天然气管道完整性检测数据收集与整合.pdf

第 4 2卷第 8期 2 0 1 3 年 8月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e m i c a l I n d u s t r y V o 1 ． 4 2， N o ． 8 A u g u s t， 2 0 1 3 天然气管道完整性检测数据收集与整合 吕高峰，王晓霖 中国石化抚顺石油化工研究院， 辽宁 抚顺 I 1 3 0 0 1 摘 要检测数据的准确性 、完整性在天然气管道完整性管理中十分重要。针对收集 、整合检测数据的环 节中数据量大、更新频繁、数据丢失等问题，结合实际运行状况，提出运用循环闭合模式方法对检测数据更新 建立详细的数据结构表方案 ， 实现了管道完整性数据收集整合管理。该数据循环整合方式已经应用于某天然气 管道完整性管理系统检测数据管理，而且能够满足天然气管道检测数据管理要求。 关键词天然气管道；管道完整性；数据管理 中图分类号T E 8 3 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 3 0 8 1 1 2 0 0 3 Co l l e c t i o n a nd I nt e g r a t i o n o f Na t ur a l Ga s Pi pe l i n e I nt e g r i t y Te s t i ng Da t a L VG a o - f e n g ，W A NGX i a o l i n S i n o p e c F u s h u n Re s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m a n d P e tro c h e mi c a l s ， Li a o n i n g F u s h u n 1 1 3 0 01 ， Ch i n a Ab s t r a c t T e s t i n g d a t a a c c u r a c y an d c o mp l e t e n e s s i n t h e n a t u r a l g a s p i p e l i n e i n t e g r i t y man a g e me n t a r e v e r y i mp o r t a n t ． Ai m i n g a t t h e p r o b l e ms o f b i g d a t a v o l u me ，f r e q u e n t u p da t e ，d a t a l o s s d u r i n g c o l l e c t i o n a n d i n t e g r a t i o n o f d a t a , c o mb i n e d wi t h t h e a c t u a l o p e r a t i n g c o n d i t i o n s ．a c l o s e d l o o p mo d e me t h o d wa s u s e d t o e s tab l i s h a d e t a i l e d dat a s t r u c t u r e p l an f o r d e t e c t i n g da t a u p d a t e t o a c h i e v e c o l l e c t i o n a n d i n t e gra t i o n man a g e me n t o f t h e p i p e l i n e i n t e g r i ty data． T h e i n t e g r a t e d a p p r o a c h h a s b e e n a p p l i e d i n t o a n a t u r a l g a s p i p e l i n e i n t e g r i ty mana g e me n t s y s t e m． an d c a n me e t t h e r e q u i r e me n t s o f n a t u r a l g a s p i p e l i n e i n s p e c t i o n da ta man a g e me n t ． Ke y wo r d s Na t u r a l g a s p i p e l i n e ； P i p e l i n e i n t e g r i ty； Da t a ma n a g e me n t 管道作为当今天然气能源最合理的运输方式已 经被人们所认可。