淺析油氣管道輸量的不確定性及管道設(shè)計風(fēng)險

摘要：油氣管道的設(shè)計時常會受到眾多不確定因素的影響，其中油氣管道輸送量的不確定性尤為突出，容易導(dǎo)致最佳設(shè)計方案在實(shí)際油氣管道運(yùn)輸工作中出現(xiàn)偏差，無法實(shí)現(xiàn)最佳效果。本文從油氣管道輸送量的不確定性出發(fā)，分析了管道設(shè)計的防線，提出了一些降低管道設(shè)計風(fēng)險的辦法和措施，希望能為同行提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：油氣管道;輸送能力，風(fēng)險;經(jīng)濟(jì)效益

在油氣管道設(shè)計過程中，設(shè)計師需要考慮管道的質(zhì)量、特性、使用壽命和進(jìn)維修護(hù)理的難易程度，對于管道的輸量的不確定性也要進(jìn)行考慮，才能保證設(shè)計符合實(shí)際需求，降低管道設(shè)計風(fēng)險。我國現(xiàn)行的油氣管道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)參照GB50251《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》與GB50253《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》，本文主要針對管道輸量的不確定性，分析管道設(shè)計的風(fēng)險和解決方案。

一、概述油氣管道最佳設(shè)計方案以及設(shè)計風(fēng)險

在油氣管道設(shè)計輸量和其他相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)一定的前提下，管道設(shè)計師應(yīng)以此為依據(jù)通過水力、熱力計算提出若干套設(shè)計方案。隨后，通過比較這些方案所能帶來的最佳效益決定一套最佳設(shè)計方案。

理論上說，最佳設(shè)計方案不但能夠保證油氣管道的輸送量達(dá)標(biāo)，還能在有效范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大經(jīng)濟(jì)效益。但由于油氣管道輸送是一項(xiàng)很復(fù)雜的工程項(xiàng)目，技術(shù)人員往往不能夠在設(shè)計時就掌握足夠準(zhǔn)確的技術(shù)參數(shù)與經(jīng)濟(jì)參數(shù)，這將直接導(dǎo)致管道在依據(jù)設(shè)計圖建設(shè)完成之后的實(shí)際輸送量與設(shè)計參數(shù)不一致，甚至差異非常大，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)計時的最佳方案偏離了實(shí)際。這就說明油氣管道設(shè)計存在一定程度的風(fēng)險，而且這種風(fēng)險較難避免。

例如為一座沒有達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)階段的油田建造一條油氣管道，設(shè)計師只能根據(jù)目標(biāo)穩(wěn)產(chǎn)情況估算出油氣輸送量，并以此作為設(shè)計輸送量進(jìn)行設(shè)計，以便能夠保證油氣管道的經(jīng)濟(jì)效益最大化。但這座油田的地下情況很復(fù)雜，外界許多因素都對油田是否能穩(wěn)產(chǎn)產(chǎn)生了影響，因此在這座油田的開發(fā)初期很難進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)階段，輸送量并不穩(wěn)定，這致使這條油氣管道在建設(shè)完成后的實(shí)際輸送量有時大于設(shè)計輸送量，有時又小于設(shè)計輸送量，且某些時候差異極大。如此一來，這條新修建的油氣管道不能合理滿足這座油田的輸送需求，給輸送工作帶來了困難。

由此可見，在油氣管道設(shè)計中，油氣管道輸量的不確定性對設(shè)計效果的影響極大，應(yīng)該作為關(guān)鍵性的影響因素來看待。

二、完全情報期望值原則的應(yīng)用

第一，油氣管道在建設(shè)完成后，假設(shè)實(shí)際輸送量有m種，分別是、……，在滿足<<……的前提下，對應(yīng)的概率分別是P1，P2……Pm.。由此可見，在設(shè)計油氣管道時，設(shè)計輸量的選擇也有m種，如果選擇的設(shè)計輸量是，實(shí)際輸量卻是（i或j=1，2……m），這種情況下當(dāng)大于等于（i

第二，假設(shè)油氣每單位能帶來a收益，根據(jù)任意輸量（i=1，2……m）的設(shè)計，管道建設(shè)完成后的實(shí)際輸量都存在m種可能，由此可以計算出每個設(shè)計方案的年總收益期望值。在不同設(shè)計方案的收益期望值相等的情況下，設(shè)計管道時應(yīng)當(dāng)比較各個設(shè)計方案的費(fèi)用值。

