本發(fā)明涉及線上管理平臺技術(shù)領(lǐng)域，具體為線上油氣管道完整性管理平臺。

背景技術(shù)：

在油氣開采過程中，油氣輸送管道是油氣集輸與儲運生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要的組成部分，它是連續(xù)輸送大量油（氣）最快捷、最安全和經(jīng)濟(jì)可靠的運輸方式，中國很多油氣管道已進(jìn)入中后期服役階段，有些管線已存在不同程度的損傷，近年還發(fā)生過數(shù)次管線損壞事故；

而針對以上問題的解決方案——管道完整性管理，是一個與時俱進(jìn)的連續(xù)的過程。這是因為管道的失效模式是一種時間依賴的模式。腐蝕、老化、疲勞、自然災(zāi)害、機(jī)械損傷能夠引起管道失效，隨著歲月的流逝在不斷地侵蝕管道。因此，必須持續(xù)不斷地對管道進(jìn)行分析、檢測、完整性評估、維修、人員培訓(xùn)等完整性管理工作。概括的說，管道完整性管理就是為了降低事故發(fā)生的可能性以及事故產(chǎn)生的后果而進(jìn)行的不斷評估和降低管道風(fēng)險的過程；

我國現(xiàn)已建成的油氣集輸和長輸管道，有些已經(jīng)長期服役，這些管道在服役過程中不可避免地產(chǎn)生各種損傷，包括內(nèi)部介質(zhì)腐蝕、外部腐蝕、內(nèi)壓及其他外載聯(lián)合作用下的應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞、第三方損傷，以及臺風(fēng)、海流等自然環(huán)境荷載造成管道振動而形成的疲勞累計損傷等，這些因素會直接影響管道的服役壽命；

隨著石油開采市場近年來的不景氣，國內(nèi)外主流石油公司逐步將發(fā)展方向從鉆采轉(zhuǎn)變?yōu)橛蜌赓Y產(chǎn)完整性管理、充分利用、延壽等，給本項目核心產(chǎn)品的開發(fā)與推廣提供了契機(jī)，針對上述問題，特提出線上油氣管道完整性管理平臺。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供線上油氣管道完整性管理平臺，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：線上油氣管道完整性管理平臺，包括云端服務(wù)器單元，所述云端服務(wù)器單元通過無線信號連接有本地嵌入式數(shù)據(jù)管理單元，所述本地嵌入式數(shù)據(jù)管理單元通過電導(dǎo)體連接有顯示功能單元、儲存功能單元和線下完整性評價單元；

其中：所述云端服務(wù)器單元為云端的數(shù)據(jù)儲存庫，包括管道數(shù)據(jù)庫、工藝參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和檢測歷史數(shù)據(jù)；

所述本地嵌入式數(shù)據(jù)管理單元對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且與所述云端服務(wù)器單元進(jìn)行良好的數(shù)據(jù)互通；

所述顯示功能單元用于展示油氣管道的數(shù)據(jù)信息，用圖表形式展示管道檢測與風(fēng)險評估的結(jié)果，實現(xiàn)信息以及計算結(jié)果的數(shù)字化和可視化；

所述儲存功能單元用于對文檔、圖片和影音格式數(shù)據(jù)的展示和儲存，確保滿足評估功能，同時可以為系統(tǒng)后期數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展；

所述線下完整性評價單元是基于管道完整性評價理論研究和全生命周期信息中心的開發(fā)，開發(fā)管道完整性評價數(shù)字化模塊，實現(xiàn)其評價功能。

所述本地嵌入式數(shù)據(jù)管理單元包括管道統(tǒng)計管理模塊、管道檢測管理模塊、管道檢測管理計劃模塊、管道檢測信息管理模塊、管道作業(yè)管理模塊、管道相關(guān)項目信息管理模塊和管道完整性相關(guān)數(shù)據(jù)評估信息模塊；

其中：所述管道統(tǒng)計管理模塊用于管理和統(tǒng)計所有管道信息，包括作業(yè)區(qū)、起點、終點、輸送介質(zhì)、管道長度、管道尺寸、類型、壁厚、投產(chǎn)年份和設(shè)計壽命；