但天然气管道在工作后很长一段 时间后，由于内部和外部的腐蚀，管道介质和施工 方法等其他因素的影响，导致管道损坏 ，爆炸 ，中 毒等事故， 特别是在人口稠密地区，事故可能会导 致严重伤害或死亡和重大经济损失 ，它会产生大量 的负面的社会和政治影响。最近 ，许多国内天然气 管道爆炸 ，泄漏事故 ，造成很大的经济损失 ，影响 了人民的正常工作生活 ⋯。 天然气管道完整性管理首先必须要以数据的真 实性为基础。其中检测数据更新频繁、数据量大等 特点更是完整性管理是确保油气管道安全的重大举 措 、有效方法。随着天然气管道完整性管理的 日益 成熟 ，怎样利用好这些管道的内外检测报告 ，怎样 更好地实现利用检测数据不断提高管道的精细化水 平 ， 已经成为管道运营管理部门要解决的关键问题。 本文分析 了管道完整性检测数据收集整合所面临的 难题 ，和应对措施， 建立了管道完整性检测数据收 集整合方案 L 2 J 。 1 检测数据收集整合存在的问题 管道内外检测数据收集整合管理流程中，各个 环节相对独立、步骤少、 操作简单。因此实际应用 中存在一些问题一、天然气长输管道距离长、跨 度广， 各种检测数据资源的多样性和变化性使数据 管理成为一项艰巨繁重的工作。二、管理者处理检 测数据大部分是以文件的形式逐渐传递信息，如果 在某环节 出现部分数据丢失 ，导致对整个检测数据 产生误解 。三 、在内检测 的过程中，相邻两次检测 的数据表结构有差异，没有建立唯一的关联，影响 整体完整性数据管理精细水平 。 2 数据采集整合 美国A S M E B 3 1 ． 8 S 一 2 0 0 1 天然气管道系统完整 性 定义了在天然气管道的完整 l生管理过程中， 强调 的管道数据的收集， 应先根据原始数据的采集和分 析， 然后整合高后果区的潜在影响， 以确保数据收集 的有效l 生 和 目的性 。 根据这个原则 ， 数据采集的完整 性要充分考虑可能出现的风险， 危害及其后果 。收 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 6 - 2 6 作者简介 吕高峰 1 9 7 9 - ，男，辽宁抚顺人，助理工程师，硕士，2 0 1 1年毕业于辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，研究方向从事 管道完整性技术工作。E - m a i l l v g a o f e n g ． f s h y s i n o p e c ． c o rn 。 第 4 2卷第8期 吕高峰， 等 天然气管道完整性检测数据收集-9整合 1 1 2 1 集与之相关的数据信息数据来源可按类型分为以下 程、钟点位置、长度、宽度、深度、失效压力、操 方式一、按照管材介质和施工时的数据； --、通过 作压力、是否需要维修、维修年限、是否已经维修 桩号等标识而确定的路由数据；三、在管道的正常运 等。这些分类方式是设计腐蚀模块的基础。 营过程中所产生的各种操作数据， 和定期的检测数据； 2 ． 2 ．2 裂纹数据 四、 通过各项检测和分析所总结的事故和风险数据。 系统对待裂纹数据整合方式主要分全线裂纹统 天然气管道检测数据的收集、整合是完整性数 计分析图、 全线裂纹列表两个部分。 因此数据收集人 据管理的开始。以往的检测数据管理模式是检测人 员在整合数据时全线裂纹统计分析图主要包括裂纹 员把检测得到的数据 ，以独立文件的形式保存到存 每公里分布图和钟点分布图两种类型。 数据列表主要 储介质中。因此在后续 的检测数据处理 中，不能对 是将裂纹相关重要数据列表， 方便用户查找。设计数 腐蚀数据、维修数据、凹陷数据、裂纹数据等进行 据列表时， 根据实际管道铺设状况， 总结出以下分类 分析统计。所以在建立完整性数据采集整合项目的 方式 检测批次、 位置里程、 钟点位置、 长度、 宽度、 开始，就要把管道的内外检测信息、分段信息、腐 角度、是否需要维修、 是否已经维修等。 蚀信息等建立成只有唯一的键值 ，这样对后续的检 2 ．2 -3 补疤数据 测数据 如水压试验数据、内外检测数据、 腐蚀缺 系统收集补疤数据模块按照设计要求主要分为 陷数据、裂纹数据 都以唯一键值建立成数据结构 全线补疤统计分析图、全线补疤列列表两个部分。 表，为分析管理检测数据提供依据嘲 。 其中全线补疤统计分析图主要是根据管线的各个时 2 ． 1 水压试验数据 段的维修补疤数据每公里分布图。设计数据列表主 系统中水压试验检测模块设计时应该包括天然 要是将补疤相关重要数据列表，方便使管理人员查 气全线所有水压试验的填人、修改、删除、查询、 找。