基于GIS的油气集输管网信息系统的设计∗

陈红霞 广西工业职业技术学院

基于GIS的油气集输管网信息系统的设计∗

陈红霞 广西工业职业技术学院

GIS即地理信息系统，是采用地理模型分析方法，以地理空间数据库为基础，适时提供多种地理信息（地理信息可为空间的，也可为动态的）的计算机技术系统。从功能上看，GIS可以对数据进行采集、存储、管理、编辑、处理、分析，显示地理数据。一旦油田现场流程有突发事故，GPS系统即可快速采集破漏管线附近点的坐标，在图形上进行坐标定位，并对在该范围内的所有管线进行网络拓扑分析，根据现场的地理环境，确定要关闭的阀门及影响的井，打印追踪结果报告单，进行关闸操作，提高工作效率。

GIS；集输管道；数据库；设计方案；拓扑分析

随着油田信息化的不断发展，油气集输管网的信息资料数据能否被充分利用极为重要。由于地理信息系统(GIS)有输入、储存、分析、管理地理空间数据的作用，可随时进行图形查询、修改、输出，实现图形和数据的同步操作，因此，GIS被广泛应用于油气集输管网信息系统的设计。

1 GIS技术

GIS即地理信息系统，是采用地理模型分析方法，以地理空间数据库为基础，适时提供多种地理信息（地理信息可为空间的、动态的）的计算机技术系统。

根据智能化油田建设的需要，地面工程数据应用不再局限于传统的GIS系统功能（只能做到简单的出图、查询和数据维护），而是通过建立地面工程数据拓扑关系网来进行管网拓扑分析。本文重点描述了油田管网拓扑关系建立的工作流程及拓扑分析功能在油田生产中的应用。管网拓扑的建立与应用，一方面促使油田地面工程数据库数据更加正常化和规范化入库；另一方面，地面工程数据应用突破了传统的GIS系统功能，使其在地面工程动态监控管理、预警分析、规划设计、管理决策等方面发挥更大的作用。

2 管网信息系统的建设

2.1 整体方案设计

油气集输流程包括从井口、计量站、联合站，再到外输首站的全部过程，整个过程长并且复杂。分布地域广、系统要素多、管理困难是集输管网的的主要特点。从功能上看，GIS可对数据进行采集、存储、管理、编辑、处理、分析、显示。管网信息系统整体设计方案如图1所示。

图1 管网信息系统整体设计方案

（1）建立三维数字油田场景。利用油田已有的空间信息与属性信息，建立数字三维场景，将油田的真实地理环境展示出来，可实现快速定位、浏览和关联属性的查询。

（2）建立GIS应用系统。GIS应用系统包括生产运行指挥系统、油气集输管网规划管理系统、油气集输管网信息系统。

2.2 数据库

系统的核心是可视化、图形库、集输基础数据库。系统的基础是数据库，因此实现系统功能最重要的因素就是合理地组织数据，在数据处理中需要注意数据的核查和数据的标准化。资料接收、数据输入、数据校验及数据库合并是建立数据库的一般步骤。集输系统的数据量庞大，分为空间数据和属性数据。

空间数据包括油井位置分布、集输管网位置分布、集输站位置分布、站内设备位置分布和空间地物分布数据。

属性数据包括油井属性、管道属性、集输站属性、设备属性数据。油井属性数据包括油井名称和油井生产数据；管道属性数据包括管径钢材型号、施工参数、防腐层材料及厚度、检修历史数据等；集输站属性数据包括名称处理能力、所辖井号、检修历史数据；设备属性数据包括设备名称、安装时间、特征属性数据。

3 管网拓扑关系

网络追踪是网络拓扑分析客户端重要内容之一，其功能结构如图2所示。

图2 网络拓扑功能示意图

3.1 功能描述

（1）流入追踪。获得所选择的元素路径上的节点，追踪后在图中显示出追踪路径及节点。

（2）流出追踪。获得所有在图中选择的元素上出发的节点，追踪后在图中显示出追踪路径以及节点。

（3）两点追踪。获得所有在图中所选择的两个元素的路径上的节点，追踪后在图中显示出追踪路径及节点。

（4）双向追踪。对于所选中的元素同时进行流入和流出的追踪，追踪后可在图中显示追踪路径及节点。

（5）清空。清空所有在图上绘制的网络追踪的结果。

（6）检测。在图上检测出所有已经做过网络拓扑的元素。

（7）网络拓扑定制。定制工具栏按钮，其中包括按钮的图片、工具栏位置、按钮的追踪方式、追踪后在图中显示的元素、追踪后的报表。

（8）应用节点。用来显示实际常用的应用功能节点（如井流向追踪、干线追踪等），便于用户直接操作。

3.2 拓扑应用

（1）管网拓扑关系的可视化显示。进行网络追踪既可以直观、方便地显示井、管线、计量站、阀池等特征类之间的逻辑连接关系，使用户对拓扑关系一目了然，又可以真实地再现管网的走向、特征类所处的地理环境，使业务人员可以在较真实的管理平台上对出现的问题进行空间分析。

（2）特征类的查询、管理。通过拓扑追踪把追踪到的元素结果以报表形式显示出来，且能实现空间位置与属性信息的双向检索，进行图文交互，为特征类的查询、管理提供了一种全新、有效的方式。

（3）爆管事故的快速、准确定位。一旦油田现场流程有突发事故，GPS系统即可快速采集破漏管线附近点的坐标，在图形上进行坐标定位，并对在该范围内的所有管线进行网络拓扑分析，根据现场的地理环境，确定要关闭的阀门及影响的井，由现场人员进行关闸操作。管网拓扑可实现真实、准确的空间分析，为油田的现场生产管理提供一种全新的强大的辅助工具。

（4）敷设管线的直观显示，合理设计最短路径。如果要敷设一条管线，可以对附近的管线进行追踪，在可视化系统中直观地显示被敷设管线所在区域的井、站、管线的分布情况，从而为合理敷设管线提供参考依据。通过两点间最短路径追踪，选择最短距离进行管线敷设，以节约管材。

4 应用前景

油气集输管网GIS系统集二维、三维信息于一体，不仅可以通过三维直观地查看平台，查询属性信息，也可以通过该平台，整合三维和二维的信息，并且该系统的功能拓展也很强大。利用油田三维GIS系统，开发实现许多有价值的系统，包括调度管理、决策及监控等各种应用系统。此系统可以建立数据和信息资产管理体系，这点对石油企业有很大益处。在信息管理的基础上，建立综合业务管理体系，例如面向石油勘探及开发、储运销售、地面建设、企业管理，并与各专业的应用系统进行高度融合，进行基于GIS的油田管网信息系统的设计。

将三维GIS应用于站场及长输管线管理中，可以将业务数据与空间数据结合，能进行统一管理和查询多种信息，而且可直观展示站场工艺区的空间分布状况，站场内设备设施的位置关系，以及埋地长输管线及周边地形，便于实现信息化的科学管理。

（栏目主持 杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.014

基金论文：广西教育厅区级项目“基于MicrosoftProject的计算机技术在建筑项目风险管理中的应用”（2013LX211）。