CN107506555B - 基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统 - Google Patents

基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107506555B
CN107506555B CN201710767888.5A CN201710767888A CN107506555B CN 107506555 B CN107506555 B CN 107506555B CN 201710767888 A CN201710767888 A CN 201710767888A CN 107506555 B CN107506555 B CN 107506555B
Authority
CN
China
Prior art keywords
availability
subsea production
production system
shock loading
mrow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710767888.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107506555A (zh
Inventor
蔡宝平
刘永红
冯强
郝科科
孔祥地
邵筱焱
孙秀涛
薛海涛
王家兴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Petroleum East China
Original Assignee
China University of Petroleum East China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Petroleum East China filed Critical China University of Petroleum East China
Priority to CN201710767888.5A priority Critical patent/CN107506555B/zh
Publication of CN107506555A publication Critical patent/CN107506555A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107506555B publication Critical patent/CN107506555B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/08—Probabilistic or stochastic CAD
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/06—Power analysis or power optimisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明属于海洋工程领域，具体地，涉及一种基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统。基于可用度的水下生产系统弹性评估方法，包括五个大步骤：获取无冲击载荷下系统稳定时间及可用度、定义冲击载荷下系统组件的先验概率、获取冲击载荷时刻及可用度、获取冲击之后系统稳定时间及可用度和计算水下生产系统的弹性值；水下生产系统弹性评估系统包括：水下生产系统数据读取单元、无冲击载荷下系统稳定时间及可用度计算单元、冲击载荷时刻及可用度计算单元、冲击之后系统稳定时间及可用度计算单元、冲击载荷个数输入单元和水下生产系统弹性值计算单元。该弹性评估方法仅与系统的内部属性相关，而与外部的冲击载荷无关，便于弹性值的评估。

