基于复杂网络的高校化学化工实验室事故演化分析方法研究

为有效防控高校实验室重大事故,提出基于复杂网络的高校实验室事故演化分析方法。根据高校实验室历史事故案例,识别高校实验室事故过程节点因素,梳理各因素之间的时序因果逻辑关系,构建高校实验室事故演化复杂网络模型,基于网络节点的出入度分析实验室事故节点的相互影响关系和聚类特性,确定高校实验室事故的关键节点。在此基础上,构建高校实验室事故演化的带权有向网络,采用Dijkstra算法评估从初始诱发事件出发到结果事件的高校实验室事故最短路径。结果表明,基于复杂网络的模型可以有效实现高校化学化工实验室事故演化关键节点和最短路径分析;实验操作者的侥幸心理、监控失效、反应失控、人员未经相应培训、易燃易爆品是引发实验室事故的重要因素;得到从初始事件至最终后果事件的9条最短路径,可为高校实验室重大事故防控提供有效支撑。

基于Copula-BN的海上船舶碰撞风险评估方法

为有效预防海上船舶碰撞事故,提出一种基于Copula-贝叶斯网络(BN)的海上船舶碰撞动态风险评估方法,采用高斯Copula识别风险节点的边缘分布,从而更准确地描述风险因素与碰撞事件之间的复杂相互关系。首先,收集船舶碰撞事故数据,从人-船-环系统的角度,识别并分析导致船舶碰撞的风险因素;然后,利用Copula函数确定各节点的最优边际分布函数;最后,采用数据结构分析确定BN结构,构建Copula-BN模型,并基于Copula-BN模型进行相关性、前向预测和后向故障诊断分析,依据风险因素与碰撞事件之间的相依性,推出导致船舶碰撞事故发生的关键致因,并通过更新节点的状态数据,分析船舶碰撞动态风险。结果表明:该方法能够识别出导致船舶碰撞事故的关键风险因素,实现海上船舶碰撞动态风险评估。

基于贝叶斯参数学习的海底原油管道腐蚀状态评估

为有效预防海底原油管道腐蚀失效事故,提出1种基于贝叶斯参数学习的海底原油管道腐蚀状态评估方法。考虑均匀腐蚀、点蚀和微生物腐蚀等3种管道腐蚀类型,构建海底原油管道腐蚀因果关系概率网络模型。离散化模型节点状态,初始化各节点的状态概率,利用贝叶斯参数学习方法量化处于不同腐蚀状态下的管道腐蚀速率与腐蚀坑深的概率,并以某实际海底原油管道为例进行实例验证。研究结果表明:实例管道腐蚀速率处于“严重”、“高”、“中”、“低”状态的概率分别为0.45,0.32,0.19,0.04;腐蚀坑深处于“严重”、“高”、“中”、“低”状态的概率依次为0.38,0.29,0.24,0.08。这表明该管道遭受严重腐蚀风险的可能性较大,需采取措施降低管道失效风险。研究结果对于海底原油管道腐蚀失效风险管理具有重要意义。

氢气输送管道微观失效的分子动力学仿真研究

为保证氢气输送管道服役的安全性,从微观角度研究氢气环境中管线钢发生失效行为的内在机理以及典型力学性能的变化规律。通过分子动力学模拟方法对不同氢原子浓度下的α-铁模拟体系的微观失效行为进行研究,揭示微观状态下管线钢原子之间的力学性能及失效机理,并对模拟体系进行共近邻分析,观察和分析拉伸加载过程中α-铁模拟体系晶体结构的变化规律。研究结果表明:在拉伸过程中,随着掺入氢原子的浓度增大,体系的抗拉强度、杨氏模量及最大应力处应变普遍降低,α-铁体系更容易发生失效;同时,BCC结构的转变是α-铁体系发生失效的主要原因。研究结果有助于深入理解氢致管道微观失效机理,为保障氢气输送安全提供理论参考。

储气库注采管柱螺纹失效动态风险评估

为解决储气库注采管柱螺纹失效问题,识别注采管柱螺纹失效致因与后果,基于蝴蝶结和贝叶斯网络方法构建注采管柱螺纹动态失效风险分析模型,采用模糊集理论计算模型变量先验概率,并评估注采管柱失效后果概率,从而推断注采管柱螺纹失效关键致因因素;引入先兆数据,评估注采管柱螺纹动态失效风险态势。结果表明:气体中携带固体颗粒、上螺纹速度过快、注采温度高、地层断裂等13个因素对螺纹失效风险影响较大;螺纹失效概率逐渐增大,螺纹失效后果也越来越严重,需要监控螺纹失效关键致因以降低螺纹失效的风险。

基于贝叶斯网络的页岩气井套管变形失效定量风险分析

受环境载荷和自身缺陷的影响,页岩气井套管在服役过程中可能发生变形失效,对页岩气井的正常生产造成严重影响。为控制页岩气井套管变形失效风险,采用事故树和事件序列图方法识别页岩气井套管变形失效原因和后果,建立页岩气井套管变形失效场景模型,将事故树和事件序列模型转化为贝叶斯网络,采用条件概率表考虑事件之间的推理关系,建立页岩气井套管变形失效的贝叶斯网络模型。进行失效诊断分析和概率学习,识别页岩气井套管变形失效最可能的致因因素,引入先兆事故,评估各失效场景的动态发生概率。以川东地区A页岩气井为例开展模型应用研究,获取导致套管变形失效最可能的致因组合,得到套管变形失效及其失效后果的动态发生概率,与工程现场气井套管的安全状况比较吻合,分析结果可为页岩气井套管变形失效风险防控和决策提供理论支撑。

稠油热采井管柱失效动态风险分析研究

为保证稠油热采井筒管柱的安全运行,采用故障树与贝叶斯网络相结合的方法开展稠油热采井管柱失效风险分析,应用故障树分析方法定性识别管柱失效诱因,建立稠油热采井管柱失效场景演化模型,并将故障树转化为贝叶斯网络模型,应用贝叶斯网络对管柱失效风险进行定量分析,得出热采井管柱失效的关键致因和管柱失效的动态失效概率,以新疆油田某区块热采井的管柱失效为对象进行了案例分析。研究结果表明,该方法可为稠油热采井管柱失效风险分析及井筒完整性管理提供理论支撑和工程设计参考。

基于蒙特卡洛方法的油气井管柱可靠性评估

为提高油气井管柱服役的安全性,采用数据统计与可靠性理论评估油气井管柱可靠性。首先,识别影响管柱外载及其参数的变量,构建油气井管柱安全极限状态方程;然后,采集模型变量数据,确定变量分布与参数,形成油气井管柱可靠性数值模型;最后,通过蒙特卡洛方法计算影响管柱可靠性的关键变量和不同置信度水平下管柱剩余强度分布及安全系数取值。结果表明:目标区域油气井管柱剩余强度符合正态分布,得到不同置信度水平下管柱的可靠度,管柱的安全系数取值范围可满足管柱安全设计要求,所构建的方法可为实际生产中油气井井筒管柱安全评价提供技术支撑。