淺談數字化管道建設[勝利油田集輸資訊中心 常貴寧]
阿新 • • 發佈：2019-01-31
勝利油田現有較為重要的聯合站外輸管道有近40條，全長1000多公里，管道在油田生產中的作用不言而喻，可以說是油田的生命線。因此管道的數字化建設也是數字油田建設的重要內容。
數字管道，實際上就是資訊化的管道——建立在網上的虛擬管道。數字管道將有關管道的全部資訊，包括管道本身的靜態資訊和執行的動態資訊，並按照地理座標加以整理，然後構成一個管道的資訊集合。這樣，生產管理人員就可以快速、完整地掌握管道上任何一點的全方位的資訊，從而實現“資訊就在手中”。當然，管道的數字化並不是目的，而只是手段，是實現安全、經濟、高效輸送目標的重要手段。
一、數字化管道的基本概念
數字管道的核心思想有兩點：一是通過網路，不分時間和地點地，二是高水平的軟體，最大限度地利用資訊資源，得出高質量的資訊，用於指導生產。
具體來說，數字化管道是由資料採集與控制(SCADA)系統、檢漏系統、管道地理資訊GIS系統、防腐層狀況檢測與評價、數學模擬模型、優化執行軟體等整合在一起的，覆蓋企業操作控制層、經營管理層和決策層等三個層次，充分利用資訊科技，實現生產管理的網上共享，業務處理自動化、資料共享資訊化，創造最大的經濟效益。
1、SCADA系統
資料採集與控制系統（Supervisor Control And Data Acquisition，簡稱SCADA ）即監測監控及資料採集系統，是基於計算機、通訊和控制技術發展起來的，是數字化管道的基礎，目的是實現站庫及管道執行工藝引數的自動採集與控制，實現爐泵聯鎖、水擊保護控制，保障安全生產。
數字管道所要的採集的工藝引數應該包括：管道進出站的壓力、溫度、流量、原油含水、密度，輸油泵進出口的壓力、溫度，閥門狀態，輸油泵電機的電量引數（包括三相電流、三相電壓、電量、有功功率、無功功率），通過這些引數的採集，軟體要實時給出兩種資訊：首先是完整性狀況，即有無洩漏發生，有則給出洩漏點的位置；二是輸油管道的經濟執行狀況，如輸油單耗、輸油效率。
①、硬體
SCADA系統的硬體構成概括起來有四種形式：PC+板卡、PLC、DCS及RTU。從功能上來說，這四種模式都有完成資料採集與控制的能力，但它們各有不同的適用範圍。DCS適合於大型生產裝置，如煉油廠、化工廠的大型成套化工裝置，DCS具有獨立的軟體件，執行穩定可靠，缺點是價格昂貴，擴充麻煩。PLC適用於控制，規模可大可小。遠端終端單元（RTU）則適用於小型區域性的場合，優點是不宕機，計算與資料儲存能力強。比如用於輸氣管道進出口的流量採集，天然氣計量採用RTU產品具有明顯的甚至不可替代的優勢，RTU產品可實現SY/N 6143計量標準嵌入式應用，大大提高可計量程式執行的可靠性和實時性；流量累計等重要資料在RTU內做備份，而不僅依賴傳統的計算機做資料備分。即使計算機和通訊裝置出現故障，而資料依舊可恢復，大大提高資料儲存的安全性。
從未來發展的角度來說，大型的DCS正在日趨消亡，而小型、靈活的RTU則前景廣闊。而且，PLC、DCS及RTU有日益融合的趨勢，甚至它們之間將沒有在硬體上的區別，只是應用場合的不同。
SCADA系統由設在控制中心的主機、設在各站的遠端控制終端（RTU）和高效能的通訊系統構成了一個相當於兩級的分散式控制系統。控制中心的計算機通過資料傳輸系統對設在各泵站、計量站或遠控閥室的RTU定期進行查詢，連續採集各站的操作資料和狀態資訊，並向RTU發出操作和調整設定值的指令，從而實現對整條管道的統一監視、控制和排程管理。各站控系統的RTU或可程式設計控制器（PLC）與現場感測器、變送器和執行器或泵機組、加熱爐的工控機連線，具有掃描、資訊預處理及監控等功能，並能在與中心計算機通訊一旦中斷時獨立工作。站上可以做到無人職守。
