??????? 三、不確定性分析方法研究管道流動(dòng)安全面臨的新挑戰(zhàn)

將不確定性分析方法(模糊數(shù)學(xué)、灰色理論等)引人到含蠟原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)研究，評(píng)價(jià)結(jié)果將改變過(guò)去僅以安全或不安全兩種形式出現(xiàn)的傳統(tǒng)模式(0-1模式)，而以概率形式出現(xiàn)。當(dāng)評(píng)價(jià)結(jié)果以概率形式出現(xiàn)時(shí)，就需要研究安全評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，即失效概率多大時(shí)才能認(rèn)為管輸方案是可以接受和安全的。而影響因素不確定性描述將直接影響管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，甚至改變?cè)u(píng)價(jià)結(jié)論。因此，使用不確定性分析方法進(jìn)行含蠟原油管道流動(dòng)安全研究將面臨以下新挑戰(zhàn)。

1、影響因素不確定性的描述

影響含蠟原油管道流動(dòng)安全性的許多因素都具有不確定性。例如，原油是一種多組分的復(fù)雜混合物，對(duì)原油流變性影響最大的三個(gè)組分(蠟、膠質(zhì)和瀝青質(zhì))在化學(xué)上都是一類物質(zhì)的集合，組成成分具有隨機(jī)性，例如，來(lái)自不同區(qū)塊、層位的原油混合不均勻等都將導(dǎo)致原油組成成分的不確定性。含蠟原油的流變性復(fù)雜，不僅與含蠟原油組成成分有關(guān)，還與其經(jīng)歷的熱歷史、剪切歷史有關(guān)，而對(duì)于某段含蠟原油，其經(jīng)歷的歷史作用一直在變化。含蠟原油的物性和流變性受溫度影響很大，而管內(nèi)油溫計(jì)算同樣要受到許多不確定因素的影響，例如管道輸量、原油物性和流變性等。以管外土壤熱物性參數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)為例，土壤的導(dǎo)熱系數(shù)取決于土壤的種類及土壤的孔隙度、溫度、含水量等因素，而這些因素隨季節(jié)和空間位置的變化是不確定的。另外，降雨、下雪以及土壤溫度的晝夜及季節(jié)的波動(dòng)等氣象因素也會(huì)影響土壤導(dǎo)熱系數(shù)，所以土壤導(dǎo)熱系數(shù)具有不確定性。含蠟原油管道流動(dòng)安全影響因素不確定性描述的準(zhǔn)確性，將影響含蠟原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)結(jié)果。但是，這些因素種類繁多，很多因素的變化規(guī)律都不確定，并且部分因素之間還存在復(fù)雜的影響關(guān)系，要實(shí)現(xiàn)對(duì)這些因素不確定性的準(zhǔn)確描述非常困難，因此，影響因素不確定性的描述是不確定性分析方法研究含蠟原油管道流動(dòng)安全面臨的一個(gè)新挑戰(zhàn)。

2、凝管風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)的確定

含蠟原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)的最終目的是確定原油管道輸送方案中的管道流動(dòng)安全性是否符合國(guó)家、社會(huì)和公司的要求，這就需要確定一個(gè)衡量管道安全、判斷管道流動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)是否可以被接受的標(biāo)準(zhǔn)，從而確定管輸方案是否需要調(diào)整以降低管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。目前，國(guó)外關(guān)于管道風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)一般分為個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)外是根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)確定風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)的[23]其可接受標(biāo)準(zhǔn)代表了國(guó)外管道事故的統(tǒng)計(jì)水平，但只適合國(guó)外管道的安全評(píng)價(jià)，并不適合于國(guó)內(nèi)管道行業(yè)，更不適合于含蠟原油管道流動(dòng)的安全評(píng)價(jià)。凝管是含蠟原油流動(dòng)安全評(píng)價(jià)的核心，其風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)的確定對(duì)含蠟原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)具有重要意義。而國(guó)外不但缺乏這樣的可接受標(biāo)準(zhǔn)，也缺乏凝管的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。我國(guó)多次發(fā)生過(guò)凝管(或初凝)事故，但缺乏詳細(xì)公開(kāi)的事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，這就不能用國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定凝管的風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)，所以，需要研究并制定凝管風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)的方法。由于影響風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)確定的因素很多，因此凝管風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)的確定將十分困難。

