?
基于貝葉斯網(wǎng)絡模型的管道內(nèi)部腐蝕評估方法
隨著加拿大石油和天然氣行業(yè)的快速發(fā)展,管道基礎設施也越來越多,這樣會大大增加經(jīng)營和管理的復雜度。在生產(chǎn)初始階段,石油和天然氣管道完整性的主要威脅是內(nèi)部腐蝕。盡管腐蝕監(jiān)測技術不斷改進,但是內(nèi)部腐蝕仍然是管道故障的一個重要原因。例如:根據(jù)阿爾伯塔能源監(jiān)管機構(gòu)報告(AER,2013年),1990年至2012年,超過9000例的管道泄漏原因是內(nèi)部腐蝕,占所有泄漏的54.8%。美國石油和天然氣公司每年花費10.52億美元用于減輕內(nèi)部腐蝕。因此,有必要改善管道內(nèi)部腐蝕的評估方法。
BBN是一種基于概率推理的數(shù)學模型,允許以隨機的方式給出變量之間因果關系的分析框架,對于解決復雜因素不確定性和關聯(lián)性引起的工程問題有很大的優(yōu)勢,在結(jié)構(gòu)可靠度分析等多個領域中獲得廣泛應用。
不列顛哥倫比亞大學基于貝葉斯網(wǎng)絡模型(BBN)建立了石油和天然氣管道內(nèi)部腐蝕評估方法。該模型模擬了低碳鋼,二氧化碳和硫化氫相互作用的腐蝕機理。集成了腐蝕模型和兩個失效壓力模型來量化失效的概率,進行敏感性分析,以評估各個參數(shù)對內(nèi)部腐蝕的不同影響。
這項研究的主要目的是建立分析模型(基于系統(tǒng)的物理性質(zhì)),形成油氣管道內(nèi)部腐蝕的評估方法,目前確定44種不同的因素與管道腐蝕深度和相關的失效性。不同的預測模型建模結(jié)果往往與實際現(xiàn)場數(shù)據(jù)不一致。使用BNN模型來預測輸出參數(shù)可以有效的避免不確定的輸入數(shù)據(jù)引起的誤差。此外,BBN模型可用于估算腐蝕傳播和失效的時間,可診斷分析內(nèi)部腐蝕的原因。
模型敏感性分析表明,模擬結(jié)果得出的腐蝕缺陷的失效概率主要受操作壓力、腐蝕缺陷的深度、以及腐蝕速率的影響。其中腐蝕速率與流體的pH值、含水率、二氧化碳和硫化氫的濃度以及腐蝕抑制劑的效率有關。
通過在美國哥倫比亞省某原油管道上的試驗證明,貝葉斯網(wǎng)絡模型的影響因素邏輯關系分析框架有利于提高管道腐蝕模擬精度,合理運用BBN模型可以優(yōu)化腐蝕防護程序和管道維護策略。另外,該模型未來可以用于預測管道安全操作壓力,為提高管道完整性管理提供技術支持。
吳超 編譯自Journal of Loss Prevention in the Process Industries, March 01, 2016