人机智能巡护技术研究,在具体研究时,此公司就结合了在线视频监控、无人机巡护等技术,有意识地建立了一整套安全防护模式体系,为公司相关技术的融合性应用提供平台。

  1.1.3超清数据精密采集技术

  数据精密采集技术属信息科学的重要分支,研究重点集中在数据采集、数据储存、数据处理及控制等方面,对于智慧管网的建设工作而言,超清数据精密采集技术不可或缺,此项技术已然成为部分科研所重点攻关方向。而中国石油大学在具体研究中,就取得了十分显著的技术突破,此技术不仅突破了管道大壁厚小口径检测不准等技术难关,还为管道微小缺陷检测提供了一定的技术支撑。

  在先进研究成果的介入下,相关人员可顺利实现精确描述管道内壁微小缺陷目标,并快速定位检测出复合缺陷的具体位置,有效解决输油管道腐蚀缺陷小面积检测难度大的难题。

  除了上述所提及的相关技术外,在油气智能管网建设期间,还会用到焊缝底片自动识别、管网模型仿真技术等。

  1.2目前存在问题

  1.2.1数字孪生技术研究不足

  数字孪生技术落实重点依旧聚焦在航空、发电等相关领域,对于油气管道运输业而言,此技术的研究应用力度尚存在一些不足。因管道内流体的流动状态难以确定,且流体极易受到自然环境及各类别非管道元件、非管道站场设施的影响,难以实现多工况、多数据下的细致仿真模拟操作行为,动态化分析、远程实时诊断、安全防范预警及经营管理决策等相关技术,受目标算法不明确的影响,应用起来依旧存在一些问题,智慧化发展道路受到严重阻碍[2]。

  1.2.2管道大数据挖掘力度不够

  油气管道大数据形成依旧处于发展阶段,大数据挖掘技术的应用依旧会多用在管道内部检查、安全风险问题分析等方面。在早期的探索阶段,应用实例相对较少,大数据挖掘力度存在不足,与之对应的研究体系不太完备。在未来,想要最大化发挥大数据深层次挖掘成效,就要有意识地将关注重点放在所建模型的实用性身上,并以合理强化技术在管道实际运行管理中的运用,最大化发挥信息技术优势,确保获取的大数据信息资源的价值能够得到最大化激发。

  1.2.3管网安全信息技术亟待突破

  对于油气智慧管网而言,要具备全方位感知、自动化预判及强大的自适应能力。而想要促使上述的能力顺利实现,这离不开工业在线控制系统及信息化系统的有机融合,只有保障控制系统及信息化系统能够实现互通互助,才能高效发挥出智能化调控功效。但就目前的实际管道建设运行管理工作进行来看,信息系统及工业的在线控制系统,两系统之间并未实现优质的融合,各自独立现象依旧存在,油气管网信息安全技术发展亟待突破。

  1.3解决对策

  在现代信息技术飞速发展的大环境下,智慧管网应运而生,以油气智慧管网为例,油气智慧管网建设落实初衷,是有效保障油气管道在全生命周期内更安全、更节能。为最大化激发油气智慧管网介入成效,相关人员要充分明晰油气智慧管网设施建设期间所存在的各类不足,并针对不足提出针对性解决措施。

  1.3.1应用实时在线监控识别技术

  智慧管网建设期间,实时在线监控识别工艺必不可少,可凭借在油库、站场、储气库等区域增设含带视频监控功能的设备,以保障在线监测功效能够顺利实现。同时,为确保能够顺利实现对设备检修状态、人员操作过程的实时跟踪,严重油气管道破坏的现象出现,还要有意识地设立监控在线画面实时映射平台,以现场监控及远程传输系统的有机互通融合,确保管道系统实时作业监控目标能够顺利实现。

  1.3.2构建智能化管理平台

  除了在现有国内智慧管网研究基础上加大研究力度外,对智慧管网的智能化平台实现科学研究及设计,也十分必要。以管道全生命周期集成数据为基准,所构建的管道智能管理平台,拥有智能检测、泄漏巡检、故障警示等功能。总之在其介入下,管道建设全生命周期运行管理及决策支持可顺利实现,使用价值显著。

  1.3.3应用智能巡护工艺

  与传统的人工巡检手段相比,智能机器人的介入,可直观减少人工操作工作量,不仅提升自动化水准,还能有效规避人工操作风险,实用性显著。智能巡护技术的研究及应用,可为站场无人值守工作提供重要支撑,并为事故实时查看,应急事件决策提供关键技术支撑,应用前景十分广阔[3]。

