陳紅霞 廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于GIS的油氣集輸管網(wǎng)信息系統(tǒng)的設(shè)計?

陳紅霞 廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

GIS即地理信息系統(tǒng)，是采用地理模型分析方法，以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，適時提供多種地理信息（地理信息可為空間的，也可為動態(tài)的）的計算機技術(shù)系統(tǒng)。從功能上看，GIS可以對數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、編輯、處理、分析，顯示地理數(shù)據(jù)。一旦油田現(xiàn)場流程有突發(fā)事故，GPS系統(tǒng)即可快速采集破漏管線附近點的坐標(biāo)，在圖形上進行坐標(biāo)定位，并對在該范圍內(nèi)的所有管線進行網(wǎng)絡(luò)拓撲分析，根據(jù)現(xiàn)場的地理環(huán)境，確定要關(guān)閉的閥門及影響的井，打印追蹤結(jié)果報告單，進行關(guān)閘操作，提高工作效率。

GIS；集輸管道；數(shù)據(jù)庫；設(shè)計方案；拓撲分析

隨著油田信息化的不斷發(fā)展，油氣集輸管網(wǎng)的信息資料數(shù)據(jù)能否被充分利用極為重要。由于地理信息系統(tǒng)(GIS)有輸入、儲存、分析、管理地理空間數(shù)據(jù)的作用，可隨時進行圖形查詢、修改、輸出，實現(xiàn)圖形和數(shù)據(jù)的同步操作，因此，GIS被廣泛應(yīng)用于油氣集輸管網(wǎng)信息系統(tǒng)的設(shè)計。

1 GIS技術(shù)

GIS即地理信息系統(tǒng)，是采用地理模型分析方法，以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，適時提供多種地理信息（地理信息可為空間的、動態(tài)的）的計算機技術(shù)系統(tǒng)。

根據(jù)智能化油田建設(shè)的需要，地面工程數(shù)據(jù)應(yīng)用不再局限于傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)功能（只能做到簡單的出圖、查詢和數(shù)據(jù)維護），而是通過建立地面工程數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系網(wǎng)來進行管網(wǎng)拓撲分析。本文重點描述了油田管網(wǎng)拓撲關(guān)系建立的工作流程及拓撲分析功能在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用。管網(wǎng)拓撲的建立與應(yīng)用，一方面促使油田地面工程數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)更加正?；鸵?guī)范化入庫；另一方面，地面工程數(shù)據(jù)應(yīng)用突破了傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)功能，使其在地面工程動態(tài)監(jiān)控管理、預(yù)警分析、規(guī)劃設(shè)計、管理決策等方面發(fā)揮更大的作用。

2 管網(wǎng)信息系統(tǒng)的建設(shè)

2.1 整體方案設(shè)計

油氣集輸流程包括從井口、計量站、聯(lián)合站，再到外輸首站的全部過程，整個過程長并且復(fù)雜。分布地域廣、系統(tǒng)要素多、管理困難是集輸管網(wǎng)的的主要特點。從功能上看，GIS可對數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、編輯、處理、分析、顯示。管網(wǎng)信息系統(tǒng)整體設(shè)計方案如圖1所示。

圖1 管網(wǎng)信息系統(tǒng)整體設(shè)計方案

（1）建立三維數(shù)字油田場景。利用油田已有的空間信息與屬性信息，建立數(shù)字三維場景，將油田的真實地理環(huán)境展示出來，可實現(xiàn)快速定位、瀏覽和關(guān)聯(lián)屬性的查詢。

（2）建立GIS應(yīng)用系統(tǒng)。GIS應(yīng)用系統(tǒng)包括生產(chǎn)運行指揮系統(tǒng)、油氣集輸管網(wǎng)規(guī)劃管理系統(tǒng)、油氣集輸管網(wǎng)信息系統(tǒng)。

2.2 數(shù)據(jù)庫

系統(tǒng)的核心是可視化、圖形庫、集輸基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)庫，因此實現(xiàn)系統(tǒng)功能最重要的因素就是合理地組織數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理中需要注意數(shù)據(jù)的核查和數(shù)據(jù)的標(biāo)準化。資料接收、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)校驗及數(shù)據(jù)庫合并是建立數(shù)據(jù)庫的一般步驟。集輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量龐大，分為空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。

空間數(shù)據(jù)包括油井位置分布、集輸管網(wǎng)位置分布、集輸站位置分布、站內(nèi)設(shè)備位置分布和空間地物分布數(shù)據(jù)。

屬性數(shù)據(jù)包括油井屬性、管道屬性、集輸站屬性、設(shè)備屬性數(shù)據(jù)。油井屬性數(shù)據(jù)包括油井名稱和油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)；管道屬性數(shù)據(jù)包括管徑鋼材型號、施工參數(shù)、防腐層材料及厚度、檢修歷史數(shù)據(jù)等；集輸站屬性數(shù)據(jù)包括名稱處理能力、所轄井號、檢修歷史數(shù)據(jù)；設(shè)備屬性數(shù)據(jù)包括設(shè)備名稱、安裝時間、特征屬性數(shù)據(jù)。

