[发明专利]一种基于参数优化的GM-Markov海底管道腐蚀预测方法

说明书

本发明公开了一种基于参数优化的GM‑Markov海底管道腐蚀预测方法，包括以下步骤：对传统灰色系统模型的参数C进行优化，得优化后的参数C'；将优化后的参数C'代入时间响应序列进行累减还原，得改进后的还原值再计算改进后的还原值的残差、相对误差及平均相对误差；根据改进后的时间响应序列构建参数优化后的灰色系统模型，再利用参数优化后的灰色系统模型对海底管道腐蚀深度进行预测，再根据预测得到的海底管道腐蚀深度利用马尔科夫链模型预测海底管道的剩余寿命，完成基于参数优化的GM‑Markov海底管道腐蚀预测，该方法能够准确预测GM‑Markov海底管道的剩余寿命，并且判别能力较强。

技术领域

本发明属于海底油气管道输送技术领域，涉及一种基于参数优化的GM-Markov海底管道腐蚀预测方法。

背景技术

海底管道风险评估是海底管道管理工作的核心内容，其中海底管道的腐蚀可能会影响海底管道系统的正常运行，甚至造成重大的环境破坏和财务风险。而海底管道剩余寿命预测是海底管道风险评估的重要内容之一，海底管线的损伤是影响海底管道剩余寿命的重要因素。海底管线损伤包括腐蚀、锚造成的撞击破坏、浪和潮流形成的冲刷和悬空、沉积物液化产生的浮力的损坏、滑移和沉积物迁移、飓风、海生物附着等，这些损伤带来的后果极为严重，会给企业和社会带来巨大的的损失。由于疲劳和海洋生物的存在，在很大程度上会导致腐蚀疲劳和磨损腐蚀以及微生物腐蚀。暴风雨波浪在浅水域海床附近冲刷，使管线暴露出来，导致管线受到损坏或者使其强行跳出原来的管沟从而导致断裂。当覆盖土层采用原土回填时，空隙渗漏液窜入覆盖土层中，使沉积物液化，一旦管线比重小于周围介质比重，管线将会浮在土水界面处。不稳定的海床土浪的滑移和迁移可能与地震、冲蚀、异常潮流、波浪作用、虫蠕动、逆向滑坡和重力滑坡有关，这种情况会使海底管道遭到严重的破坏。许多研究指出腐蚀是影响石油和天然气运输管道运输安全的主要问题。

对此，我国海底油气管道的风险评估的工作正走向定量积极主动的策略。包括Monte Carlo Simulation、ARMAModel、Markov Process、Gumbel分布等模型的建立，以上方法虽然得到的结果与实际值较接近，但其前提是需要大量原始数据，且缺少对点蚀的研究，有时预测精度达不到要求。由于腐蚀剩余寿命预测工作中存在着许多不确定因素，实际工况下的缺陷发展规律很难确定。另外，在管道腐蚀的众多影响因素之间还存在着相互影响。这就造成腐蚀剩余寿命预测工作难度增大。因此，有必要探寻一些新方法来提高腐蚀剩余寿命预测的可操作性以及准确性。

前人在应用传统灰色系统预测管道腐蚀方面也做了很多相关工作。如“党学博.海底管道腐蚀与剩余寿命的灰色预测[J].油气储运,2011,30(7):486-489.”一文中根据ASMEB31G，推导了均匀腐蚀和局部腐蚀同时发生时海底管道的极限内压计算公式。将局部腐蚀简化为沿轴向分布的矩形缺陷，利用灰色模型分别预测管道内的均匀腐蚀和局部腐蚀，并根据预测结果计算出管道的极限内压和剩余寿命。“谭开忍,肖熙.基于灰色理论的海底管道腐蚀剩余寿命预测方法[J].上海交通大学学报,2007,41(2):186-188.”一文中以灰色理论的基本模型为基础，探讨了灰色模型的改进方法。分析了海底管道腐蚀因素与腐蚀量之间的规律以及应用灰色理论进行剩余寿命预测的可行性。提出了基于灰色理论的海底管道剩余寿命预测方法。利用灰色理论预测腐蚀海底管道剩余寿命的步骤主要包括：最小允许厚度的确定，腐蚀速率的预测以及剩余寿命预测。利用该方法，可以在测量数据很少的情况下预测海底管道的剩余寿命。

以上这些方法通过不同的灰色系统应用取得了一定的效果，但这些应用中也存在着对原始数列的选取未进行筛选、对其是否可用于建模分析不够导致判别能力减弱、检测精度降低等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于参数优化的GM-Markov海底管道腐蚀预测方法，该方法能够准确预测GM-Markov海底管道的剩余寿命，并且判别能力较强。

为达到上述目的，本发明所述的基于参数优化的GM-Markov海底管道腐蚀预测方法包括以下步骤：