[发明专利]一种海底混输管道腐蚀速率预测方法

说明书

本发明公开了一种海底混输管道腐蚀速率预测方法，包括以下步骤：1)不等时间间距测量海底混输管道的腐蚀速率检测值序列X⁽⁰⁾；2)根据步骤1)得到的海底混输管道的腐蚀速率检测值序列X⁽⁰⁾构建用于海底混输管道腐蚀速率预测的ARIMA模型及NEGM(1,1,τ)模型；3)将ARIMA模型和NEGM(1,1,τ)模型分别利用等权重法、灰色关联度准则及误差平方和最小准则建立三个组合预测模型；4)根据均方根误差RMSE、平均相对误差AARD及平均误差MAPE对步骤3)建立的三个组合预测模型进行性能评估，并选择性能最优的组合预测模型，然后利用性能最优的组合预测模型进行海底混输管道腐蚀速率的预测，该方法能够通过组合预测海底混输管道腐蚀速率，并且预测精度较高。

技术领域

本发明属于海底油气管道输送技术领域，涉及一种海底混输管道腐蚀速率预测方法。

背景技术

海底管道作为海上油气输送的“生命线”，与陆地管道相比，海底管道面临的环境更加复杂，随着海洋资源的不断被开发，海洋油气开发已经从浅海延伸到3000m多的深海，这更是加大了海底管道的腐蚀和泄漏的风险，一旦管道发生泄漏事故，将会造成巨大的经济损失。其中，混输管道作为海底管道系统的重要组成部分，其输送的介质不仅包括油、气，很多情况下还掺杂着水和砂，这就加快了管道的腐蚀速度。因此，对海底混输管道进行腐蚀速率预测，掌握其腐蚀趋势具有重要意义。

为了准确把握海底管道腐蚀速率的变化趋势，国内外许多学者做了许多工作。NMNoor等采用半概率预测方法，对含有腐蚀缺陷的海底管道剩余强度进行预测。谭开忍等建立了基于非等间距GM(1,1)海底管道剩余寿命预测模型，拓宽了传统GM(1,1)的使用范围。姜峰等针对传统GM(1,1)模型中新信息利用不完全的问题，提出以x⁽¹⁾(k_n)为建模初始值对某海洋立管剩余寿命进行预测。上述研究虽取得了一定的成果，但由于影响海底管道腐蚀的因素众多且关系错综复杂，使得单一预测模型的缺陷逐渐显现出来。其次，不同的预测方法由于自身的优缺点，对于原始数据的利用是存在差异的，不同的预测模型利用的数据角度不同使之利用的数据信息也不尽相同，不同预测模型之间相互补充的关系使得组合模型在预测方面得到了关注。如Cui J等采用变权组合模型，结合MGM(1,n)模型和LSSVM模型，实现了航空发电机寿命的预测。Camelo等分别结合ARIMAX、HW与ANN，形成相应的组合模型，较单一预测模型来说，提高了预测精度。

虽然组合模型广泛应用于其他领域，但在管道腐蚀预测领域并不多见，因此寻求一些组合预测方法来提高海底混输管道腐蚀速率的预测精度至关重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种海底混输管道腐蚀速率预测方法，该方法能够通过组合预测海底混输管道腐蚀速率，并且预测精度较高。

为达到上述目的，本发明所述的海底混输管道腐蚀速率预测方法包括以下步骤：

1)不等时间间距测量海底混输管道的腐蚀速率检测值序列X⁽⁰⁾，X⁽⁰⁾＝{x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),...,x⁽⁰⁾(n)}，x⁽⁰⁾(k)表示序号为k时管道腐蚀速率的检测值；

2)根据步骤1)得到的海底混输管道的腐蚀速率检测值序列X⁽⁰⁾构建用于海底混输管道腐蚀速率预测的ARIMA模型及NEGM(1,1,τ)模型；

3)将ARIMA模型和NEGM(1,1,τ)模型分别利用等权重法、灰色关联度准则及误差平方和最小准则建立三个组合预测模型；

4)根据均方根误差RMSE、平均相对误差AARD及平均误差MAPE对步骤3)建立的三个组合预测模型进行性能评估，并选择性能最优的组合预测模型，然后利用性能最优的组合预测模型进行海底混输管道腐蚀速率的预测。