CN112069688A - 一种天然气长输管道内腐蚀模拟分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天然气长输管道内腐蚀模拟分析方法,该天然气长输管道内腐蚀模拟分析方法包括:智能收集管道的基础数据,构建组合模型BBM计算管道沿程的多相流动参数,开展管道内腐蚀环境模拟实验,分析管道内腐蚀形成影响因素,利用Apriori关联算法确定管道腐蚀的主控因素,从而建立天然气长输管道的半理论半经验腐蚀预测模型公式,形成天然气长输管道内腐蚀模拟分析方法,能够真实的反应管道内部的流动状态,预测管道的腐蚀情况,为天然气长输管道的安全运行提供了技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及天然气长输管道领域,具体涉及一种天然气长输管道内腐蚀模拟分析方法。
背景技术
随着我国经济的高速发展,天然气作为一种新型的清洁能源,具有很好的应用市场,天然气的大面积推广使用,环境质量将逐步得到改善,我国已将天然气长输管道列入国家重点建设项目。天然气长输管道常年埋于地下或架空敷设,受沿线过程的环境和气候的影响较大,容易发生腐蚀。内腐蚀也是管道老化的重要因素之一,内腐蚀能造成管道结构强度降低,导致泄漏,而且内腐蚀引起的事故往往具有突发性和隐蔽性,后果一般比较严重。被腐蚀的天然气管道,不仅会引起气体的泄漏损失,以及由于管道维修和维护所造成的人力物力财力的浪费,还可能由于管道腐蚀而引起火灾。特别是天然气管道由于腐蚀引起的***,威胁人身安全,污染环境,后果极其严重。所以要做好天然气长输管道防腐的相关工作,尽量避免天然气运输管道因此被腐蚀,延长天然气长输管道的使用时间。
相关技术中,从管道输送介质方面(CO2和O2)分析影响天然气长输管道腐蚀的原因,从腐蚀性介质方向,提出了适用于天然气长输管道的防护措施。但是影响天然气长输管道腐蚀的原因不仅仅是由于腐蚀性介质的原因,还有流动的影响,如保护性腐蚀产物膜(碳酸铁),pH稳定剂和腐蚀抑制剂可能由于流体高流速引起的剪切应力而不稳定,而从管壁冲走。同时液滴和固体颗粒的冲击力也是流动诱导腐蚀的主要原因,影响管道的腐蚀是多种因素相互作用的结果,因此对多种因素交互作用下的数据分析是必要的,但如何确定多种因素中的主控因素也缺少有效的技术方法。此外,天然气长输管道的腐蚀速率预测模型仅从介质组分方面考虑,造成预测精度差。
针对为了准确了解天然气长输管道的内部状态,智能收集管道的基础数据,构建组合模型BBM计算管道的多相流动参数,开展管道内腐蚀环境模拟实验,分析管道内腐蚀形成影响因素,利用Apriori关联算法确定管道腐蚀的主控因素,从而建立天然气长输管道的半理论半经验腐蚀预测模型公式。
发明内容
本发明旨在解决上述技术中存在的不足,设计一种天然气长输管道内腐蚀模拟分析方法。
本发明提供了一种天然气长输管道内腐蚀模拟分析方法,该方法包括:1)针对目标天然气长输管道的基础数据收集;2)将流型划分、持液率计算、摩阻压降、高程压降、加速压降计算等几部分,构成相应的组合模型,精确计算天然气长输管道沿程的多相流动参数;3)开展管道内腐蚀环境模拟实验,采用Apriori关联算法确定影响内腐蚀的主控因素;4)结合主控因素分析结果,建立管道内腐蚀速率的半理论半经验模型。
具体的实施方案如下:
根据天然气长输管道的设计数据、温度和压力压力传感器收集到的数据,以及流量计得到的数据作为基础数据;
采用Beggs-Brill计算摩阻压降、高程压降和加速压降,使用Mukherjee-Brill划分流型,构成组合模型BBM,进行管道沿程的多相流动参数计算。
结合管道内腐蚀模拟实验结果,采用Apriori算法建立局部腐蚀速率与介质组分、流动参数的关联性规则,其规则满足公式(1)最小支持度为50%,公式(2)最小置信度为50%的要求,确定管道内腐蚀的主控因素;
结合主控因素的腐蚀机理,确定天然气长输管道的半理论半经验腐蚀预测模型公式(3):
其中,rcorr为腐蚀速率,mm/a;R为气体常数、T为绝对温度,K;Ea为腐蚀反应的激活能,J/mol;v为液体速率,m/s;为氧气浓度,wppm;为CO2分压,MPa;a、b、c、d、e均为常数。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明的限定。在附图中:
