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地理信息系统应用于油气储运的历史、现状与发展趋势

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地理信息系统 应用于 油气 储运 历史 现状 发展趋势
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地 理 信 息 系 统 应 用 于 油 气 储 运 的历 史 、 现 状 与 发 展 趋 势马 立 平3(西 南 石 油 大 学 石 油 工 程 学 院   四 川 成 都 610500)摘   要   近 年 来 ,地 理 信 息 系 统 的 应 用 越 来 越 广 泛 ,它 的 广 泛 应 用 为 油 气 储 运 中 所 涉 及 的 管 道 构 造 、 管道 安 全 、 油 气 储 运 生 产 运 行 分 析 及 经 济 评 价 等 提 供 了 新 的 信 息 处 理 辅 助 手 段 和 工 具 。 本 文 分 析 了 地 理 信息 系 统 在 油 气 储 运 中 的 地 位 和 作 用 ,详 细 介 绍 了 它 在 油 气 储 运 中 的 应 用 历 史 和 现 状 ,并 结 合 当 前 地 理 信息 系 统 领 域 的 研 究 热 点 和 油 气 储 运 的 实 际 ,探 讨 了 其 在 油 气 储 运 领 域 应 用 的 前 景 及 发 展 方 向 。关 键 词   地 理 信 息 系 统 ; 油 气 储 运 ; 管 道 ;自 动 化 ;数 字 化0引   言地 理 信 息 系 统 ( 为 一 个 管 理 地 理 信 息 和开 展 空 间 分 析 的 先 进 工 具 是 二 十 世 纪 六 十 年 代 兴 起和 发 展 起 来 的 ,近 年 来 ,伴 随 科 学 技 术 的 飞 速 发 展 , 也 得 到 了 迅 猛 发 展 ,其 功 能 极 其 强 大 ,包 括方 便 快 捷 的 多 源 数 据 采 集 与 输 入 功 能 、 强 大 的 地 图 编辑 与 空 间 数 据 管 理 功 能 、 独 特 的 多 种 空 间 分 析 方 法 ,以 及 直 观 的 图 形 和 属 性 数 据 的 可 视 化 表 达 方 法 等 。 在 测 绘 、 制 图 、 资 源 和 环 境 等 领 域 被 成 功 地应 用 ,而 且 已 成 为 城 乡 规 划 、 设 施 管 理 和 工 程 建 设 的重 要 工 具 ,同 时 还 进 入 了 军 事 战 略 分 析 、 商 业 策 划 、 文化 教 育 乃 至 人 们 的 日 常 生 活 领 域 中 。 在 地 下 管 道 方面 , 来 愈 多 地 为 世 界 各 国 管 道 部 门 所 采 用 ,并 在 地 下 管 道 管 理 中 发 挥 越 来 越 重 要 的 作 用 。 许 多的 管 道 工 程 方 面 的 专 家 学 者 对 下 管 道 中 的应 用 作 了 探 讨 , 并 有 不 少 成 功 的 实 例 见 于 报端 [ 5 ] [ 6 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 11 ] [ 12 ]。 本 文 对 将 油 气 储 运 工 程解 决 油 气 储 运 领 域 的 实 际 问 题 的 历 史 、 现 状 及 其 发 展趋 势 进 行 较 深 入 论 述 ,以 期 扩 大 气 储 运 领 域的 应 用 ,解 决 油 气 储 运 决 策 中 的 具 体 问 题 ,促 进 油 气储 运 决 策 的 智 能 化 。1 气 储 运 中 的 地 位 和 作 用油 气 储 运 作 为 新 兴 的 运 输 行 业 ,其 发 展 和 壮 大 始终 离 不 开 科 技 的 推 动 。 回 顾 我 国 油 气 储 运 业 的 发 展历 史 ,从 20世 纪 50年 代 建 成 第 一 条 原 油 管 道 开 始 ,到 今 天 拥 有 3万 余 公 里 的 油 气 管 网 ,无 论 是 油 气 管 道的 建 设 ,还 是 运 营 管 理 ,都 体 现 了 科 学 技 术 进 步 的 极其 重 要 性 。 