油田地面工程設(shè)計(jì)與GIS的應(yīng)用

(中國(guó)石油化工股份有限公司江漢油田分公司荊州采油廠 湖北 荊州 434000)

油田地面工程設(shè)計(jì)與GIS的應(yīng)用

任中澤

(中國(guó)石油化工股份有限公司江漢油田分公司荊州采油廠湖北荊州434000)

油田地面建設(shè)有別于一般工程項(xiàng)目，具有作業(yè)片區(qū)多、位置偏遠(yuǎn)、場(chǎng)地分散，現(xiàn)場(chǎng)施工條件復(fù)雜、設(shè)備材料運(yùn)輸不便、交叉作業(yè)多,以及野外、露天、高空作業(yè)多,不安全因素多,工期進(jìn)展等特點(diǎn)，海外項(xiàng)目還包含恐怖襲擊、疾病等特殊風(fēng)險(xiǎn)。油田輔助規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用GIS技術(shù)將專業(yè)圖形數(shù)據(jù)與地形圖數(shù)據(jù)結(jié)合，為不同專業(yè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)用戶提供協(xié)同辦公平臺(tái)。基于該系統(tǒng)，不同專業(yè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)用戶可協(xié)同設(shè)計(jì)，減少規(guī)劃設(shè)計(jì)周期，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃相關(guān)專業(yè)之間電子化資料交接、規(guī)劃圖紙的電子存檔和專題圖輸出，提高了規(guī)劃設(shè)計(jì)的及時(shí)性。

油田；工程設(shè)計(jì)；GIS的應(yīng)用

一、油田規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分為三個(gè)層面：數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、用戶層。數(shù)據(jù)層，主要是地形圖數(shù)據(jù)及油田專業(yè)數(shù)據(jù)，油田專業(yè)數(shù)據(jù)包含油氣集輸、天然氣集輸、注入水、供水、污水、排水、電力、道路等專業(yè)數(shù)據(jù)，并分不同專業(yè)井、間、站、管道、電力、道路數(shù)據(jù)進(jìn)行分層存儲(chǔ)。通過數(shù)據(jù)集中共享、數(shù)據(jù)層疊加的方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)圖屬結(jié)合，實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)多角度數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計(jì)，以達(dá)到GIS數(shù)據(jù)綜合利用的最終目的。服務(wù)層，通過WEB SERVICE服務(wù)實(shí)現(xiàn)用戶層與數(shù)據(jù)層之間的交互，接收用戶層發(fā)來的圖屬數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)請(qǐng)求、圖屬數(shù)據(jù)更新請(qǐng)求，對(duì)數(shù)據(jù)層進(jìn)行篩查操作或更新操作，并將操作結(jié)果返回用戶層。同時(shí)，避免用戶層對(duì)數(shù)據(jù)層直接操作，以保證數(shù)據(jù)層的安全性。用戶層，通過基本的GIS查詢操作，實(shí)現(xiàn)地形數(shù)據(jù)、專業(yè)數(shù)據(jù)的圖屬互查；通過數(shù)據(jù)層疊加和圖屬關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)在全專業(yè)底層數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分層進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的需求；應(yīng)用FME實(shí)現(xiàn)不同格式GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)專題圖輸出及轉(zhuǎn)換。

GIS技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、地圖學(xué)等多門學(xué)科綜合的技術(shù)。其核心是計(jì)算機(jī)科學(xué),基本技術(shù)是數(shù)據(jù)庫、地圖可視化及空間分析。因此，可以這樣定義:GIS是處理地理數(shù)據(jù)的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。概括起來GIS具有以下優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)包含了地表及地下空間基本信息,實(shí)現(xiàn)測(cè)繪與勘察信息互補(bǔ),能進(jìn)行地面、地下多種信息疊加、統(tǒng)計(jì)、提取等應(yīng)用分析；用符號(hào)直觀地表示空間地理特征；地理特征采用數(shù)字方式進(jìn)行存儲(chǔ),既節(jié)省存儲(chǔ)空間又可實(shí)現(xiàn)圖形的無極縮放；便于數(shù)據(jù)的共享,圖形的更新、存儲(chǔ)和打印。

