CN108343843B - 一种油气管道缺陷维修判定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油气管道缺陷维修判定方法及装置，方法包括：获取待评价管道正常运行工况下沿线压力分布情况，绘制管道里程‑压力图；或利用管道仿真系统进行管道运行工况模拟计算管道里程对应的压力值，绘制管道里程‑压力图；确定管道适用的剩余强度评价模型；计算每个缺陷点的预测失效压力；确定不同管段对应的安全系数；计算每个缺陷对应的安全工作压力；在获取的管道里程‑压力图中，将所有缺陷点按照其对应里程和安全工作压力进行描点；利用描点后的图形进行管道缺陷维修判定。本发明充分结合了管道运行工况，考虑了管道沿线实际压力分布情况，能够在保证管道安全运行的前提下，优化管道维修维护决策，节省管道运行维护成本。

Description

一种油气管道缺陷维修判定方法及装置

技术领域

本发明涉及管道检测技术领域，具体涉及一种油气管道缺陷维修判定方法及装置。

背景技术

油气管道开展内检测后，利用检测数据制定缺陷维修响应计划，是保证管道本质安全的重要措施。通常情况下，管道企业及检测单位以缺陷预估维修比(ERF)作为缺陷是否需要维修的判据，具体如下：通过剩余强度评价方法计算每个缺陷对应的预测失效压力P_F，再除以安全系数F_S，得到缺陷安全运行压力P_S，进一步根据管道最大允许运行压力MAOP计算该缺陷对应的ERF值，继而判定缺陷是否需要立即进行维修响应。工程实际中，针对同一管道上的所有缺陷，计算各缺陷ERF值时所取的管道MAOP值为同一值，该值通常由管道企业根据管道设计压力确定，作为管道运行工况的上限。

实际上，对于油气长输管道而言，不同里程处管道承受压力可能存在较大差别。通常管输介质在出站时具有较高压力，随着介质流动过程中摩擦阻力作用，介质压力不断下降，当压力降至一定水平时，需要进行加压才能继续流动以完成输送任务。另外，管道高程也会对沿线压力产生较大影响。也就是说，长输管道输送油气过程中，沿线压力水平存在较大差异，在生产工况不出现大幅调整的情况下，相当一部分管段承受压力水平会长期处于较低水平。对于这部分管段上存在的缺陷而言，若仍以管道MAOP值为基准判定缺陷是否可接受，条件难免过于苛刻，会造成大量不必要的修复投入。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种油气管道缺陷维修判定方法及装置，本发明充分结合了管道运行工况，考虑了管道沿线实际压力分布情况，能够在保证管道安全运行的前提下，优化管道维修维护决策，节省管道运行维护成本，提高企业综合效益。

第一方面，本发明提供了一种油气管道缺陷维修判定方法，包括：

S1：获取待评价管道正常运行工况下沿线压力分布情况，绘制管道里程-压力图，所述管道里程-压力图中包含有管道里程-压力曲线；当无法获取管道沿线每一点的压力时，则转S2；

S2：以管道生产需求为基础，利用管道仿真系统进行管道运行工况模拟，计算管道里程对应的压力值，绘制管道里程-压力图；

S3：针对待评价管道属性特点，确定适用的剩余强度评价模型；

S4：根据管道内检测获取的缺陷尺寸信息，利用所述剩余强度评价模型计算每个缺陷点的预测失效压力P_F；

S5：根据管道特点或企业预设要求，确定不同管段对应的安全系数F_S；

S6：根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S；

S7：在S1或S2中获取的管道里程-压力图中，将所有缺陷点按照其对应里程和安全工作压力P_S进行描点，图中每一个点对应一个实际缺陷点；

S8：利用S7中获得的图形进行管道缺陷维修判定：位于管道里程-压力曲线下方的所有缺陷点都需要进行立即维修响应，否则无需立即修复。

进一步地，在绘制管道里程-压力图时以管道上任一点一段时期内稳态工况下达到的最大压力作为该点压力。

进一步地，所述方法还包括：对绘制得到的管道里程-压力图进行调整，以确保管道运行期内稳态工况下各点压力不超出绘制的压力线。

进一步地，所述待评价管道属性特点包括管径、壁厚、管材、管材性能参数、地区等级和管段设计系数中的部分或全部。

进一步地，根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S，包括：

根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，按照下述公式计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S：