油 气 储 运 企 业 要 实 现 持 续 发 展 ,必 须 紧 密结 合 生 产 经 营 实 际 ,突 出 重 点 ,集 中 攻 克 一 批 涉 及 提高 油 气 管 道 运 营 效 益 、 降 低 能 源 消 耗 、 保 证 管 道 安 全等 关 键 性 技 术 难 题 。 通 过 解 决 各 种 技 术 难 题 ,如 :加快 信 息 技 术 应 用 步 伐 、 改 善 传 统 管 理 手 段 、 加 快 信 息网 络 、 管 理 数 据 库 和 输 油 气 调 控 中 心 建 设 ,来 促 进 油气 储 运 生 产 管 理 水 平 的 不 断 提 高 。 从 地 理 信 息 系 统的 组 成 与 基 本 功 能 不 难 看 出 ,地 理 信 息 系 统 的 核 心 是对 地 理 空 间 信 息 进 行 管 理 ,其 最 终 的 落 脚 点 是 服 务 于应 用 ,利 用 管 理 工 作 是 其 中 最 重 要 的 应 用 之一 ,也 是 促 进 油 气 储 运 生 产 管 理 水 平 的 不 断 提 高 重 要技 术 手 段 。 在 油 气 储 运 工 程 领 域 ,为 提 高 生 产 效 率 和企 业 利 润 最 大 化 ,迫 切 需 要 以 一 种 安 全 、 高 效 的 方 式对 油 气 储 运 生 产 进 行 管 理 。 地 理 信 息 系 统 的 出 现 正满 足 了 这 一 要 求 。 利 用 据 采 集 功 能 ,可 以 将41 007,15 13 作 者 简 介 马 立 平 (1973— ) ,西 南 石 油 大 学 在 读 博 士 ,主 要 从 事 石 油 工 程 计 算 技 术 方 面 的 研 究 工 作 。油 气 储 运 生 产 的 各 种 基 础 数 据 及 各 领 域 专 家 的 研 究成 果 录 入 计 算 机 ,通 过 数 据 库 进 行 统 一 管 理 ,为 油 气储 运 生 产 提 供 了 基 础 数 据 。 同 时 ,油 气 储 运 生 产 所 要解 决 的 各 种 问 题 无 不 与 特 定 的 地 理 空 间 相 联 系 ,油 气管 道 构 造 、 腐 蚀 、 泄 漏 、 优 化 运 行 、 管 道 安 全 可 靠 性 分析 等 都 是 在 油 气 储 运 工 程 理 论 指 导 下 对 油 气 管 道 及油 气 站 库 等 实 体 对 象 的 空 间 分 析 与 建 模 过 程 ,这 一 过程 一 部 分 可 以 直 接 通 过 间 分 析 功 能 来 完 成 ,另 一 部 分 可 以 通 过 二 次 开 发 将 特 定 的 油 气 储 运 生 产数 学 建 模 过 程 嵌 入 到 扩 展 间 分 析 功能 来 实 现 。 因 此 , 气 储 运 中 不 仅 能 起 到 数 据的 管 理 作 用 ,而 且 还 能 从 数 据 库 中 提 取 相 关 信 息 进 行各 种 专 题 分 析 ,起 到 油 气 储 运 决 策 支 持 的 作 用 。2 油 气 储 运 的 历 史 和 现 状地 理 信 息 系 统 ( 以 采 集 、 存 储 、 管 理 、 分 析和 描 述 整 个 或 部 分 地 球 表 面 与 地 理 分 布 有 关 的 空 间数 据 的 信 息 系 统 。 它 作 为 集 计 算 机 科 学 、 地 理 学 、 测绘 遥 感 学 、 环 境 科 学 、 城 市 科 学 、 空 间 科 学 、 信 息 科 学和 管 理 科 学 为 一 体 的 新 兴 边 缘 学 科 正 在 兴 起 和 急 速发 展 。 随 着 信 息 技 术 的 发 展 及 其 应 用 的 深 入 , 应 用 领 域 将 更 加 开 阔 。 支 持 空 间 定 位信 息 数 字 化 获 取 、 管 理 和 应 用 的 技 术 体 系 ,随 着 计 算机 技 术 、 空 间 技 术 和 现 代 信 息 基 础 设 施 的 飞 速 发 展 ,在 国 家 经 济 信 息 化 进 程 中 的 重 要 性 与 日 俱 增 。 