所述管道檢測管理模塊用于檢測所有管道檢測歷史信息，包括檢測年份和檢測單位；

所述管道檢測管理計劃模塊用于管理所有管道檢測管理計劃，包括設(shè)計壽命、已檢測次數(shù)和最后一次檢測年份；

所述管道檢測信息管理模塊用于檢測所有管道檢測信息，包括已檢測管道的復(fù)檢計劃、剩余壽命、預(yù)防維修計劃、未檢測管道的檢測計劃、未檢測原因和風(fēng)險等級；

所述管道作業(yè)管理模塊用于所有管道作業(yè)、工藝參數(shù)的管理、存儲；

所述管道相關(guān)項目信息管理模塊用于管理所有項目準(zhǔn)備信息、管道清管實施項目信息、電子幾何測檢項目信息、內(nèi)檢測實施項目信息和檢測報告；

所述管道完整性相關(guān)數(shù)據(jù)評估信息模塊用于所有管道完整性相關(guān)的維修指數(shù)評估信息、剩余強(qiáng)度評估信息、剩余壽命評估信息及其他完整性評估相關(guān)信息。

所述線下完整性評價單元包括缺陷評價模塊、腐蝕速率預(yù)測模塊、懸跨評價模塊、坐底穩(wěn)定性評價模塊、熱膨脹評價模塊、屈曲評價模塊、合于使用評價模塊和機(jī)遇風(fēng)險的檢測評價模塊；

其中：所述缺陷評價模塊用于對內(nèi)外腐蝕、沖蝕、凹損、裂紋缺陷剩余強(qiáng)度的評價，選取合適的評價方法、標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行失效壓力計算公式、安全準(zhǔn)則和失效標(biāo)準(zhǔn)方面的對比分析；

所述腐蝕速率預(yù)測模塊的評價內(nèi)容為CO₂腐蝕速率估算模型和O₂腐蝕速率估算模型，用于內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對的綜合腐蝕速率進(jìn)行估算，并且分別獲取管道局部和整體的不同腐蝕速率；

所述懸跨評價模塊用于順流向與橫流向振幅計算，管道固有頻率計算，順流向與橫流向漩渦泄放頻率計算，約化速度計算，浪流作用下的懸跨缺陷起振分析，懸跨缺陷疲勞評價，懸跨段應(yīng)力檢查，最小許用懸跨長度計算；

所述坐底穩(wěn)定性評價模塊用于管道濕重計算，垂向穩(wěn)定性評價，橫向穩(wěn)定性評價，管道側(cè)向位移檢查；

所述熱膨脹評價模塊主要是檢測和評價在操作條件下管道尾部及尾部到虛擬錨點之間的膨脹系數(shù)，每個管子尾部的管道尾部最終膨脹長度利用應(yīng)變平衡方法來計算出由溫度、壓力和摩擦力引起的管道內(nèi)的總應(yīng)變；

所述屈曲評價模塊用于計算出在操作溫度下埋地所需深度，并且用于確定在操作條件下側(cè)向屈曲是否發(fā)生，并得到最大側(cè)向位移；

所述合于使用評價模塊通過對有缺陷的管段進(jìn)行檢驗，結(jié)合其相應(yīng)的腐蝕速率模型，用于預(yù)測管線的剩余壽命；

所述機(jī)遇風(fēng)險的檢測評價模塊用于當(dāng)前管道剩余強(qiáng)度評價，基于不同威脅類型的管道失效概率計算，并且對管道失效后果計算、管道風(fēng)險確定、風(fēng)險評價和基于風(fēng)險評價的管道檢測計劃制定。

優(yōu)選的，所述云端服務(wù)器單元與本體嵌入式數(shù)據(jù)管理單元間傳輸?shù)臒o線信號為WIFI或藍(lán)牙。

優(yōu)選的，所述儲存功能單元和線下完整性評價單元與本地嵌入式數(shù)據(jù)管理單元間的電連接方式均為雙向電連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：線上油氣管道完整性管理平臺，使油氣管道全生命周期信息數(shù)據(jù)與完整性評價模塊無縫對接，實現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集、管理、調(diào)用到完整性評價與管理的轉(zhuǎn)換，整體架構(gòu)支持線下完整性評估數(shù)據(jù)與線上油田與區(qū)域管道信息中心相互通信，平臺架構(gòu)具有功能集成化、結(jié)構(gòu)模塊化、傳輸多樣化和業(yè)務(wù)智能化四大特點，結(jié)合大數(shù)據(jù)應(yīng)用進(jìn)行有效的分析、評估、預(yù)測，該平臺的搭建最終為國內(nèi)油氣管道完整性管理與評價技術(shù)領(lǐng)域提供科學(xué)依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明中本地嵌入式數(shù)據(jù)管理單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明中線下完整性評價單元的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1-3，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：線上油氣管道完整性管理平臺，包括云端服務(wù)器單元，所述云端服務(wù)器單元通過無線信號連接有本地嵌入式數(shù)據(jù)管理單元，所述本地嵌入式數(shù)據(jù)管理單元通過電導(dǎo)體連接有顯示功能單元、儲存功能單元和線下完整性評價單元；

