基于智能内检测的腐蚀海底管道剩余寿命评估

腐蚀是海底管道最常见的失效形式。本文以渤海某海底管道为例,介绍了基于多次智能内检测的腐蚀海底管道剩余强度和剩余寿命评估,对管道腐蚀原因进行了分析,对生产运行和检测提出了切实可行的建议,可有效指导油田生产。     

基于输送要求的腐蚀海底管道合于使用评估探讨

为了保证海底管道的安全性、可靠性和完整性,本文在综合考虑海底管道工艺输送、腐蚀评估及结构评估等方面的基础上,介绍在役腐蚀海底管道的合于使用评估策略,为海底管道安全输送提供决策依据。     

腐蚀海底管道可靠性分析

为了计算海底管道在腐蚀作用下的可靠性,研究了海底管道在正常服役阶段可能受到的荷载作用,包括内压、温度、弯曲、覆土、地震作用和残余应力作用。基于Monte Carlo方法结合算例,计算了腐蚀海底管道在这些作用下的可靠性,得到了失效概率随时间的变化曲线。同时,研究了这6种作用对腐蚀海底管道的影响,描述了各种作用对腐蚀海底管道的影响程度。从影响腐蚀海底管道失效概率的角度,定义了参数灵敏性指标,对海底管道设计中经常涉及的参数如操作压力、管道半径、管壁厚度和管线埋设深度等进行了灵敏性分析,讨论了其变化对管线失效概率的影响,为实际工程中对腐蚀海底管道进行可靠性分析提供了参考。     

随机有限元法在海底管道可靠度中的应用

由于管道参数如管径、壁厚、运行压力等具有一定的随机性,因此基于可靠性的安全评价方法比基于设计系数的安全评价方法更加合理。在现有的规范中,管道失效压力的计算公式均只考虑了内压载荷,因此在计算海底管道的可靠度时具有一定的局限性,为此引入随机有限元的计算方法,并介绍了适用于海底管道的目标可靠度取值。计算了不同深度海底管道的可靠度以及临界状态含有腐蚀缺陷海底管道的可靠度,当管道腐蚀缺陷超过5 mm时,管道的可靠度将小于目标可靠度,此时可以调整操作压力或者降低压力的波动系数来提高管道的可靠度,保证管道的安全运行,此计算方法为今后海底管道的安全评估提供了一定的参考依据。     

基于大数据的海底管道腐蚀规律研究

为了减少和避免海底管道发生腐蚀失效事故,提高海底管道的安全运行能力,提出了一种基于支持向量机(SVM)和关联(Apriori)算法的腐蚀规律研究方法。采用SVM拟合腐蚀尺寸数据,得到腐蚀类型预测模型,采用Apriori算法挖掘海底管道腐蚀点的腐蚀类型、时钟方向、位置等级等数据之间的强关联规则,并将挖掘结果可视化处理,研究海底管道沿线腐蚀的分布规律和尺寸特征。     

海底管道腐蚀缺陷评价方法的对比与应用

随着我国海洋油气田的开发,海底输送石油天然气管道的腐蚀问题越来越突出,一旦发生海底腐蚀管道失效事故,将影响整个油气管道运输的生产运营,并给国家造成重大的经济损失。开展海洋油气管道腐蚀失效分析,对保障管道的安全运行具有十分重大的意义。国际上通用的管道腐蚀失效分析方法众多,各有优劣,如何正确选择适当的分析方法是管道完整性评价的一个难点。在查阅国内外文献的基础上,总结评估海底腐蚀管道剩余强度的几种方法,并对ASME B31G、DNV-RP-F101 PART A、DNV-RP-F101 PART B和有限元法(FEA)四种方法进行理论分析和实例对比。通过分析得出各种方法的相对保守程度和适用性,主要结论有:ASME B31G的结果保守程度最高,DNV-RP-F101 PART A和有限元法次之,并且二者结果一致性较高,DNV-RP-F101 PART B结果保守程度最低;在适用性方面,DNV-RP-F101PART B所需数据最少,ASME B31G次之,而DNV-RP-F101 PART A在管道基础数据和缺陷数据的基础上,还需要得到检测工具种类、缺陷尺寸精确度、置信区间和管道目标安全等级等数据。     