进 入90年 代 以 来 ,地 理 信 息 系 统 在 全 球 得 到 了 空 前 迅 速的 发 展 ,广 泛 应 用 于 地 质 勘 探 、 卫 星 遥 感 、 军 事 地 形 、旅 游 气 象 、 定 位 、 市 政 建 设 、 城 市 规 划 、 交 通运 输 与 导 航 、 邮 电 通 讯 、 资 源 开 发 、 环 境 保 护 、 自 然 灾害 的 监 测 与 评 估 、 国 土 规 划 、 土 地 管 理 、 水 利 、 电 力 、 金融 保 险 、 公 安 、 消 防 等 各 个 领 域 ,产 生 了 巨 大 的 经 济 和社 会 效 益 。对 于 油 气 储 运 工 业 来 说 ,在 生 产 过 程 中 有 大 量 的信 息 需 要 进 行 实 时 处 理 。 为 提 高 油 气 储 运 生 产 信 息管 理 的 效 率 ,近 年 来 ,开 发 了 许 多 相 关 的 计 算 机 应 用软 件 ,诸 如 油 气 储 运 生 产 仿 真 软 件 包 、 油 气 储 运 生 产自 动 化 控 制 软 件 包 、 数 据 库 管 理 软 件 及 其 它 相 关 应 用软 件 等 ,这 些 软 件 对 提 高 油 气 储 运 的 生 产 管 理 水 平 ,提 高 信 息 的 管 理 效 率 发 挥 了 重 要 的 作 用 。 由 于 在 油气 储 运 工 程 常 用 的 应 用 软 件 的 开 发 研 制 过 程 中 ,开 发环 境 受 到 了 大 大 的 限 制 ,目 前 在 油 气 储 运 工 程 应 用 最多 的 仍 然 是 量 化 信 息 处 理 、 计 算 及 描 述 性 信 息 的 保 存和 简 单 处 理 的 软 件 ,而 对 图 形 、 图 像 信 息 ,尤 其 是 相 关的 地 理 信 息 管 理 与 应 用 方 面 的 实 用 软 件 相 对 较 少 。如 何 把 应 用 到 油 气 储 运 生 产 中 ,对 这 一 问 题的 应 用 研 究 已 逐 步 开 展 起 来 了 。 在 国 外 ,已 有 将 应 用 于 油 气 储 运 生 产 及 其 相 关 领 域 。 像 美 国 、 挪威 、 丹 麦 等 国 家 的 管 道 普 遍 使 用 。 目 前 ,该技 术 已 实 现 地 理 信 息 、 数 据 采 集 、 传 输 、 储 存 和 作 图 统一 作 业 ,可 为 管 道 的 勘 测 、 设 计 、 施 工 、 投 产 运 行 、 管 理监 测 、 防 腐 等 各 阶 段 提 供 资 料 。 例 如 ,丹 麦 哥 本 哈 根的 多 年 来 一 直 利 用 对 其 所 属 的 天然 气 管 道 及 配 气 管 网 进 行 管 理 ,可 实 现 数 据 记 录 、 设备 查 询 、 管 道 信 息 、 泄 漏 记 录 、 信 息 发 送 、 智 能 扫 描 、 配气 优 化 、 日 常 管 理 等 功 能 。 的 是在 W 上 运 行 ,图 形 应 用 程 序 是 在 下 开 发 的 ,关 系 数 据 库 数 据库 ,基 本 测 绘 图 形 的 应 用 程 序 建 立 在 基 础上 ,管 道 记 录 和 查 询 的 应 用 程 序 是 以 为基 础 。 美 国 管 道 安 全 局 正 在 建 设 全 国 信 息 地 理 系 统数 据 库 ,数 据 包 括 管 道 和 设 施 位 置 的 地 理 数 据 ,精 度为 152米 ;管 道 基 本 参 数 数 据 库 (运 营 商 的 名 称 、 管 道名 称 、 尺 寸 、 所 输 介 质 和 状 况 、 数 据 来 源 等 ) ,管 道 安 全局 就 可 以 在 可 能 发 生 地 震 、 洪 水 和 其 它 自 然 灾 害 的 重点 地 段 ,确 定 危 险 环 境 中 管 道 的 风 险 ,标 出 敏 感 地 区管 道 的 位 置 ,一 旦 发 生 事 故 ,管 道 安 全 局 就 能 迅 速 从数 据 库 中 提 取 数 据 ,向 联 邦 或 州 管 理 机 构 提 供 详 细 的资 料 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 7 ]。 这 些 应 用 现 状 表 明 , 气 储 运中 的 应 用 最 初 主 要 集 中 于 油 气 储 运 生 产 的 数 据 管 理 、油 气 储 运 生 产 工 艺 流 程 图 件 的 可 视 化 表 达 等 方 面 [ 4 ]。