CN104504489A

CN104504489A - 一种海底油气管道的风险管理系统和方法

Info

Publication number: CN104504489A
Application number: CN201410680507.6A
Authority: CN
Inventors: 江文滨; 李磊; 林缅
Original assignee: Institute of Mechanics of CAS
Current assignee: Institute of Mechanics of CAS
Priority date: 2014-11-24
Filing date: 2014-11-24
Publication date: 2015-04-08

Abstract

本发明公开一种海底油气管道的风险管理系统,其能够存储大量数据、直观展示和查询风险值、自动生成风险评分、使用便捷、操作性强。该系统由数据存储系统、人机交互界面和后台处理模块三部分组成；数据存储系统，负责海管风险相关数据，其将相关数据分成风险要素数据、各分项风险的评分数据、所有项风险的总评分数据这三个层级，并分开存储；人机交互界面分为录入数据和数据展示两大块；后台处理模块支持自动计算风险评分；此外，后台处理模块还负责响应人机交互界面对数据存储系统的正常数据写入和调取操作。还提供了该系统采用的方法。

Description

一种海底油气管道的风险管理系统和方法

技术领域

本发明涉及海底工程结构物的风险数字化、智能化管理的技术领域，具体地涉及一种海底油气管道的风险管理系统，以及该系统采用的方法。

背景技术

海管(即海底油气管道)是海洋油气生产的生命线。海管分布在数米到数千米深的海底，受周边的海洋、地理环境变化及人类活动的影响。例如，海底沙波运移和底流冲刷造成了海管出现悬跨；渔网和抛锚导致海管保护层受损等现象。海管的安全状态直接关系着海上油气田生产及周边海洋环境的安全。一旦管道发生事故，容易造成经济和环境的损失和破坏。目前为了预防风险事件的发生，各个油气管道运营和管理部门都已经开始推广实施管道完整性管理。管道完整性管理是对油气管道运营中面临的风险要素进行识别和技术评价，制定相应的风险控制对策，不断改善识别到的不利影响因素，从而将管道运营的风险水平控制在合理的、可接受的范围内，通过监测、检测、检验等各种方式，获取与专业管理相结合的管道完整性的信息，对可能使管道失效的主要危险因素进行检测、检验，据此对管道的适应性进行评估，最终达到持续改进、减少和预防管道事故的发生、经济合理地保证管道安全运行的目的。这其中，管道风险管理是管道完整性管理的核心内容与关键环节。概括地说，管道风险管理可分解为以下三个阶段：1)各个潜在风险项(例如管线自身的腐蚀和缺陷、失去底床支撑发生悬跨导致应力集中等)的识别和数据的采集；2)对各个风险项危险程度的评价(对采集到的数据依据一定的评价标准进行打分)；3)汇总形成总评分以方便工程作业人员掌握海管的总体风险状态。

由于海管涉及的风险项众多，作业寿命长达数十年，具有海量数据量，采用传统的文件、邮件等报告方式存在诸如时效性差、容易遗漏、效率低下、出错率高、数据丢失等弊端。因此需要发展更为高效、智能的数字化管理方法。

随着计算机硬件和软件水平的不断发展，使得数字化、智能化风险管理成为可能。但是，目前没有发现有相关系统或方法能够满足这一需求。因此，我们依据海管风险管理的要求发展了本专利和发明所涉及的方法和系统。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种海底油气管道的风险管理系统,其能够存储大量与海管风险相关的数据、将评分及汇总过程自动化、具有便捷、直观的数据查询和直观展示功能。

本发明的技术解决方案是：一种海底油气管道的风险管理系统，该系统由数据存储系统、人机交互界面和后台处理模块三部分组成；

数据存储系统，负责海管风险相关数据，其将相关数据分成风险要素数据、各分项风险的评分数据、所有项风险的总评分数据这三个层级，并分开存储；

人机交互界面分为录入数据和数据展示两大块；其中录入数据支持新的风险要素数据的录入；数据展示部分支持三个层级数据所有历史数据的表单式条件查询、单个风险项评分和总评分值随时间变化曲线展示、基于WebGIS的单一时间点评分状态展示和评分状态随时间变化的动态展示；

后台处理模块支持自动计算风险评分，其根据新增的风险要素数据对应的风险项调取相应的风险评分规则进行计算得到新评分值，将新评分值写入分项风险评分数据表中，并且其根据分项风险评分数据表汇总生成新风险总评分，将新风险总评分写入风险总评分数据表中；此外，后台处理模块还负责响应人机交互界面对数据存储系统的正常数据写入和调取操作。