②、軟體
現代SCADA系統的成功，歸根結底是軟體的成功，軟體是系統的核心和靈魂。現代SCADA系統是建立在資料庫基礎之上的一系列應用軟體的組合，其主要功能有：系統模擬圖實時監控，實時監測沿線各站庫生產執行資料；歷史資料分析，包括歷史資料曲線、超限額執行時間統計等。此類軟體很多，國外的有Pai、Infiplus、PHD、FIX等，國產的有三維力控、組態王、MCGS等。
2、檢漏系統
洩漏是管道執行的主要故障之一（穿孔、憋壓、灌腸是管道的三大事故），特別是由於近年來範圍分子打孔盜油犯罪猖獗，檢漏系統正在逐漸成為管道必不可少的組成部分。勝利油田重要輸油管道約90%以上都安裝了檢漏系統。
1）、技術原理
從技術原理上來說，主要是體積平衡法、壓力點分析法及其結合。
①、流量平衡法：當洩漏發生時，管道的輸入、輸出端必然出現流量差，根據管道兩端流量是否平衡來判斷管道是否有洩漏。因此，這是一種基礎的檢漏方法，簡單、直觀，但要求在每個站的出、入口管道上安裝流量計。大口徑的流量計不僅會增加管內的壓力損失，從而增加能源損耗，而且增大維護工作量；該方法的缺點是不能確定洩漏點的位置。
②、壓力點分析法：當管道上某處突然發生洩漏時，在洩漏處將產生瞬態壓力突降，形成一個負壓波。該波以一定的速度自洩漏點向兩端傳播，經過若干時間後，分別傳到上下游，上下游端，壓力感測器捕捉到特定的瞬態壓力降的波形就可以進行洩漏檢測。根據上下游壓力感測器接收到此壓力訊號的時間差和負壓波的傳播速度就可以定出洩漏點。基於負壓波進行檢測和定位的主要方法有相關分析法、小波變換法和時間序列分析法。
2）、硬體平臺
檢漏系統對硬體的主要要求是取樣速度，一般不低於每秒10次。目前檢漏系統的硬體平臺主要有兩種，一種是工控機＋資料採集卡方式＋區域網通訊方式，目前大多數系統採用此模式；其次是研華ADAM5510資料採集模組＋電臺通訊方式，如海洋開發公司海二、海三、海五—海四輸油管網檢漏系統。
3）、軟體
檢漏系統在國外已經應用近20年，已經相當成熟，美國等發達國家甚至立法要求所有的輸油管道及其它危險品管道必須安裝檢漏系統，有代表性的軟體有英國ESI公司、英國ATOMS 檢漏系統、美國LeakNET等。
檢漏系統所採用的平臺有LabViIEW、VB、VC、DelPHI以及組態軟體等，以LabViIEW居多，集輸資訊中心、天大都採用的是LabViIEW。應該說除了組態軟體由於在網路資料傳輸方面較慢不適合外，其餘軟體平臺都能滿足需求，但是由於資料處理方式以及定位演算法的不同，在系統自動報警上市場上各軟體之間的差距較大。
檢漏系統的難度主要在於如何有效地排除站內干擾，減少誤報，而要達到這樣的目的，主要靠準確的定位，因為誤報產生的主要來源是站內操作，將本應定在站內的操作報在線上，從而產生誤報，特別是對於沒有明顯拐點的變頻控制造成的壓力波動的定位計算。
集輸資訊中心所研究的檢漏系統應用了小波與相關相結合的資料處理定位方法，有機地將小波跟相關定位方法結合起來，首先用小波消除噪聲，再用相關實現自動定位，大大提高了靈敏度和定位精度，特別適合於沒有明顯拐點的壓力波定位計算。
3、地理資訊系統（GIS）
管道地理資訊是指管道的地理位置，管道集輸的特點是點多、線長、面廣、地形十分複雜，管道所涉及到的資料資訊種類繁多。因此空間管理是北天生產執行和裝置維護的重要內容