P_S＝P_F/F_S。

第二方面，本发明还提供了一种油气管道缺陷维修判定装置，包括：

第一绘制模块，用于获取待评价管道正常运行工况下沿线压力分布情况，绘制管道里程-压力图，所述管道里程-压力图中包含有管道里程-压力曲线；当所述第一绘制模块无法获取管道沿线每一点的压力时，由第二绘制模块进行绘制；

第二绘制模块，用于以管道生产需求为基础，利用管道仿真系统进行管道运行工况模拟，计算管道里程对应的压力值，绘制管道里程-压力图；

第一确定模块，用于针对待评价管道属性特点，确定适用的剩余强度评价模型；

第一计算模块，用于根据管道内检测获取的缺陷尺寸信息，利用所述剩余强度评价模型计算每个缺陷点的预测失效压力P_F；

第二确定模块，用于根据管道特点或企业预设要求，确定不同管段对应的安全系数F_S；

第二计算模块，用于根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S；

描点模块，用于在第一绘制模块或第二绘制模块绘制的管道里程-压力图中，将所有缺陷点按照其对应里程和安全工作压力P_S进行描点，图中每一个点对应一个实际缺陷点；

判定模块，用于利用所述描点模块获得的图形进行管道缺陷维修判定：位于管道里程-压力曲线下方的所有缺陷点都需要进行立即维修响应，否则无需立即修复。

进一步地，所述第一绘制模块在绘制管道里程-压力图时以管道上任一点一段时期内稳态工况下达到的最大压力作为该点压力。

进一步地，所述装置还包括：调整模块，所述调整模块用于对所述第一绘制模块绘制得到的管道里程-压力图进行调整，以确保管道运行期内稳态工况下各点压力不超出绘制的压力线。

进一步地，所述待评价管道属性特点包括管径、壁厚、管材、管材性能参数、地区等级和管段设计系数中的部分或全部。

进一步地，所述第二计算模块具体用于：

根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，按照下述公式计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S：

P_S＝P_F/F_S。

由上述技术方案可知，本发明提供的油气管道缺陷维修判定方法，充分结合了管道运行工况，考虑了管道沿线实际压力分布情况，能够在保证管道安全运行的前提下，优化管道维修维护决策，节省管道运行维护成本，提高企业综合效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的油气管道缺陷维修判定方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的管道里程-压力图；

图3是本发明另一实施例提供的油气管道缺陷维修判定装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于管道企业而言，若能在保证管道安全运行的前提下，减少管道维修费用，或者进行管道维修资源优化，将大大节省管道维修维护成本，有效提高企业综合效益。为此，本发明实施例提供了一种油气管道缺陷维修判定方法及装置，本发明实施例充分结合了管道运行工况，考虑了管道沿线实际压力分布情况，能够在保证管道安全运行的前提下，优化管道维修维护决策，节省管道运行维护成本，提高企业综合效益。

本发明一实施例提供了一种油气管道缺陷维修判定方法，参见图1所示的流程图，该方法包括如下步骤：

步骤101：获取待评价管道正常运行工况下沿线压力分布情况，绘制管道里程-压力图；当无法获取管道沿线每一点的压力时，则转步骤102。

在本步骤中，所述管道里程-压力图中包含有管道里程-压力曲线；可以采用压力测量工具获取待评价管道在正常运行工况下沿管道每一点的压力值，即获取管道上每一点当前的工作压力值，绘制管道里程-压力曲线，得到管道里程-压力图。