还提供了采用该系统的方法，包括以下步骤：

(1)由数据存储系统、人机交互界面和后台处理模块三部分组成；

(2)数据存储系统负责海管风险相关数据，其将相关数据分成风险要素数据、各分项风险的评分数据、所有项风险的总评分数据这三个层级，并分开存储；

(3)人机交互界面分为录入数据和数据展示两大块；其中录入数据支持新的风险要素数据的录入；数据展示部分支持三个层级数据所有历史数据的表单式条件查询、单个风险项评分和总评分值随时间变化曲线展示、基于WebGIS的单一时间点评分状态展示和评分状态随时间变化的动态展示；

(4)后台处理模块支持自动计算风险评分，其根据新增的风险要素数据对应的风险项调取相应的风险评分规则进行计算得到新评分值，将新评分值写入分项风险评分数据表中，并且其根据分项风险评分数据表汇总生成新风险总评分，将新风险总评分写入风险总评分数据表中；此外，后台处理模块还负责响应人机交互界面对数据存储系统的正常数据写入和调取操作。

本发明通过对风险评分数据进行分层级存储，自动计算风险评分，展示控制风险评分，从而实现了存储大量数据、直观展示和查询风险数据、自动生成风险评分、使用便捷、操作性强。

附图说明

图1示出了根据本发明的海底油气管道的风险管理方法的步骤(2)示意图。

图2示出了将海管风险相关数据分成风险要素数据、各分项风险的评分数据、所有项风险的总评分数据这三个层级的示意图。

图3示出了本发明的海底油气管道风险管理系统和方法由数据存储系统、人机交互界面和后台处理模块三部分组成的示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，一种海底油气管道的风险管理系统，该系统由数据存储系统、人机交互界面和后台处理模块三部分组成；

还提供了采用该系统的方法，包括以下步骤：

另外，总风险评分由分项风险评分汇总得到，分项评分由相应的各种风险要素根据一定的评分规则得到。数据具有从风险要素到风险评分再到总风险评分的这样一个逐级提升的层级。由于不同风险项，其数据的时间和空间分辨率可能存在差异。例如，考虑海管内压引起的风险时，整条管线内压值一般认为同一值，且在相当长的一段生产时间中保持不变；而考虑悬跨风险时不同海管段相对底床的悬空深度存在不同，其空间分辨率可高达每两个焊缝之间的海管段；考虑台风风险时，可获得1小时时间间隔的台风路径和风速数据等，对应的风险评分的时间分辨率可高达1个小时。因此，步骤(2)中对于风险要素数据、各分项风险的评分数据、所有项风险的总评分数据这三层数据中的各层数据存储时确定时间分辨率和空间分辨率：对于空间分辨率，对各层数据均取各个风险项的空间分辨率的最高值，这里对应的是两个焊缝之间的一个海管段；对于时间分辨率，各个风险要素数据取各自的时间分辨率，风险评分数据取对应的各项风险要素的时间分辨率的最高值，总风险评分数据取各个分项评分的时间分辨率的最高值。

表1

总风险评分数据存储在一个数据表(表1)中，该数据表(TOT_TABLE)具有以下4个字段：1)记录号：数据表中每个数据具有独一无二的记录号；2)时间：记录总风险评分生成的时间；3)海管段序号：标识该总风险评分所对应的海管段；4)总评分值：标识该海管段的总风险评分值。通过该表可记录沿管线的各个管段的不同时刻的总评分数据。该数据表示例如表1所示。总评分值是由各个分项的评分值得到的。对于一个海管段在同一时刻仅有一个总风险评分值，数据表中储存了各个海管段各个不同时间段的总评分值。

分项评分数据存储在一个数据表(表2)中，该数据表(ITEM_TABLE)具有以下5个字段：1)记录号：数据表中每个数据具有独一无二的记录号；2)时间：记录分项风险评分生成的时间；3)海管段序号：标识该分项评分所对应的海管段；4)风险分项序号：标识该评分值对应的风险项；5)分项评分值：标识该海管段的分项风险评分值。通过该表可记录沿管线的各个管段的不同时刻的所有分项的分项评分数据。该数据表示例如表2所示。对于一个海管段同一时刻分项评分值的个数等于评分表中风险项的数目。本发明方法可拓展到不同数目的风险项的分项评分值中。该数据表会聚了各个海管段的各个风险项的不同时间点的分项评分值。

表2

风险要素数据存储在一个数据表(表3)中，该数据表(FACTOR_TABLE)具有以下6个字段：1)记录号：数据表中每个数据具有独一无二的记录号；2)时间：记录风险要素生成的时间；3)海管段序号：标识该风险要素所对应的海管段；4)风险分项序号：标识该风险要素对应的风险项；5)风险要素序号：标识该风险要素在对应风险项的所有风险要素中的序号；6)风险要素值。通过该表可记录沿管线的各个管段的不同时刻的所有分项的所有风险要素。该数据表示例如表3所示。该数据表存储了各个海管段的各个风险项对应的各个风险要素的不同时间点的风险要素值。