Description

基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统
技术领域
本发明属于海洋工程领域，具体地，涉及一种基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统。
背景技术
随着海洋石油开发技术的快速发展，现代海洋石油勘探开发的范围已经从近海、浅海逐步向远海、深海区域进军，其开发方式也逐步从海洋平台向水下生产系统的方向上发展。相比于海洋平台作业，水下生产系统不仅能够提高采收率、解决油井产出物处理和输送等问题，而且受海平面环境的影响较小，特别适用于深水或超深水油气开发，因此备受关注并得到蓬勃发展。在台风、海啸、地震等恶劣天气的影响下，水下生产系统的性能会下降甚至功能完全丧失，在操作人员维修之后，水下生产系统的性能会不断上升，并维持在某一稳定状态。
水下生产系统的弹性被定义为水下生产系统在遭受外部冲击载荷(如台风、海啸、地震)下恢复系统原来功能的能力。然而，目前并没有水下生产系统的弹性计算方法及系统，因此，开发一种基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统，显得尤为必要。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
基于可用度的水下生产系统弹性评估方法的步骤是：
(1)获取无冲击载荷下系统稳定时间及可用度：建立无冲击载荷情况下，水下生产系统基于动态贝叶斯网络的可用度预测模型，获取可用度随时间变化的曲线，当连续五小时内，系统可用度下降幅度小于1×10-5时，取第一个小时为t1时刻，并记t1时刻的系统可用度为A1；
(2)定义冲击载荷下系统组件的先验概率：对于水下生产系统，定义n个冲击载荷，并给定每个冲击载荷i(i∈[1,n])下系统所有组件的先验概率pi均为
(3)获取冲击载荷时刻及可用度：分别建立n个冲击载荷下，水下生产系统基于动态贝叶斯网络的可用度预测模型，对于每个冲击载荷i，取冲击时刻为时刻，并记时刻的系统可用度为
(4)获取冲击之后系统稳定时间及可用度：根据每个冲击载荷i下水下生产系统的可用度预测模型，获取系统可用度随时间变化的曲线，当连续五小时内，系统可用度上升幅度小于1×10-5时，取第一个小时为时刻，并记时刻的系统可用度为
(5)计算水下生产系统的弹性值：水下生产系统的弹性值ρ为
相对于现有技术，本发明的有益效果是：水下生产系统的弹性评估方法，仅涉及系统的内部属性(如组件失效率、冗余配置、维修资源)参数，而与外部的冲击载荷形式和强度无关，便于弹性值的评估。
附图说明
图1是承受组件退化和外力冲击的水下生产系统的可用度曲线示意图；
图2是基于可用度的水下生产系统弹性评估流程图；
图3是基于可用度的水下生产系统弹性评估系统示意图；
图中，1、水下生产系统数据读取单元，2、无冲击载荷下系统稳定时间及可用度计算单元，3、冲击载荷时刻及可用度计算单元，4、冲击之后系统稳定时间及可用度计算单元，5、冲击载荷个数输入单元，6、水下生产系统弹性值计算单元。
具体实施方案
水下生产系统的弹性定义为水下生产系统在遭受外部冲击载荷(如台风、海啸、地震)下恢复系统原来功能的能力；如图1所示，自初次使用，由于水下生产系统的组件性能自然退化，系统可用度从100％不断下降，稳定在t1时刻，此时系统可用度为A1；在t2时刻，水下生产系统遭受外部冲击载荷(如台风、海啸、地震)，在这一冲击载荷下，系统可用度立刻下降为A2；在水下生产系统的冗余备件运行和操作人员的维修下，系统可用度逐渐上升，并在t3时刻趋于稳定，此时系统可用度为A3。
如图2所示，基于可用度的水下生产系统弹性评估方法的步骤是：
(1)获取无冲击载荷下系统稳定时间及可用度：建立无冲击载荷情况下，水下生产系统基于动态贝叶斯网络的可用度预测模型，获取可用度随时间变化的曲线，当连续五小时内，系统可用度下降幅度小于1×10-5时，取第一个小时为t1时刻，并记t1时刻的系统可用度为A1；
(2)定义冲击载荷下系统组件的先验概率：对于水下生产系统，定义n个冲击载荷，并给定每个冲击载荷i(i∈[1,n])下系统所有组件的先验概率pi均为
(3)获取冲击载荷时刻及可用度：分别建立n个冲击载荷下，水下生产系统基于动态贝叶斯网络的可用度预测模型，对于每个冲击载荷i，取冲击时刻为时刻，并记时刻的系统可用度为
(4)获取冲击之后系统稳定时间及可用度：根据每个冲击载荷i下水下生产系统的可用度预测模型，获取系统可用度随时间变化的曲线，当连续五小时内，系统可用度上升幅度小于1×10-5时，取第一个小时为时刻，并记时刻的系统可用度为
(5)计算水下生产系统的弹性值：水下生产系统的弹性值ρ为
冲击载荷个数n根据水下生产系统的复杂程度及水下生产系统弹性评估系统的计算速度确定，一般取5～9。由上述评估步骤可见，水下生产系统的弹性仅与系统的内部属性(如组件失效率、冗余配置、维修资源)相关，而与外部的冲击载荷形式和强度无关，便于弹性值的评估。
根据基于可用度的水下生产系统弹性评估方法编写的评估程序运行在基于可用度的水下生产系统弹性评估系统中。如图3所示，基于可用度的水下生产系统弹性评估系统包括：水下生产系统数据读取单元1、无冲击载荷下系统稳定时间及可用度计算单元2、冲击载荷时刻及可用度计算单元3、冲击之后系统稳定时间及可用度计算单元4、冲击载荷个数输入单元5和水下生产系统弹性值计算单元6。
水下生产系统数据读取单元1与水下生产系统的电控系统通过线缆相连，用于读取水下生产系统中与可用度计算相关的数据；无冲击载荷下系统稳定时间及可用度计算单元2、冲击载荷时刻及可用度计算单元3和冲击之后系统稳定时间及可用度计算单元4，与水下生产系统数据读取单元1通过线缆相连，用于从水下生产系统数据读取单元1中读取数据，并分别计算无冲击载荷下系统稳定时间及可用度、冲击载荷时刻及可用度，以及冲击之后系统稳定时间及可用度；冲击载荷个数输入单元5，与无冲击载荷下系统稳定时间及可用度计算单元2、冲击载荷时刻及可用度计算单元3、冲击之后系统稳定时间及可用度计算单元4和水下生产系统弹性值计算单元6通过线缆相连，用于从现场操作人员获取冲击载荷的个数并上传到上述单元；水下生产系统弹性值计算单元6与无冲击载荷下系统稳定时间及可用度计算单元2、冲击载荷时刻及可用度计算单元3、冲击之后系统稳定时间及可用度计算单元4和冲击载荷个数输入单元5通过线缆相连，用于从上述单元获取时刻值、可用度值和冲击载荷个数，并计算水下生产系统的弹性值。