3 管網(wǎng)拓撲關(guān)系

網(wǎng)絡(luò)追蹤是網(wǎng)絡(luò)拓撲分析客戶端重要內(nèi)容之一，其功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)拓撲功能示意圖

3.1 功能描述

（1）流入追蹤。獲得所選擇的元素路徑上的節(jié)點，追蹤后在圖中顯示出追蹤路徑及節(jié)點。

（2）流出追蹤。獲得所有在圖中選擇的元素上出發(fā)的節(jié)點，追蹤后在圖中顯示出追蹤路徑以及節(jié)點。

（3）兩點追蹤。獲得所有在圖中所選擇的兩個元素的路徑上的節(jié)點，追蹤后在圖中顯示出追蹤路徑及節(jié)點。

（4）雙向追蹤。對于所選中的元素同時進行流入和流出的追蹤，追蹤后可在圖中顯示追蹤路徑及節(jié)點。

（5）清空。清空所有在圖上繪制的網(wǎng)絡(luò)追蹤的結(jié)果。

（6）檢測。在圖上檢測出所有已經(jīng)做過網(wǎng)絡(luò)拓撲的元素。

（7）網(wǎng)絡(luò)拓撲定制。定制工具欄按鈕，其中包括按鈕的圖片、工具欄位置、按鈕的追蹤方式、追蹤后在圖中顯示的元素、追蹤后的報表。

（8）應(yīng)用節(jié)點。用來顯示實際常用的應(yīng)用功能節(jié)點（如井流向追蹤、干線追蹤等），便于用戶直接操作。

3.2 拓撲應(yīng)用

（1）管網(wǎng)拓撲關(guān)系的可視化顯示。進行網(wǎng)絡(luò)追蹤既可以直觀、方便地顯示井、管線、計量站、閥池等特征類之間的邏輯連接關(guān)系，使用戶對拓撲關(guān)系一目了然，又可以真實地再現(xiàn)管網(wǎng)的走向、特征類所處的地理環(huán)境，使業(yè)務(wù)人員可以在較真實的管理平臺上對出現(xiàn)的問題進行空間分析。

（2）特征類的查詢、管理。通過拓撲追蹤把追蹤到的元素結(jié)果以報表形式顯示出來，且能實現(xiàn)空間位置與屬性信息的雙向檢索，進行圖文交互，為特征類的查詢、管理提供了一種全新、有效的方式。

（3）爆管事故的快速、準確定位。一旦油田現(xiàn)場流程有突發(fā)事故，GPS系統(tǒng)即可快速采集破漏管線附近點的坐標(biāo)，在圖形上進行坐標(biāo)定位，并對在該范圍內(nèi)的所有管線進行網(wǎng)絡(luò)拓撲分析，根據(jù)現(xiàn)場的地理環(huán)境，確定要關(guān)閉的閥門及影響的井，由現(xiàn)場人員進行關(guān)閘操作。管網(wǎng)拓撲可實現(xiàn)真實、準確的空間分析，為油田的現(xiàn)場生產(chǎn)管理提供一種全新的強大的輔助工具。

（4）敷設(shè)管線的直觀顯示，合理設(shè)計最短路徑。如果要敷設(shè)一條管線，可以對附近的管線進行追蹤，在可視化系統(tǒng)中直觀地顯示被敷設(shè)管線所在區(qū)域的井、站、管線的分布情況，從而為合理敷設(shè)管線提供參考依據(jù)。通過兩點間最短路徑追蹤，選擇最短距離進行管線敷設(shè)，以節(jié)約管材。

4 應(yīng)用前景

油氣集輸管網(wǎng)GIS系統(tǒng)集二維、三維信息于一體，不僅可以通過三維直觀地查看平臺，查詢屬性信息，也可以通過該平臺，整合三維和二維的信息，并且該系統(tǒng)的功能拓展也很強大。利用油田三維GIS系統(tǒng)，開發(fā)實現(xiàn)許多有價值的系統(tǒng)，包括調(diào)度管理、決策及監(jiān)控等各種應(yīng)用系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以建立數(shù)據(jù)和信息資產(chǎn)管理體系，這點對石油企業(yè)有很大益處。在信息管理的基礎(chǔ)上，建立綜合業(yè)務(wù)管理體系，例如面向石油勘探及開發(fā)、儲運銷售、地面建設(shè)、企業(yè)管理，并與各專業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)進行高度融合，進行基于GIS的油田管網(wǎng)信息系統(tǒng)的設(shè)計。

將三維GIS應(yīng)用于站場及長輸管線管理中，可以將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)結(jié)合，能進行統(tǒng)一管理和查詢多種信息，而且可直觀展示站場工藝區(qū)的空間分布狀況，站場內(nèi)設(shè)備設(shè)施的位置關(guān)系，以及埋地長輸管線及周邊地形，便于實現(xiàn)信息化的科學(xué)管理。

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.014

基金論文：廣西教育廳區(qū)級項目“基于MicrosoftProject的計算機技術(shù)在建筑項目風(fēng)險管理中的應(yīng)用”（2013LX211）。