浅谈管道全生命周期系统在天然气长输管道施工中的应用

浅谈管道全生命周期系统在天然气长输管道施工中的应用

王婧李川阳光远

中国石油工程建设有限公司新疆油建公司

摘要：随着计算机技术的飞速发展，可以很好解决天然气长输管道参建单位众多、数据庞大，所导致的实时监督难、追本溯源慢的问题。因此，本文将就天然气长输管道的全生命周期系统的具体应用为主题，浅谈其在具体项目中的应用，介绍施工阶段的具体数据类型和内容，并总结全生命周期系统在应用中的优缺点。

关键词：管道；全生命；施工阶段；数据

1前言

利用天然气运输管道输送天然气，是陆地上大量输送天然气的唯一方式。在世界管道总长中，天然气管道约占一半。而在中国，最大的天然气运输管网系统非西气东输管网工程莫属。新时期的长输管道具有口径大、距离长、压力高、参建单位众多、环境复杂等特点，给管道设计、施工和运营管理带来了巨大挑战。工程难度的增加和施工技术的不断发展进步，传统的建设理念已无法满足新时期管道建设和运营管理的需求。迫切需要将信息技术运用到管道建设项目中，构建“数字化管道”

近年来，随着计算机技术的飞速发展，“数字化”理念逐渐被运用到天然气管道建设项目中，通过建立“数字化”信息平台，将天然气管道建设工程从可研阶段到运营阶段所有过程资料进行收录、分析，构建天然气管道的全生命周期数据库。

本文将就全生命周期系统在天然气管道工程施工中的具体应用为例，浅谈运用的具体架构以及数据组成，并浅析运用的优缺点以及对未来应用的展望。

2全生命周期系统简介

管道全生命周期是指从管道规划、建设、运行维护、报废的全过程，通过一个平台，实现多方信息共建、共享，以建成管道共享数据库，建立管道工程全生命周期统一的数据模型，实现基于网络的业务模式，实现管道信息资源的集成化、共享化、智能化管理，实现管道完整性管理和建设阶段优化管理。

全生命周期数据库作为项目规划、前期、定义、实施、验收和运维的全过程（见图1）基础数据和交互平台，以“实物”为基本元素的实物分解结构和“业务活动”为基本元素的业务分解结构为基础，管理各业务阶段可交付物，实现工程项目基础数据的持续积累和完善；以数据需求为导向，关注项目各业务阶段数据衍生及变化过程，对本体和业务数据进行更新或完善，满足各业务活动间的数据集成共享和递延传承，实现工程建设业务全生命周期数字化管理。

图1管道全生命周期流程总图

3全生命周期系统的具体应用

图2管道全生命周期施工部分数据结构

以西气东输三线中卫-靖边联络线工程第一标段中卫段的施工数据为例。西气东输三线中卫-靖边联络线工程第一标段中卫段起自西三线中卫压气站，止于中宁与红寺堡交界处，途经中卫市沙坡头区和中宁两县区，线路全长82.88km，管径1219mm，设计压力12MPa，材质X80，线路设阀室4座，穿越在役铁路2次，规划铁路3次，高速5次，等级公路12次，单出图大中型河流穿越5条，沟渠穿越12条（其中引黄干渠穿越9条），线路绝大部分处于农田和果园地段，地形破碎，河流、沟谷较发育，起伏较大，各类型穿越众多。参建单位众多，地形繁杂多样，穿跨越众多，数据类型多样。施工部分数据主要包括管道基础信息、线路部分、穿跨越部分、防腐及阴极保护部分、通信部分、供配电部分、线路检测及管材物资共八个部分（见图2）。

3.1管道基础信息

管道基础信息部分包括管线、中线桩、线路段、焊工、施工机组、项目划分以及焊接工艺规程。这部分数据的主要内容是将施工部分投入的机组以及电焊工信息进行收集，以及将工程细分（见图3）。

图3施工数据管道基础信息板块

该板块的主要功能是收集管道施工的基础信息。将线路信息、中线桩数据、焊接机组以及电焊工的信息收集其中，为下一板块的数据录入提供查错参考。

3.2线路部分

线路部分数据包括焊口、返修口、防腐补口、中心线控制点、管道试压、地下障碍物、小型穿跨越、水工保护、伴行道路、标志桩、线路附属物、保温、补伤、清管测径、管道干燥、伴行道路转角点、伴行道路涵洞、伴行道路桥梁、地质灾害监控系统以及警示牌（见图4）。

图3施工数据线路部分板块

线路部分以实时录入施工数据为主要内容，通过不同机组、不同专业的人员根据施工进度实时录入数据，及时检查上一专业的数据准确性。如焊口数据的焊工、中线桩等信息必须与管道基础信息板块录入的数据一致，防腐补口数据也必须与焊口数据相一致。数据之间存在着较强的逻辑关系。且系统的自动纠错功能也避免了因数据采集人员或录入人员的失误造成损失。每一道焊口、防腐补口等数据都有现场实时采集的图片，直观再现了施工的成果，也为将来查询数据、参考数据提供了有利条件。

