摘要：油氣管道是石油天然氣資源輸送的命脈，油氣管道的全生命周期管理確保了管道安全平穩運行。分析了油氣管道全生命周期管理的階段特征，重點論述了油氣管道全生命周期管理中標準化建設現狀、存在的問題和需求，最后探討了油氣管道全生命周期管理信息化發展中的數據管理、智能化瓶頸和發展方向。

　　關鍵詞：油氣管道;全生命周期;標準化;數據管理;智能化

　　1 全生命周期概述

　　20 世紀 80 年代，德國工程師費里克斯提出全生命周期管理理念。目前全生命周期管理系統多被國內外大型企業用于設備管理應用中，應用領域包括石油、醫療、鋼鐵、飛機以及多種裝備制造行業中，美國、英國、日本、中國等工業大國的著名企業均在推進設備全生命周期管理的信息化、智能化。我國最早在《軌道交通 通信、信號和處理系統控制和防護系統軟件》(GB/T28808—2012/IEC 62279:2002)定義了軟件生命周期概念：從軟件構思開始到軟件停用為止的時期內發生的活動[1]。

　　油氣管道論文：預防油氣管道破壞保障運營安全

　　《機械產品生命周期管理系統通用技術規范》(GB/T 33222—2016)中對產品生命周期管理定義做了定義，即以產品的整個生命周期過程為主線，從時間上覆蓋產品市場調研、概念設計、詳細設計、工藝設計、生產準備、產品試制、產品定型、產品銷售、運行維護、產品報廢和回收利用等全過程，從空間上覆蓋企業內部、供應鏈上的企業及最終用戶，實現對產品生命周期過程中各類數據的產生、管理、分發和使用[2]。《消費品生命周期安全風險控制通則》(GB/T 39112—2020)中對消費品生命周期定義是消費品從設計生產到最終處置的整個過程(包括設計、生產、包裝、儲運、使用和回收六個階段)[3]。

　　2020 年，工信部等十五部門聯合發布《關于進一步促進服務型制造發展的指導意見》(工信部聯政法〔2020〕101 號)，這是在政府文件中首次提出“全生命周期管理”概念：鼓勵制造業企業以客戶為中心，完善專業化服務體系，開展從研發設計、生產制造、安裝調試、交付使用到狀態預警、故障診斷、維護檢修、回收利用等全鏈條服務。

　　圍繞提升研發設計、生產制造、維護檢修水平，拓展售后支持、在線監測、數據融合分析處理和產品升級服務。建設貫穿產品全生命周期的數字化平臺、產品數字孿生體等，提高產品生產數據分析能力，提升全生命周期服務水平。國家市場監管總局《關于大力開展質量基礎設施“一站式”服務的意見》(國市監質〔2020〕177 號)提出：“面向石化、鋼鐵、有色、建材、裝備等傳統產業，強化全產業鏈、全生命周期的質量基礎支撐，推動轉型升級”，也提及了全生命周期的概念。近幾年，我國相關標準中開始逐步有專門針對油氣管道腐蝕防護方面的標準。

　　2 油氣管道全生命周期管理

　　管道輸送是五大運輸方式之一。壓力管道及儲運設施的安全穩定運行關系到生產安全、環境安全和國家能源安全，也關系到人民群眾生命財產安全和經濟社會穩定發展大局。管道全生命周期管理是指基于材料的管道設計、制造、貯存、運輸、安裝、驗收、運行、維護保養、檢驗評估、維修、報廢全過程完整的管理[4]。將全生命周期管理的理念應用于油氣管道，實現油氣管道全過程資源、信息、數據的共享共用，對于提高管道工程建設的效率性、安全性，降低工程的成本具有重要意義。按照全生命周期管理的定義，可以將油氣管道的全生命周期劃分為前期規劃階段、設計階段、工程建設階段、生產運營階段以及改造或停用階段。

　　大多關于油氣管道全生命周期管理的研究均是基于新規劃的管道，但目前我國有大量的在用管道，針對新建管道和在用管道實施全生命周期管理的方法和難易程度均不相同。對于新建管道，可以按照管道全生命周期的整個流程實施管理，根據全生命周期管理系統的要求，整合各項流程，收集相關數據，整理分析數據，進行各種評估與評價。