  2我国油气智慧管网的发展方向

  综上可知,我国油气智慧管网在建设初期,依旧存在一些问题。若要实现长足发展,要提高布局站位,明确我国油气智慧管网未来发展方向,在严抓发展特征及发展重点的前提下,坚持油气智慧管网发展原则,以促“全国一张智慧管网”顺利成形。

  2.1机遇与挑战

  2.1.1机遇

  现代社会油气资源需求量大,而油气管网作为重要基础设施,与人们生活关系紧密,为推动油气资源供应行业发展,国家出台多项政策支持管网的建设,为智慧管网的建设创造良好的外部环境,降低智慧管网的建设难度。政策出台后,智慧管网的建设受到社会的重视,主动配合智慧管网建设工作的开展,同时吸引社会力量参与智慧管网的建设,智慧管网建设可用资金丰富,有条件将先进材料用于智慧管网建设,扩大管网的覆盖范围。

  成立国家管网集团后,该集团专门负责管网的建设与管理,精简集团的业务,不再开展辅助性业务,可将全部精力用于管网的建设,制定更科学的智慧管网建设计划。集团的成立减轻从业人员的工作压力,有更多时间参与学习及科研活动,了解智慧管网的建设意义,掌握相关知识,并能够在智慧管网建设过程中,灵活运用掌握的知识,为智慧管网的建设出谋划策。同时,专注主业使基础设施建设水平提升,设施的性能提高,为智慧技术的应用创造基础条件。

  推动能源清洁化转型,是油气管网的主要发展目标,这就要求油气管网的运营方式更为灵活,避免运输的油气资源被浪费,控制排放污染物的总量。为实现该目标,相关人员会认识到信息技术的应用价值,借助信息技术重构管网的管理体系,助力油气智慧管网的建设。污染协同治理策略的实施,使参与智慧管网建设的部门和人员增多,各工作人员知识结构不同,丰富管网建设思路,更容易达成建设智慧管网的目标,满足社会的发展需求。

  社会使用油气资源的需求量大,油气管网负荷高,管理难度上升,传统管理模式的落实效果受到影响,加快管网转型速度至关重要。为保证油气管网长期处于稳定运行状态,相关人员会不断探索全新的管理模式,先进信息技术在管网建设中的应用范围逐渐广泛,建成智慧管网的性能丰富。从业人员工作中切身体会智慧管网的运营优势,积极参与到智慧管网建设工作中,推动技术创新,建成的智慧管网功能将更为丰富[4]。

  2.1.2挑战

  低碳环保是现代社会的核心发展理念,但油气资源为含碳资源,践行该发展理念,优化产业结构,将会或多或少地限制传统油气行业的发展,不利于油气智慧管网的建设。能源结构的调整,使得可再生能源发展迅速,与油气资源为竞争关系,且由于其更符合社会发展需要,在使用过程中不会产生污染物,在市场中竞争优势明显。在当前的社会环境下,油气在市场中竞争激烈。

  油气体制改革后,原有投资链条被打破,使全国油气管网形成统一的整体,虽能够维护投资环境的公平性,但产业链有部分出现割裂,管网建设存在风险。同时,投资管网面临的风险也在增加,致使少数投资主体难以及时做出决策,无法顺利开展。或建设过程中资金链受到影响,延长智慧管网的建设周期,造成经济损失。

  随着环境保护工作的逐渐推进和深入,环境保护区数量增多、规模扩大,国土资源的使用标准提升,油气智慧管网建设可用资源逐渐在减少,管网布设方案设计难度在增大,限制了智慧管网的发展。油气智慧管网建设涉及多个环节,各环节都需向有关部门报备,获得审批后才可进入管网建设环节,减缓了智慧管网的建设速度。

  储气调峰能力薄弱,也是油气智慧管网建设面临的主要挑战。目前,国内建成的储气库的储气能力,与调峰能力存在差距,无法满足社会的使用需求。如进入供暖季节,部分城市会出现油气资源不足的问题,影响居民生产、生活。为缓解调峰能力不足的问题,将会在国际市场集中采购油气资源,致使油气资源的价格上涨,提高相关企业的经营压力,使其陷入财务风险。

  2.2油气智慧管网发展特征及重点

  2.2.1特征

  油气智慧管网未来发展中,将呈现统一化特点,整合全国可用油气资源,协调各区域的发展需要,统筹规划油气智慧管网的建设,并预测社会油气需求量的变化,完善油气管网基础设施建设,克服管道运输油气的瓶颈,顺利为社会输送油气资源。还要分析现有油气智慧管网的分布特点,基于分析结果发现管网布局不合理。在未来发展中,不断调整智慧管网的布局,提升管网分布方式的合理性,使各管道承受的负荷均匀,降低管网被损坏的可能性。统筹规划可提升管网的运行效率,保证油气智慧管网运行的稳定性,长期处于良好的运行状态,供给的能源满足人们生产、生活需要[5]。

