数字油田油气集输系统前方一公里问题研究

惠立 高志亮 宋艳萍

1.西安石油大学石油工程学院（陕西西安710065）

2.长安大学数字油田研究所（陕西西安717600）

数字油田油气集输系统前方一公里问题研究

惠立1,2高志亮2宋艳萍1,2

1.西安石油大学石油工程学院（陕西西安710065）

2.长安大学数字油田研究所（陕西西安717600）

原油集输是一个大系统，包含了从井口到计量站、联合站到外输首站的全部过程，在这整个过程中形成了一个很长而又复杂的链路。井区集输管网是这个链路上一个重要的组成部分，构成油气集输管网系统的“前方一公里”。由于人们往往疏于对井区集输管网的管理，研究和探讨“前方一公里”问题，有利于对油气集输管网大系统进行全方位的科学化管理，推进数字油田集输管网向数字化、智能化迈进。

油气集输集输管网数字油田前方一公里

近年来，随着各个油田规模的不断扩大，油田采用管输的井区也在扩大，这样就构成原油集输管网的大系统，这个系统包含了从井口到计量站、联合站，最后到外输首站的全部过程，整个过程形成了一个很长而且复杂的链路。相对于这个链路来说，大长管线管子长，管径大，输油量多，一旦出现渗漏或者凝管，就会造成重大事故，损失比较严重，因此，人们往往更加重视大长管线的建设，对大长管线实施检测、监控与数字化、智能化管理，而对于井区内的集输管网往往疏于管护，这就造成了井区集输管网的问题。把井区集输管网问题称为集输管网“前方一公里”问题，现就这一问题进行探讨。

1 关于“前方一公里”及其问题

油气集输管网是一个复杂的大系统，井区集输管网是这个大系统中重要的组成部分，它是油气集输管网大系统中的一个子系统，处于油气集输管网系统的最前方，相当于人的神经网络中的神经末梢，将其命名为“前方一公里”。

如图1所示，“前方一公里”就是集输管线从井口接入，将油输出，同时包括加压站、转接站、计量站、阀组等构成的一个网状结构。目前，井区集输管网主要存在以下问题：

（1）管线埋地分布不清，走向不明，处于一种“看不见，摸不着”的状态；

（2）管径小，流量小，结蜡后不易察觉和清除；

（3）管线泄露后不易发现，比较小，但损失的原油总量可是不小；

（4）造成严重的污染问题，而且处理漏油造成的问题会耗费很多的人力、财力。

针对这些问题，应加强对“前方一公里”建设和管理。

2 “前方一公里”的特征与管理

2.1 “前方一公里”的特征

（1）地域广。由于油田井区面积较大，井区集输管网随着油井的分布，扇状遍布井区，井区有多大，集输管网的面积就有多大。

（2）要素多。显然在井区的输油系统中，除了管线外，还有各种阀门和地面要素等。在管线上还有管径、管材、焊接点等，在各种站点有仪器、仪表和阀组等。一般管线管径都比较小，输油量也小，但是，它是直接从井口到计量站或者联合站的，井越多，管线也越多，网状也就越大，特别是对于山区地带，沙漠地带，山大沟深，就要跨沟、跨河、翻山越梁，建设难度大。

（3）难管理。井区是一个多专业，多工种，经常作业的“露天工厂”——作业区。由于管线网状铺设，站点多、管线走向复杂，跑冒滴漏、管线破裂、阀门被损等事件时有发生，造成了井区环保不到位，管输耗损，甚至出现塌方风险等，使管理难度加大。

2.2 “前方一公里”的管理

针对“前方一公里”的问题与特征，如何搞好井区集输管网的建设与管理十分的重要和紧迫，根据对某油田企业的井区集输管网的调查，在井区内作业的队伍不下10家，问到井区的输油管线没有一家能够说的清，甚至连集输大队的工作人员也不清楚管线是哪年设计建设的，管线的基本走向在哪里，现在的运行状况如何？对于这种情况是令人忧虑的。

随着井区不断的扩大，井区的集输管网也在扩大。以前靠人工管理遇到了很大困难和问题。随着数字油田建设的不断深入，利用数字油田管理技术，对井区集输管网——“前方一公里”实施数字化管理可以大大地提高效率。