GIS實現視覺化空間管理以ARCINFO、MAPINFO等軟體為代表的地理資訊系統。
GIS在國外的天然氣管道集輸中的應用越來越廣泛，其集輸管線的網路特徵非常明顯，要對整個管網進行高效率的維護，GIS的作用就顯得尤為突出。GIS通過整合管線和裝置周圍的地理資訊、管線和裝置本身的空間資訊及其圖形資訊、維護資訊、監控資訊等資訊於一體，並整合管線集輸的相關專業模型，將管線和裝置的執行狀態藉助地理空間實時地提供給使用者，為生產、管線巡檢、裝置維護、安全管理提供支撐。
4、管道防腐層狀況檢測與評價
防腐層狀況檢測應該是防腐層檢測技術與地理資訊系統的結合，通過對埋地管道外防腐檢測和評估，可以達到如下目標：（1）確定管道具體走向和埋深。（2）對心敷設管道防腐施工質量進行等級劃分及定量評估。（3）對在役管道，可以對整條管線的防腐層破損點定位並確定其面積的大小，測定全線的防腐層絕緣效能。（4）對管道的陰極保護系統效果進行評估。（5）建立一套完整的管道防腐層、陰極保護檢測資料，為生產管理提供正確有效的科學決策依據。
近年來，勝利油田加大了對埋地金屬管道的檢測評價工作，取得了很好的效果。PCM管道電流測繪系統先後在海四聯～孤島電廠輸油管道、臨盤首站～臨濟首站輸油管道、海一站～海二站外輸管道、海四聯～孤三聯輸油管道等多條埋地管道上進行了檢測，通過GDFFW防護層資料處理軟體的計算，得到各管段的防護層絕緣電阻，並依據標準SY/T5918-94《埋地鋼質管道瀝青防腐層大修理技術規定》對防護層質量作出了相應的評價。
PCM管道電流測繪系統主要由發射機、接收機、GDFFW防護層資料處理軟體和相應配件組成。該系統具有以下特點：多頻率發射訊號、不需要開挖，檢測埋深大，能對埋地金屬管道的走向、外防護層破損點和不正常搭接部位進行精確定位；能分段計算防護層的絕緣電阻，從而可以評估防護層的老化狀況；輕便、快捷、耐用，非常適於埋地管道的檢測和評價。
5、模擬模型建立及優化執行
管道數學模擬模型和優化執行軟體的應用是管道數字化的高階階段。在生產中，工程技術人員經常遇到下列問題：如何用現有管道提高輸送流量？當氣體需求增加時，如何快速響應？如果管道破裂，會出現什麼情況？因此，工程技術人員需要一個管道流體流動的嚴格模型，以及一個功能強大且容易使用的軟體工具，可以定義問題並進行例項研究，以滿足生產管理的需求。
國外對輸油管道的模型研究較早，成功的案例是英國的ESI公司的PIPELINE STUDIO。PIPELINE STUDIO是通用的離線模擬工具，它是排程人員必備的分析工具，可以離線模擬所有的管道裝置，如供氣，輸氣，管段，閥門，壓縮機，調節器，等等，PIPELINE STUDIO適用於兩種型別的研究，模擬各種管道配置的正常操作決定最有效率的執行方式，模擬如洩漏或裝置故障等事件引發的瞬態條件來決定最有效的補救措施，用於分析管道輸送能力，模擬管道水擊，進行經濟評價對比。
陝京線所採用的丹麥Ｌ１Ｃ公司的實時管道模擬軟體ＰＳＳ。管道模擬軟體包括實時模型、培訓模型和離線模型３大部分。線上實時模型用於優化輸氣管道的執行排程和實時操作，它有以下１０種功能：①計算那些不在監控位置上的壓力、溫度、密度和流量的過程變數；②計算管段的壓力、溫度、流量、密度剖面和儲氣量；③根據當前輸氣狀態和將來裝置狀態的變化預測供氣量和管道執行狀態；④預測管道中氣量殘存時間，優化以後的操作；⑤批量跟蹤並進行控制；⑥根據天氣變化和使用者需要，預報供氣量；⑦對管道模型自動調降，以改進計量和管線執行的操作效能；⑧檢測儀表精度的下降與飄移；⑨壓差檢測；⑩管道洩漏檢測。SCADA系統保證了管道安全平穩執行，同時為管道的排程管理和優化操作提供了科學指導。
