完整性管理支持软件系统概要设计书.doc
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1、油田埋地管道完整性管理支持系统(PIMIS)开发项目软件概要设计书天津市嘉信技术工程公司五月目 录一、引言二、油田管道完整性管理支持系统的开发背景性三、完整性数据库与油田现有信息化系统数据库的关系四、管道完整性管理数据库结构五、完整性管理支持系统结构和功能六、完整性管理系统综合应用功能七、完整性管理系统的门户功能八、系统测试九、完整性管理系统的数据字典及录入规范一、 引 言油田在役管道的运营安全是油气生产、地面工程生产环节中的关键问题。大庆油田大部分管道已经进入了服役的中后期,管道失效事故时有发生,严重影响了地面工程的正常生产流程,并导致生产成本连续上升。管道严重事故发生时直接威胁人身安全、破
2、坏地区生态环境。如何保证油田地面工程领域生产管网的运营安全,使新管道无端障运营、老管道在服役期内连续地安全运营,是油田地面工程管理者,以及生产单位所面临的重要课题。随着管理技术水平的不断发展和提高,近年来,在广泛地吸取完整性管理的理念和实行经验,结合我国的管道行业实际,油气管道业进行了卓有成效地探索和努力,特别是在长输管道领域取得了令人鼓舞的成绩。我国在长输油气管道领域,已经制定了一系列完整性管理的政策法规,各个公司也根据自己的管道实际,开发出管道完整性管理流程和多种管理工具。通过实行完整性管理,有效地改善了管道的安全运营状况。为保证长输油气管道运营的安全、进而提高公司的经济效益提供了有力的保
3、障。然而,在油田地面工程领域,由于数量众多、建设和运营的时段跨度大,管理维护的欠账过多,相关的技术积累不够等历史和现实的因素,管道在安全管理方面面临着巨大的挑战。表现为:管理理念仍停留在重建设轻管理、重抢修轻保护、更换多维修少的水平上;运营管理上,阴极保护设施运营效果差、可以进行管道安全状况检测很少;已实行检测工程,施工质量良莠不齐检测结果没有可以有效地应用在维修管理上。所有这些致使安全管理的工作重心严重滞后,不能将安全运营管理隐患消灭在萌芽状态上。通过应用完整性管理支持系统,用户可以实现:根据保障安全减少成本的目的,通过完整性评价、完整性评价等关键技术对油田管道进行一系列技术评价,并得出有针
4、对性的管理流程的优化、控制完整性的维修应急灯技术手段和措施;按轻重缓急,把握减少河消减管道风险的最佳时机,提高管道检测、维护、维修的计划性、针对性。通过维修维护和应急措施的应用,有效地保障管道处在完整的状态, 从而保障管道的安全运营,进一步减少地面工程的投资规模、提高油田公司经济效益。二、油田管道完整性管理支持系统的开发背景2.1油田管道完整性管理的特殊性1) 管道种类多、数量大、管道建设情况差异及时间跨度大2) 绝大多数无法内检测,管体状态检测手段单一、局限3) 管道安全管理水平低,历史数据匮乏4) 无法覆盖设计和建设环节,难于实行全方位管理5) 完整性管理可以投入的经费、人力有限6) 由于
5、多数管道处在矿区,受到第三方损坏的也许性较低,失效的危害较小。7) 腐蚀控制设施未能发挥应有作用,腐蚀危害成失效主因8) 没有形成管道管理的规程体系2.2 大庆油田管道完整性管理的特点大庆油田在管道安全管理上的突出问题是:安全与效益的矛盾更加锋利,一方面,设备老化带来的维护量的增长和运营成本的上升;出于安全考虑,频繁更新设备致使投资增长。另一方面,控制成本减少投资,成为老油田提高效益的重要手段。除此之外,油气田管道与长输管道比较,在实行完整性管理方面,存在以下具体差异:1) 管道敷设与运营环境普遍比较恶劣,保护状况相对较差。2) 管道重要位于矿区,管道完整性对人的安全的影响仅在个别高完整性地区
