基于贝叶斯网络的气井井筒完整性风险评价

井筒完整性失效是气井生产中的主要风险,为有效评价井筒完整性风险,应用贝叶斯网络的推理与学习能力,建立了基于贝叶斯网络和Noisy-OR gate模型的井筒完整性失效概率计算方法和风险评价模型。由故障树分析将井筒分为管柱、水泥环密封性、井口装置、水力屏障和其他部件5个评价单元,确定了各单元的主要风险因素,建立了井筒完整性失效的贝叶斯网络拓扑结构;由Noisy-OR gate模型和历史数据,确定了贝叶斯网络的条件概率参数;将基于贝叶斯网络的失效概率与层次分析法相结合,确定了风险评价指标和等级划分标准;建立了气井井筒完整性风险评价方法。结果表明,该方法实现了井筒完整性失效概率的定量计算、风险的定量评价和主要风险因素的反向推理,可为预防和控制井筒完整性失效提供决策依据,有助于降低井筒完整性失效风险。     

含硫气井完整性风险等级预测研究

为保证含硫气井在开发过程中安全高效生产,提出一种基于主成分分析(PCA)和BP神经网络的含硫气井完整性风险等级预测模型。首先,采用Bow-tie方法得到含硫气井完整性失效风险因素,通过模糊评价法对风险因素进行量化处理;然后,利用PCA提取综合指标,并结合BP神经网络得到预测模型,进而得到风险等级。研究结果表明:通过PCA能使BP神经网络的输入数据由28个减少至4个,所建模型的风险等级预测精度高于未经PCA的BP神经网络;通过PCA与BP神经网络结合的预测模型可识别含硫气井开发过程中完整性失效的风险因素,完善了含硫气井风险等级预测技术。     

基于多因素耦合的井筒完整性风险评价

为了合理开展井筒完整性评价,提出合理的管理措施,综合考虑管柱力学、管柱腐蚀、管柱及附件密封、水泥环力学、地层以及油气井管理等关键节点及因素的相互耦合协同作用,分析多因素耦合协同作用对井筒完整性的影响。对于管柱力学等具有比较明确物理意义且可以量化的因素,采用定量分析评价;对于操作管理等难以量化的因素采用定性评价,对于腐蚀环境因素采用定量与定性相结合的方法进行评价;在定性及定量评价的基础之上,对关键节点进行风险概率和风险影响程度的划分及量化,再基于层次分析及风险矩阵的方法建立井筒完整性评价模型;基于模型编制了相应的计算程序,并对某高腐蚀性气井开展了井筒完整性评价。评价结果表明,在影响该井井筒完整性的风险因素中,高酸性气体腐蚀是造成该井井筒完整性失效的主要因素。     

气井完整性概念初探及评价指标研究

针对目前国内外尚无明确的气井完整性概念和生产气井完整性评价指标体系的现状,分析了现有的关于气井完整性解释的不足,初步提出了气井完整性的概念,强调了气井完整性是气井处于地层流体发生无控制流动的风险在可接受范围之内的状态。并根据此概念,从完整性管理、屏障设备、监测状态三个方面,建立了气井完整性评价指标体系,分析了各个评价指标与气井完整性的关系。屏障设备完整性是气井完整性的核心,完整性管理是提高气井完整性的关键,监测状态是气井完整性最直接的判断依据。     

城镇燃气管道第三方施工损伤风险评价方法研究

针对第三方施工对城镇燃气管道的不利影响,提出一种半定量风险评价方法。首先,基于“人—机—环境—管理”系统确定失效因素,利用G2赋权法对因素赋权,并引入物元模型分析失效可能性;然后,建立喷射火焰、闪火和蒸气云爆炸的数学模型计算管道泄漏的伤害面积,确定失效后果等级;最后,根据API 581中的风险矩阵得出燃气管道第三方施工破坏风险等级。实例分析表明,该方法兼具定性评价与定量评价的优点,能更加准确有效地进行风险分析,确定风险等级。     

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。     

基于熵权二维云模型的深基坑施工风险评价

深基坑施工过程中的风险因素具有模糊性与随机性的特点,基于此提出一种熵权二维云模型的风险评价方法。从环境因素、管理因素和施工因素3个方面进行危险源辨识,确定深基坑施工风险评价指标体系,并应用熵权法对评价指标进行加权处理;将风险概率和风险后果作为二维云模型的基础变量,同时提出风险云相近度的计算方法以确定风险等级。应用上述方法对南宁轨道交通3号线青秀山站明挖站厅基坑的施工过程进行了风险评价,得出该施工过程的风险需采取一定控制措施方可接受,与实际情况相符,表明基于熵权二维云模型的风险评价方法合理可行。     

基于层次分析法的矿井突水风险模糊综合评价

突水风险评价是矿井水害预控管理的重要内容,应用层次分析法与模糊数学理论,对矿井的突水风险进行科学与合理评价。在评价过程中,建立了矿井突水风险评价指标体系,通过比较矩阵的计算确定出突水风险各相关因素的影响权重,并进行权重总排序,找出矿井突水主要影响因素。基于该评价体系,建立二级模糊综合评价模型。应用表明:该评价方法能够对多个定性与定量指标影响的评价进行综合权衡,比较准确有效地反映出矿井突水风险等级。     