所謂優化執行，是在管道的各種內外部條件給定的前提下，通過爐泵裝置執行方案的調整，通過生產工藝引數的合理調配，使管道的技術經濟指標達到最佳，實現節能降耗。輸油管道優化問題我國在20多年前就開始得到研究，在優化理論、模型、演算法、軟體等方面都取得了具有實用意義的成果。石油大學等單位的有關成果在勝利油田東辛線、東北輸油局秦京輸油管道得到研究和應用。軟體HOPOPT用於秦京線，在試驗條件下可以使該管道的能耗費用降低2.5%。
二、國內外現狀及其在勝利油田的現狀
國外對於管道自動化的研究，從1931年開始到1951年初具規模，目前已有成熟的SCADA系統硬體及軟體，普遍採用了先進的自動化資料採集與控制技術，對生產工藝過程的實時監控已成為慣例，實現全線集中控制。如美國阿拉斯加原油管道在1974年4月開始動工，1977年6月20日竣工。管道全長1288km，管徑1220mm，最高設計壓力8.2MPa，最大流量33.96×104m3/d，年輸原油超過1億噸，管道共設有12個站，總投資約80億美元。通訊方式以微波通訊為主，衛星通訊備用。阿拉斯加原油管道建設了SCADA資料採集和控制系統，軟體包括資料採集及控制軟體、報警顯示、水力模型、洩漏檢測、歷史報告、模擬培訓等系統。
我國長輸管道80年代中期以來發展突飛猛進，在鐵大線、東黃複線上安裝了從美國Rexnord公司引進的SCADA系統。此後，新建的長輸管道大多配備了我國或引進的SCADA系統。庫鄯輸油管道西起庫爾勒，東到鄯善末站，全場476km, 管徑610mm, 年輸量500～1000萬噸，1997年6月30日建成投產。該管道實現了高度自動化，被譽為我國第一條具有90年代國際先進水平的現代化輸油管道。
西氣東輸管道則是我國最先進的數字化輸氣管道，資訊系統由資訊、SCADA和電子商務三大系統組成。以計算機為核心的監控和資料採集SCADA系統，實現全線的集中資料採集、監控與排程管理。按有人值守、無人操作的原則進行設計，實現對全線管道輸送工藝過程的資料採集、監控、操作預測、優化執行及排程管理。控制系統方案擬採用分散型控制系統，實現控制中心遠控，站控制室自動／手動控制，裝置、子系統的就地控制等三級控制；各站場緊急停車系統、可燃氣體檢測及火災報警系統獨立設定。控制系統擬採用高階應用軟體，包括實時模擬軟體、預測決策軟體、洩漏檢測定位軟體、負荷預測軟體、儲氣調峰分析軟體、培訓及工程研究軟體、天然氣商業運營管理系統軟體、優化執行軟體等。根據實際需要，還將配置地理資訊管理系統軟體、管道執行效率分析軟體等，使西氣東輸管道的執行管理達到當今世界先進的電子管道水平。在設計中就採用了採用具有國際先進水平的管道瞬態模擬分析軟體，建立了西氣東輸管道穩態和動態模型，對整個管道系統進行模擬分析。為確定管徑、壓力和壓氣站佈置方案，設計人員對不同輸送壓力、壓比系統進行了模擬計算，對工藝系統進行優化，使系統配置壓比由1.25優化為1.45，壓縮機站由可研時的１８座減少到１０座，僅站場固定投資一項就節省投資１２億元。
從以上對數字化管道的定義來說，勝利油田還沒有一條數字化管道，從生產裝置、管理和維護手段上來講，距國內外先進水平還有相當的差距。勝利油田在自動化方面還限於單個站庫和單件自動化儀表的使用，就地控制，自動化基本上處於起步階段。在軟體應用方面，只是初步建成了地理資訊系統，錄入了一些管道的地理座標和靜態資訊，但是對生產基本沒有什麼作用。輸油管道檢漏系統在打孔盜油破壞的逼迫下，得到了大規模的研究和推廣應用，但是各系統參差不齊，還大有升級改進的必要。因此，油田的資訊工作者今後還任重道遠。