6、存在。在大部分地区,保证正常生产、保护环境与成本控制成为完整性管理的重要目的。3) 油田管道重要是中小口径,在实行完整性管理时,大口径长输管道的监、检测手段受技术和成本的限制很难实行。由此可见,油田管道与长输管道相比,有其特殊性。为了有效实行完整性管理,完整性数据的获取途径、完整性检测和评价技术方案等都需要创新。2.3 油田管道完整性管理的实行流程依照国家及中石油的公司标准,结合大庆油田的生产实际,将油田管道的完整性管理的流程定义为五个环节:图 1 油田管道完整性管理的流程图各个环节的具体实行流程为:环节1:数据采集和整合管道运营者在完整性管理数据库的支持下,采集管道基础数据、管道生产运营数据
7、、巡检数据、实效数据、腐蚀检测数据,以及维护抢修数据。基于管道完整性需求对所具有完整性的管道,基础信息,自然环境、和各类历史数据、失效数据等数据进行调查,收集和综合。数据采集的目的是,针对威胁管道完整性的各类完整性,通过对各种数据源的整合和数据采集,得到管道的真实的技术和管理等方面资料,从而可以基于这些信息进行管道完整性和完整性的评价。数据采集环节是完整性管理的基础工作。环节2:完整性评价完整性评价是管道完整性管理非常重要的分析过程。管道的完整性评价有多种不同的评价策略和评价方法,在国家和中石油的公司标准中,管道完整性管理的完整性评价采用半定量的评价方法,即基于肯特完整性评价模型的评价方法。就
8、管道完整性的评价结果来说,该评价方法中管道完整性等于管道事故发生的也许性与事故导致的后果严重限度的综合度量。即: 完整性 事故发生的概率事故后果大庆油田管道完整性管理支持系统中采用的完整性评价模型。具体的实行方法是,针对管道运营完整性的四个方面,即:管道第三方损坏、腐蚀完整性、设计因素、误操作因素,为每个细化的指标分派一个权重值,将其评价结果与权重相乘,得出每个指标的得分;通过对管道的输送介质、运营压力、管道埋深,以及管道周边的环境因素进行评价,得出管道的失效后果的得分(得分高的划分为高后果区)。将运营完整性的各个指标得分值累加后,与失效后果的得分相乘,即可得出管道(管段)的完整性值。环节3:
9、完整性评价管道的完整性评价环节,是针对管道本体存在的缺陷进行检测、确认,并评价其管道安全的影响限度的过程。常用的方法有:对于可以进行智能内检测的管道来说,在经济条件许可的情况下,首选内检方法。具体地说,通过有完整性的管段,通过实行管道智能猪内检,将管道管体的缺陷进行定量的检测,对检测结果进行评价缺陷的可靠性的数据评价方法,从而得出管道完整性的技术信息。对于新建的管道,或是进行大修的管道,可以进行管道的压力实验,通过对某一特定的管段,通过水压实验,评价出当前管段上可靠运营压力结果。该方法还可以暴露出管道管体上某些不明显缺陷。但是,该方法的实行更易受管道运营条件的限制,很多在役管道无法实行压力实验
10、。直接评价:对于油田绝大多数来说无法实行前两种评价的管道来说,更易于实行的完整性评价是对管道实行腐蚀直接评价(DA)。DA关注的重点在于因管道腐蚀等因素导致的运营完整性。管体腐蚀损伤危险是油田管道的最为重要的和常见的威胁。大庆油田管道完整性采用该评价方法,通过实行管道的间接检测和开挖后的管道与腐蚀损伤相关的直接调查,在取得相应数据后进行完整性评价。环节4:管道风险消减与维修维护基于先前进行的管道风险评价和完整性评价的结果,针对有风险的管道以及存在妨碍完整性因素管道(管段),在完整性评价阶段制定出管道的维修、维护方案,及针对风险的消减措施方案。在油田管道完整性管理流程中的第四个环节,管道风险消减
11、、维修维护及应急阶段开展管道的维修/抢修项目的实行,以及采用风险消减措施。同时,对管道运营管理流程中那些不能有效应对管道管理风险的部分,进行必要的变革和完善,达成保障管道安全、减少管道失效的发生也许性的目的。基于管道风险评价、完整性评价的结果,制定出的管道维修、抢修方案和风险消减计划,具体达成如下的实行效果。1) 据完整性评价中得出的评价结果,对不能保证管道运营安全的管道本体、防腐层以及管道上的保护设施进行有针对性维修和修复,改变油田现行的“整条管道更换+泄漏抢修”的管线维修维护模式。2) 根据风险评价结果,针对也许存在的威胁的管线(管段),制定并执行防止性风险消减措施。如:加强巡线,维护阴极
