基于DSR理论-综合云理论的中俄冻土区管道保温层效果失效类型研究

冻土区管道保温层效果与评价指标变化的随机性密切相关,以往冻土区管道保温层效果评价模型存在一定的局限性与不足。为了提升冻土区管道保温层效果模型的应用效果,本文基于驱动力-状态-响应(Driving force-State-Response,DSR)理论、综合云理论和迭代运算方法相结合的综合评价方法,构建适用于中俄冻土区管道保温层效果的评价模型。为了验证冻土区管道保温层效果评价模型的科学性,以中俄管道沿线(漠河—大庆段)四处典型监测区域MDX007、MDX113、MDX304和MDX364为实例,应用评价模型对管道保温层效果的失效类型和失效可能性概率进行了综合分析。结果表明:运用评价模型可以科学指导中俄原油管道保温层效果的评估,并依据相应的保温层效果失效类型结果给出对应的措施建议。综合云模型能够结合不同理论模型的优势,保证冻土工程环境评价的科学性,通过置信度值验证,具有良好的应用前景。研究成果可为中俄原油管线安全稳定运营提供战略性的科学支撑。

多年冻土区管道的若干关键技术

随着高寒和多年冻土区油气资源开发的步伐逐步加快,建设与运营多年冻土区管道是必然的选择,但多年冻土区管道不同于温暖地区的管道,其特殊的环境引发了管道选线、敷设方法、冻土层保护、边坡设计等一系列问题。在吸取国内外多年冻土区修建油气管道的成功经验基础上,以减少或消除冻胀和融沉对管道的影响为目标,综合归纳出了多年冻土区管道的四项关键技术,即管-土作用、管-土热扰动、监控技术和设计技术。

多年冻土区管道的设计技术研究

在多年冻土地带铺设油气管道，是国际能源战略发展的必然，但由于冻土具有冻胀和融沉特性，因此，选用合适的管道设计方法保证管道安全运行一直是一大研究热点。通过对多年冻土区管道所承受载荷类型的分析，论证了采用基于应变的管道设计方法的合理性，并着重对拉伸应变极限和压缩应变极限的确定方法进行了探讨，指出在实际设计中，应该选用相对宽松的压缩应变极限值和严格的拉伸应变极限值。

运用不确定层次分析法和三角模糊数的多年冻土地区管道定量风险评价

为了使多年冻土区管道在可控的风险范围内运行,为管道监测与维护重点提供科学指导,引入不确定层次分析法和三角模糊数用于穿越冻土区管道的定量风险评价。首先,充分考虑影响多年冻土区管道稳定的关键因素建立多层次指标评价体系;其次,利用不确定层次分析法,应用区间数确定权重,采用专家评分与三角模糊数相结合的方法,将基本事件模糊评价具体化,通过模糊数学相关运算求出单因素评价集;最后,通过多因素最优决策数学模型选择与数学处理求出管道运行的具体风险数值。

基于IMU数据的冻土区管道融沉风险段识别方法

惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)可检测得到管道全线的弯曲应变海量数据,但目前缺乏高效利用IMU数据进行管道定量评价的方法。为此,提出一种基于IMU应变检测数据的冻土区融沉风险段管道识别方法,其主要包括IMU应变数据预处理方法,即数据对齐和弯头、凹陷、三通等非融沉段大应变特征识别方法,以及通过预设识别阈值和待查异常管段建立的地质灾害段快速定位方法。采用该识别方法对漠大一线冻土区管道2013—2018年的IMU检测数据进行了识别分析,识别结果与几何检测数据吻合较好。在此基础上,统计了该冻土区管道不同区域的异常管段分布情况,结果表明:季节冻土区较多年冻土区地质变化点更多,但变化较小。该研究为地质灾害地段管道的完整性评价提供了定量数据,能够用于解决目前管道外部载荷无法确定的技术瓶颈,是管道完整性评价技术发展的重要方向。