　　對于在運行管道，特別是缺少管道基礎資料或資料不準確的管道，要實行全生命周期管理，必須開展管道的勘查與核實，收集完整準確的管道基礎資料，提供基礎數據[5]。部分在運行管道的自動化實時檢測系統不一定能全面覆蓋管道的方方面面，這時就需要根據管道全生命周期管理對基礎信息、基礎數據的續期增加相應的自動化監測點，更多地采集管道運行數據，提供管理系統分析評價的全面性、可靠性[5]。對于檢驗檢測與評估技術支撐，為了更好地實施管道全生命周期大管理工作，需要開展缺陷管道安全評估、外腐蝕直接評估、內腐蝕直接評估、地質災害評估、管道修復、風險評價、現代信息等相關技術的學習和研究以及集成應用。

　　管道全生命周期管理和完整性管理有所區別，完整性管理實質是評價不斷變化的管道系統面臨的風險因素，并對相應的管理與維護活動做出優化調整，側重于在役管道的風險管理和預防，其實是管道全生命周期管理的一部分，但有些表述中把 2 個概念合在一起表述。

　　3 油氣管道全生命周期管理標準化建設

　　油氣管道標準包括建設與運行總則、總圖及運輸、管道線路、穿跨越、站場工藝、機械設備、儀表自動化、防腐保溫、建筑與結構、通信、供熱、通風、給排水、焊接、電氣、節能、HSE、消防和完整性等 18 個專業方向[7]。管道完整性管理貫穿于生命周期各個階段，其程序結構如圖 2 所示。油氣管道相關標準主要包括國家標準、行業標準和企業標準。在國家標準和行業標準層面，目前我國油氣管道相關國家標準、 行業標準約有 560 項， 包括 300 余項國家標準、190余項石油行業標準，以及 70 余項其他行業標準[6]。

　　中國政府和企業結合多年實踐經驗，多部門多行業反復協調討論，在全周期完整性管理重要支撐技術領域制修訂了多項國家標準、行業標準、企業標準，國內外部分主要油氣管道相關標準。企業層面，2009 年，中國石油天然氣集團公司企業標準 Q/SY 1180—2009 發布實施，對高后果區識別、風險評價、完整性評價、建設期完整管理等多個環節進行了詳細規定，該標準是我國首部管道完整性企業標準，標志著龍頭企業管道完整性管理開始進入規范化標準化階段。

　　國家層面，2015 年發布了國家標準《油氣輸送管道完整性管理規范》(GB 32167—2015)，推進了中國油氣管道完整性管理統一標準化進程，為政府部門關于全面推行油氣輸送管道完整性管理工作奠定了基礎。2018 年發布的《油氣管道運行規范》(GB/T 35068—2018)進一步推動了油氣管道運行規范管理。

　　國際層面，2019 年中國牽頭發布了國際標準 ISO 19345—2019，該標準分為兩部分，即ISO19345-1 2019 《 Petroleum and natural gas industry-Pipeline transportationsystems- Pipeline integrity management Specification-Part 1:Full-life cycle integritymanagement for onshore pipeline(石油和天然氣工業管道輸送系統管道完整性管理規范 第 1 部分：陸上管道全生命周期完整性管理)》[8]和 ISO19345-2 2019《Petroleum and natural gas industry-Pipeline transportation systems-Pipeline integritymanagement Specification-Part 2:Full-life cycle integrity management for offshorepipeline(石油和天然氣工業管道輸送系統管道完整性管理規范 第 2 部分：海上管道全生命周期完整性管理)》[9]，這是中國油氣管道行業首次主導制定國際標準，標志著中國油氣管道管理技術進入世界先進水平行列，標志著管道完整性管理實現了標準化，它的應用將會減少管道事故的發生，極大促進全球管道管理水平的提升，具有重要里程碑意義。美國機械工程師協會也發布了壓力設備完整性的生命周期管理指南 ASME PTB-2—2009。

　　國內油氣管道全周期管理標準存在的問題及需求包括：(1)標準本身技術需要完善。如現有的風險評價標準適用性不強;泄漏監測和安全預警系統的技術規范需要進一步完善，尤其針對新建管道的設計建造，增加高后果區、高風險區的監測預警風險減緩技術要求;預警系統缺少具體技術指標，建議在標準中明確響應時間、定位精度等要求[7]。(2)全生命周期管理標準體系需要進一步完善。目前，我國還沒有完整的油氣管道技術法規，油氣管道標準尚未覆蓋全面，特別是在工程建設標準、運行管理、管道廢棄等方面[8]。國家標準只提出了最低要求，行業和企業標準需要覆蓋管道規劃、設計到管道判廢的全生命周期的標準體系。

　　4.油氣管道全生命周期管理信息化建設

　　國家發改委公布《中長期油氣管網規劃》 中提出，到 2025 年油氣管道里程將增加到 24 萬 km，重點加強“互聯網+”、物聯網、大數據、云計算等先進技術與油氣管網的創新融合，完善信息共享平臺。管理效率低、人工成本高、技術決策風險偏高依然是當前管道企業存在的主要問題，管道管理信息化建設對全生命周期管理具有重要意義。