數字管道，實際上就是資訊化的管道——建立在網上的虛擬管道。數字管道將有關管道的全部資訊，包括管道本身的靜態資訊和執行的動態資訊，並按照地理座標加以整理，然後構成一個管道的資訊集合。這樣，生產管理人員就可以快速、完整地掌握管道上任何一點的全方位的資訊，從而實現“資訊就在手中”。當然，管道的數字化並不是目的，而只是手段，是實現安全、經濟、高效輸送目標的重要手段。
一、數字化管道的基本概念
數字管道的核心思想有兩點：一是通過網路，不分時間和地點地，二是高水平的軟體，最大限度地利用資訊資源，得出高質量的資訊，用於指導生產。
具體來說，數字化管道是由資料採集與控制(SCADA)系統、檢漏系統、管道地理資訊GIS系統、防腐層狀況檢測與評價、數學模擬模型、優化執行軟體等整合在一起的，覆蓋企業操作控制層、經營管理層和決策層等三個層次，充分利用資訊科技，實現生產管理的網上共享，業務處理自動化、資料共享資訊化，創造最大的經濟效益。
1、SCADA系統
資料採集與控制系統（Supervisor Control And Data Acquisition，簡稱SCADA ）即監測監控及資料採集系統，是基於計算機、通訊和控制技術發展起來的，是數字化管道的基礎，目的是實現站庫及管道執行工藝引數的自動採集與控制，實現爐泵聯鎖、水擊保護控制，保障安全生產。
數字管道所要的採集的工藝引數應該包括：管道進出站的壓力、溫度、流量、原油含水、密度，輸油泵進出口的壓力、溫度，閥門狀態，輸油泵電機的電量引數（包括三相電流、三相電壓、電量、有功功率、無功功率），通過這些引數的採集，軟體要實時給出兩種資訊：首先是完整性狀況，即有無洩漏發生，有則給出洩漏點的位置；二是輸油管道的經濟執行狀況，如輸油單耗、輸油效率。
①、硬體
SCADA系統的硬體構成概括起來有四種形式：PC+板卡、PLC、DCS及RTU。從功能上來說，這四種模式都有完成資料採集與控制的能力，但它們各有不同的適用範圍。DCS適合於大型生產裝置，如煉油廠、化工廠的大型成套化工裝置，DCS具有獨立的軟體件，執行穩定可靠，缺點是價格昂貴，擴充麻煩。PLC適用於控制，規模可大可小。遠端終端單元（RTU）則適用於小型區域性的場合，優點是不宕機，計算與資料儲存能力強。比如用於輸氣管道進出口的流量採集，天然氣計量採用RTU產品具有明顯的甚至不可替代的優勢，RTU產品可實現SY/N 6143計量標準嵌入式應用，大大提高可計量程式執行的可靠性和實時性；流量累計等重要資料在RTU內做備份，而不僅依賴傳統的計算機做資料備分。即使計算機和通訊裝置出現故障，而資料依舊可恢復，大大提高資料儲存的安全性。
從未來發展的角度來說，大型的DCS正在日趨消亡，而小型、靈活的RTU則前景廣闊。而且，PLC、DCS及RTU有日益融合的趨勢，甚至它們之間將沒有在硬體上的區別，只是應用場合的不同。
SCADA系統由設在控制中心的主機、設在各站的遠端控制終端（RTU）和高效能的通訊系統構成了一個相當於兩級的分散式控制系統。控制中心的計算機通過資料傳輸系統對設在各泵站、計量站或遠控閥室的RTU定期進行查詢，連續採集各站的操作資料和狀態資訊，並向RTU發出操作和調整設定值的指令，從而實現對整條管道的統一監視、控制和排程管理。各站控系統的RTU或可程式設計控制器（PLC）與現場感測器、變送器和執行器或泵機組、加熱爐的工控機連線，具有掃描、資訊預處理及監控等功能，並能在與中心計算機通訊一旦中斷時獨立工作。站上可以做到無人職守。
