淺析油氣管道輸量的不確定性及管道設(shè)計風險

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)計方案在實際油氣管道運輸工作中出現(xiàn)偏差，無法實現(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，風險;經(jīng)濟效益

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、使用壽命和進維修護理的難易程度，對于管道的輸量的不確定性也要進行考慮，才能保證設(shè)計符合實際需求，降低管道設(shè)計風險。我國現(xiàn)行的油氣管道設(shè)計標準參照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標，還能在有效范圍內(nèi)實現(xiàn)最大經(jīng)濟效益。但由于油氣管道輸送是一項很復(fù)雜的工程項目，技術(shù)人員往往不能夠在設(shè)計時就掌握足夠準確的技術(shù)參數(shù)與經(jīng)濟參數(shù)，這將直接導(dǎo)致管道在依據(jù)設(shè)計圖建設(shè)完成之后的實際輸送量與設(shè)計參數(shù)不一致，甚至差異非常大，進而導(dǎo)致設(shè)計時的最佳方案偏離了實際。這就說明油氣管道設(shè)計存在一定程度的風險，而且這種風險較難避免。

例如為一座沒有達到穩(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)計輸送量進行設(shè)計，以便能夠保證油氣管道的經(jīng)濟效益最大化。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，實際輸量卻是（i或j=1，2……m），這種情況下當大于等于（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)當比較各個設(shè)計方案的費用值。

當設(shè)計輸量為但實際輸量是時，方案費用現(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)計的方案的費用現(xiàn)值期望值;是按照設(shè)計的方案的方差。當費用現(xiàn)值期望值越小時，設(shè)計方案越好;當計算出來的費用現(xiàn)值期望值的方差越小時，設(shè)計方案越好。

這個準則將設(shè)計風險考慮其中，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際效果。這樣一來，我們勢必可以降低費用現(xiàn)值期望值。因為獲取完全情報而降低得到費用現(xiàn)值期望值，被稱作完全情報期望值。因為輸量有m"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)與運營中，我們可以通過減阻增輸?shù)姆绞奖Ｕ线\輸管道的通暢，進而提高最佳方案最終的實施效果。要確保油氣管道的輸量不會在管道內(nèi)受到阻塞，不會因為其他因素影響輸送效果。

三、實例演示

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)完成后的實際輸量做出了估算，認為實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)計方案的費用現(xiàn)值，如下表所示：

表-管道設(shè)計方案費用現(xiàn)值

據(jù)此計算出來的費用現(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，因為其對應(yīng)的費用現(xiàn)值期望值最小（154490萬元），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，實現(xiàn)管道運輸?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，引入了風險分析原理，利用費用現(xiàn)值期望值的計算方式，提出了一種降低油氣管道設(shè)計風險的原則。根據(jù)分析和實例演示，證明這種方法是切實可行的。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。

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