　　(1)數據管理。

　　管道全生命周期管理各個環節都需要有強有力的數據支持，越是重大的決策，做好頂層設計，需要參考的數據就會越多[9]。新業務對數據管理提出新的需求，傳統的數據管理模式已經難以滿足管道生命全周期的需要。目前廣泛使用的管道數據模型有 PODS、APDM、PIDM 等。中國石油管道科技研究中心自 2004 年開始研究管道數據模型技術，開發了中國石油管道完整性數據模型 PIDM(Pipeline Integrity Data Model)，實現了對長輸油氣管道數據的有序管理[10]。董紹華[11]以設計和運行為主，參考 APDM(Arcgis Pipeline Data Model)數據模型，通過將全部數據加載到管道數據模型上，提出了管道全生命周期數據庫架構。

　　中國石油管道科技研究中心制訂了企業標準Q/SY 1180.6—2014《管道完整性管理規范 第 6 部分：數據采集》和 Q/SY 1726.2—2014《管道完整性管理系統規范第 2 部分：數據填報》，對管道完整性基礎數據和業務數據格式進行了詳細規定。中國石油管道公司組織編制了《油氣管道設備設施運行數據規定：線路部分》《油氣管道設備設施運行數據規定：站場部分》《油氣管道設備設施分類代碼》等文件，從管道建設期與運營期數據分類代碼、屬性規范、編碼規則、重點設備拆分等環節建立了較為完整的全生命周期數據標準體系。國外 Enbridge、Williams Gas 等管道企業已收集了內檢測、腐蝕事故、應力腐蝕，建立了較完整的管道數據庫[12]。

　　管道全生命周期數據管理關鍵技術包括數據模型、多維度時空數據的管理、數據對齊、數據利用等。未來發展應注重 2 個方向：①云計算。未來云計算在油氣管道全生命周期中的主要目標是數據存儲和分析。通過開發，進行海量數據的存儲與管理，最終實現整合資源、提高系統可靠性，更好地為管道全周期管理服務。②大數據分析。利用大數據技術，從多維度提取數據價值，建立基于大數據的運行決策支持模型，實現分析與趨勢預測，為油氣管道全生命周期各環節提供建議指導。

　　(2 )智能化發展。

　　隨著新一輪信息技術迅速發展和深入應用，智能管道建設已具備一定基礎，智能化發展已成為必然趨勢。中國石油天然氣集團公司最早提出“數字化管道”，將數字管道建設確定為技術發展的重點，將數字化技術應用于全生命周期的管理。2014 年，中國石油化工股份有限公司啟動了智能化管道管理系統項目，完成了項目頂層設計和管道數字化管理、管道完整性管理、管道運行、應急響應管理、綜合管理五大類功能的研發[11]。中國石油中亞 D 線輸氣管道途經 4 個國家，人文、地理環境復雜，多方已達成共識將其建成智能管道[13]。油氣管道智能化發展可以優化當前復雜系統，促進數據采集與應用脫節相對接，對油氣管道安全具有重要意義。

　　5.總結與展望

　　目前，國家、社會對安全環保的關注度越來越高，油氣管道的生命全周期管理進入快速發展階段。企業以落實國家標準強制要求為核心，加強企業自身標準要求提高，必將有效持續促進油氣管道生命全周期管理的持續發展。近年來油氣管道技術已經在逐步完善，為全生命周期的管理發揮了重要引領作用，但依然存在頂層標準體系未建立，不同標準之間技術內容協調性不強和水平參差不齊等問題。建議在國家、行業和企業層面都開展管道標準體系研究，形成不同層次的標準體系，同時在標準的基礎上形成法規。

　　隨著大數據、移動互聯、云計算等技術的不斷進步，必然促進油氣管道全生命周期信息化建設。數據管理是油氣管道全生命周期管理的關鍵支持過程，智能化是油氣管道全生命周期發展主流方向，然而智能化管網建設最重要的是解決數據采集到數據應用的難題。未來，油氣管道全生命周期信息化建設一定是結合物聯網、云計算、大數據、人工智能等相關先進技術，整合成統一信息化平臺，在油氣管理全生命周期中提供安全可靠、優化高效、環境友好運營服務。

　　參考文獻

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　　[7]劉冰,姚學軍.油氣管道完整性管理全生命周期標準體系須先行[J].石油工業技術監督，2017，33(10):22-25

　　作者：郭淼 1，朱曉宇 1，黃國家 2，3，李茂東 2, *，李志敏 2,3