二、GIS的應(yīng)用

油田地面工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)用GIS的方式包括四個(gè)方向，包括油田設(shè)施規(guī)劃、項(xiàng)目規(guī)劃、基礎(chǔ)功能設(shè)計(jì)、規(guī)劃圖輸出，成為提供地面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息支持的主要方式。

(一)協(xié)助功能。在設(shè)計(jì)區(qū)域的內(nèi)容規(guī)劃上，必須具備基本地理信息，而GIS提供了相應(yīng)的查詢方式。以GIS的不同功能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)操作，包括漫游、縮小、全圖、放大、以及前后視圖等功能，初步實(shí)現(xiàn)了用戶對(duì)于查看地圖信息的作用。利用線查、點(diǎn)查、框查、長(zhǎng)度測(cè)量、多邊形查、屬性查詢、面積測(cè)量等具體細(xì)化的操作功能實(shí)現(xiàn)，不僅便于圖形設(shè)計(jì)需求的基本實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)于屬性數(shù)據(jù)信息的查詢也極為精細(xì)。

(二)基礎(chǔ)作用。完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)的規(guī)劃，需要對(duì)于環(huán)境部署與范圍統(tǒng)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)建項(xiàng)目的批量放井，同時(shí)實(shí)現(xiàn)非油田線面成圖與規(guī)劃項(xiàng)目管理的功能體現(xiàn)。那么在創(chuàng)新項(xiàng)目的環(huán)境規(guī)劃上重點(diǎn)在于設(shè)置參與人員的關(guān)鍵項(xiàng)目參數(shù)，以及加載初步規(guī)劃的項(xiàng)目環(huán)境范本。那么在應(yīng)用過程中實(shí)現(xiàn)批量放井在系統(tǒng)中導(dǎo)入井位坐標(biāo)，才能夠取得在可視化界面中的查看，同時(shí)對(duì)比規(guī)劃的可實(shí)施性體現(xiàn)出規(guī)劃井位圖的模型和參考。在原有設(shè)計(jì)中呈現(xiàn)出站、間、井、管道的進(jìn)一步規(guī)劃現(xiàn)狀圖形表現(xiàn)。從而為區(qū)域劃定項(xiàng)目明確待規(guī)劃井的工作范圍。而設(shè)計(jì)人員在規(guī)劃項(xiàng)目中的系統(tǒng)信息和管理信息也能夠同步完成，包括對(duì)于規(guī)劃項(xiàng)目的應(yīng)用刪除或創(chuàng)建，再導(dǎo)入等多方面功能實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)于專業(yè)信息與地理要素的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以完成分類存儲(chǔ)。

(三)設(shè)施規(guī)劃與規(guī)劃圖輸出。實(shí)際工程項(xiàng)目的規(guī)劃中需要對(duì)于站場(chǎng)、間井、管道分布的具體規(guī)劃，而在待規(guī)劃圖與分布圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)計(jì)信息作出數(shù)據(jù)反饋，形成最終的合作協(xié)調(diào)模式，能夠明確在規(guī)劃中的多重規(guī)劃指標(biāo)，包括電力線路及管線、站位置與新建間、以及道路走向等。在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中明確了站場(chǎng)、間井、管道造價(jià)成本，同時(shí)估算出存在的投資建設(shè)成本和項(xiàng)目成本，是優(yōu)化設(shè)計(jì)方案與能力分析的主要方式。規(guī)劃圖輸出功能的應(yīng)用方式，通過實(shí)現(xiàn)Arc GIS圖形數(shù)據(jù)處理完成，再利用Micro Station、Auto CAD等圖形處理的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換完成最終輸出結(jié)果。而標(biāo)準(zhǔn)化的圖件可以滿足專題工程項(xiàng)目在定制圖規(guī)劃上的基本需求，同時(shí)具備了專題圖輸出的重要功能。