图1是本发明实施例的一种天然气长输管道内腐蚀模拟分析方法流程图;
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施方式和附图,对本发明做进一步详细说明。在此,本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供了一种天然气长输管道内腐蚀模拟分析方法,如附图1所示,该方法包括:
步骤101、根据天然气长输管道的设计数据、温度和压力压力传感器收集到的数据,以及流量计得到的数据作为基础数据;
步骤102、采用Beggs-Brill计算摩阻压降、高程压降和加速压降,使用Mukherjee-Brill划分流型,构成组合模型BBM,进行管道沿程的多相流动参数计算。
步骤103、结合管道内腐蚀模拟实验结果,采用Apriori算法建立局部腐蚀速率与介质组分、流动参数的关联性规则,其规则满足公式(1)最小支持度为50%,公式(2)最小置信度为50%的要求,确定管道内腐蚀的主控因素;
步骤104、结合主控因素的腐蚀机理,确定天然气长输管道的半理论半经验腐蚀预测模型公式(3):
其中,rcorr为腐蚀速率,mm/a;R为气体常数、T为绝对温度,K;Ea为腐蚀反应的激活能,J/mol;v为液体速率,m/s;为氧气浓度,wppm;为CO2分压,MPa;a、b、c、d、e均为常数。
本发明实施例提供的天然气长输管道内腐蚀模拟分析方法,通过收集目标天然气长输管道的基础数据;将流型划分、持液率计算、摩阻压降、高程压降、加速压降计算等几部分,构成相应的组合模型,精确计算天然气长输管道沿程的多相流动参数;开展管道内腐蚀环境模拟实验,采用Apriori关联算法确定影响内腐蚀的主控因素;结合主控因素分析结果,建立管道内腐蚀速率的半理论半经验模型。该方法中,选取多相流动参数,结合内腐蚀环境模拟实验,采用Apriori关联算法敏感因素确定影响内腐蚀的主控因素,建立管道内腐蚀速率的半理论半经验模型,能够真实的反应管道内部的流动状态,预测管道的腐蚀情况,为天然气长输管道的安全运行提供了技术支撑。
以下对本发明实施例提供的天然气长输管道内腐蚀模拟分析方法进行详细描述:
步骤101中所涉及的管道基础数据包括:路由数据、气质组分含量(CO2、O2等)、运行数据(温度、压力、流量)、检/监测数据等。
步骤102、采用Beggs-Brill计算摩阻压降、高程压降和加速压降,使用Mukherjee-Brill划分流型,构成组合模型BBM,实现天然气长输管道沿程的多相流动参数计算,为腐蚀预测模型提供数据基础。
步骤103、结合管道内腐蚀模拟实验结果,采用Apriori算法建立局部腐蚀速率与介质组分、流动参数的关联性规则,其规则满足公式(1)最小支持度为50%,公式(2)最小置信度为50%的要求,确定管道内腐蚀的主控因素;
步骤104、结合主控因素的腐蚀机理,确定天然气长输管道的半理论半经验腐蚀预测模型公式(3):
其中,rcorr为腐蚀速率,mm/a;R为气体常数、T为绝对温度,K;Ea为腐蚀反应的激活能,J/mol;v为液体速率,m/s;为氧气浓度,wppm;为CO2分压,MPa;a、b、c、d、e均为常数。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种天然气长输管道内腐蚀模拟分析方法,其特征在于,所述方法包括:
针对目标天然气长输管道的基础数据收集;
将流型划分、持液率计算、摩阻压降、高程压降、加速压降计算等几部分,构成相应的组合模型,精确计算天然气长输管道沿程的多相流动参数;
开展管道内腐蚀环境模拟实验,采用Apriori关联算法确定影响内腐蚀的主控因素;
结合主控因素分析结果,建立管道内腐蚀速率的半理论半经验模型。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据天然气长输管道的设计数据、温度和压力压力传感器收集到的数据,以及流量计得到的数据作为基础数据。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,采用Beggs-Brill计算摩阻压降、高程压降和加速压降,使用Mukherjee-Brill划分流型,构成组合模型BBM,进行管道沿程的多相流动参数计算。
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