成品油站场工艺管道风险辨识与评价

为保障成品油站场工艺管道的安全平稳运行,在充分辨识风险因素的前提下,提出了一种基于KENT法和RBI的风险评价方法。首先,以风险机理分析为基础,采用SHEL模型从导致风险上升的直接原因（风险内因）和间接原因（风险外因）2个角度辨识了风险因素,并细化各因素指标项;然后借鉴KENT法,对各指标项进行评分量化;依据RBI法,采用风险外因体系修正风险内因体系的方式确定失效可能性;综合环境后果、人员后果与商业后果,明确失效后果的评价体系与计算方法;最后,结合失效可能性与失效后果进行风险评价,从风险等级和风险排序2方面为检维修决策提供依据。应用表明:该评价方法便于工艺管道风险评价的基层实施,可为基于风险的检维修决策提供有效技术支撑。     

气井环空带压临界控制值研究

为了保证环空带压气井生产阶段的井筒完整性,确定气井环空压力安全运行范围,建立了基于API RP 90-2推荐做法的环空带压安全评价方法,重点研究了气井环空带压临界控制值计算方法,提出了1套方便现场应用的环空压力管控图版,针对某环空带压气井进行了现场应用研究。研究表明:API RP 90是针对海上油气井环空带压安全评价的推荐做法,在API RP 90-2推荐做法发布以后已不再继续适用于陆上油气井;基于API RP 90-2的推荐做法考虑因素更为全面,推荐在陆上油气井使用;环空带压临界控制值不再是1个固定值,而是随服役时间增长以及相邻和自身环空压力变化等因素不断变化的值。     

基于BN-CREAM的深水井控压井作业风险诱因研究

深水井控压井作业是有效控制溢流演化为井喷事故的二级井控工艺屏障。为提高深水井控压井作业可靠性,采用 BN-CREAM方法对其风险诱因进行研究。结合深水井控压井作业特点,考虑共因失效等因素,采用贝叶斯网络方法建立深 水井控压井作业风险演化模型。应用人因可靠性分析CREAM法计算深水压井人因失误先验概率,参考海洋可靠性数据手 册OREDA确定深水井控设备失效先验概率。依托贝叶斯网络的逆向推理能力辨识压井作业的主要风险节点,从而实现对 深水井控压井作业风险诱因的有效预测和评估。研究表明:深水井控压井作业共包含6个关键风险根节点,且压井作业人 因可靠性要低于设备可靠性;3级子节点“压井方法选择不合理”对深水压井作业的成功起到至关重要的作用,需进一 步开展风险分析研究。     

Improvement of integrity management for pressure vessels based on risk assessment - A natural gas separator case study

The process of oil and gas processing plant is complex, the types of pressure vessels are rich, and the functions are critical. However, the working medium is mostly untreated medium, and the hazard factors are complex, which poses a threat to the safe production of oil and gas processing plant. Based on PDCA cycle, this paper establishes a six-step links of integrity management for sustainable improvement of pressure vessels. The typical failure modes of pressure vessels are determined, and the fishbone diagram of risk factors under each failure mode is compiled. Risk quantification and classification of pressure vessels based on failure modes (RBFM) is innovatively proposed. Avoiding incalculable failure frequency index, the process quantification of failure possibility is formed according to the development of hazard factors. A failure consequence calculation model based on the leakage affected area was established. Combined with the failure probability level and risk level, the hierarchical inspection strategy for pressure vessels under different failure modes is established. Finally, the method is applied to the natural gas separator of H processing plant. The research results show that RBFM proposed in this paper can meet the requirements for rapid and accurate risk assessment of pressure vessels in oil and gas processing plant. This paper establishes a safe production barrier for the pressure vessel and improves the intrinsic safety of the equipment.     

城镇燃气管道动火作业安全评价

针对城镇燃气管道动火作业的高危险性,为保障生命财产安全,提出一种基于未确知测度的安全评价方法。首先,从动火施工作业的前、中、后3个阶段对整个作业过程进行安全分析,并基于作业的前阶段建立安全评价体系。然后,引入未确知测度模型,将因素的量化值与测度函数结合得出测度评价矩阵,采用变异系数法处理评价矩阵,确定各危害因素的客观权重。最后,根据测度评价矩阵与因素权重得出动火作业的安全等级,并对危害因素进行排序。实例结果表明:应用该方法能有效地确定出城镇燃气管道动火作业的安全等级,对于不安全的施工作业,可根据排序确定高危险因素,并采取措施降低其危险性,提高整个动火作业过程的安全性。     

基于环空带压临界值确定高温高压气井临界产量

高温高压气井环空带压现象日益严重,环空带压过大可能破坏井筒的完整性,基于能量守恒定律和井筒径向传热机理,建立了井筒多环空温度场计算模型;综合考虑环空温度效应和体积效应,建立了环空带压控制方程,以某高温高压气井为例,开展了基于环空带压临界值确定高温高压气井临界产量的具体分析。研究结果表明:环空温度随产量和生产时间的增大先增加后逐渐稳定,相比生产时间,产量对环空温度的影响更加明显;环空带压越大,井下管柱安全系数越小,综合对比API RP 90标准和环空带压安全评价2种方法的结果,确定了各环空最大允许带压值,结合环空带压与产量的关系可得到高温高压气井的临界产量。研究结果对合理制定高温高压气井的生产制度具有理论指导意义。