设计数据列表时，根据实际管道内检测状况， 导出等功能。水压试验需要管道管理部门的工作主 总结出以下分类方式检测批次、位置里程、钟点 要有 测试时间编号、试验分类、起始公里数、终 位置、距前环焊缝距离、距后环焊缝距离、检测日 点公里数、各个管线材质、管线设计压力、管道外 期、维修 日 期 、 备注等。 径、管道壁厚、管道屈服强度、管道设计系数、试 2 ．2 ．4 凹陷数据 压介质、持续时间、管子温度、环境温度、试验数 系统收集凹陷数据模块按照设计要求主要分为 据、试验结论等。 全线凹陷统计分析图和全线凹陷数据列表两个部 2 ．2 内检测数据 分。为了使管理部门人员有种直观的信息展示，全 系统收集内检测数据时， 设计 人 员要设计的子模 线凹陷统计分析图主要包括两种类型凹陷每公里 块必须是某一年内进行的内检测年份， 譬如 “ 2 0 1 0 ” ， 分布图、钟点分布图。设计数据列表主要是将凹陷 表示 2 0 1 0 年所有的内检测数据，还应该以缺陷列表 相关重要数据列表，方便使管理人员查找。设计数 批次检测的模式方便今后的管理人员审核数据 ， 这样 据列表时 ，根据实际管道 内检测状况 ，总结 出以下 管理人员可以选择查看某一批次的检测数据。 同样检 分类方式 检测批次、 位置里程、 钟点位置、 深度、 测批次的命名规则也要以内检测开始的年月，例如 相对深度、是否需要维修、是否已经维修等。其中 “ 2 0 1 0 0 7 ” 2 0 1 0 年 7 月份做的内检测。最重要的一 “ 是否需要维修”项是根据凹陷深度与管道外径对 点， 这些内检测的所有数据都是通过实际管道管理部 比得出的结论。 门实施审核通过之后的数据。内检测项目包括腐蚀、 2 ．2 ．5 环焊缝数据 凹陷、裂纹、补疤和环焊缝 ⋯ 。 系统收集环焊缝数据模块按照设计要求主要分 2 ．2 ． 1 腐蚀缺陷 为全线环焊缝统计分析图和全线环焊缝列列表两个 系统对待腐蚀缺陷数据整合方式主要分全线腐 部分。其中全线环焊缝统计分析图主要是根据管线 蚀缺陷统计分析图、全线腐蚀缺陷数据列表两种方 的各个时段的维修补疤数据每公里分布图。设计数 式。为了使管理部门人员有种直观的信息展示 ，全 据列表主要是将环焊缝相关重要数据列表，方便使 线腐蚀缺陷统计分析图主要包括三种类型 缺陷每 管理人员查找。设计数据列表时，根据实际管道内 公里分布图、钟点分布图、评价结果图。设计数据 检测状况，总结出以下分类方式 检测批次、位置 列表主要是将腐蚀缺陷相关重要数据列表，方便使 里程、经度、纬度、标高、检测 日期、备注等。 管理人员查找。设计数据列表时，根据实际管道检 2 ． 3 外检测数据 测状况 ，总结出以下分类方式 检测批次 、位置里 系统收集外检测数据时 ， 设计人员要设计的子模 1 1 2 2 当 代 化 工 2 0 1 3年 8月 块必须是某一年内进行的外检测年份， 譬如 “ 2 0 1 0 ” ， 表示 2 0 1 0年所有的外检测数据， 还应该以外检测数 据列表批次检测的模式方便今后的管理人员审核数 据 ，这样管理人员可以选择查看某一批次 的检测数 据。 同样检测批次的命名规则也要以外检测开始的年 月 ，例如 “ 2 0 1 0 0 7 ” 2 0 1 0 年 7月份做的外检测。最 重要的一点， 这些外检测的所有数据都是通过实际管 道管理部门实施审核通过之后的数据。 外检测包括的 所有子项都为原油输送管道经常用到的外检测方法 ， 主要是D C V G 、A C V G 、音频、C I P S 、P C M、阴保 电位测试、直流杂散电流干扰 、交流杂散电流干扰 、 埋深 、占压 、坑检 、土壤等。 3 检测数据管理流程 3 ． 1 解决方法 根据以往在检测数据收集整合所存在的利用问 题， 结合 A S M I 、 A P I 、 等标准要求， 总结出以下几种 方法 一、 检测数据管理注意以循环利用， 信息及时 更新为主， 充分利用计算机信息管理技术； 二、 改进 以前以独立文件存储检测数据的不利模式， 根据各个 检测标准的不同要求建立兼容性强的数据表结构， 做 到字段的唯一标识，确保天然气管道风险评价可靠 性； 三、 充分利用地理信息技术和全球定位技术， 完 成检测数据各个管段的地理坐标转换 、校准 。 3 ． 2 检测数据线性处理 根据 以上方法和管道公司大量运营实践 ，并且 以数据库、 G I S 、 G P S 等技术为基础对现阶段检测数 据循环进行改进。首先从检测公司拿到的第一手检 测数据作为此循环的开始，根据 A S M I 标准整合不 同检测公司检测数据 ，使所有检测数据拥有相同表 结构 ，而且各个检测字段有唯一的标识 。