②、軟體
現代SCADA系統的成功，歸根結底是軟體的成功，軟體是系統的核心和靈魂。現代SCADA系統是建立在資料庫基礎之上的一系列應用軟體的組合，其主要功能有：系統模擬圖實時監控，實時監測沿線各站庫生產執行資料；歷史資料分析，包括歷史資料曲線、超限額執行時間統計等。此類軟體很多，國外的有Pai、Infiplus、PHD、FIX等，國產的有三維力控、組態王、MCGS等。
2、檢漏系統
洩漏是管道執行的主要故障之一（穿孔、憋壓、灌腸是管道的三大事故），特別是由於近年來範圍分子打孔盜油犯罪猖獗，檢漏系統正在逐漸成為管道必不可少的組成部分。勝利油田重要輸油管道約90%以上都安裝了檢漏系統。
1）、技術原理
從技術原理上來說，主要是體積平衡法、壓力點分析法及其結合。
①、流量平衡法：當洩漏發生時，管道的輸入、輸出端必然出現流量差，根據管道兩端流量是否平衡來判斷管道是否有洩漏。因此，這是一種基礎的檢漏方法，簡單、直觀，但要求在每個站的出、入口管道上安裝流量計。大口徑的流量計不僅會增加管內的壓力損失，從而增加能源損耗，而且增大維護工作量；該方法的缺點是不能確定洩漏點的位置。
②、壓力點分析法：當管道上某處突然發生洩漏時，在洩漏處將產生瞬態壓力突降，形成一個負壓波。該波以一定的速度自洩漏點向兩端傳播，經過若干時間後，分別傳到上下游，上下游端，壓力感測器捕捉到特定的瞬態壓力降的波形就可以進行洩漏檢測。根據上下游壓力感測器接收到此壓力訊號的時間差和負壓波的傳播速度就可以定出洩漏點。基於負壓波進行檢測和定位的主要方法有相關分析法、小波變換法和時間序列分析法。
2）、硬體平臺
檢漏系統對硬體的主要要求是取樣速度，一般不低於每秒10次。目前檢漏系統的硬體平臺主要有兩種，一種是工控機＋資料採集卡方式＋區域網通訊方式，目前大多數系統採用此模式；其次是研華ADAM5510資料採集模組＋電臺通訊方式，如海洋開發公司海二、海三、海五—海四輸油管網檢漏系統。
3）、軟體
檢漏系統在國外已經應用近20年，已經相當成熟，美國等發達國家甚至立法要求所有的輸油管道及其它危險品管道必須安裝檢漏系統，有代表性的軟體有英國ESI公司、英國ATOMS 檢漏系統、美國LeakNET等。
檢漏系統所採用的平臺有LabViIEW、VB、VC、DelPHI以及組態軟體等，以LabViIEW居多，集輸資訊中心、天大都採用的是LabViIEW。應該說除了組態軟體由於在網路資料傳輸方面較慢不適合外，其餘軟體平臺都能滿足需求，但是由於資料處理方式以及定位演算法的不同，在系統自動報警上市場上各軟體之間的差距較大。
檢漏系統的難度主要在於如何有效地排除站內干擾，減少誤報，而要達到這樣的目的，主要靠準確的定位，因為誤報產生的主要來源是站內操作，將本應定在站內的操作報在線上，從而產生誤報，特別是對於沒有明顯拐點的變頻控制造成的壓力波動的定位計算。
集輸資訊中心所研究的檢漏系統應用了小波與相關相結合的資料處理定位方法，有機地將小波跟相關定位方法結合起來，首先用小波消除噪聲，再用相關實現自動定位，大大提高了靈敏度和定位精度，特別適合於沒有明顯拐點的壓力波定位計算。
3、地理資訊系統（GIS）
管道地理資訊是指管道的地理位置，管道集輸的特點是點多、線長、面廣、地形十分複雜，管道所涉及到的資料資訊種類繁多。因此空間管理是北天生產執行和裝置維護的重要內容
GIS實現視覺化空間管理以ARCINFO、MAPINFO等軟體為代表的地理資訊系統。