3.3穿跨越部分

穿跨越数据包括了大中型穿跨越数据和套管预埋数据。该模块主要是将工程中最为困难的大中型穿跨越数据资料以及形象资料进行收集，为其他项目工程的同类型或相似类型穿跨越提供参考。

3.4防腐、阴保部分

防腐及阴保部分包括线路阴极保护测试桩、阴保电缆、阴保电缆连接点、辅助阳极地床、固态去耦合器、排流装置、牺牲阳极。对于全国数万公里的的埋地管道，阴极保护是行之有效的防蚀技术。该数据模块录入了测试桩位置、编号、现场图片等，为后续运营、维修提供了便利，极大减少了工作量。

3.5通信部分

通信部分包括了光缆单盘测试、光缆敷设、光缆单独穿跨越、光缆人（手）孔、光缆接头盒以及通信标石。管道光缆敷设，由于管道路由复杂、光缆所受张力、侧压力不规则，安全敷设、节省光缆消耗及节约工程费用是施工重点。通信人（手）孔数据包括了孔编号、桩号以及相对里程等信息。通信部分完整的数据信息不仅是完成其实时反映管道运行状态的作用，更为运营、维修及时反馈位置以及相关参数。

3.6管材物资部分

管材物资部分包括短节预制和冷弯管预制。由于此工程涉及的地形复杂，戈壁陡坡较多，弯管弯头的应用比较广泛，冷弯管需要施工单位自行组织预制作业，并将其运到现场。为了规范管理，较好地追本溯源，全生命周期数据平台收录了冷弯管预制数据，包括角度以及长度等。弯头数据已经体现到焊口数据部分以及采办的物资部分，而冷弯管数据只能在施工单位的管材物资数据中提现，所以这部分数据不仅要准确也要精确，才能保证数据库的正确性。

除了上述部分已经在本项目中得到较好应用外，施工单位还需录入技术性文件、施工方案、技术交底文件等，与其他参建单位、其他专业的工作人员一起完善整个全生命周期系统，形成一个项目一个大数据库的模式。

4全生命周期系统应用的优缺点

4.1优点

全生命周期系统在具体应用的优点包括：

（1）内容涵盖全面，权责划分清晰。从整体来看，该系统涉及到的数据、文件等包括了所有参建单位，从可研、设计、建设、监理到运营所涉及到的单位都设置了相应权限。各单位在自己的权限和职责范围内进行数据录入、上报和审核。各单位所能浏览的数据也全部都根据管理内容的不同而有所限制。这极大方便了各单位数据检索，尤其为监理单位和运营单位的数据审核提供了便利。

（2）数据之间环环相扣，逻辑严密。正如前文所述，如果线路数据的焊口数据中有中线桩号或焊工编码与管道基础信息部分不符的情况，或者数据格式与系统设定的格式不一致，系统将自动识别错误，提醒采集人员进行更改。防腐补口数据也以已录入的焊口数据为基准进行自动检查纠错。逻辑严密保证了数据库的准确性和精确性。

（3）追本溯源，有效保障“百年管道”。传统管道建设的纸质版资料或电子版资料存在遗失、损坏、追溯矛盾等诸多弊端。而全生命周期系统里细化到每一道焊口都可追溯到管材、施工单位、焊丝、焊条、焊工、焊口照片以及焊接时间等信息上，无论经过多少时间，都能及时、快速、准确地查询到相关信息，为追本溯源提供技术支持。

（4）构建数据库，积累长输管道施工宝贵经验。在计算机技术的支持下，构建长输管道施工的数据库，在实现“数字化”管网的进程中增加了助力。构建数据库，为运营单位的全面掌控实现可能，也为维修、抢险提供及时检索，并参考技术数据的资源，有效规避风险，减少损失。在时间上和空间上都节约了大量资源。

4.2缺点

受现场地理环境的影响，采集数据实时性无法满足。如因网络信号、天气等原因，无法利用施工助手及时采集，只能手抄数据，再整整理成电子版资料录入平台，导致数据录入有时会有延时的现象。但这并不影响最终数据的正确性，相信随着信息技术、国家通讯网络的不断发展，未来这一问题会得到有效改善。

5总结

通过全生命周期系统的应用，解决了查询数据慢、追溯难、无法及时监督施工进度等问题。也解决了参建单位众多，数据逻辑无法实时检查的问题。构建了一个涵盖全面、逻辑严密、内容丰富、查询及时的数据库，为“数字化管道”，甚至“数字化地球”的设想添砖加瓦。

参考文献：

[1]王鹏，张效铭，以设计为源头的管道全生命周期管理模式探索，石油工程建设[J]，2014年第40卷第6期：91-92

[2]石鹏，浅谈数字化技术在管道建设阶段的应用，中国高新技术员企业[J]，2011年第3期：62-64

[3]王瑞萍，谭志强，“数字管道”技术研究与发展概述，测绘与空间地理信息[J]，2011年2月第34卷第1期：1-4