基于GIS的油氣集輸管網信息系統的設計?

陳紅霞 廣西工業職業技術學院

基于GIS的油氣集輸管網信息系統的設計?

陳紅霞 廣西工業職業技術學院

GIS即地理信息系統，是采用地理模型分析方法，以地理空間數據庫為基礎，適時提供多種地理信息（地理信息可為空間的，也可為動態的）的計算機技術系統。從功能上看，GIS可以對數據進行采集、存儲、管理、編輯、處理、分析，顯示地理數據。一旦油田現場流程有突發事故，GPS系統即可快速采集破漏管線附近點的坐標，在圖形上進行坐標定位，并對在該范圍內的所有管線進行網絡拓撲分析，根據現場的地理環境，確定要關閉的閥門及影響的井，打印追蹤結果報告單，進行關閘操作，提高工作效率。

GIS；集輸管道；數據庫；設計方案；拓撲分析

隨著油田信息化的不斷發展，油氣集輸管網的信息資料數據能否被充分利用極為重要。由于地理信息系統(GIS)有輸入、儲存、分析、管理地理空間數據的作用，可隨時進行圖形查詢、修改、輸出，實現圖形和數據的同步操作，因此，GIS被廣泛應用于油氣集輸管網信息系統的設計。

1 GIS技術

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

根據智能化油田建設的需要，地面工程數據應用不再局限于傳統的GIS系統功能（只能做到簡單的出圖、查詢和數據維護），而是通過建立地面工程數據拓撲關系網來進行管網拓撲分析。本文重點描述了油田管網拓撲關系建立的工作流程及拓撲分析功能在油田生產中的應用。管網拓撲的建立與應用，一方面促使油田地面工程數據庫數據更加正常化和規范化入庫；另一方面，地面工程數據應用突破了傳統的GIS系統功能，使其在地面工程動態監控管理、預警分析、規劃設計、管理決策等方面發揮更大的作用。

2 管網信息系統的建設

2.1 整體方案設計

油氣集輸流程包括從井口、計量站、聯合站，再到外輸首站的全部過程，整個過程長并且復雜。分布地域廣、系統要素多、管理困難是集輸管網的的主要特點。從功能上看，GIS可對數據進行采集、存儲、管理、編輯、處理、分析、顯示。管網信息系統整體設計方案如圖1所示。

圖1 管網信息系統整體設計方案

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

（2）建立GIS應用系統。GIS應用系統包括生產運行指揮系統、油氣集輸管網規劃管理系統、油氣集輸管網信息系統。

2.2 數據庫

系統的核心是可視化、圖形庫、集輸基礎數據庫。系統的基礎是數據庫，因此實現系統功能最重要的因素就是合理地組織數據，在數據處理中需要注意數據的核查和數據的標準化。資料接收、數據輸入、數據校驗及數據庫合并是建立數據庫的一般步驟。集輸系統的數據量龐大，分為空間數據和屬性數據。

空間數據包括油井位置分布、集輸管網位置分布、集輸站位置分布、站內設備位置分布和空間地物分布數據。

屬性數據包括油井屬性、管道屬性、集輸站屬性、設備屬性數據。油井屬性數據包括油井名稱和油井生產數據；管道屬性數據包括管徑鋼材型號、施工參數、防腐層材料及厚度、檢修歷史數據等；集輸站屬性數據包括名稱處理能力、所轄井號、檢修歷史數據；設備屬性數據包括設備名稱、安裝時間、特征屬性數據。

3 管網拓撲關系

網絡追蹤是網絡拓撲分析客戶端重要內容之一，其功能結構如圖2所示。

圖2 網絡拓撲功能示意圖

3.1 功能描述

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

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

（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點，追蹤后在圖中顯示出追蹤路徑及節點。

（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點。

（5）清空。清空所有在圖上繪制的網絡追蹤的結果。

（6）檢測。在圖上檢測出所有已經做過網絡拓撲的元素。

（7）網絡拓撲定制。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）應用節點。用來顯示實際常用的應用功能節點（如井流向追蹤、干線追蹤等），便于用戶直接操作。

3.2 拓撲應用

（1）管網拓撲關系的可視化顯示。進行網絡追蹤既可以直觀、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系，使用戶對拓撲關系一目了然，又可以真實地再現管網的走向、特征類所處的地理環境，使業務人員可以在較真實的管理平臺上對出現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果以報表形式顯示出來，且能實現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。一旦油田現場流程有突發事故，GPS系統即可快速采集破漏管線附近點的坐標，在圖形上進行坐標定位，并對在該范圍內的所有管線進行網絡拓撲分析，根據現場的地理環境，確定要關閉的閥門及影響的井，由現場人員進行關閘操作。管網拓撲可實現真實、準確的空間分析，為油田的現場生產管理提供一種全新的強大的輔助工具。

（4）敷設管線的直觀顯示，合理設計最短路徑。如果要敷設一條管線，可以對附近的管線進行追蹤，在可視化系統中直觀地顯示被敷設管線所在區域的井、站、管線的分布情況，從而為合理敷設管線提供參考依據。通過兩點間最短路徑追蹤，選擇最短距離進行管線敷設，以節約管材。

4 應用前景

油氣集輸管網GIS系統集二維、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，并且該系統的功能拓展也很強大。利用油田三維GIS系統，開發實現許多有價值的系統，包括調度管理、決策及監控等各種應用系統。此系統可以建立數據和信息資產管理體系，這點對石油企業有很大益處。在信息管理的基礎上，建立綜合業務管理體系，例如面向石油勘探及開發、儲運銷售、地面建設、企業管理，并與各專業的應用系統進行高度融合，進行基于GIS的油田管網信息系統的設計。

將三維GIS應用于站場及長輸管線管理中，可以將業務數據與空間數據結合，能進行統一管理和查詢多種信息，而且可直觀展示站場工藝區的空間分布狀況，站場內設備設施的位置關系，以及埋地長輸管線及周邊地形，便于實現信息化的科學管理。

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.014

基金論文：廣西教育廳區級項目“基于MicrosoftProject的計算機技術在建筑項目風險管理中的應用”（2013LX211）。