作为优选，为确保管道运行期内稳态工况下各点压力不超出绘制的压力线，在采用上述方法得到管道里程-压力曲线后，可以将得到的管道里程-压力曲线图进行相应调整，例如将得到的管道里程-压力曲线图向上平移预设高度，如图2所示，将绘制得到的管道里程-压力曲线(实线)调整为上面的管道里程-压力曲线(虚线)。

步骤102：以管道生产需求为基础，利用管道仿真系统进行管道运行工况模拟，计算管道里程对应的压力值，绘制管道里程-压力图。

在本步骤中，以管道生产需求为基础，利用管道仿真系统进行管道运行工况模拟，得到工况模拟压力线(如图2中的实线)。此外，为避免模拟数据与实际的误差，可进行多次模拟，并且最终以管道上任一点一段时期内稳态工况下达到的最大压力作为该点压力，绘制管道里程-压力图(如图2中的虚线)。作为优选，也可以对工况模拟得到压力线，如图2中的实线进行相应调整，调整为图2所示的虚线，以确保管道运行期内稳态工况下各点压力不超出绘制的压力线。

步骤103：针对待评价管道属性特点，确定适用的剩余强度评价模型。

在本步骤中，由于剩余强度评价模型的种类很多(如ASME B31G、DNV RP F101、BS7910等)，因此可以根据待评价管道属性特点，确定合适的剩余强度评价模型。其中，剩余强度评价模型为表示缺陷尺寸(缺陷深度和缺陷长度)与缺陷失效压力之间对应关系的模型。可以理解的是，待评价管道属性特点包括管径、壁厚、管材、管材性能参数、地区等级和管段设计系数中的部分或全部。

步骤104：根据管道内检测获取的缺陷尺寸信息，利用所述剩余强度评价模型计算每个缺陷点的预测失效压力P_F。

在本步骤中，由于剩余强度评价模型为P＝f(d，L)，因此可以根据剩余强度评价模型，以及管道内检测获取的缺陷尺寸信息，计算每个缺陷点的预测失效压力P_F。可以理解的是，缺陷尺寸信息包括缺陷长度L以及缺陷深度d。

步骤105：根据管道特点或企业预设要求，确定不同管段对应的安全系数F_S。

步骤106：根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S。

在本步骤中，根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，按照下述公式计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S：

P_S＝P_F/F_S。

步骤107：在步骤101或步骤102中获取的管道里程-压力图中，将所有缺陷点按照其对应里程和安全工作压力P_S进行描点，图中每一个点对应一个实际缺陷点。

在本步骤中，将缺陷点在上述管道里程-压力图中进行呈现。参见图2，以管道内检测中检出的缺陷点A(d＝40％t，L＝200mm)和缺陷点B(d＝50％t，L＝200mm)为例，结合管材属性特点，选用修正ASMEB31G剩余强度评价方法，计算缺陷点的预测失效压力，进而分别计算安全系数取1.67时缺陷点A对应的安全运行压力和安全系数取2时缺陷点B对应的安全运行压力并进行描点。例如，当缺陷点A位于管道L＝15km处时，在图中描点为A1；而当其位于管道L＝30km处时，在图中描点为A2。同理，当缺陷点B位于管道L＝2km处时，在图中描点为B1；而当位于管道L＝70km处时，在图中描点为B2。

步骤108：利用步骤107中获得的图形进行管道缺陷维修判定：位于管道里程-压力曲线下方的所有缺陷点都需要进行立即维修响应，否则无需立即修复。

在本步骤中，根据步骤107获得的图形进行管道缺陷维修判定：当缺陷点位于管道里程-压力曲线下方时，代表该缺陷点需要进行立即维修响应，当缺陷点位于管道里程-压力曲线上方时，代表该缺陷点无需立即修复。