表3

另外，如图1所示，步骤(4)包括以下分步骤：

(2.1)当向风险要素数据表FACTOR_TABLE中插入新的风险要素数据时，触发从风险要素到单项风险评分的计算模型，该模型根据新的风险要素数据和相同风险项的其他风险要素数据计算出新评分值NV，向分项风险评分数据表ITEM_TABLE中插入该新评分值；

(2.2)触发从分项风险评分记录汇总总风险评分的模型，该模型从分项风险评分数据表ITEM_TABLE中查找到离当前时间点最近的该分项评分值OV，在总评分数据表TOT_TABLE中搜索到离当前时间点最近的总评分值OTV，往总评分数据表中增加当前的总评分值，当前的总评分值＝OTV+NV-OV。

具体来说，风险评分计算具有实时、自动的特点。一旦风险要素数据表中增加了新数据，模块会自动根据新增数据对应的风险项调取相应的风险评分规则进行计算，将新的评分值写入分项风险评分数据表中；同时，根据分项评分的变化自动汇总生成新的风险总评分，并写入风险总评分数据表中，供人机交互界面调用。风险要素基础数据可通过风险评分展示管理模块提交更新。

这里以中国石油天然气集团公司企业标准《Q/SY 1180.3-2009管道完整性管理规范第3部分：管道风险评价导则》中介绍的风险评价导则为例说明风险评分计算过程及自动计算功能的实现。

首先介绍从风险要素到单项风险评分的计算过程，可分为两类：一类是该风险评分仅依赖于一项风险要素，如表4所示，压力试验时间风险项的评分值仅依赖于压力试验时间这一风险要素，压力试验时间大于八年则评分值为1；第二类是风险评分依赖于多项风险要素，如表5所示，泄露控制措施的评分取决于管体直径和管道的屈服应力两项风险要素，当管径大于457，屈服应力大于>60％的规定的最小屈服强度(SMYS)且未采取泄露控制措施时，评分值可高达1.0。

采用上述方法依次得到各个分项评分后进行汇总，即可得到总评分值。

表4

可选项(A_{Hydro,Time,EC})	分值
		压力试验时间<＝2yrs	0.0
2<压力试验时间<＝4yrs	0.1
		4<压力试验时间<＝6yrs	0.5
6<压力试验时间<＝8yrs	0.8
		压力试验时间>8yrs	1.0
缺省	1.0
		以上都不是	1.0

表5

另外，步骤(4)中导入风险要素数据包括录入结果写入风险要素数据表、或数据文件按照风险要素数据表的形式组织成excel文件后上传到服务器。

另外，步骤(3)中显示风险评分等级采用基于WebGIS的图形窗口，显示海管路由地理位置；显示风险评分等级通过不同颜色表示不同的风险等级；显示风险评分等级采用评分项切换控件来切换显示总风险等级或任意分项的风险等级；显示风险评分等级采用时间控件，当选中时间点后，通过时间空间切换到该时间点(当前或历史时刻)的海管评分状态。

风险评分的动态展示可分为静态演示和动态切换两个步骤。在静态演示中，对于图形界面中同一管线中，不同管段的颜色取决于其对应的Value字段值。颜色与Value字段值的范围存在一定的对应关系，该对应关系因分项评分或总评分而各异。

使用者可从评分项选择列表中选择具体的评分项(分项评分/或总评分)，响应模块随即开始根据选择项判断需要读取的数据表格，总评分对应总评分数据表，分项评分对应分项评分数据表。之后将该数据表中各个海管段离当前时刻最近的评分数据通过SQL检索语句提取得到并覆盖图形界面中管线数据文件表的Value字段，WebGIS系统即可自动更新显示的颜色样式。

动态切换通过时间控件实现。默认的时间控件显示的是当前的时间，实际使用中可根据需要切换到任一历史时刻，选择“更新显示”按钮则在上一步操作中将当前时间更改为选中的时刻，通过SQL检索语句提取较该时刻以前且最接近该时刻的评分数据，并覆盖图形界面中管线数据文件表中的Value字段，可以实现历史状态的查看。通过多个连续历史时刻的查看即可实现一段时间的评分动态演示功能。