(四)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用GIS技術(shù)能夠完成在線規(guī)劃，以及成果的規(guī)劃出圖，能夠?yàn)橛吞锕芫€站場(chǎng)等設(shè)計(jì)，提供相應(yīng)的辦公協(xié)同便利，同時(shí)在推廣應(yīng)用方式中長(zhǎng)輸管道也以線規(guī)劃設(shè)計(jì)為出圖標(biāo)準(zhǔn)。為環(huán)境評(píng)價(jià)與安全方式提供了更加可靠的空間信息，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了軟件數(shù)據(jù)提供信息支持的功能方式。在新建項(xiàng)目的規(guī)劃中，管線在特殊地形地貌中的走向，需要明確新建站優(yōu)化位置，從而在減少投資的同時(shí)得到利用率的擴(kuò)大化。

三、實(shí)際應(yīng)用

地面工程專業(yè)規(guī)劃人員應(yīng)用油田輔助規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)完成了25個(gè)產(chǎn)能建設(shè)規(guī)劃和中長(zhǎng)期規(guī)劃項(xiàng)目的編制工作，在進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，可查詢到規(guī)劃范圍內(nèi)每個(gè)現(xiàn)有間、站的規(guī)劃設(shè)計(jì)能力，準(zhǔn)確地計(jì)算現(xiàn)有間、站的可利用程度，明確是否需要新建間、站。如果需要新建間、站，結(jié)合管線走向和地形地貌，確定新建間、站的最優(yōu)位置，以最大化減少投資。在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，通過查看地貌影像圖和地形數(shù)據(jù)，精確規(guī)劃管線走向，提高管線設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度，減少了現(xiàn)場(chǎng)勘查的勞動(dòng)強(qiáng)度，最大化地避免了投資浪費(fèi)。由于每個(gè)產(chǎn)能建設(shè)規(guī)劃或中長(zhǎng)期規(guī)劃項(xiàng)目都需要油氣集輸、供注水、供配電、道路、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等各專業(yè)規(guī)劃人員共同設(shè)計(jì)完成，基于油田輔助規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)，不同專業(yè)的油田規(guī)劃設(shè)計(jì)用戶可協(xié)同規(guī)劃設(shè)計(jì)，減少了規(guī)劃設(shè)計(jì)周期，實(shí)現(xiàn)了地面工程輔助規(guī)劃相關(guān)專業(yè)之間電子化資料交接，提高了規(guī)劃設(shè)計(jì)的及時(shí)性，并實(shí)現(xiàn)了規(guī)劃圖紙的電子存檔。另外，按照地面工程項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)將用戶在線進(jìn)行的規(guī)劃設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行專題圖出圖，便于規(guī)劃設(shè)計(jì)方案審核，為施工人員現(xiàn)場(chǎng)施工提供依據(jù)。

四、結(jié)語

應(yīng)用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線產(chǎn)能規(guī)劃及規(guī)劃成果出圖，為油田站場(chǎng)、管線規(guī)劃設(shè)計(jì)提供協(xié)同辦公便利，亦可推廣應(yīng)用于長(zhǎng)輸管道的在線規(guī)劃設(shè)計(jì)及出圖；同時(shí)，為安全和環(huán)境評(píng)價(jià)提供空間信息，為專業(yè)安全和環(huán)境評(píng)價(jià)軟件提供數(shù)據(jù)支持，使油田整體規(guī)劃設(shè)計(jì)、長(zhǎng)輸管道規(guī)劃設(shè)計(jì)管理邁上一個(gè)新的臺(tái)階。該系統(tǒng)是面向油田地面規(guī)劃而深入開發(fā)的一項(xiàng)應(yīng)用項(xiàng)。該系統(tǒng)的應(yīng)用,使采油一廠地面工程的管理更加科學(xué)、規(guī)范、高效,大大減輕了技術(shù)工作人員的負(fù)擔(dān),具有重要的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。主要實(shí)現(xiàn)加快了圖幅的更新速度,使圖幅能反映當(dāng)前生產(chǎn)的實(shí)際情況,提供完整、準(zhǔn)確的圖幅資料。提供快速、方便的圖幅保存與查找方法,便于各個(gè)系統(tǒng)的查詢、調(diào)度、指揮和管理。提供油田生產(chǎn)所需的各種報(bào)表的查詢與打印。

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任中澤(1968-)，男，漢族，助理工程，中國(guó)石油化工股份有限公司江漢油田分公司荊州采油廠。