综 合 上 面 所 述 , 气 储 运 领 域 的 应 用 起 步较 晚 ,目 前 主 要 集 中 在 油 气 储 运 所 涉 及 的 基 础 数 据 及基 本 静 态 图 件 的 存 储 管 理 、 数 据 的 查 询 与 检 索 、 专 题图 件 的 可 视 化 表 达 ,以 及 油 气 储 运 数 学 建 模 方 法 与 间 分 析 结 合 的 某 些 应 用 方 面 。 正 融入 油 气 储 运 领 域 专 家 的 知 识 解 决 油 气 储 运 领 域 的 专业 问 题 ,辅 助 油 气 储 运 决 策 方 面 在 理 论 上 和 实 践 上 均有 许 多 问 题 需 要 探 索 和 解 决 。3 气 储 运 中 应 用 的 发 展 趋 势概 括 起 来 , 于 油 气 储 运 的 发 展 趋 势 将 是 :(1)应 用 领 域 不 断 扩 大当 前 ,由 于 对 油 气 储 运 的 了 解 相 对 缺 乏 ,纯 的 研 究 人 员 对 有 着 广 阔 发 展 前 景 的 气储 运 中 应 用 的 关 注 相 对 较 少 。 而 油 气 储 运 方 面 专 家由 于 缺 乏 计 算 机 及 面 的 相 关 知 识 ,无 法 将 气 储 运 领 域 的 专 业 知 识 有 机 结 合 解 决 油 气储 运 中 的 专 业 问 题 。 可 以 说 , 气 储 运 中 还 没有 发 挥 其 应 有 的 作 用 。 随 着 的 不 断 发 展 及 被 油 气 储 运 领 域 的 专 业 人 员 所 了 解 和 接 收 ,特 别 是 国 内 原 各 大 石 油 高 校 相 继 开 设 地 理 信 息 系 统专 业 ,一 批 拥 有 深 厚 石 油 工 程 基 础 的 中 青 年 教 师 改 学51石 油 工 业 计 算 机 应 用   2007年 第 15卷 第 1期地 理 信 息 系 统 专 业 ,无 疑 将 大 大 推 动 气 储 运领 域 的 应 用 ,拓 展 其 应 用 领 域 ,使 应 用 于 油气 储 运 的 各 个 方 面 。(2)基 于 W 储 运 应 用 逐 渐 趋 于 主导 地 位目 前 ,由 于 网 络 带 宽 的 限 制 ,给 广 大 通过 网 络 共 享 数 据 资 源 带 来 了 困 难 。 相 信 网 络 的 发 展必 将 推 动 W 的 发 展 和 完 善 ,在 不 久 的 将来 ,各 油 田 企 业 在 统 一 的 上 通 过 程 共 享 油 田 基 础 数 据 库 中 的 资 源 将 成 为 可 能 ,所有 基 于 气 储 运 应 用 分 析 都 可 以 通 过 直 接 访问 远 程 数 据 来 完 成 。(3)油 气 储 运 的 专 业 分 析 模 块 与 软 件平 台 的 一 体 化将 油 气 储 运 的 主 要 专 业 分 析 模 块 直 接 嵌 入 到 软 件 平 台 中 开 展 综 合 分 析 研 究 是 于 油 气 储 运 的 最 终 目 标 。 对 于 一 个 面 向 大 众 的 来 说 ,它 所 提 供 的 是 一 些 通 用 的 空 间 分 析 模 型 ,无 法 满 足 特 定 领 域 的 所 有 需 求 。 当 前 ,油 气储 运 的 专 业 分 析 模 块 和 间 分 析 模 块 大 多 位于 相 互 独 立 的 软 件 平 台 中 ,在 实 际 应 用 中 ,往 往 需 要先 在 专 业 软 件 平 台 中 进 行 数 据 的 分 析 和 处 理 ,然 后 将处 理 结 果 通 过 一 定 的 接 口 或 键 盘 输 入 到 平台 中 进 行 管 理 、 显 示 或 进 一 步 分 析 ,显 然 这 样 既 费 时又 费 力 。 组 件 式 展 将 大 大 扩 展 间分 析 功 能 ,使 将 油 气 储 运 所 涉 及 的 某 些 专 业 分 析 模 块制 作 成 专 门 的 组 件 嵌 入 到 平 台 上 去 解 决 ,诸如 管 道 安 全 评 价 、 生 产 调 度 仿 真 、 管 道 构 造 重 建 等 深层 次 的 油 气 储 运 问 题 变 为 现 实 。 