其中：所述云端服務(wù)器單元為云端的數(shù)據(jù)儲存庫，包括管道數(shù)據(jù)庫、工藝參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和檢測歷史數(shù)據(jù)；

所述本地嵌入式數(shù)據(jù)管理單元對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且與所述云端服務(wù)器單元進(jìn)行良好的數(shù)據(jù)互通；

所述顯示功能單元用于展示油氣管道的數(shù)據(jù)信息，用圖表形式展示管道檢測與風(fēng)險評估的結(jié)果，實現(xiàn)信息以及計算結(jié)果的數(shù)字化和可視化；

所述儲存功能單元用于對文檔、圖片和影音格式數(shù)據(jù)的展示和儲存，確保滿足評估功能，同時可以為系統(tǒng)后期數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展；

所述線下完整性評價單元是基于管道完整性評價理論研究和全生命周期信息中心的開發(fā)，開發(fā)管道完整性評價數(shù)字化模塊，實現(xiàn)其評價功能。

所述本地嵌入式數(shù)據(jù)管理單元包括管道統(tǒng)計管理模塊、管道檢測管理模塊、管道檢測管理計劃模塊、管道檢測信息管理模塊、管道作業(yè)管理模塊、管道相關(guān)項目信息管理模塊和管道完整性相關(guān)數(shù)據(jù)評估信息模塊；

其中：所述管道統(tǒng)計管理模塊用于管理和統(tǒng)計所有管道信息，包括作業(yè)區(qū)、起點、終點、輸送介質(zhì)、管道長度、管道尺寸、類型、壁厚、投產(chǎn)年份和設(shè)計壽命；

所述管道檢測管理模塊用于檢測所有管道檢測歷史信息，包括檢測年份和檢測單位；

所述管道檢測管理計劃模塊用于管理所有管道檢測管理計劃，包括設(shè)計壽命、已檢測次數(shù)和最后一次檢測年份；

所述管道檢測信息管理模塊用于檢測所有管道檢測信息，包括已檢測管道的復(fù)檢計劃、剩余壽命、預(yù)防維修計劃、未檢測管道的檢測計劃、未檢測原因和風(fēng)險等級；

所述管道作業(yè)管理模塊用于所有管道作業(yè)、工藝參數(shù)的管理、存儲；

所述管道相關(guān)項目信息管理模塊用于管理所有項目準(zhǔn)備信息、管道清管實施項目信息、電子幾何測檢項目信息、內(nèi)檢測實施項目信息和檢測報告；

所述管道完整性相關(guān)數(shù)據(jù)評估信息模塊用于所有管道完整性相關(guān)的維修指數(shù)評估信息、剩余強(qiáng)度評估信息、剩余壽命評估信息及其他完整性評估相關(guān)信息。

所述線下完整性評價單元包括缺陷評價模塊、腐蝕速率預(yù)測模塊、懸跨評價模塊、坐底穩(wěn)定性評價模塊、熱膨脹評價模塊、屈曲評價模塊、合于使用評價模塊和機(jī)遇風(fēng)險的檢測評價模塊；

其中：所述缺陷評價模塊用于對內(nèi)外腐蝕、沖蝕、凹損、裂紋缺陷剩余強(qiáng)度的評價，選取合適的評價方法、標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行失效壓力計算公式、安全準(zhǔn)則和失效標(biāo)準(zhǔn)方面的對比分析；

所述腐蝕速率預(yù)測模塊的評價內(nèi)容為CO₂腐蝕速率估算模型和O₂腐蝕速率估算模型，用于內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對的綜合腐蝕速率進(jìn)行估算，并且分別獲取管道局部和整體的不同腐蝕速率；

