[发明专利]基于TV-HSMM的海底油气管道剩余寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种基于TV‑HSMM的海底油气管道剩余寿命预测方法，包括以下步骤：将海底油气管道的性能退化过程分为平稳退化阶段、均匀退化阶段及加速退化阶段，计算平稳退化阶段、均匀退化阶段及加速退化阶段的状态转移概率，得TV‑HSMM中参数的重估公式，然后以此计算油气管道在退化状态t时刻的故障条件概率φ及基于TV‑HSMM的油气管道在退化状态i时的剩余寿命该方法能够准确预测油气管道的剩余寿命。

技术领域

本发明属于海底油气管道输送技术领域，涉及一种基于TV-HSMM的海底油气管道剩余寿命预测方法。

背景技术

石油和天然气是地球赋予人类的宝贵财富，在工业发展中发挥了巨大作用。随着近年海洋能源的大力开采，作为承载油气运输的海底管道作用逐渐凸显。它具有运输量大、密闭安全、便于管理、易于实现、远程集中监控等诸多优点。但由于海底管道敷设环境复杂、管道敷设量增大、管道服役时间过长等众多原因，其失效事故频繁发生，引起社会各界广泛关注，若不及时管理，将对海洋安全造成巨大隐患。故对其服役年限的剩余寿命预测成为确保油气管道安全平稳运行的重中之重。其中海底油气管道的剩余寿命研究是风险评估的重要组成部分，海底管道服役寿命缩短指由于化学腐蚀、外力冲击、海流冲刷、沉积物液化产生的浮力破坏等一系列损伤导致管道发生穿管、断管等安全风险事故从而影响其安全运行，而腐蚀是油气管道寿命缩短、泄露事故频发的主要原因，一旦发生泄漏，将严重危害海洋环境和人员安全。据美国国家会计总局2000年5月的一份管线安全报告，1989-1998年管道事故数量每年增加4％，造成226人死亡。因此，对油气管道进行失效风险评估具有十分重要的意义。

为了准确预测海底管道的剩余寿命，国内外许多学者做了许多工作。Teixeira、Caley等运用一阶可靠性方法(FORM)和蒙特卡洛(MCMC)模拟分析内压作用对海底腐蚀管道的可靠性，并进行剩余寿命预测。Singh和Markeset提供了一种混合方法，通过使用2D模糊蒙特卡洛(MCMC)模拟方法来计算内部压力下腐蚀管道失效的可能性。Arash Mehrjou等研究贝叶斯随机过程模型在可靠性中的应用及与贝叶斯更新方法相结合的管道监测与维修策略研究。帅健等将影响管线剩余寿命的各种因素看成是分布各异的随机变量，建立了预测管线失效的概率数学模型。祝效华等通过建立三维力学模型预测套管剩余寿命。骆正山将Frechet分布与马尔科夫链结合预测海底石油管道的腐蚀剩余寿命。这些研究虽成功预测出油气管道的剩余寿命，但油气管道由于所处海底，物理环境复杂，随着时间的推移，其损耗具有不可观测性等特点，但这些特点在以上研究中均没有纳入研究范围，导致以上模型的预测精度有较大误差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于TV-HSMM的海底油气管道剩余寿命预测方法，该方法能够准确预测油气管道的剩余寿命。

为达到上述目的，本发明所述的基于TV-HSMM的海底油气管道剩余寿命预测方法包括以下步骤：

将海底油气管道的性能退化过程分为平稳退化阶段、均匀退化阶段及加速退化阶段，计算平稳退化阶段、均匀退化阶段及加速退化阶段的状态转移概率，则TV-HSMM中参数的重估公式为：