【摘要】：石油天然氣能源是重要的戰(zhàn)略資源,關系著國民經(jīng)濟與國家安全。隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展,對石油天然氣資源的需求也逐年提高,海洋油氣資源的開發(fā)利用也呈逐年上升的趨向。隨著海上油氣田開發(fā)的繼續(xù),以及地質勘探初期不確定性因素的存在,作為海上石油重要運輸方式的海底管道在達到設計壽命之后,由于邊際油田的發(fā)現(xiàn),往往需要延長其使用壽命,管線不可避免的進入老齡化階段。因此,對延壽期老齡海底管道進行安全分析,既可保障國內(nèi)老齡海底管道安全運行,又可避免因管道失效造成的經(jīng)濟損失和環(huán)境污染。本文結合海底管道老齡化的實際狀況,以海洋工程、可靠性工程、貝葉斯理論、完整性管理理論和有限元模擬軟件等為支撐,研究老齡海底管道復雜條件下管道延壽運行的時變風險、管道腐蝕剩余壽命和完整性管理模型。為老齡海底管道的安全運行與再延壽評估決策提供技術支撐。本文主要研究成果如下:1老齡海底管道失效風險辨識與泄漏動態(tài)風險評估基于魚刺圖與層次分析相結合的方法,對老齡海底管道失效風險進行分析,并計算風險因素對層次總目標管道失效的權重值,建立老齡海底管道失效風險辨識模型。利用貝葉斯網(wǎng)絡的前行預測推理計算老齡海底管道安全屏障失效的發(fā)生概率,利用其后向診斷推理能力計算各屏障因素的后驗概率,并可以得出導致老齡海底管道腐蝕泄漏事故的基本事件的最可能組合模式,從而能夠對造成老齡海底管道泄漏的關鍵失效屏障采取相應的預防措施構建老齡海底管道泄漏動態(tài)風險分析模型,對海底管道動態(tài)風險管理提供理論支撐。2老齡海底管道系統(tǒng)腐蝕剩余壽命評估建立腐蝕管道有限元模型,針對腐蝕區(qū)域的尺寸參數(shù)長、寬、高進行有限元特征參數(shù)分析,提出腐蝕深度特征參數(shù)對管道腐蝕區(qū)域的平均應力影響顯著,隨著腐蝕深度的增加,腐蝕區(qū)域的應力增幅較大�；诨疑碚�,提出腐蝕深度灰色預測模型,根據(jù)管道歷史檢測數(shù)據(jù),預測管道腐蝕深度變化趨勢,結合有限元分析軟件ANSYS,建立含腐蝕缺陷管道模型,研究有限元模型及灰色預測理論在老齡海底管道腐蝕剩余壽命預測方面的應用,提出腐蝕剩余壽命評估模型。3老齡海底管道延壽期完整性管理模型從老齡海底管道延壽期間完整性管理實施需求出發(fā),明確老齡海底管道延壽期間完整性管理的內(nèi)涵和外延,基于老齡海底管道完整性管理的技術標準體系、文件體系、完整性評價技術、變更管理模式,結合老齡海底管道延壽期間的特殊要求等,從數(shù)據(jù)收集與整理、高后果區(qū)識別、風險評估、完整性評定、維修與維護、效能評價五個方面提出延壽期間老齡海底管道的完整性管理模型。4老齡海底管道數(shù)字化分析與管理軟件采用Visual Basic 6.0語言開發(fā)老齡海底管道數(shù)字化分析與管理系統(tǒng)。該軟件采用參數(shù)化、模塊化和信息化技術實現(xiàn)老齡海底管道延壽期的風險評估和完整性管理研究,結合科學計算軟件MATLAB和有限元模擬軟件ANSYS進行數(shù)據(jù)計算和后處理分析,為延壽服役期內(nèi)老齡海底管道安全管理提供應用系統(tǒng)平臺。軟件大體由如下幾個模塊組成:屬性參數(shù)設置模塊、用戶管理模塊、風險辨識模塊、時變風險評估模塊、腐蝕剩余壽命評估模塊、完整性管理模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊。
[Abstract]:Oil and gas energy is an important strategic resource, which is related to national economy and national security. With the sustained and high-speed development of our country's economy, the demand for petroleum and natural gas resources has increased year by year, and the development and utilization of marine oil and gas resources have been increasing year by year. With the development of offshore oil and gas fields, and the existence of the uncertain factors in the initial stage of geological exploration, the submarine pipeline, which is an important transportation method for offshore oil, has long service life after reaching the design life, because of the discovery of the marginal oil field. The pipeline inevitably enters the aging stage. Therefore, the safety analysis of the old submarine pipeline in the life extension period can not only guarantee the safe operation of the domestic old submarine pipeline, but also avoid the economic loss and the environmental pollution caused by the failure of the pipeline. In this paper, based on the actual situation of the aging of the submarine pipeline, the time-varying risk of pipeline life extension operation under the complicated conditions of the old submarine pipeline is studied with the support of ocean engineering, reliability engineering, Bayesian theory, integrity management theory and finite element simulation software. The pipeline corrosion residual life and the integrity management model. And provides the technical support for the safety operation of the old submarine pipeline and the decision-making of the life-life extension assessment. The main research results of this paper are as follows:1. The identification of the failure risk of the aged submarine pipeline and the assessment of the leakage dynamic risk are based on the method of combination of the fish-spike pattern and the hierarchical analysis, the failure risk of the old submarine pipeline is analyzed, and the weight value of the risk factors on the failure of the total target pipeline of the hierarchy is calculated, The model of the identification of the failure risk of the aged submarine pipeline