GIS在國外的天然氣管道集輸中的應用越來越廣泛，其集輸管線的網路特徵非常明顯，要對整個管網進行高效率的維護，GIS的作用就顯得尤為突出。GIS通過整合管線和裝置周圍的地理資訊、管線和裝置本身的空間資訊及其圖形資訊、維護資訊、監控資訊等資訊於一體，並整合管線集輸的相關專業模型，將管線和裝置的執行狀態藉助地理空間實時地提供給使用者，為生產、管線巡檢、裝置維護、安全管理提供支撐。
4、管道防腐層狀況檢測與評價
防腐層狀況檢測應該是防腐層檢測技術與地理資訊系統的結合，通過對埋地管道外防腐檢測和評估，可以達到如下目標：（1）確定管道具體走向和埋深。（2）對心敷設管道防腐施工質量進行等級劃分及定量評估。（3）對在役管道，可以對整條管線的防腐層破損點定位並確定其面積的大小，測定全線的防腐層絕緣效能。（4）對管道的陰極保護系統效果進行評估。（5）建立一套完整的管道防腐層、陰極保護檢測資料，為生產管理提供正確有效的科學決策依據。
近年來，勝利油田加大了對埋地金屬管道的檢測評價工作，取得了很好的效果。PCM管道電流測繪系統先後在海四聯～孤島電廠輸油管道、臨盤首站～臨濟首站輸油管道、海一站～海二站外輸管道、海四聯～孤三聯輸油管道等多條埋地管道上進行了檢測，通過GDFFW防護層資料處理軟體的計算，得到各管段的防護層絕緣電阻，並依據標準SY/T5918-94《埋地鋼質管道瀝青防腐層大修理技術規定》對防護層質量作出了相應的評價。
PCM管道電流測繪系統主要由發射機、接收機、GDFFW防護層資料處理軟體和相應配件組成。該系統具有以下特點：多頻率發射訊號、不需要開挖，檢測埋深大，能對埋地金屬管道的走向、外防護層破損點和不正常搭接部位進行精確定位；能分段計算防護層的絕緣電阻，從而可以評估防護層的老化狀況；輕便、快捷、耐用，非常適於埋地管道的檢測和評價。
5、模擬模型建立及優化執行
管道數學模擬模型和優化執行軟體的應用是管道數字化的高階階段。在生產中，工程技術人員經常遇到下列問題：如何用現有管道提高輸送流量？當氣體需求增加時，如何快速響應？如果管道破裂，會出現什麼情況？因此，工程技術人員需要一個管道流體流動的嚴格模型，以及一個功能強大且容易使用的軟體工具，可以定義問題並進行例項研究，以滿足生產管理的需求。
國外對輸油管道的模型研究較早，成功的案例是英國的ESI公司的PIPELINE STUDIO。PIPELINE STUDIO是通用的離線模擬工具，它是排程人員必備的分析工具，可以離線模擬所有的管道裝置，如供氣，輸氣，管段，閥門，壓縮機，調節器，等等，PIPELINE STUDIO適用於兩種型別的研究，模擬各種管道配置的正常操作決定最有效率的執行方式，模擬如洩漏或裝置故障等事件引發的瞬態條件來決定最有效的補救措施，用於分析管道輸送能力，模擬管道水擊，進行經濟評價對比。
陝京線所採用的丹麥Ｌ１Ｃ公司的實時管道模擬軟體ＰＳＳ。管道模擬軟體包括實時模型、培訓模型和離線模型３大部分。線上實時模型用於優化輸氣管道的執行排程和實時操作，它有以下１０種功能：①計算那些不在監控位置上的壓力、溫度、密度和流量的過程變數；②計算管段的壓力、溫度、流量、密度剖面和儲氣量；③根據當前輸氣狀態和將來裝置狀態的變化預測供氣量和管道執行狀態；④預測管道中氣量殘存時間，優化以後的操作；⑤批量跟蹤並進行控制；⑥根據天氣變化和使用者需要，預報供氣量；⑦對管道模型自動調降，以改進計量和管線執行的操作效能；⑧檢測儀表精度的下降與飄移；⑨壓差檢測；⑩管道洩漏檢測。SCADA系統保證了管道安全平穩執行，同時為管道的排程管理和優化操作提供了科學指導。