海底管道腐蚀速率预测及计算分析

为了监测海底管道腐蚀状态，预测管线腐蚀速率，评估管道强度变化情况，通过海底管道腐蚀产物的检测分析，指出海管内部发生气体腐蚀。结合超声导波检测、测厚抽查等方法，通过对腐蚀缺陷进行统计分析，得出海底管道剩余壁厚、腐蚀深度范围等数据，并采用OLGA 7.1软件建立海底管道腐蚀预测模型，计算分析出海底管道的腐蚀速率。结果表明:海管内部结垢后易发生垢下腐蚀，海底管道腐蚀深度为0~6.9 mm，腐蚀速率为0.015~0.022 mm/a，腐蚀速率在管道高程上升段变小、高程下降段变大。研究成果可为海底管道监测与维护提供依据。     

基于ANSYS Workbench有限元法的外腐蚀管道失效压力研究

为确定管道的服役状况、保证管道安全运行、延长管道总体使用寿命以及科学指导管道安全生产管理,需要对管道剩余强度进行准确评估。借助ANSYS Workbench软件,模拟了含有矩形、球形、圆柱形外腐蚀缺陷管道的等效应力,分析了缺陷尺寸对管道失效压力的影响规律。结果表明,不论管道外腐蚀缺陷形状如何,缺陷深度增加均会明显降低失效压力;矩形外腐蚀缺陷的轴向长度、圆柱形外腐蚀缺陷的长度均与失效压力大小呈负相关;矩形外腐蚀缺陷周向长度、球形外腐蚀缺陷半径均对失效压力影响不明显;圆柱形外腐蚀缺陷的半径与失效压力呈正相关。     

海底管道系统失效故障树的建立及定性分析

受自然环境、管道腐蚀、第三方破坏及管理不善等因素的影响,海底管道系统在铺设及运行过程中常常会失效。文中以海底管道穿孔、凝管、断裂和设备故障等主要失效形式为顶事件建立了海底管道系统失效故障树,通过系统的定性分析得到了海底管道系统失效故障树的37个一阶最小割集,进而确定了影响海底管道系统失效的4项主要因素,并针对这些主要因素提出了相应的解决问题的措施。     

基于遗传算法SVM的海洋环境腐蚀速率预测

建立海洋环境腐蚀速率预测模型,为深海海底管道腐蚀失效风险预测提供参考,构建管道腐蚀失效预警体系。以海洋挂片腐蚀速率测量试验数据作为支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的训练样本,SVM的关键参数经过遗传算法优化,从而解决BP神经网络等机器学习方法需要大量训练样本的问题。基于遗传算法SVM的海洋环境腐蚀速率预测模型,与人工神经网络腐蚀速率预测模型对比,可以有效降低预测误差,为深海海底管道腐蚀失效风险预测提供更为可靠的腐蚀缺陷几何参数数据,为海底管道风险预警体系的建立提供准确的数据参考依据。通过实例计算与试验数据的对比验证,证明该方法的适用性和可靠性。     

海底管道腐蚀模型对比研究

文章研究了不同腐蚀模型对海底腐蚀管道可靠性计算结果的影响。基于最大腐蚀深度建立了腐蚀管道失效的极限状态方程,将幂函数腐蚀模型和指数函数腐蚀模型引入到腐蚀管道的可靠性研究中,并与线性腐蚀模型进行对比研究,得到腐蚀模型对腐蚀管道可靠性计算的影响曲线。根据对比腐蚀模型的优缺点和可靠性计算结果,推荐幂函数模型用于腐蚀管道可靠性计算。     

海底管道损伤悬跨段磁记忆检测研究

海底管道是保障海上油气田持续开发的重要运输手段,海底管道在生产运行过程中容易受到腐蚀及外力作用产生缺陷而导致失效,因此定期对海底管道进行内检测是保障管道安全运行的必然需求.鉴于此,对试验管道损伤部位进行了力磁耦合仿真,仿真结果显示在管道的受力部位产生了磁场强度的变化.又以磁记忆检测技术为基础并结合已有的管道漏磁内检测技...     