當(dāng)設(shè)計輸量為但實(shí)際輸量是時，方案費(fèi)用現(xiàn)值為PVCij，那么按照設(shè)計數(shù)量為作為前提的管道設(shè)計方案的費(fèi)用現(xiàn)值期望值的方差可根據(jù)以下公式來計算：

其中，是按照設(shè)計的方案的費(fèi)用現(xiàn)值期望值;是按照設(shè)計的方案的方差。當(dāng)費(fèi)用現(xiàn)值期望值越小時，設(shè)計方案越好;當(dāng)計算出來的費(fèi)用現(xiàn)值期望值的方差越小時，設(shè)計方案越好。

這個準(zhǔn)則將設(shè)計風(fēng)險考慮其中，以此為依據(jù)就能順利確定油氣管道的最佳設(shè)計方案。當(dāng)然如果設(shè)計師能夠從技術(shù)人員那里獲得更多更全面的情報，完全確定管道建造完出現(xiàn)哪種自然狀態(tài)，就能夠保證最佳方案的實(shí)際效果。這樣一來，我們勢必可以降低費(fèi)用現(xiàn)值期望值。因?yàn)楂@取完全情報而降低得到費(fèi)用現(xiàn)值期望值，被稱作完全情報期望值。因?yàn)檩斄坑衜"種可能性將會在將來出現(xiàn)，那么將來出現(xiàn)哪種輸量，便以此為依據(jù)設(shè)計方案。

在最佳方案被選定后，在管道的建設(shè)與運(yùn)營中，我們可以通過減阻增輸?shù)姆绞奖Ｕ线\(yùn)輸管道的通暢，進(jìn)而提高最佳方案最終的實(shí)施效果。要確保油氣管道的輸量不會在管道內(nèi)受到阻塞，不會因?yàn)槠渌蛩赜绊戄斔托Ч?/p>

三、實(shí)例演示

假設(shè)我們現(xiàn)在需要為某油田修建一條長新輸油管道，技術(shù)人員對建設(shè)完成后的實(shí)際輸量做出了估算，認(rèn)為實(shí)際輸量存在三種可能：700萬t/a、850萬t/a"和1000萬t/a，對應(yīng)的概率分別是0.4，0.3"與0.3。技術(shù)人員根據(jù)分析計算，得到三種設(shè)計方案的費(fèi)用現(xiàn)值，如下表所示：

表-管道設(shè)計方案費(fèi)用現(xiàn)值

據(jù)此計算出來的費(fèi)用現(xiàn)值期望依次約為158795萬元、154490萬元、156050萬元。由此不難看出，按照850萬t/a輸量設(shè)計的方案是最佳的，因?yàn)槠鋵?yīng)的費(fèi)用現(xiàn)值期望值最?。?54490萬元），根據(jù)這個數(shù)據(jù)可計算出完全情報期望值約為5171萬元。換句話說，企業(yè)愿意付出5171萬元獲得完全情報期望值，實(shí)現(xiàn)管道運(yùn)輸?shù)睦孀畲蠡?/p>

結(jié)束語

本文為了探索最佳的管道設(shè)計方案，引入了風(fēng)險分析原理，利用費(fèi)用現(xiàn)值期望值的計算方式，提出了一種降低油氣管道設(shè)計風(fēng)險的原則。根據(jù)分析和實(shí)例演示，證明這種方法是切實(shí)可行的。但本文的此種原則只適應(yīng)于解決輸量的不確定性對于管道設(shè)計的影響，對于多因素造成的影響無力為例。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉先濤.油氣管道輸量的不確定性與管道設(shè)計風(fēng)險分析[J].石油工程建設(shè)，1997，05：10-12+58.

[2]趙晉云，鄭娟，劉冰，潘騰.輸油氣管道設(shè)計若干問題分析[J].油氣田地面工程，2013，02：42-43.

[3]劉悅，馮慶善，王學(xué)力，張華兵.國內(nèi)外油氣管道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的比較[J].油氣儲運(yùn)，2012，01：45-47+84-85.