参见图2，当缺陷点A位于管道L＝15km处时，即图中A1点，由于A1点位于管道里程-压力曲线下方，表明该缺陷需要立即修复；而当其位于管道L＝30km处时，即图中A2点，由于A2点位于管道里程-压力曲线上方，表明该缺陷安全工作压力高于该里程处管道压力，故无需立即修复。同理，当缺陷点B位于管道L＝2km处时，即图中B1点，需要立即修复；而当位于管道L＝70km处时，即图中B2点，该缺陷安全运行压力远高于该里程处管道压力，故无需立即修复。

由上面记载的技术方案可知，本发明实施例提供的油气管道缺陷维修判定方法，充分结合了管道运行工况，考虑了管道沿线实际压力分布情况，能够在保证管道安全运行的前提下，优化管道维修维护决策，节省管道运行维护成本，提高企业综合效益。

下面以一个具体的实例对本发明提供的油气管道缺陷维修判定方法进行解释说明。

参见图2，基于某管道近期生产运行工况，利用管道运行仿真软件进行工况模拟，得到管道里程-压力曲线(实线部分)，结合生产实际并考虑安全保障需要，将模拟得到的管道里程-压力曲线进行相应调整(虚线部分)，确保管道运行压力不会超出最高压力线。

参见图2，以管道内检测中检出的缺陷点A(d＝40％t，L＝200mm)和缺陷点B(d＝50％t，L＝200mm)为例，结合管材属性特点，选用修正ASME B31G剩余强度评价方法，计算缺陷点的预测失效压力，进而分别计算安全系数取1.67时缺陷点A对应的安全运行压力，和安全系数取2时缺陷点B对应的安全运行压力。当缺陷点A位于管道L＝15km处时，即图中A1点，该缺陷需要立即修复；而当其位于管道L＝30km处时，即图中A2点，该缺陷安全工作压力高于该里程处管道压力，故无需立即修复。同理，当缺陷点B位于管道L＝2km处时，即图中B1点，需要立即修复；而当位于管道L＝70km处时，即图中B2点，该缺陷安全运行压力远高于该里程处管道压力，故无需立即修复。

本发明另一实施例提供了一种油气管道缺陷维修判定装置，参见图3所述的装置结构示意图，该装置包括：第一绘制模块31、第二绘制模块32、第一确定模块33、第一计算模块34、第二确定模块35、第二计算模块36、描点模块37和判定模块38；其中：

第一绘制模块31，用于获取待评价管道正常运行工况下沿线压力分布情况，绘制管道里程-压力图；当所述第一绘制模块无法获取管道沿线每一点的压力时，由第二绘制模块进行绘制；

第二绘制模块32，用于以管道生产需求为基础，利用管道仿真系统进行管道运行工况模拟，计算管道里程对应的压力值，绘制管道里程-压力图；

第一确定模块33，用于针对待评价管道属性特点，确定适用的剩余强度评价模型；

第一计算模块34，用于根据管道内检测获取的缺陷尺寸信息，利用所述剩余强度评价模型计算每个缺陷点的预测失效压力P_F；

第二确定模块35，用于根据管道特点或企业预设要求，确定不同管段对应的安全系数F_S；

第二计算模块36，用于根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S；

描点模块37，用于在第一绘制模块或第二绘制模块绘制的管道里程-压力图中，将所有缺陷点按照其对应里程和安全工作压力P_S进行描点，图中每一个点对应一个实际缺陷点；

判定模块38，用于利用所述描点模块获得的图形进行管道缺陷维修判定：位于管道里程-压力曲线下方的所有缺陷点都需要进行立即维修响应，否则无需立即修复。

在一种可选实施方式中，所述第一绘制模块31在绘制管道里程-压力图时以管道上任一点一段时期内稳态工况下达到的最大压力作为该点压力。

在一种可选实施方式中，所述装置还包括：调整模块，所述调整模块用于对所述第一绘制模块绘制得到的管道里程-压力图进行调整，以确保管道运行期内稳态工况下各点压力不超出绘制的压力线。