所述懸跨評價模塊用于順流向與橫流向振幅計算，管道固有頻率計算，順流向與橫流向漩渦泄放頻率計算，約化速度計算，浪流作用下的懸跨缺陷起振分析，懸跨缺陷疲勞評價，懸跨段應(yīng)力檢查，最小許用懸跨長度計算；

所述坐底穩(wěn)定性評價模塊用于管道濕重計算，垂向穩(wěn)定性評價，橫向穩(wěn)定性評價，管道側(cè)向位移檢查；

所述熱膨脹評價模塊主要是檢測和評價在操作條件下管道尾部及尾部到虛擬錨點之間的膨脹系數(shù)，每個管子尾部的管道尾部最終膨脹長度利用應(yīng)變平衡方法來計算出由溫度、壓力和摩擦力引起的管道內(nèi)的總應(yīng)變；

所述屈曲評價模塊用于計算出在操作溫度下埋地所需深度，并且用于確定在操作條件下側(cè)向屈曲是否發(fā)生，并得到最大側(cè)向位移；

所述合于使用評價模塊通過對有缺陷的管段進(jìn)行檢驗，結(jié)合其相應(yīng)的腐蝕速率模型，用于預(yù)測管線的剩余壽命；

所述機(jī)遇風(fēng)險的檢測評價模塊用于當(dāng)前管道剩余強(qiáng)度評價，基于不同威脅類型的管道失效概率計算，并且對管道失效后果計算、管道風(fēng)險確定、風(fēng)險評價和基于風(fēng)險評價的管道檢測計劃制定。

所述云端服務(wù)器單元與本體嵌入式數(shù)據(jù)管理單元間傳輸?shù)臒o線信號為WIFI或藍(lán)牙，所述儲存功能單元和線下完整性評價單元與本地嵌入式數(shù)據(jù)管理單元間的電連接方式均為雙向電連接，使油氣管道全生命周期信息數(shù)據(jù)與完整性評價模塊無縫對接，實現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集、管理、調(diào)用到完整性評價與管理的轉(zhuǎn)換，整體架構(gòu)支持線下完整性評估數(shù)據(jù)與線上油田與區(qū)域管道信息中心相互通信，平臺架構(gòu)具有功能集成化、結(jié)構(gòu)模塊化、傳輸多樣化和業(yè)務(wù)智能化四大特點，結(jié)合大數(shù)據(jù)應(yīng)用進(jìn)行有效的分析、評估、預(yù)測，該平臺的搭建最終為國內(nèi)油氣管道完整性管理與評價技術(shù)領(lǐng)域提供科學(xué)依據(jù)。