12、保护设施、维修外防护层,对有内腐蚀的管道加注缓蚀剂、进行地质灾害监测等等。3) 对于评价出的管道紧急的危险和威胁,还要采用应急响应解决,以期尽也许快速地解决和消除那些严重威胁管道运营安全的危险因素,有效减少管道的失效事故的发生频率。环节5:效能评价作为完整性管理流程中的最后一个环节,效能评价重要回答两个问题:1) 当前开展的完整性管理循环是否达成了所规定的管理目的。2) 管道的完整性和安全性是否通过本轮完整性管理循环得到了有效的提高。这个环节对于以不断完善的渐进方式实行完整性管理是十分必要的。通过实行效果评价环节可以对现行一个循环的完整性管理流程进行必要的归纳和总结,并通过这个过程发现和改善管
13、理流程中存在的局限性,使得完整性管理的具体做法可以在实行过程不断改善和提高。油田管道完整性管理的效能评价采用效能测试方法。效能测试方法合用于对腐蚀防护、本体管理、第三方损坏防止、误操作控制、自然与地质灾害管理、数据管理等完整性管理工作对管道危害因素控制及风险消减情况的效能评价。在管道开展完整性管理工作一年后开展,每个循环(年)开展一次实行完整性效能评价。管道完整性管理支持系统中效能评价的具体实行方法是,通过完整性管理各个环节的文档完整性;完整性管理实行方案与实行结果(措施、方法)的差异性;实行效果(穿孔次数减少、阴保有效性提高等等)等方式;覆盖数据采集、管道风险评价、完整性评价、维修实行等阶段
14、实行的效能评价。在进行效能评价时,要覆盖评价单位所属的所有管道,或选择一定数量的具有代表性的管道。油田管道完整性管理的效能评价需对完整性管理的每一个管理环节单独进行,所得出的效能评价结果用于发现和改善完整性管理流程中存在的局限性,在进行下一个完整性管理循环时加以优化和提高。使得具体流程及做法可以在实行过程不断改善和提高。2.4 实行管道完整性管理系统开发的技术路线大庆油田埋地管道完整性管理支持系统中的数据库及评价技术,是通过整合油气田管道完整性评价预警系统的完整性数据库及完整性评价系统的数据结构,结合A5系统中的管道基础数据、管道运营的动态生产数据,以及GIS空间信息资源,依照 GB 3216
15、7-2023,SY/T 6975-2023,SY/T 6621-2023,SY/T 6648-2023,Q/SY 1180.18部分以及SY/T 0087.1等技术标准,应用油田管网完整性管理及完整性控制技术,开发出管道完整性评价模型,最后建立起一套油田管道完整性管理数据库管理及管道完整性评价的支持系统软件。实行大庆油田管道完整性管理系统的技术路线如下:1)在完整性管理法规和流程的引导下,开发数据采集策略、RBI、完整性评价、合用性评价、管道腐蚀检测、管线及设施空间数据引用等技术方法,以油田地面工程运营管理系统、防腐保温数据库及完整性评价数据库为数据依托,通过建立完整性评价模型、管道检测技术应
16、用规范、以及对不同管道类型、材质施工年代类型、管道铺设地区类型的记录分析得出大庆油田自己的完整性管理数据采集策略。在实现上:以完整性管理技术为核心、以 RBI 和完整性评价(ECDA评价为主)为重要技术手段,参考合用性分析评价的技术方法,实现大庆油田管道的安全运营管理和完整性管理,并生成针对有完整性管道的维修方案和计划,为地面工程的大修计划的制定提供决策依据和技术支持。2)基于油田现有(低成本)的数据源,通过数据整合和概率模型等技术手段对管道安全的危险点进行辨认、通过实行RBI检测技术方法,实现对管道完整性状况的检测,基于检测结果实行完整性评价,进而制定出管道维修和风险消减技术方案。使管道处在
17、完整状态。3)为实现需求分析和功能设计,软件系统采用分层体系结构,从需求分析、功能设计、具体设计、功能实现以及具体应用等环节力求与现有的地面工程空间数据资源、管道生产运营信息系统的管道运营数据进行整合、空间数据共享,保证系统的数据从采集、录入数据控制、数据应用等方面,最大限度地应用数据共享平台的现有数据资源,并为结果数据提供共享平台上其他系统应用的接口。从而减小数据收集的成本,提高系统的应用效率。4)在项目开发过程中,运用管道完整性管理的多种新技术、新方法,对油田管道的腐蚀失效也许性、地质灾害以及人为破坏、误操作事故等方面进行危险度分区评价及危险性分段预测,形成了一套实用的基于GIS系统的管道