运用地理 信息系统、G P S 、线性参考体系技术对检测数据进 行校准，要清晰准确记录管线沿程的各种信息，必 须建立公用的线性参考体系，以标定各种事务和属 性处于管道上的相对位置。 3 ． 3 检测数据循环管理 通常情况下 ，管线上的里程桩或转角桩在建成 后相对 固定 ，可被用作定位系统 。严格确定定位点 相对管道起点的绝对距离后 ， 管线沿程的所有信息， 可以表示为定位点里程 ／ 一 距相邻定位点的相对距 离。因此 ，可以通过设置定位点 ，建立统一的线性 参考体系，详细标注管道本体和周边环境的各项属 性信息。对不同检测数据关键字段进行关联，根据 管道完整性数据模型物理数据结构表进行存储。通 过对各管段检测数据 的分析 、评价确定维修位置坐 标，开始施工维修，接着对维修管段进行评价，及 时更新各个管段基础信息。通过检测环节的紧密衔 接，实现了管道检测数据循环管理。 4 数据循环管理模式应用 通过对某管线收集检测数据3 0 余万条， 并运用 检测数据循环模式更新管理数据。此管线 自建成投 产以来，已安全运行约十余年。近年来，输油生产 任务十分艰巨，管线始终处于大排量满负荷运行状 态，在现行负荷的基础上，今后还需要进一步提高 输量，这对管线的安全性提出了更高要求。建立检 测数据循环封闭式更新数据管理方式，完善管道完 整性管理系统，即利用G I S 技术等进行管道风险管 理，就是为了合理地安排维修计划，变被动抢修为 主动维修，确保管道的安全运行。根据在实际管线 上运用证实检测数据循环管理模式能够到达天然气 管道完整性管理数据要求。 5 结 论 天然气管道完整性数据收集整合是一项循序渐 进而繁锁的工作， 涉及大量原始数据信息的处理和 管道运营部门间的协作 。特别是检测数据运用计算 机 、G I S 、G P S 等技术收集、整合天然气管道数据， 某 管道公司在实施管道完整性管理过程 中， 注重数据循 环闭合管理 ， 取得了一定的效果 。不仅仅完成了数 据管理由繁到简、 由复杂到有序、 由分散不直观到一 目了然、由孤立到关联的转变， 实现了对每个缺陷点 的检测、 评价、 修复的生命周期的管理管理方法， 合 理制定检测时间， 在保证天然气管道安全平稳无事故 的基础上降低内外检测频率， 从而降低检测费用。 参考文献 [ 1 ]马索文． 构建数字化管道[ J ] ．数字化石油和化工， 2 0 0 6 ， 2 6 1 7 6 -7 7 ． [ 2] 黄晶，厥沛文．小波分析在管道缺陷超声检测中的应用[J ]． 传感 技术学报， 2 0 0 3 3 2 6 3 2 6 6 ． [ 3]王潜龙，冯全科，屈展， 等． 基于声发射与小波包理论的压力管道 泄漏检测[ J 】 ． 西安交通大学学报， 2 0 0 3 ， 3 7 5 5 1 5 5 1 8 ． [ 4] 刘镇清， 项延训．自适应滤波在超声无损检测中的应用[ J ] ．无损 检测， 2 0 0 1 ， 2 3 9 3 9 9 4 0 1 ， 4 1 0 ． [ 5 ] N E r d o l ， F B a s b u g ． Wa v e l e t T r a n s f o r m B a s e d A d a p t iv e F i l t e fi n g ． I n S i g n a l P r o c e s s i n g -V I T h e o fi e s a n d A p p l i c a t i o n s [ J ] ． T h e N e t h e r l a n d s El s e v i e r S c i e n c e ． 1 9 9 2 1 1 1 7 1 1 2 0． [ 6 ]杨祖佩， 王维斌． 我国油气管道完整性管理体系发展与建议【J 1 ． 油 气储运， 2 0 0 6 ， 2 5 9 1 5 ． [ 7 ] J o h n B e e t s ， E d Wi e g e l e ， S t u a r t C l o u s t o n ．D a t a Ma n a g e me n t f o r I n t e g r i t y D e c i s i o n S u p p o r t [ C】 ． P a p e r s o f 2 0 0 5 C h i n a I n t e rna t i o n a l O i l ＆G a s P i p e l i n e T e c h n o l o g y I n t e g r i t y C o n f e r e n c e ． 2 005 - 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