在一种可选实施方式中，所述待评价管道属性特点包括管径、壁厚、管材、管材性能参数、地区等级和管段设计系数中的部分或全部。

在一种可选实施方式中，所述第二计算模块具体用于：

根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，按照下述公式计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S：

P_S＝P_F/F_S。

本发明实施例所述的油气管道缺陷维修判定装置可以用于执行上述实施例所述的油气管道缺陷维修判定方法，其原理和技术效果类似，此处不再详述。

在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种油气管道缺陷维修判定方法，其特征在于，包括：

S1：获取待评价管道正常运行工况下沿线压力分布情况，绘制管道里程-压力图，所述管道里程-压力图中包含有管道里程-压力曲线；当无法获取管道沿线每一点的压力时，则转S2；

S2：以管道生产需求为基础，利用管道仿真系统进行管道运行工况模拟，计算管道里程对应的压力值，绘制管道里程-压力图；其中，在绘制管道里程-压力图时以管道上任一点一段时期内稳态工况下达到的最大压力作为该点压力；

S3：针对待评价管道属性特点，确定适用的剩余强度评价模型；

S4：根据管道内检测获取的缺陷尺寸信息，利用所述剩余强度评价模型计算每个缺陷点的缺陷预测失效压力P_F；

S5：根据管道特点或企业预设要求，确定不同管段对应的安全系数F_S；

S6：根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S；

S7：在S1或S2中获取的管道里程-压力图中，将所有缺陷点按照其对应里程和安全工作压力P_S进行描点，图中每一个点对应一个实际缺陷点；

S8：利用S7中获得的图形进行管道缺陷维修判定：位于管道里程-压力曲线下方的所有缺陷点都需要进行立即维修响应，否则无需立即修复。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对绘制得到的管道里程-压力图进行调整，以确保管道运行期内稳态工况下各点压力不超出绘制的压力线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待评价管道属性特点包括管径、壁厚、管材、管材性能参数、地区等级和管段设计系数中的部分或全部。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S，包括：

根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，按照下述公式计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S：

P_S＝P_F/F_S。

5.一种油气管道缺陷维修判定装置，其特征在于，包括：

第一绘制模块，用于获取待评价管道正常运行工况下沿线压力分布情况，绘制管道里程-压力图，所述管道里程-压力图中包含有管道里程-压力曲线；当所述第一绘制模块无法获取管道沿线每一点的压力时，由第二绘制模块进行绘制；其中，所述第一绘制模块在绘制管道里程-压力图时以管道上任一点一段时期内稳态工况下达到的最大压力作为该点压力；

第二绘制模块，用于以管道生产需求为基础，利用管道仿真系统进行管道运行工况模拟，计算管道里程对应的压力值，绘制管道里程-压力图；

第一确定模块，用于针对待评价管道属性特点，确定适用的剩余强度评价模型；

第一计算模块，用于根据管道内检测获取的缺陷尺寸信息，利用所述剩余强度评价模型计算每个缺陷点的缺陷预测失效压力P_F；

第二确定模块，用于根据管道特点或企业预设要求，确定不同管段对应的安全系数F_S；

第二计算模块，用于根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S；

描点模块，用于在第一绘制模块或第二绘制模块绘制的管道里程-压力图中，将所有缺陷点按照其对应里程和安全工作压力P_S进行描点，图中每一个点对应一个实际缺陷点；

判定模块，用于利用所述描点模块获得的图形进行管道缺陷维修判定：位于管道里程-压力曲线下方的所有缺陷点都需要进行立即维修响应，否则无需立即修复。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：调整模块，所述调整模块用于对所述第一绘制模块绘制得到的管道里程-压力图进行调整，以确保管道运行期内稳态工况下各点压力不超出绘制的压力线。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述待评价管道属性特点包括管径、壁厚、管材、管材性能参数、地区等级和管段设计系数中的部分或全部。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块具体用于：

根据所述缺陷预测失效压力P_F及安全系数F_S，按照下述公式计算每个缺陷对应的安全工作压力P_S：

P_S＝P_F/F_S。