（1）建立井区地面三维可视化，利用高精度遥感卫星数据，基于地理skyline技术等，对“前方一公里”建立地面三维可视化系统，将管网实测放在三维可视化系统里，实现远程在线管理，以解决长期“看不见，摸不着”，无人知晓的问题。

（2）建立数据库，包括空间数据、属性数据、元数据的数据库建设，加强对数据的管理，可以满足用户对管线及附加设施的查询、分析、定位等需求。

（3）建立数字化管理平台，实现对管网的辅助决策。数字化管理平台融合了包括检漏、阴极保护监测等系统，通过数字化的管理平台，可以实现对管网的高效管理，降低管线的运行风险。

这些技术在大长管线中已经实现，只是人们对井区集输管网的管理问题认识不够，所以，造成井区集输管网管理被丢到一个“被遗忘的角落”，所以，“前方一公里”问题，是值得研究和探讨的问题，也是值得引起大家重视的问题，更是当前加强管理和数字化管理的问题。

3 井区集输管网数字化管理方法与技术

3.1 数据采集

数据采集主要是对管线及各种设备的进行探测、采集并记录，主要有3部分内容：

3.1.1 管线数据采集

管线探测是所有工作的基础，直接影响着后序工作的质量。一般说来，管线探测的流程是：现场调查、资料搜集—选择探测仪器—测量。

现场调查主要是对井区区域管线进行探查与资料的收集，根据井区的特点，每种仪器的适用条件，选择合适的仪器，在典型地段，即特征点处，进行测量，如：三通、阀门、拐点、计量仪表等，通过测量需要收集到这些特征点的经纬度及高程数据。

3.1.2 地面工程数据采集

地面工程的测量主要是对井区井场、井、站库等各类建筑及站址的测量，以及道路、各类管线、生产设备的测量，与管线探测相似，地面工程的测量也需搜集资料，采集对象的经纬度、高程、外形等数据。

3.1.3 属性数据采集

属性数据的采集需要遵循油田地面工程数据库建设工程的有关标准，需要及时真实地反应现场的状况，特别是各种设计参数与设备的参数，要准确且内容齐全，这部分数据是管理决策的基础。

3.2 数据处理

数据处理主要包括两部分的内容，第一部分是数据核对与标准化，第二部分是数据库建立。数据核对与标准化主要是对采集到的数据进行核对，检查数据的准确性，并对数据实施标准化，数据库的建立基于数据核对与标准化，对标准化后的数据实施建库管理。

3.2.1 数据核对与标准化

数据核查应该贯穿整个数据处理过程，这是保证数据准确性的重要手段。数据核查主要是对采集到的管线坐标及场站坐标以及属性数据的核查，对于管线来说，核查的方法是将采集到的管线点坐标导入Arcgis，生成线状的shp格式文件，将shp格式的文件加载到Skyline中，与实际状况相比较，检查管线的走向是否与实际相符，对于不符合的个别点进行剔除或者修正，必要时需要返工测量该点的坐标数据。对于属性数据来说，核查时主要是将空间数据与属性数据进行比较，检查是否有重复或者缺少的记录，同时还要检查属性数据的正确性。

数据标准化建设非常重要，是基础性的工作，也是实现规划目标、保证信息交换和共享的重要前提。制定数据标准主要是为了方便建立数据库，更好地应用采集到的数据，一般说来，采集到的数据是以表格、文档、文件、照片等呈现的，对于不同格式的数据，需要转换成工程所需的格式，同时，建立相应的数据采集系统。

3.2.2 数据库建立

数据库的建立需要工作人员的认真和细心，一般步骤为：资料接收、数据输入、数据校验、数据库合并。

数据入库就是将前面得到的空间数据和属性数据导入空间数据库和属性数据库。对于空间数据库来说，在导入的过程中需特别注意空间坐标的格式。而对于属性数据来说，不存在坐标格式的限制，因此可以利用Oracle、Access或SQL自己的导入工具，将属性数据导入数据库。

3.3 数字化管理平台

数字化管理平台的建立，主要有两方面的作用。一方面，为数据库中的数据提供一个展示的平台，使用户通过更加直观的方法来利用这些数据，即为用户提供一个空间数字平台；另一方面，为更好的管理井区集输管线，合理的做出决策提供依据，即为用户提供一个管理平台。搭建数字化管理平台主要包括三维可视化、模型建立以及数字化管理三方面的内容。

3.3.1 三维可视化

三维可视化是实现数字化管理的基础，主要是通过建模的手段对所关注的对象进行直观的展示。对于“前方一公里”的问题来说，三维可视化主要是对管线、场站、设备的一个直观展示。下面以管线的三维可视化为例进行简单的说明，一般说来，管线三维可视化的步骤为：

（1）将整理好的特征点坐标导入ARCGIS，生成shp格式的文件；

（2）将shp格式的文件导入Skyline，并检查管线走向是否出现错误；

（3）根据Skyline中的管线走向及距离进行建模；

（4）将建好的模型加载到Skyline。

对于场站、设备来说，每一个场站、每一个设备，都仅仅是一个点，因此在三维可视化的过程中应更多关注建模的细节问题。模型建好后，根据场站、设备的实际坐标，将模型加载到Skyline中，从而实现三维可视化。

另外，Skyline可以通过对数据库中数据的读取，使得空间数据在进行自我展示的同时，可以与属性数据相结合，从而使人们更好地了解所关注的对象。

3.3.2 建立模型

三维模型的建立主要是通过3DMAX建模软件对场站、设备、管线进行一个模拟展示，利用场站平面流程图，以及全方位多角度的照片，真实还原场站、管线的状态、流程，最终生成.X格式的文件，以便于加载到Skyline平台中进行展示。

3.3.3 数字化管理

数字化管理就是利用一切可利用的数据，对“前方一公里”管线进行合理高效的管理。我们这里所说的数字化管理平台是在Skyline的技术上建立的，通过Delphi开发语言，对Skyline进行二次开发，采用数据库、应用服务、客户三层结构来实现，不仅对井区管网进行了三维展示，同时融合了例如管网模拟控制、管网优化、漏点检测等专业分析的功能，可以为用户提供辅助决策，从而使用户能够以直观的方式对管道进行科学的管理，提高管道的运行效率，从而对油气集输管网大系统全方位科学化管理，推进数字油田集输管网向数字化、智能化迈进。

4 结论和建议

数字油田油气集输系统井区管网——“前方一公里”问题研究，针对油田企业井区集输管网问题进行了探讨，是一个老问题，新探索，具有一定的新意。

（1）提出了井区集输管网——“前方一公里”的命题，并对“前方一公里”进行定义，表述了“前方一公里”的基本特征，揭示了“前方一公里”问题。

（2）数字化井区集输管网管理，是一个全新的课题，加强对井区集输管网——“前方一公里”数字化管理是数字油田建设的一个重要组成部分，是对数字油田建设的一个有益补充。

（3）基于skyline对井区集输管网的信息化、数字化和三维可视化管理，其技术、方法成熟，虽然，目前还没有人进行过“前方一公里”的探索和研究，但是，在大长管线上的应用多有论述与实践，引入“前方一公里”实施三维可视化远程管理，效果会很好。

总之，“前方一公里”问题，其实不是一个新问题，但是，由于长期没有引起人们的重视，在管理上问题还很多，实施数字化管理后能够加强对井区集输管网的科学化管理，以减少油气集输过程中存在的管理的漏洞。

[1]丁建林.我国油气管道技术和发展趋势[J].油气储运,2003,22(9).

[2]杜丽红,姚安林.数字化管道及其应用现状[J].油气储运,2007,26(6).

[3]支志英.地理信息在数字油田中的建设与应用[J].石油工业计算机应用,2009(1).

[4]于君彩.ArcMap在油田数字化中的应用[J].油气田地面工程,2009(11).

[5]屈海利.GIS在管道工业中的应用[J].油气储运,1998,17(5).

[6]崔红升.信息化再造管道运营技术[J].油气储运,2003,22(10).

Crude oil gathering and transportation is a big system,including the whole process from the wellhead to the metering station,union station,and the first stop outside.During this process,a long and complex chain has been formed.Gathering and transportation pipeline network in well block is an important part of this chain,which formed“the first kilometer”of the crude oil gathering and transportation system.Since little attention is paid to the management of pipeline network in well area,study and discussion about"the first kilometer"is beneficial to all-around scientific management of crude oil gathering and transportation network system,and thus accelerating the process of pipeline network digitalization and intelligence in digital oilfields.

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2010-09-02▎

惠立（1985-），女，主要从事集输管网数字化管理。