[发明专利]一种油气田地面管道内腐蚀风险评价方法

权利要求书

1.一种油气田地面管道内腐蚀风险评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：油气田区块划分

a.高含H₂S区块，为管道介质中H₂S含量≥5000mg/m³且CO₂含量3.0mol％的区块；

b.高含CO₂区块，管道介质中CO₂含量≥3.0mol％且H₂S含量5000mg/m³的区块；

c.低酸性区块，管道介质中H₂S含量5000mg/m³且CO₂含量3.0mol％的区块；

d.高酸性区块，管道介质中H₂S含量≥5000mg/m³且CO₂含量≥3.0mol％的区块；

步骤2：腐蚀速率预测

收集各区块管道中的腐蚀影响因素，包括流体介质的因素和运行工况的因素，以及与其相对应的现场检测的腐蚀速率v；根据收集的各区块管道的腐蚀影响因素进行腐蚀速率预测，建立不同区块的管道腐蚀速率预测模型；

步骤3：泄漏后果分级

对管道失效后的环境破坏风险和生命安全风险进行量值表征，分别对介质的影响、硫化氢的影响和人口数量的影响取系数，得到失效后果Ψ为：

Ψ＝ξ_介质·ξ_硫化氢·ξ_人口数 (1)

其中，ξ_介质为管道中介质及周围环境的影响系数，ξ_硫化氢为管道中硫化氢影响系数，ξ_人口数为管道周围居民的人口数量影响系数；

当原油管道穿越沙土环境时，ξ_介质为1，沙土环境为戈壁或沙漠；当原油管道穿越敏感环境时，ξ_介质为1.5，敏感环境为水域或树林；当原油管道穿越农田或牧场环境时，ξ_介质为2；天然气管道的ξ_介质为1；

当管道中硫化氢含量≤500mg/m³时，ξ_硫化氢为1；当管道中硫化氢含量在500～5000mg/m³之间时，ξ_硫化氢为1.5；当管道中硫化氢含量≥5000mg/m³时，ξ_硫化氢为2；

当人口数量≤15户时，ξ_人口数为1；当人口数量在15～100户之间时，ξ_人口数为1.5；当人口数量≥100户时，ξ_人口数为2；

步骤4：腐蚀风险评价

腐蚀风险度R根据公式(2)进行评价：

腐蚀风险度R＝可能性L×严重性S (2)

腐蚀风险发生的可能性L根据管道腐蚀速率v得到，根据标准NACE RP 0775-2005《油、气田生产中腐蚀挂片的准备、安装、分析以及试验数据的解释》：

当v＜0.0254mm/a时，为1级；

当0.0254mm/a≤v＜0.125mm/a时，为2级；

当0.125mm/a≤v＜0.254mm/a时，为3级；

当v＞0.254mm/a时，为4级；

失效后果的严重性S根据输送介质、H₂S含量以及人口数量得到：

当Ψ≤1.5时，为1级；

当1.5＜Ψ≤3时，为2级；

当3＜Ψ≤4.5时，为3级；

当4.5＜Ψ≤6时，为4级；

当Ψ＝8时，为5级。

2.根据权利要求1所述的油气田地面管道内腐蚀风险评价方法，其特征在于，步骤2中，流体介质的因素包括H₂S含量、CO₂含量以及Cl^-含量；运行工况的因素包括温度、压力以及流速。

3.根据权利要求1所述的油气田地面管道内腐蚀风险评价方法，其特征在于，步骤2中，腐蚀速率预测方法具体如下：

预测算法包括输入层、隐含层和输出层，各层间通过权值相连接；

其中，输入向量X＝[x₁,x₂,x₃,...,x_n]，x_i表示第i组管道数据的输入；x_il表示第i组管道数据的第l个腐蚀影响因素；输出向量Y＝[y₁,y₂,y₃,...,y_m]，y_i表示第i个腐蚀速率的输出；o_j表示隐含层阈值，o_k表示输出层阈值；

步骤2-1：初始化算法

设置w_ij和w_jk的初始连接权值，初始连接权值是在(-1，1)区间随机选取的非零值，同时给定计算精度值ε＝10⁵；w_ij表示输入层到隐含层的权值，w_jk表示隐含层到输出层的权值；

步骤2-2：指定输入数据和输出数据，计算输出

当q＝1,2,3,...,l时，设第q组数据输入x_q＝[x_1q,x_2q,x_3q,...,x_nq]，期望输出d_q＝[d_1q,d_2q,d_3q,...,d_mq]，则节点i在第q组数据输入时的实际输出y_iq为：

式中，w_ij(t)是输入层到隐藏层经t次调整的权值；I_jq是在第q组样本输入时节点i的第j个输入；

步骤2-3：计算目标函数

设在第q组样本输入时网络的目标函数为E_q，则

式中，y_kq(t)是在第q组数据输入时经t次权值调整后算法的输出；k是输出层第k个节点；

步骤2-4：总目标函数J(t)

作为对计算过程的评价，若：

J(t)≤ε (6)

结束，否则进行下一步；

步骤2-5：反向传播计算

根据J由输出层按梯度下降法反向计算并逐层调整权值，步长η取常值，由式得节点j到节点i的经t+1次调整的权值：

具体方法如下：

设

设式中δ_iq是第q组数据输入时第i个节点的状态x_iq对E_q的灵敏度；

由式(7)和式(8)可得：

当i＝k时，即i为输出节点，由式(4)和式(8)得：

将式(9)代入式(8)，则

当i≠k时，即i不是输出节点，此时式(9)为

其中：

式中，m₁是节点i下一层的第j个节点；I*_jq是第q组数据输入时节点m₁的第j个输入；

当i＝j时，y_jq＝I*_jq时，将式(13)和式(14)代入式(8)中，则有：