所謂優化執行，是在管道的各種內外部條件給定的前提下，通過爐泵裝置執行方案的調整，通過生產工藝引數的合理調配，使管道的技術經濟指標達到最佳，實現節能降耗。輸油管道優化問題我國在20多年前就開始得到研究，在優化理論、模型、演算法、軟體等方面都取得了具有實用意義的成果。石油大學等單位的有關成果在勝利油田東辛線、東北輸油局秦京輸油管道得到研究和應用。軟體HOPOPT用於秦京線，在試驗條件下可以使該管道的能耗費用降低2.5%。
二、國內外現狀及其在勝利油田的現狀
國外對於管道自動化的研究，從1931年開始到1951年初具規模，目前已有成熟的SCADA系統硬體及軟體，普遍採用了先進的自動化資料採集與控制技術，對生產工藝過程的實時監控已成為慣例，實現全線集中控制。如美國阿拉斯加原油管道在1974年4月開始動工，1977年6月20日竣工。管道全長1288km，管徑1220mm，最高設計壓力8.2MPa，最大流量33.96×104m3/d，年輸原油超過1億噸，管道共設有12個站，總投資約80億美元。通訊方式以微波通訊為主，衛星通訊備用。阿拉斯加原油管道建設了SCADA資料採集和控制系統，軟體包括資料採集及控制軟體、報警顯示、水力模型、洩漏檢測、歷史報告、模擬培訓等系統。
我國長輸管道80年代中期以來發展突飛猛進，在鐵大線、東黃複線上安裝了從美國Rexnord公司引進的SCADA系統。此後，新建的長輸管道大多配備了我國或引進的SCADA系統。庫鄯輸油管道西起庫爾勒，東到鄯善末站，全場476km, 管徑610mm, 年輸量500～1000萬噸，1997年6月30日建成投產。該管道實現了高度自動化，被譽為我國第一條具有90年代國際先進水平的現代化輸油管道。
西氣東輸管道則是我國最先進的數字化輸氣管道，資訊系統由資訊、SCADA和電子商務三大系統組成。以計算機為核心的監控和資料採集SCADA系統，實現全線的集中資料採集、監控與排程管理。按有人值守、無人操作的原則進行設計，實現對全線管道輸送工藝過程的資料採集、監控、操作預測、優化執行及排程管理。控制系統方案擬採用分散型控制系統，實現控制中心遠控，站控制室自動／手動控制，裝置、子系統的就地控制等三級控制；各站場緊急停車系統、可燃氣體檢測及火災報警系統獨立設定。控制系統擬採用高階應用軟體，包括實時模擬軟體、預測決策軟體、洩漏檢測定位軟體、負荷預測軟體、儲氣調峰分析軟體、培訓及工程研究軟體、天然氣商業運營管理系統軟體、優化執行軟體等。根據實際需要，還將配置地理資訊管理系統軟體、管道執行效率分析軟體等，使西氣東輸管道的執行管理達到當今世界先進的電子管道水平。在設計中就採用了採用具有國際先進水平的管道瞬態模擬分析軟體，建立了西氣東輸管道穩態和動態模型，對整個管道系統進行模擬分析。為確定管徑、壓力和壓氣站佈置方案，設計人員對不同輸送壓力、壓比系統進行了模擬計算，對工藝系統進行優化，使系統配置壓比由1.25優化為1.45，壓縮機站由可研時的１８座減少到１０座，僅站場固定投資一項就節省投資１２億元。
從以上對數字化管道的定義來說，勝利油田還沒有一條數字化管道，從生產裝置、管理和維護手段上來講，距國內外先進水平還有相當的差距。勝利油田在自動化方面還限於單個站庫和單件自動化儀表的使用，就地控制，自動化基本上處於起步階段。在軟體應用方面，只是初步建成了地理資訊系統，錄入了一些管道的地理座標和靜態資訊，但是對生產基本沒有什麼作用。輸油管道檢漏系統在打孔盜油破壞的逼迫下，得到了大規模的研究和推廣應用，但是各系統參差不齊，還大有升級改進的必要。因此，油田的資訊工作者今後還任重道遠。