另外，步骤(3)中导出风险评分时间曲线包括：一个输入框，用于确定关心的KP值，根据该KP值，检索海管段序号和KP值对应关系的数据表，确定该KP值对应的海管段序号；一个下拉列表，用于选择关心的分项风险项，通过检索分项风险项序号数据表后，得到对应的分项风险项序号；在获得海管段序号和分项风险项序号后，分别用SQL语句检索分项风险评分数据表和总风险评分数据表，得到该海管段的该分项分项评分和总风险评分的所有历史时刻数据，依据此两组数据，绘制两条风险评分时间曲线。

另外，步骤(3)中导出风险要素、分项评分和整体评分包括：两个文本输入框，用于输入关心管线的起点和终点KP值，根据上述数值，检索海管段序号和KP值对应关系的数据表，确定属于该范围的海管段序号集合；在导出总风险评分中，通过SQL语句检索总风险评分数据表中所有海管段序号属于该集合的记录，并将其输出；在导出分项评分和风险要素中，还有一个下拉列表空间，用于确定关心的分项风险，通过SQL语句检索分项风险评分和分项风险要素数据表中所有海管段序号属于该集合、属于关心分项风险的记录，并将其输出。

另外，步骤(3)中根据查询设置导出多风险项通过调用WebGIS的API函数获取选中的海管段，计算出对应的KP值范围，将其显示；提供4个链接，这些链接分别对应切换到导出风险要素、分项评分、整体评分、风险评分时间曲线的界面；将该KP值范围或范围中点的KP值传递给对应界面的文本框中，以实现快速查看相应内容。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种海底油气管道的风险管理系统，其特征在于：该系统由数据存储

系统、人机交互界面和后台处理模块三部分组成；

2.一种海底油气管道的风险管理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的海底油气管道的风险管理方法，其特征在于：所述步骤(1)中对于风险要素数据、各分项风险的评分数据、所有项风险的总评分数据这三层数据中的各层数据存储时确定时间分辨率和空间分辨率：对于空间分辨率，对各层数据均取各个风险项的空间分辨率的最大值；对于时间分辨率，各个风险要素数据取各自的时间分辨率，风险评分数据取对应的各项风险要素的时间分辨率的最大值，总风险评分数据取各个分项评分的时间分辨率的最大值。

4.根据权利要求3所述的海底油气管道的风险管理方法，其特征在于：所述步骤(2)包括以下分步骤：

5.根据权利要求4所述的海底油气管道的风险管理方法，其特征在于：所述步骤(3)中导入风险要素数据包括录入结果写入风险要素数据表、或数据文件按照风险要素数据表的形式组织成excel文件后上传到服务器。

6.根据权利要求5所述的海底油气管道的风险管理方法，其特征在于：所述步骤(3)中显示风险评分等级采用基于WebGIS的图形窗口，显示海管路由地理位置；显示风险评分等级通过颜色表示不同的风险等级；显示风险评分等级采用评分项切换控件来切换显示总风险等级或任意分项的风险等级；显示风险评分等级采用时间控件，当选中时间点后，通过时间空间切换到该时间点的海管评分状态。

7.根据权利要求6所述的海底油气管道的风险管理方法，其特征在于：所述步骤(3)中导出风险评分时间曲线包括：一个输入框，用于确定关心的KP值，根据该KP值，检索海管段序号和KP值对应关系的数据表，确定该KP值对应的海管段序号；一个下拉列表，用于选择关心的分项风险项，通过检索分项风险项序号数据表后，得到对应的分项风险项序号；在获得海管段序号和分项风险项序号后，分别用SQL语句检索分项风险评分数据表和总风险评分数据表，得到该海管段的该分项分项评分和总风险评分的所有历史时刻数据，依据此两组数据，绘制两条风险评分时间曲线。

8.根据权利要求7所述的海底油气管道的风险管理方法，其特征在于：所述步骤(3)中导出风险要素、分项评分和整体评分包括：两个文本输入框，用于输入关心管线的起点和终点KP值，根据上述数值，检索海管段序号和KP值对应关系的数据表，确定属于该范围的海管段序号集合；在导出总风险评分中，通过SQL语句检索总风险评分数据表中所有海管段序号属于该集合的记录，并将其输出；在导出分项评分和风险要素中，还有一个下拉列表空间，用于确定关心的分项风险，通过SQL语句检索分项风险评分和分项风险要素数据表中所有海管段序号属于该集合、属于关心分项风险的记录，并将其输出。

9.根据权利要求8所述的海底油气管道的风险管理方法，其特征在于：所述步骤(3)中根据查询设置导出多风险项通过调用WebGIS的API函数获取选中的海管段，计算出对应的KP值范围，将其显示；提供4个链接，这些链接分别对应切换到导出风险要素、分项评分、整体评分、风险评分时间曲线的界面；将该KP值范围或范围中点的KP值传递给对应界面的文本框中，以实现快速查看相应内容。