[发明专利]原油管道凝管概率定量评价方法有效
申请号: | 201110380216.1 | 申请日: | 2011-11-25 |
公开(公告)号: | CN103136701B | 公开(公告)日: | 2017-07-14 |
发明(设计)人: | 苗青;姜保良;徐波;兰浩;王龙;闫峰;李其抚;薛向东;康阳 | 申请(专利权)人: | 中国石油天然气股份有限公司 |
主分类号: | G06Q50/00 | 分类号: | G06Q50/00 |
代理公司: | 北京三友知识产权代理有限公司11127 | 代理人: | 汤在彦 |
地址: | 100007 北京市*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 原油 管道 概率 定量 评价 方法 | ||
技术领域
本发明是一种原油管道凝管概率定量评价方法,涉及管道系统技术领域。
背景技术
含蜡原油管道的最终极限状态之一就是熟知的凝管状态,这是管道运行中需要尽力避免的,带来的生产损失也最大。一般,出现这种极限状态的主要原因是在管道计划、尤其是事故性停输后,启动过程失败导致的凝管。目前判断管道是否凝管的通用做法是依照管道的当前进站温度,根据周边环境情况,考虑给定的停输时间内,原油温度是否大于其凝点。这种做法虽简单易用,但科学性不强。首先,该方法没有考虑到管道运行工艺参数的不确定性,例如地温实际是波动的;其次,简单用凝点的指标并不科学,用启动时所需压力是否大于管道的最大允许操作压力显然要更客观。
发明内容
本发明的目的是发明一种基于确定性和不确定性方法的可靠、准确的原油管道凝管概率定量评价方法。
管道实际生产运行中,其输量、出站温度、稳态运行总传热系数、管道埋深、管道埋深处地温、土壤导热系数等均具有不确定性,评价以实际生产报表为基础,考虑了这些因素的不确定性。评价所涉及到的计算参数的自动提取分析由软件来完成,如输量,压力,进站温度,出站温度等,并对这些数据的准确性进行校核。
本发明提出的原油管道凝管定量评价方法,主要流程如图1所示:
1)安全性影响因素的自动化提取及分析;
2)影响因素的数据分布性规律统计;
3)确定性停输再启动压力计算;
4)评价次数的设定及参数的随机取样;
5)不确定性停输再启动压力的计算;
6)统计管道再启动失败的计算次数;
7)计算结果的得出(管道凝管概率);
8)是否满足可接受失效判断;
9)若不满足,则调整流动保障方案后,转2)影响因素的数据分布性规律统计;
若满足,则提交流动保障整体方案。
管道实际生产运行中,其输量、出站温度、稳态运行总传热系数、管道埋深、管道埋深处地温、土壤导热系数等均具有不确定性,评价以实际生产报表为基础,考虑了这些因素的不确定性。评价所涉及到的计算参数的自动提取分析由软件来完成,如输量,压力,进站温度,出站温度等,并对这些数据的准确性进行校核。凝管概率定义如下:
对于一个给定的极限状态,概率分析包含广义随机载荷S和广义随机抗力R的模型。对应的极限状态函数可以一般性地表示成如下的形式:
g(x)=R-S(1)
显然,当g(x)<0标志着失效。
定义失效概率如下:
式中,x是随机变量矢量;fx(x)是联合概率密度函数。
对于原油管道停输再启动问题,定义载荷S即为管道最小启动压力,取抗力R为管道最大允许操作压力(MAOP),Pf即为凝管概率。
所述数据分布性概率统计和校核是:
根据ISO 16708,对定量评价管道采集的生产运行数据进行不确定性和取值分析。以管输过程中管道流量数据分布规律为例,针对某东部管道选取了三个月份流量计统计的流量数据。结果如下:
表1 管道输量数据的统计规律
表1的结果显示,输量数据的峰度接近于3,偏差接近于0,可认为服从正态分布规律。其它流动安全影响因素的不确定性分析过程如上。
所述确定性停输再启动压力计算是:
如前文所述,本评价方法基于二级评价架构,第一级架构在不考虑生产运行状况波动的情况下,为满足现场的需求,以确定性方法评估现有生产运行条件的安全性,若不安全,将根据结果采取流动保障措施。确定性工况一般为现场给定的生产数据。
所述评价次数的设定及参数的随机取样是:
完成了体系一级构架中的确定性分析之后,就可以进行大规模的概率取样,取样次数默认为10000次,生产运行参数每次取样时由其分布规律函数生成相应的数值,但必须设定生产运行参数的上下界。原因在于分布规律函数生成的是符合数学分布规律的数值,但并不必然具有物理意义。在没有生产现场指定的情况下,系统默认的上下界如下,输量在其均值加减3倍方差之间,进出站温度在0℃-90℃之间,地温在-20℃-50℃之间。
所述不确定性停输再启动压力计算和启动失败次数计算是:
不确定性停输再启动压力计算是根据已经设定的评价次数,和每个评价次数生成的生产运行参数来分析凝管是否发生。如启动失败发生则记录为1,不发生则记录0。评价完成后则可记录总的停输再启动失败的次数。
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