本發(fā)明的工作原理：本發(fā)明將傳統(tǒng)的油氣管道評價技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)用相結(jié)合，同時搭建線上完整性管理平臺，將各單機(jī)分項完整性評價模塊嵌入線上平臺，實現(xiàn)油氣管道完整性管理平臺與評價模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸與通信，缺陷評價模塊的主要參考規(guī)范包括：ASME B31G、Modified B31G（RSTRENG）、DNV RP F101（Part A and Part B）、API RP 579和BS 7910，通過對上述評價規(guī)范與方法的研究，對于內(nèi)外腐蝕、沖蝕、凹損、裂紋缺陷剩余強(qiáng)度的評價，選取合適的評價方法、標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行失效壓力計算公式、安全準(zhǔn)則和失效標(biāo)準(zhǔn)方面的對比分析。這些規(guī)范形成于不同時期，并且研究的管道強(qiáng)度也不盡相同。對腐蝕管道剩余強(qiáng)度評價方法比較的研究，了解這些規(guī)范的異同點及其不足之處，對這些規(guī)范形成正確的認(rèn)識。通過對腐蝕油氣管道剩余強(qiáng)度評估方法對比研究，管道評估人員選取合適評價方法提供參考，同時提供決策來確定含缺陷管道是否繼續(xù)服役、維修或更換，腐蝕速率預(yù)測模塊主要參考NORSOK規(guī)范、deWaard&Milliam模型，評價內(nèi)容為CO₂腐蝕速率估算模型，O₂腐蝕速率估算模型，基于內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對的綜合腐蝕速率估算模型，懸跨評價模塊的主要參考規(guī)范為：DNV RP F105和DNV OS F101，評價內(nèi)容為順流向與橫流向振幅計算，管道固有頻率計算，順流向與橫流向漩渦泄放頻率計算，約化速度計算，浪流作用下的懸跨缺陷起振分析（Onset Criteria），懸跨缺陷疲勞評價，懸跨段應(yīng)力檢查，最小許用懸跨長度計算，坐底穩(wěn)定性評價模塊的主要參考規(guī)范為：DNV RP E305和DNV RP F109，評價內(nèi)容為管道濕重計算，垂向穩(wěn)定性評價，橫向穩(wěn)定性評價，管道側(cè)向位移檢查，管道的熱膨脹可能是由內(nèi)部壓力及溫度誘導(dǎo)的，管道熱膨脹評價模塊基于DNV OS F101規(guī)范要求，主要是定義在操作條件下管道尾部及尾部到虛擬錨點（VAP）之間的膨脹系數(shù)，每個管子尾部的管道尾部最終膨脹長度利用應(yīng)變平衡方法來計算，此方法總結(jié)了由溫度（關(guān)鍵因素）、壓力和摩擦力引起的管道內(nèi)的總應(yīng)變，屈曲評價模塊的主要依據(jù)為：Hobbs理論和Palmer理論，并且基于DNV OS F101規(guī)范要求，對于側(cè)向屈曲，可以用它來計算給定管道的殘余力和有效軸向力。根據(jù)計算結(jié)果，可以確定在操作條件下側(cè)向屈曲是否發(fā)生，并根據(jù)四種模型得到最大側(cè)向位移，合于使用評價模塊的主要參考規(guī)范為：API RP 579，并且基于DNV RP F101規(guī)范、API RP 579規(guī)范、ASME B31G規(guī)范要求，評價內(nèi)容為基于內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的當(dāng)前管道剩余強(qiáng)度評價，管道未來剩余強(qiáng)度評價，基于最大需用工作壓力（MAOP）的管道合于使用性檢查，管道剩余壽命預(yù)測，管道承壓能力退化趨勢預(yù)測，基于風(fēng)險的檢測評價模塊的主要參考規(guī)范為：DNV RP F101、API 1160、ASME B31G和API RP 581，根據(jù)DNV RP F101 Part A規(guī)范以及結(jié)構(gòu)可靠性評估方法（SRA），實現(xiàn)對高風(fēng)險失效模式的詳細(xì)評估，通過考慮系統(tǒng)及模型的不確定度，實現(xiàn)對管道剩余強(qiáng)度的可靠性計算；應(yīng)用安全指數(shù)（β Index）方法，定量的計算管道失效概率，與管道預(yù)期可靠性（Target Reliability）進(jìn)行比對，最終確定管道的詳細(xì)失效概率，對管道完整性的數(shù)據(jù)檢測和計算后，通過本地嵌入式數(shù)據(jù)管理單元進(jìn)行統(tǒng)計和管理，管道統(tǒng)計管理模塊用于管理和統(tǒng)計所有管道信息，包括作業(yè)區(qū)、起點、終點、輸送介質(zhì)、管道長度、管道尺寸、類型、壁厚、投產(chǎn)年份和設(shè)計壽命，所述管道檢測管理模塊用于檢測所有管道檢測歷史信息，包括檢測年份和檢測單位，管道檢測管理計劃模塊用于管理所有管道檢測管理計劃，包括設(shè)計壽命、已檢測次數(shù)和最后一次檢測年份，管道檢測信息管理模塊用于檢測所有管道檢測信息，包括已檢測管道的復(fù)檢計劃、剩余壽命、預(yù)防維修計劃、未檢測管道的檢測計劃、未檢測原因和風(fēng)險等級，管道作業(yè)管理模塊用于所有管道作業(yè)、工藝參數(shù)的管理、存儲，管道相關(guān)項目信息管理模塊用于管理所有項目準(zhǔn)備信息、管道清管實施項目信息、電子幾何測檢項目信息、內(nèi)檢測實施項目信息和檢測報告，管道完整性相關(guān)數(shù)據(jù)評估信息模塊用于所有管道完整性相關(guān)的維修指數(shù)評估信息、剩余強(qiáng)度評估信息、剩余壽命評估信息及其他完整性評估相關(guān)信息，并且利用本體嵌入式數(shù)據(jù)管理單元與云端服務(wù)器單元以無線信號傳輸?shù)姆绞絹磉M(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。