?

基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)設(shè)施也越來越多，這樣會大大增加經(jīng)營和管理的復(fù)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(shù)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(xué)模型，允許以隨機的方式給出變量之間因果關(guān)系的分析框架，對于解決復(fù)雜因素不確定性和關(guān)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(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。

不列顛哥倫比亞大學(xué)基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)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(guān)的失效性。不同的預(yù)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(yù)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(guān)。

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(luò)模型的影響因素邏輯關(guān)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(yù)測管道安全操作壓力，為提高管道完整性管理提供技術(shù)支持。

吳超 編譯自Journal of Loss Prevention in the Process Industries, March 01, 2016