考虑两层相关性的腐蚀油气管道失效概率计算方法

来源：石油科学通报杂志2024年第5期北京时间：

作者：王赤宇；虞维超；陈磊；张华斌；张杰；王超；王子宇；廉凌峰；黄辉荣

单位：中国石油塔里木油田公司,库尔勒 841000%国家石油天然气管网集团有限公司油气调控中心,北京 100013%国家石油天然气管网集团有限公司甘肃分公司,兰州 730060%深圳泊松软件技术有限公司,深圳 518129%重庆科技大学石油与天然气工程学院,重庆 401331

摘要：在腐蚀油气管道失效概率计算中,存在随机变量相关和腐蚀缺陷相关的两层相关性.针对当前腐蚀管道可靠性评价中对相关性影响的研究不足,本文提出了考虑两层相关性影响的腐蚀油气管道失效概率计算方法.该方法首先基于Copula函数对具有相关性的随机变量进行抽样,结合管道失效极限状态方程,计算单个腐蚀缺陷的失效概率.进一步采用系统可靠性理论,考虑缺陷间相关性,对含多个腐蚀缺陷的腐蚀油气管道失效概率进行计算.并以我国某条天然气管道的实际数据为例,采用拉丁超立方抽样方法研究了两层相关性以及缺陷数量对管道失效概率的影响,并基于敏感性分析,量化了随机变量相关系数和腐蚀缺陷相关系数对腐蚀油气管道失效概率的影响.结果表明,缺陷相关性对管道失效概率计算影响明显高于随机变量相关性.小孔泄漏和爆裂失效概率随着缺陷之间相关系数的增大而减小,随着缺陷数量的增加而增大.随机变量相关性对管道小孔泄漏失效概率没有影响,管道爆裂失效概率随着壁厚与管径相关系数的增大而减小,随着初始缺陷长度与深度的相关系数增大而增大.缺陷轴向与径向增长速率相关系数的增大对管道爆裂失效概率的影响具有双向性,预测周期内大约前 16 年随着相关系数的增大,管道爆裂失效概率增加,大约 25 年后随着相关系数的增大,随相关系数增大而降低.研究成果适用于分析含多个腐蚀缺陷的油气管道可靠性评价,对管道安全运行、油气资源平稳供应具有参考意义.

关键词：腐蚀油气管道,双层相关性,拉丁超立方抽样,可靠性,失效概率