18、完整性区域的威胁评价方法体系。5)引用已经建立的地面工程信息资源共享平台的GIS 系统中可用数据源,借助管道完整性管理体系提出油田重要管道的腐蚀损伤、地质灾害和人为事故的监测与防治对策。在需求分析的基础上进行软件的功能设计,完整性管理支持软件系统的采用分层体系结构,从需求分析、功能设计、具体设计、功能实现以及具体应用等环节力求与现有的地面工程系统中的管道基础数据、空间数据等资源、管道生产运营信息系统的管道运营数据进行整合、空间数据共享,保证系统的数据从采集、录入数据质量控制、数据应用等方面,最大限度地应用数据共享平台的现有数据资源,并为结果数据提供共享平台上其他系统应用的接口。从而减小数据收集
19、的成本,从而提高系统的应用效率。应用层完整性数据采集需求书高风险管道分布报告RBI检测技术需求方案风险评价 技术报告维修消减 技术方案效能评价技术报告.基于B/S结构的组件应用开发数据层基础地理信息数据库A4 管线运营信息数据库A5管道运营风险数据库其他数据库的数据源.基于地面工程数据共享平台数据库互换(接口)数据合法性检查/管理均衡网络负载底层数据分析/评价组件报告生成支持组件.安全事务管理中间件技术中间层管线完整性管理数据库图2. 油田管道站场完整性管理支撑信息系统的分层结构完整性管理信息系统要结合油田埋地管道的管理实际,以中国石油的油田管道和站场地面生产管理规定、GB 32167-202
20、3 油气管道完整性管理规范、Q/SY 1180.19 -2023中石油公司标准、ANSI/API 1160、ASME B31.8S -2023等成熟的管理规范及技术标准为模板, 根据油田管道运营情况和不同的管网重要性等级实行不同脊背的完整性管理。油田管道完整性管理支持系统的软件体系结构为:图3. 油田管道完整性管理系统体系结构图三、完整性数据库与油田现有信息化系统数据库的关系从逻辑结构上讲,完整性管理数据库与油气生产与地面工程运营管理系统(A5)不是并列的关系,而是在原系统基础上形成的新层次,它是在A4/A5系统数据库的基础上对原库中的数据进行整合,加入与完整性管理相关的新信息,形成具有管理、
21、维护、评价、分析功能的新子系统。在内容上,完整性管理数据库要继承基础库的部分基础信息,同时,还增长了完整性管理相关的专业数据,包含风险评价、完整性评价、维修与应急、效能评价等。因此,相对油田现有信息化系统的数据库,完整性管理数据库更专业化。针对油田管道的完整性管理领域的应用更为全面、系统,具有更强的应用性。根据完整性管理数据库与油田现有信息化系统的关系,在进行完整性管理信息设计。以A5系统为例,在开发、维护中遵守以下原则:(1) 完整性数据库继承A5 基础库,尽也许避免完整性数据库设计中的信息冗余;(2) 完整性库运用A5基础库数据,避免数据库建设过程中数据反复采集、录入;(3) 完整性数据库
22、与A5基础库的分工协作,既要保持一致性,相对的独立。(5) 在完整性库上的功能开发,要具有与A5库功能的相同风格,应用层次更深。(6) 完整性数据库中的管道及设施的标记码直接引用A5的内容。四、 管道完整性管理数据库结构1、 数据库的设计思想完整性管理系统数据库的结构设计是参照大庆油田地面工程地理信息系统A4 数据库逻辑结构及填写规定结构进行的。完整性数据库是建立在地面工程地理信息系统的基础数据库之上的。设计思想是:从应用出发,力求保持与A4/A5库的逻辑一致性,并针对完整性管理的专题应用增长了相应的内容,并在数据表中引用A5系统中设施的数据标记码,用于表达数据的属性。新增部分参照如下规范:S
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- 完整性 管理 支持 软件 系统 概要 设计
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