is established. using the forward prediction reasoning of the Bayesian network to calculate the occurrence probability of the failure of the safety barrier of the old submarine pipeline, and the most probable combined mode of the basic events leading to the corrosion and leakage accident of the old submarine pipeline can be obtained, so that the dynamic risk analysis model of the leakage dynamic risk of the old submarine pipeline can be constructed by taking corresponding preventive measures to the key failure barrier which causes the leakage of the old submarine pipeline, in ord to provide that theoretical support for the dynamic risk management of the submarine pipeline, a finite element model of the corrosion pipeline is established for the corrosion residual life assessment of the old submarine pipeline system, and the finite element characteristic parameter analysis is carried out for the long, wide and high dimension parameters of the corrosion area, The influence of the corrosion depth characteristic parameters on the average stress of the corrosion area of the pipeline is significant, and the stress of the corrosion area increases with the increase of the corrosion depth. Based on the grey theory, the grey prediction model of the corrosion depth is proposed. According to the data of the pipeline history, the change trend of the corrosion depth of the pipeline is predicted, and the model of the corrosion-resistant pipeline is established by combining the finite element analysis software ANSYS. The application of the finite element model and the grey prediction theory to the prediction of the residual life of the aged submarine pipeline is studied, and the corrosion residual life assessment model is put forward. the connotation and the extension of the integrity management during the life extension of the old submarine pipeline are defined, the technical standard system, the document system, the integrity evaluation technology, the change management mode and the special requirements during the life extension of the old submarine pipeline are combined on the basis of the technical standard system, the document system, the integrity evaluation technology, the change management mode and the life extension period of the old submarine pipeline, Data collection and consolidation, high-consequence area identification, risk assessment, integrity assessment, maintenance and maintenance, In this paper, the integrity management model of the aged submarine pipeline during life extension is put forward in five aspects. The digital analysis and management software of the aged submarine pipeline is developed by using Visual Basic 6.0 language to develop the digital analysis and management system of the old submarine pipeline. The software adopts parameterized, modular and information technology to realize the risk assessment and the integrity management research of the life extension period of the old submarine pipeline, and the data calculation and post-processing analysis are carried out in combination with the scientific calculation software MATLAB and the finite element simulation software ANSYS, And provides an application system platform for the safety management of the old submarine pipeline in the service life of the life prolonging service. The software is mainly composed of the following modules: an attribute parameter setting module, a user management module, a risk identification module, a time-varying risk evaluation module, a corrosion residual life evaluation module, an integrity management module and a data output module.
【學位授予單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE973

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本文編號：2437946