到 那 时 , 平台 中 将 融 入 油 气 储 运 领 域 专 家 的 知 识 , 现 在以 油 气 储 运 基 础 数 据 和 图 形 的 存 储 和 管 理 为 主 的 “ 管理 型 ” 向 以 空 间 分 析 、 辅 助 决 策 为 主 的 “ 智 能 型 ” 转变 ,融 入 了 油 气 储 运 领 域 专 家 知 识 的 一 个 集常 规 空 间 分 析 与 油 气 储 运 领 域 专 题 分 析 于 一 身 ,并 兼有 数 据 的 存 储 管 理 功 能 的 专 业 软 件 平 台 ,油 气 储 运 所涉 及 的 诸 多 问 题 都 可 以 在 这 一 统 一 的 平 台 上 进 行 ,实现 基 础 数 据 和 专 业 知 识 的 共 享 ,便 于 开 展 油 气 储 运 综合 分 析 ,为 油 气 储 运 提 供 辅 助 决 策 支 持 。参 考 文 献[ 1 ] 潘 家 华 ,全 面 提 高 我 国 油 气 储 运 事 业 的 整 体 水 平 [ J ] ,油 气 储 运 ,2004, 23 (5) : 1 - 6[ 2 ] 任 继 善 ,我 国 东 部 输 油 管 道 的 技 术 发 展 [ J ] ,油 气 储 运 , 2003, 22(7) : 4 - 8[ 3 ] 丁 建 林 ,我 国 油 气 管 道 技 术 和 发 展 趋 势 [ J ] ,油 气 储 运 , 2003, 22(9) : 22 - 25[4 ]崔 红 升 ,信 息 化 再 造 管 道 运 营 技 术 [J ],油 气 储 运 , 2003, 22 (10) : 1 - 4[ 5 ] 吴 信 才 等 ,地 理 信 息 系 统 设 计 与 实 现 [M ] ,电 子 工 业 出 版 社 ,北京 , 2002[ 6 ] 韩 勇 、 陈 戈 、 李 海 涛 ,基 于 市 地 下 管 线 空 间 分 析 模 型 的 建立 与 实 现 [ J ] ,中 国 海 洋 大 学 学 报 , 2004, 34 (3) : 506 - 512[ 7 ] 何 生 厚 、 毛 峰 ,数 字 油 田 的 理 论 、 设 计 与 实 践 [M ] ,科 学 出 版 社 ,北京 , 2001[ 8 ] 杨 立 法 ,通 信 管 道 地 理 模 型 的 设 计 与 实 现 [ J ] ,计 算 机 工 程 , 2003,29 (16) : 27 - 30[ 9 ] 庞 艳 芬 、 姜 建 国 ,三 维 空 间 模 型 中 间 件 在 地 下 管 网 应 用[ J ] ,电 力 信 息 化 , 2004, 2 (8) : 61 - 64[ 10 ] 屈 海 利 , 道 工 业 中 的 应 用 [ J ] ,油 气 储 运 , 1998, 17 ( 5) :39 - 42[ 11 ] 李 黎 武 、 许 仕 荣 、 施 周 等 , 下 动 态 生 成 给 水 管 网 水 力 模 型的 方 法 研 究 [ J ] ,给 水 排 水 , 2003, 29 (12) : 92 - 97[ 12 ] 高 金 良 、 金 溪 , 在 供 水 管 网 中 的 应 用 [ J ] ,给 水 排 水 ,2004, 30 (4) : 102 - 10761 007,15 1 F O R O 007, 15 (1) : 2 - 5p s in It of It F M Y— — — , O N O N D O N M W xp 2007, 15 (1) : 6 - 13of in is in p s of is in s of p to in is in p s of in s F O O a 2007, 15(1) : 14 - 16In p p in p p p ic of in It a p in to p O F N O O N M W W et , 2007, 15 (1) : 17 - 20m of p p on of m m in of in It a p of m in of It of a of by to an le it of m m L N W u et xp 2007, 15 (1) : 21 - 24of a an in or is D a D of of a be of be in 3D O N O F O N O F F L M xp 2007, 15 (1) : 25 - 27Ⅲpu 007,15 1
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