Claims (5)

1.基于可用度的水下生产系统弹性评估方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)获取无冲击载荷下系统稳定时间及可用度：建立无冲击载荷情况下，水下生产系统基于动态贝叶斯网络的可用度预测模型，获取可用度随时间变化的曲线，当连续五小时内，系统可用度下降幅度小于1×10-5时，取第一个小时为t1时刻，并记t1时刻的系统可用度为A1；
(2)定义冲击载荷下系统组件的先验概率：对于水下生产系统，定义n个冲击载荷，并给定每个冲击载荷i下系统所有组件的先验概率pi均为
<mrow> <msub> <mi>p</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>i</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <mn>100</mn> <mi>%</mi> </mrow>
其中，i∈[1,n]；
(3)获取冲击载荷时刻及可用度：分别建立n个冲击载荷下，水下生产系统基于动态贝叶斯网络的可用度预测模型，对于每个冲击载荷i，取冲击时刻为时刻，并记时刻的系统可用度为
(4)获取冲击之后系统稳定时间及可用度：根据每个冲击载荷i下水下生产系统的可用度预测模型，获取系统可用度随时间变化的曲线，当连续五小时内，系统可用度上升幅度小于1×10-5时，取第一个小时为时刻，并记时刻的系统可用度为
(5)计算水下生产系统的弹性值：水下生产系统的弹性值ρ为
<mrow> <mi>&amp;rho;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mi>n</mi> <mi> </mi> <mi>ln</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>A</mi> <mn>2</mn> <mi>i</mi> </msubsup> <msubsup> <mi>A</mi> <mn>3</mn> <mi>i</mi> </msubsup> </mrow> <mrow> <mi>l</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>t</mi> <mn>3</mn> <mi>i</mi> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>t</mi> <mn>2</mn> <mi>i</mi> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>.</mo> </mrow>
2.基于可用度的水下生产系统弹性评估系统，其特征在于使用权利要求1所述的基于可用度的水下生产系统弹性评估方法，包括：水下生产系统数据读取单元、无冲击载荷下系统稳定时间及可用度计算单元、冲击载荷时刻及可用度计算单元、冲击之后系统稳定时间及可用度计算单元、冲击载荷个数输入单元和水下生产系统弹性值计算单元；基于可用度的水下生产系统弹性评估系统中运行着根据基于可用度的水下生产系统弹性评估方法编写的评估程序。
3.根据权利要求2所述的基于可用度的水下生产系统弹性评估系统，其特征在于：水下生产系统数据读取单元与水下生产系统的电控系统通过线缆相连。
4.根据权利要求2所述的基于可用度的水下生产系统弹性评估系统，其特征在于：无冲击载荷下系统稳定时间及可用度计算单元、冲击载荷时刻及可用度计算单元和冲击之后系统稳定时间及可用度计算单元，与水下生产系统数据读取单元通过线缆相连。
5.根据权利要求2所述的基于可用度的水下生产系统弹性评估系统，其特征在于：水下生产系统弹性值计算单元与无冲击载荷下系统稳定时间及可用度计算单元、冲击载荷时刻及可用度计算单元、冲击之后系统稳定时间及可用度计算单元和冲击载荷个数输入单元通过线缆相连。
CN201710767888.5A 2017-08-31 2017-08-31 基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统 Active CN107506555B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710767888.5A CN107506555B (zh) 2017-08-31 2017-08-31 基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710767888.5A CN107506555B (zh) 2017-08-31 2017-08-31 基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107506555A CN107506555A (zh) 2017-12-22
CN107506555B true CN107506555B (zh) 2018-03-30