  管网设施互通是智慧管网发展的主要特征,随着油气智慧管网建设的不断推进,相关人员要强化各管网之间的联系,使其形成完成的管网系统。互通的管网在供暖季节,可发挥重要作用,根据不同地区的油气使用需求,灵活调配油气资源的运输方向,解决供暖季节部分地区油气资源不足的问题。管网互通后,油气资源的利用率也将同步提升,避免能源被浪费,实现节能的目标,与社会的发展理念相符。互通后,管网运输油气的成本下降,居民无需消耗大量资金获取油气资源,下游企业运营创造的经济价值提升,促进油气产业健康发展。

  智慧管网建设进程加快,确保管网设施使用的公平性,使建成的智慧管网为用户提供最优质的服务。管网设施公平开放程度提升,凸显设施在油气智慧管网运营中的作用,支持产业链各节点企业稳步发展,稳定向社会输送油气资源,尤其推动下游企业发展,调动下游企业的发展活力。

  2.2.2发展重点

  在原油管网建设中应以智慧管网发展为重点。智慧管网发展中,将打通区域管网作为工作重点,引入现代化技术,优化原油管网的运营管理模式,并考虑各原油企业的运营发展需要,完善原油智慧管网的建设方案。

  (1)成品油管网建设。作为智慧管网的关键组成部分,其发展将会影响油气管网的服务质量。建设智慧管网时,要注意管网覆盖范围的扩大,打通成品油的运输渠道,构建智慧管网,随时监测各个设施的运行状态,保证成品油被顺利输送至各个位置。

  (2)天然气管网。天然气已成为现代社会使用的主要能源之一,在智慧管网建设中,也要关注天然气管网的建设,提升运输管网的智能化程度,优化管网的布局,扩大天然气输送范围,使其逐步替代传统燃料。

  2.3坚持油气智慧管网发展原则

  首先,要坚持需求导向原则。调查社会使用油气资源的需求,判断需求的合理性,明确油气智慧管网的发展方向,作为制定智慧管网建设方案的参考,明确智慧管网应具备的功能。考虑油气智慧管网建设工程规模大的特点,尤其关注隐蔽性强的需求,丰富需求调查结果,充分发挥需求调查工作的作用,基于需求调查结果,进一步优化智慧管网的建设方案,保证建设成果符合预期。

  其次,贯彻开放性原则。智慧管网运行以数据为基础,为凸显智慧管网的作用,应完善数据共享体系,统一管理智慧管网运行采集的数据,深入开发数据信息的潜在利用价值,运营管理管网中,随时调取有关数据,判断管网的运行情况。同时增强智慧管网软件系统的兼容性,降低使用系统的难度,方便工作人员操作系统,调整管网的运行参数,使管网处于良好的运行状态。

  最后,油气智慧管网的功能需要不断改进,信息技术更新换代速度快,将先进技术引入智慧管网建设,有助于开拓工作人员的思路,丰富智慧管网系统的功能,推动建成的智慧管网滚动发展。依据社会的油气使用需求,合理确定新功能的开发顺序,拟定智慧管网发展计划,逐渐提升油气智慧管网的性能,促进智慧管网稳步发展。

  3结语

  综上所述,“十三五”期间,我国油气管网建设取得显著进步,预计下个五年规划,油气管网设施建设将迈入快速发展时期。而作为我国油气管网业持续性发展的重要时期—“十四五”时期,想要促使管网建设管理运营得到长足发展,就要明确发展现状之中的不足,在国家鼓励油气设施建设、能源清洁转型背景下,合理将天然气需求实现提升,以促进原油管网布局日趋完善、油气管网成品服务水准持续提升。

      参考文献:

  [1]陈朋超.“双碳”愿景下管网多介质灵活输运与智能化高效利用发展战略思考[J].油气储运,2023,42(7):721-730.

  [2]朱汪友,侯磊,杜宇.油气管网智能化建设进展与思考[J].油气田地面工程,2022,41(9):1-7.

  [3]刘国豪,侯磊,魏甲强,等.“十三五”期间油气输送管道系统主要耗能设备节能监测分析[J].油气田地面工程,2022,41(9):36-41,46.

  [4]韩景宽,李育天.我国油气管网建设“十三五”回顾及“十四五”展望[J].石油规划设计,2021,32(1):1-4,66.

  [5]戴丽娟.电子通信技术在助推油气管道行业“智慧管网”工程化应用研究[J].数字通信世界,2020(7):181-182.


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