新技术在天然气管道安全防范中的应用分析
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摘要：随着我国对能源的需求越来越大，为了解决我国地区能源分布的不均衡，满足社会各领域对能源的需求，“西气东输”、“南水北调”等工程得到了很好的发展。我国天然气事业的发展，在天然气输送中，主要是靠管道进行传输。这就需要保证天然气管道的安全性，加强安全管理，保证天然气管道可安全稳定地进行天然气输送。
中图分类号：X937 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0051-02
随着我国天然气工程的快速发展，为了能够更好地发展城市天然气事业，必须科学合理地利用能源，保护自然环境，防止大气污染，并能够满足社会各领域对天然气的需求，同时要保证天然气生产及输送的安全性。目前，我国天然气工程都得到有效实施，而且城市燃气也成为城市的主要能源。比如从2002年起，青岛市就逐渐地向天然气转换。2008年起，甘肃就开始编制全省城市燃气专项规划，以改变目前该省城市燃料结构不尽合理的现状，天然气将逐步成为甘肃城市的主要燃料。而在天然气输送中，由于天然气具备着易燃、易爆的特点，当管道、设备及燃具的天然气浓度达到爆炸极限时，就有可能发生火灾爆炸。因此，为了满足社会各领域对天然气的需求，必须要加强天然气管道的安全防范。随着现代科学技术的快速发展，在天然气管道安全防范中，新技术的应用对保障管道安全有着重要意义。现分析新技术在天然气管道安全防范中的应用。
1 我国天然气管道安全管理现状
2003年12月23日晚上9点15分左右，重庆东北角的开县，由中石油四川石油管理局川东钻探公司承钻的位于开县境内的罗家16号井，在起钻过程中发生天然气井喷失控，引发了一场特大井喷事故，从井内喷出大量的含有高浓度硫化氢的天然气，高于正常值6000倍的硫化氢气体迅速向四周扩散，造成巨大的无法弥补的损失。而出现这一事故的主要原因是：在将已经损坏的测斜仪进行更换时，却将回压阀进行卸下造成井喷事故。相关人员也没有具备安全意识，未采取任何措施制止这一违反操作规程的行为，消除隐患。另外在起钻过程中出现违章操作，并且钻井液灌注不符合规定，同时相关人员在发现违规操作时，也未采取措施进行制止，从而出现故障。而作为石油集团川东钻井公司，有着一流的钻井技术和设备，若是采取合理的操作，完全可避免气井井喷。
随着城市建设水平的快速提高，城市燃气管道也逐步形成和发展，而且也在不断地拓宽。我国天然气管道有着复杂的投资来源，缺乏统一的设计施工标准，而且出现的质量问题也比较多，另外，城市化不断发展，管道周围环境也不断变化，会对天然气管道的安全管理造成影响。并且天然气管道缺乏相应完善的管理体系，在出现问题时排除故障，对故障进行处理时是困难的。这些因素都加大了天然气管道安全管理的难度，因此，必须要加大天然气管道的安全管理水平。
2 GIS技术在天然气管道安全管理中的应用
2.1 天然气管道安全管理GIS技术的组成
首先是硬件环境。在硬件环境中主要包括控制计算机、数据采集设备，如现场传感器、变送器和配套仪表等。数据通信传输设备，可采用无线数据通信系统及GIS输入输出设备，如扫描仪、打印机等设备。其次是软件环境。可以采用高级程序语言结合GIS控件进行二次开发。最后是数据。数据主要包括地理空间数据和管道系统信息数据。在地理空间数据中，要将天然气管道沿线的各个分输站的经纬度坐标及高程进行分析和保存，并要将沿线管道的地理位置信息和管网拓扑关系等信息进行保存。管道系统信息数据主要指将燃气SCADA系统实时采集的信息，也要将历史信息记录及数据统计得到的各种信息进行记录。其中具体信息主要包括：流量数据、压力数据、温度数据及设备状态参数等信息。
2.2 GIA技术在天然气管道安全防范系统中的应用
基础信息数据库。GIS数据库与燃气SCADA系统相连，能够对运行参数信息进行有效的更新和采集，并能够在GIS操作平台上进行人工操作，对管道各方面的地理信息进行更改和修正，能够自动或手动处理系统信息。
地理信息系统平台。首先是图层操作。可以在CAD图中获取dxf格式文件，便于浏览、添加和删除图层，同时还可以全屏显示图层，进行放大缩小、漫游，并对图层进行分层现实、按比例调整等。另外，在GIS操作平台上可以对图层进行编辑，修改图层属性，添加或删除地物。而在选择地物时，也可以根据条件语句，进行多种功能的选择，并有效计算空间地理信息。其次是信息查询。在查询基础信息时，可对基础信息数据库进行访问，将当前系统运行的相关信息有效获取。历史信息查询可以有效梳理历史数据，将管理人员关注的数据变化进行显示，并相应添加预测功能。最后是数理统计。对天然气管道安全防范管理方面的数据进行有效计算，并有效分析压力等参数，在平台上将所有信息利用图形进行直观的显示，并根据操作人员的需求输出统计报表。
分析决策。首先是燃气调度管理。GIS平台有超限报警功能，按照各个管道分输站的实时运行参数，将天然气输运的参数进行有效分析和计算，做出科学决策，保证天然气管道安全稳定运行。其次是管道工艺方案。综合分析天然气管道系统的各类信息，可以科学合理地判断各种天然气管道的工艺方案，防止天然气管道与规划和更新的地理信息之前出现矛盾。最后是事故预警。可靠有效分析管道系统，全面收集各种预警信息，制定准确有效的事故预警方案，保证天然气管道安全稳定运行。
3 光纤管道安全管理预警系统在天然气管道安全防范中的应用
光纤传感系统在受到外界振动影响时，会将振动信号加载到激光信号中，并且干涉仪中的传输激光相位会受到相应调制，从而对输出信号进行干涉，并进行光电转换、放大，再进行有效的分析和处理。
光纤管道安全管理预警系统在检测到信号时，可做出准确报警。其系统具有人工功能识别能力，在安装安全管理预警系统后首先进行自学习阶段，采取人工干预方式采用信号，按照人工判断事件，安全管理预警系统会生成自动模式识别，对常见振动事件采取常规的信号提示，比如火车经过对地面产生的冲击力。在检测到非常规信号，比如天然气冲击管道的振动力、河道改造等，系统在接收到这些异常信号之后，在人工阶段没有接触到的信号，就会自动报警。
4 天然气管道安全防范措施
4.1 加大天然气管道的安全管理力度
在重庆12・23特大井喷事故中，未具备安全管理水平，在出现问题后也没有引起工作人员的重视，而酿成无法挽回的错误。在安全防范中，必须要对自身企业所存在的安全管理制度进行审查，根据事故存在或发生状态进行检验，及时发现问题和解决问题。在日常工作中，要有效保养和维护相关设备，并要加大天然气管道的巡检检查力度。
4.2 提高相关人员的安全意识
在12・23井喷事故发生时，相关工作人员没有认识到事故发生的危害，在发现违规操作时也未采取任何措施进行处理。另外，中石油集团川东钻井公司未能及时、有效地采取预控措施，并且平时缺乏准备，对事故的危害性认识不足，在应急处理时没有把事故现场周围群众的生命安全放在首位，使事故损失不断扩大。因此，必须要加大天然气管道安全管理的宣传工作，使工作人员认识到天然气使用不当造成的危害，提高工作人员的安全意识。同时要制定有效的应急预案，将群众的生命安全放在首位，加强工作人员的安全技术培训，保证工作人员可以安全作业。
4.3 加强预警机制，加大管道安全管理防范力度
在事故爆发后，中石油集团川东钻井公司缺乏行之有效的预警机制，一旦发生事故，公司上下一片混乱，无法对事故进行有效处理，而且在处理中，也缺乏协调性，导致事故不断扩大。因此，燃气企业必须要加强预警机制的建设，保证预警机制的准确性、科学性和合理性。同时，也要将预警机制充分落到实处，加强工作人员事故处理力度，可有效处理事故，而在发生事故时也可以更好应对。另外，采用先进的信息技术、监控技术和现代管理理论，将天然气管道安全防范提高到现代化水平。燃气企业可以利用GIS技术、SCADA技术及光纤传感等技术，提高管理和监测水平，建立完善的数据采集和监控系统，对天然气管道各遥测点的压力、流量及温度等数据进行有效采集和监控，并自动生成动态曲线报告，在发现问题时可以自动报警，保证在第一时间内可以发现故障和实施紧急预案措施，以此保证天然气管道的安全性。
5 结语
在天然气管道安全防范管理中，为了杜绝出现特大事故，对群众的生命安全和财产安全造成严重影响，出现无法弥补的损失，必须要加大安全防范管理措施。这就要求在安全防范措施中可以更好地应用先进技术，并提高相关人员的安全意识，加大天然气管道的安全管理力度，加强预警机制，可以在第一时间内发现故障和实施紧急预案措施，以此保证天然气管道的安全性。
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作者简介：李晓燕（1986―），女，山东德州人，供职于中石油山东天然气管道有限公司，硕士，研究方向：地球探测与信息技术。