Family

ID=60694519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710767888.5A Active CN107506555B (zh) 2017-08-31 2017-08-31 基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107506555B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108833547B (zh) * 2018-06-20 2021-07-13 中国海洋石油集团有限公司 一种水下生产系统设备数量快速核算方法
CN110135079B (zh) * 2019-05-20 2020-06-02 中国石油大学(华东) 一种海洋石油井控装备的宏观弹性评价方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103559339A (zh) * 2013-10-24 2014-02-05 中国海洋石油总公司 海洋石油水下生产虚拟仿真系统
CN106789253A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 西安电子科技大学 一种复杂信息网络的弹性评估和优化方法
CN106777706A (zh) * 2016-12-21 2017-05-31 宁海县浙工大海洋研究院 一种深海缓波型脐带缆的非线性静态分析方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7219032B2 (en) * 2002-04-20 2007-05-15 John Louis Spiesberger Estimation algorithms and location techniques
WO2009042307A1 (en) * 2007-09-25 2009-04-02 Exxonmobile Upstream Research Company Method and apparatus for flow assurance management in subsea single production flowline

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103559339A (zh) * 2013-10-24 2014-02-05 中国海洋石油总公司 海洋石油水下生产虚拟仿真系统
CN106777706A (zh) * 2016-12-21 2017-05-31 宁海县浙工大海洋研究院 一种深海缓波型脐带缆的非线性静态分析方法
CN106789253A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 西安电子科技大学 一种复杂信息网络的弹性评估和优化方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107506555A (zh) 2017-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107506555B (zh) 基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统
CN105279556A (zh) 一种浒苔检测方法和装置
US20150072319A1 (en) System and method for integrated marine and process simulation
Xu et al. Effects of tide-surge interactions on storm surges along the coast of the Bohai Sea, Yellow Sea, and East China Sea
Zhou et al. Integrated model for astronomic tide and storm surge induced by typhoon for Ningbo coast
CN116108995A (zh) 感潮河段船舶油耗预测方法、装置及电子设备
Abdullah et al. An approach to assess offshore wind power potential using bathymetry and near-hub-height reanalysis data
CN110134676A (zh) 一种传感器数据质量的监控方法
CN116561563B (zh) 一种基于残差预测模型的边坡位移预测方法及相关装置
CN104765273A (zh) 一种针对线性参数变化飞行器的自修复控制方法
MIZANUR et al. A cyclone induced storm surge forecasting model for the coast of Bangladesh with application to the cyclone'SIDR'
CN108536980B (zh) 一种考虑可靠性因素的气体探测器离散选址优化方法
Jayasinghe et al. From Model to Reality: Practical Insights from Mooring Integrity Monitoring Using Vessel Position Data
Brown et al. Preface: Monitoring and modelling to guide coastal adaptation to extreme storm events in a changing climate
CN115328142A (zh) 一种重放攻击下网络化无人船舶的故障检测方法
Onwuteaka GIS modeling of flooding exposure in Nigerian coastal areas from sea level rise
Lim et al. Simulated Full Lifetime Response Data of a Turret-Moored FPSO for Training AI Using HPC
Okamoto et al. Storm Surges and High Waves Due to Typhoons in Three Major Bays of Japan in the Future Climate
Hajinezhad Dehkharghani et al. Mooring damage identification of floating wind turbine using a non-probabilistic approach under different environmental conditions
Antheunisse et al. Offset requirements in quasi static DP capability calculations
Merrill et al. Demonstrating the utility of a new 3D benefit: Cost tool for adaptation to sea level rise and storm surge
Mörner Costal erosion and costal stability
Li et al. Probabilistic Prediction of Floating Offshore Wind Turbine Platform Motions via Uncertainty Quantification and Information Integration
Mardfekri et al. Probabilistic demand model based on the virtual work method and fragility estimates for offshore wind turbine support structures
Muis et al. Using the next generation Global Tide and Surge Model to simulate historical and future extreme sea-levels

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant