基于GIS技术的油气储运生产管理信息系统研究

【摘要】纵观当代世界经济的发展，石油资源逐渐成为了各国发展工业产业的重要战略资源，尤其是在全球能源危机的大背景下，我国要想更好地促进石油工业的发展，必须高度重视石油天然气的存储和运输。随着科技的发展，GIS技术得到了广泛应用，在GIS的支持下，油气储运生产的相关问题得到了有效解决。本文就针对于GIS技术在油气储运生产管理中的应用进行了探讨。

【关键词】地理信息系统；石油天然气；储运生产；管理

现阶段，石油天然气业务的生产规模不断趋向大型化，油气储运管理更是趋向复杂化，自动化控制已经不能满足于现阶段的需求，而随着科技的发展，地理信息系统的应用日渐广泛，在石油天然气的运输和储存中发挥着重要作用，尤其是在油气储运的智能化和信息化方面，更是创造了先决条件。

一、地理信息系统的组成和功能分析

1. 地理信息系统的组成

完整的地理信息系统包含硬件环境、软件环境、空间数据和非空间属性数据等组成。所谓的硬件环境，主要包含主机、输入设备、存储设备、输出设备、通信传输设备等；而软件环境则是指GIS系统中的系统软件、数据组软件、GIS软件以及扩展应用软件。在地里信息系统中，空间数据是用来确定图形特征和位置的，以地球表面空间为参照物，确定某一物质在自然界中的空间位置及空间相关性或者拓扑关系。而非空间的属性数据，是通常意义上的几何属性，与地理实体相联系，通过分类、命名、测量获得。

总之，地理信息系统是以一个具有动态性的地理模型，是具有复杂性的人机系统，将其应用于石油储运的实践，工作人员必须具备过硬的素质，尤其是GIS系统开发人员和终端用户。

2. 地理信息系统的功能

首先，数据输入是GIS的关键，在系统中，常用的输入手段包含数字化、扫描矢量化、GPS和遥感图像输入以及其他数据输入方法。在系统的整体费用中，数据输入占了80%以上，现阶段，随着最新的扫描跟踪技术的使用，GIS的数据输入实现了大规模自动化，中小型系统仍然在运作中采用手工数字化仪。

其次，数据预处理是地理信息系统的重要功能，在日常运作中，通过不同方式获取空间数据也具有不同的类型，需要系统进行标准化处理，从而转变成为标准的数据形式，比例尺、坐标投影等要素也应该做出相应的调整。在数据预处理的过程中，需要对空间数据进行校正、编辑、消除误差、坐标转化、图形整理、修饰等。

再次，数据管理在GIS系统中具有重要意义，在小型作业中，用文件结构进行数据管理就可以满足需要，但是随着数据规模的不断增加，数据管理需要大型数据库为依托。尤其是在关系型数据库中，通过不同表格中的相关项，对于提高GIS系统的可扩展性和灵活性具有重要作用。在GIS系统的数据管理中，二维空间地理数据是主要的管理数据形式，主要由空间数据和拓扑关系以及属性组成[1]。随着GIS系统在数据管理方面的深入应用，促进了空间信息和属性信息的集成管理。

第四，关于空间查询与分析功能，在地理信息系统中，采用统一的点击式查询方式作为空间分析方法，而关于分析功能，则是通过对假设的分析来实现对区域发展趋势的模拟，尤其是在邻近度分析、叠加分析、空间模型分析方面，更是发挥着重要作用。此外，地理信息系统的强大功能还表现在可视化表达的输出方面。

二、油气储运生产过程中主要存在的管理问题分析

在油气储运生产过程中，其系统具有很强的复杂性，尤其是在输送和存储过程中，管道、增压、增温设施、阀门、储存罐等设备的安全性是保证油气安全有效运输的重要因素[2]。对于生产管理者而言，其安全储运也应该从上述因素抓起，既要考虑单因素的影响，又要综合考虑多种因素，从而保证石油天然气的安全运输和存储。

1. 管道及其空间分布

石油天然气的运输存储主要依靠管道和各种不同的油气站库，在实际运作中，这类基础设施主要分布于地下，不是人眼可以直接观察到的。为此，在油气储运生产管理中，管道的走向、埋深、规格以及管道周围的地质特征、地貌特点、管线技术要求、管道运行参数以及具体某个细节的阀门应该设置在什么位置，都需要明确，而这些必须的资料数据需要通过GIS技术来实现，才能为后续的操作奠定基础。

2. 管道安全可靠性分析

在现阶段，管道的安全性和可靠性是指在运行条件下，管道系统能够充分满足要求，完成输送任务，并保证输送过程的安全性和经济性，并保证管道系统各项指标均符合安全可靠要求。在实际工作中，这就需要时刻关注管道的腐蚀情况及空间分布、管道受周围环境影响的程度以及管理缺失问题。

3. 油气储运生产调度

在油气储运生产调度中，需要不断对系统进行优化，而管道的优化运行分析、管道泄漏检测、实时生产动态、清管器作业等都需要全方位的动态化管理，需要借助GIS系统的强大功能优势。

三、将GIS应用于油气储运生产的基本途径和解决办法

1. 基本途径

GIS是一个极为开放的系统，具有很强的自我学习能力，在将GIS应用于油气储运生产中时，要实现的基本任务便是扩展GIS的空间分析功能从而满足生产管理的需要，而实现的基本途径便是将GIS的空间分析功能和有关油气储运的专业知识相结合。

2. 解决办法

（1）管道构造

对管道构造的研究是对管道进行安全可靠性分析和进行油气储运调度的基础，是研究的重点内容。该研究主要包括两方面的内容，一是了解埋地管道和其附属设施的分布规律，二是对了解到的分布规律进行真实再现。在将GIS应用到管道构造的研究中时，要充分利用GIS的空间分析功能和三维可视化功能，同时结合埋地管道及其附属设施的分布规律，对管道构造进行数学建模，最终实现管道构造的数据输入、数据存储、数据分析和数据可视化功能的一体化。

（2）安全分析

对油气管道的安全性分析一般是指对油气管道进行失效性分析，所谓的失效性分析即为检查油气管道的故障问题，主要包括对油气储运的生产装置、作业环境和工作人员等进行危险诊断和预测。在进行诊断时，主要运用的方法是失效树分析法，具体的分析过程如下：首先根据生产过程的统计数据画出失效树分析图，然后对事故的起因和结果进行分析，利用树状图找到事故的前因后果，最后针对事故的原因采取一定的措施，降低事故发生的概率。在进行预测时，首先要对油气管道和全面仪器进行定期检查，同时运用相应的算法进行推理演算，对事故的发生进行模拟，为管理和决策提供依据。

（3）生产调度

虽然目前用于生产调度的方法有很多种，比如数学规划方法、软计算方法和遗传算法等，但是这些方法普遍具有计算复杂、分析困难的问题，而利用GIS的仿真方法可有效地避开这些问题，不仅可以降低分析成本，而且还能提高分析的效率和质量，其实现流程如下图所示：

结语：

现阶段，油气储运生产管理日趋现代化，将综合运用GIS空间分析方法和数学建模方法，同时结合油气储运领域的知识，对油气储运生产中的关键问题，比如管道构造、管道安全可靠性和油气储运生产调度等开展基于GIS的建模分析，能够有效提高油气储运生产管理的安全性。

参考文献：

[1] 蔡柏松，王建康.3D GIS技术在管道完整性管理中的应用[J].天然气工业，2013，33（12）：144-150.

[2] 骆科东，林杨，邓辉等.管道生产管理系统关键技术研发[J].石油规划设计，2015，26（3）：9-11，28.