天然气海管半定量风险评价方法研究与应用

天然气海管在实际运行过程中存在着诸多不利于管道安全运行的潜在风险,如第三方破坏、管道悬空、管道移位等。因此,需对天然气海管开展风险评价,识别出高风险管段,进而采取针对性的风险管控措施。基于半定量风险评价原理,研究适用于天然气海管的风险评价模型及风险评价指标,并以东海TWT-CEP至宁波终端天然气海底管道作为目标管道实施应用,揭示该管道的相对风险等级及相对风险排序。风险评价结果表明,该管道总体相对风险较小,但有5段约13 km管段位于中等风险区,需加强风险管控。该半定量风险评价方法有较好的操作性和可靠性,可应用于后续海底管道的风险评价,对实现天然气海管风险分级管理具有实际意义。     

海底腐蚀管道剩余强度评估方法对比

为了准确评估海底腐蚀油气管道的剩余强度,对目前常用的5种海底管道腐蚀强度评估方法,即ASME-B31G 标准、管道腐蚀准则方法（PCORRC）、DNV-RP-F101标准、API 579准则和有限元分析方法的评估原理、适用范围以及相互之间的异同点进行了对比,从而优选出更合理准确的剩余强度评估方法。分析结果表明,有限元分析方法不但考虑到了管道内缺陷之间的相互作用对评估结果的影响,还考虑到了缺陷形状和尺寸对评估结果的影响以及管道外界载荷的影响,且评估过程不需要近似公式,评估环境与实际环境类似,所以评估结果的准确性较高,未来应加强有限元分析方法的使用。     

具有裂纹损伤的海底管道断裂评估及其软件开发

海底管道是海洋石油开发的重要设施之一 ,对其进行断裂安全评估是非常重要的。介绍结构失效评估图 (FAD)技术 ,并详细介绍BS 791 0 :1 999规范中 3个不同等级的断裂评估方法 ,以及依据该规范编写的海底管道焊缝修复评估软件系统。采用管道焊缝修复评估软件系统 ,能够对不同受力状态下的含焊接裂纹管道进行断裂评估 ,得到管道环向任何位置的极限裂纹长度。     

材料在酸性气田服役中失效的分析评价技术

酸性气田由于工况复杂、腐蚀环境差异较大,服役的管线和设备材料易发生不同形式的失效,例如地面管线破裂、井下油管穿孔、井口阀门内漏等,这就迫切需要分析管线和设备的失效原因,并提出有针对性的应对措施,为下一步腐蚀控制措施的制定提供技术支撑。建立了酸性气田用材料失效评价方法,对不同典型管线和设备的失效案例进行分析,最终形成酸性气田管线和设备失效评价技术。     

基于ANSYS分析的带腐蚀海底管道强度计算

采用ANSYS有限元数值计算与理论计算相结合的方法对带腐蚀海底管道进行强度计算,并对比不同腐蚀深度、长宽比以及2个腐蚀坑的不同排列方式和间距对最大应力的影响,得出：腐蚀深度是最关键的因素,腐蚀越深、长宽比越大,腐蚀造成的应力放大现象越明显;当2个腐蚀坑超过某临界间距时,可忽略腐蚀坑之间的相互影响;管道发生屈服之前的临界间距大于管道发生屈服之后的间距。对浅海海域某条海管进行强度分析,得出仅考虑均匀腐蚀计算不够精确,还应考虑腐蚀产生的应力集中现象。研究内容可为今后带腐蚀海管的强度校核提供指导借鉴。     

天然气输气管道环境风险评价

结合川、渝天然气输气管线情况,对输气管道环境风险评价方法进行了介绍和讨论.据资料调查分析,输气管道事故主要来自于腐蚀、管材及施工缺陷.统计结果表明,天然气输气管道事故发生概率约为3.21次/103千米*年.     

腐蚀作用下城市埋地燃气管道的失效概率分析

失效概率确定是管道定量风险评价的核心内容。为此,针对城市燃气输配管道特点,通过建立管道失效概率模型,利用可靠性理论得出了腐蚀作用下城市埋地燃气管道失效概率随服役年限的变化情况,并对影响管道失效概率的随机参数进行了分析。结果表明:在管道投入运行初期,腐蚀对管道失效概率的影响较小,其余参数的相对影响随工作压力大小而变化,当工作压力小于2.5 MPa时,竖直荷载是影响城市埋地燃气管道失效概率的最主要因素;随着工作压力的增加,竖直荷载影响失效概率的重要性逐渐下降,材料屈服强度、管道壁厚的重要性逐渐增加,而工作压力的重要性显著增加;当工作压力达到4.0 MPa时,对管道失效概率影响较大的因素为材料屈服强度、工作压力、竖直荷载和管道壁厚等;随着管道服役年限的增加,腐蚀对失效概率的影响增大并逐渐占据主导地位,在管道运行后期,影响管道失效概率的主要参数是腐蚀指数、腐蚀乘子和工作压力。