[发明专利]原油管道凝管概率定量评价方法

说明书

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；f_x(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。