??????? 四、含蠟原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)的研究方向

1、管道流動(dòng)安全的安全標(biāo)準(zhǔn)研究

將不確定性分析方法引人含蠟原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)，需要按照管道流動(dòng)安全的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判定管輸方案的流動(dòng)安全狀況。目前，國(guó)內(nèi)外并沒(méi)有可供利用的標(biāo)準(zhǔn)，而要實(shí)現(xiàn)含蠟原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)，流動(dòng)安全的安全標(biāo)準(zhǔn)必不可少。因此，有必要開(kāi)展管道流動(dòng)安全的安全標(biāo)準(zhǔn)研究。

2、含蠟原油流變性研究

雖然含蠟原油流變性的研究已經(jīng)取得了豐碩成果，但對(duì)含蠟原油流變性機(jī)理的認(rèn)識(shí)還較膚淺，對(duì)流變特性規(guī)律的認(rèn)識(shí)，還主要停留在定性的水平上[24]。例如，含蠟原油觸變性受剪切歷史和熱歷史的影響，但目前還沒(méi)有一個(gè)理想的能夠描述包含剪切歷史與熱歷史效應(yīng)的含蠟原油觸變模型。屈服應(yīng)力的測(cè)量方法很多，而日各種方法測(cè)試的結(jié)果差異較大，但并沒(méi)有公認(rèn)的適合于停輸再啟動(dòng)壓力計(jì)算的屈服應(yīng)力測(cè)定方法。含蠟原油流變性是進(jìn)行管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，因此，需要加強(qiáng)含蠟原油流變性研究。例如，可以著重研究不同剪切條件、不同溫降條件(動(dòng)態(tài)溫降和靜態(tài)溫降條件)對(duì)原油屈服應(yīng)力和觸變性的影響，建立包含熱歷史與剪切歷史效應(yīng)的觸變性模型和屈服應(yīng)力計(jì)算模型。

3、重要影響因素不確定性研究

使用不確定性分析方法研究管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)時(shí)，影響因素不確定性描述的準(zhǔn)確性對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果具有重要影響。目前，影響因素不確定研究并沒(méi)有得到足夠重視，影響管道流動(dòng)安全的因素很多，不必對(duì)每個(gè)影響因素的不確定都進(jìn)行研究，而應(yīng)有針對(duì)性地研究重要影響因素的不確定性特點(diǎn)，掌握其變化規(guī)律。

4、含蠟原油管道停輸再啟動(dòng)安全評(píng)價(jià)方法研究

現(xiàn)行的安全評(píng)價(jià)方法，僅根據(jù)再啟動(dòng)壓力是否大于管道最大允許操作壓力來(lái)評(píng)價(jià)管道再啟動(dòng)的安全性。而管道停輸再啟動(dòng)的安全性不僅與此有關(guān)，還與停輸再啟動(dòng)后管道流量能否在有限時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定有關(guān)。因?yàn)楣艿劳］斣賳?dòng)的危險(xiǎn)情況既有可能出現(xiàn)在管道啟動(dòng)初始階段，也有可能出現(xiàn)在啟動(dòng)后到穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程中，這在某些熱油管道停輸再啟動(dòng)故障中都有體現(xiàn)[25,26]。現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果并不一定能夠完全反映客觀安全性，需要繼續(xù)研究停輸再啟動(dòng)安全評(píng)價(jià)方法。

5、凝管損失計(jì)算模型研究

風(fēng)險(xiǎn)是事故發(fā)生的可能性與管道事故造成的后果的嚴(yán)重程度的綜合度量。目前含蠟原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)的研究成果僅就凝管概率進(jìn)行了定量化研究，而未對(duì)凝管損失進(jìn)行研究。實(shí)際上，對(duì)于不同管道或者同一管道不同地區(qū)的管段，發(fā)生凝管事故的損失并不相同。因此，應(yīng)該研究凝管損失計(jì)算模型，以便更好地實(shí)現(xiàn)含蠟原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)。

??????? 五、結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)所產(chǎn)原油大多為含蠟原油。近十年來(lái)，國(guó)外含蠟原油的開(kāi)采量逐漸增大，特別是深海石油的開(kāi)發(fā)，使含蠟原油管道的安全經(jīng)濟(jì)輸送問(wèn)題成為國(guó)際上研究的熱點(diǎn)，同時(shí)也凸顯含蠟原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)的重要意義。我國(guó)在含蠟原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)方法研究中取得了一些進(jìn)展，但仍存在等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)缺乏依據(jù)、評(píng)價(jià)結(jié)果不穩(wěn)定和使用范圍有限等問(wèn)題。因此，需要加強(qiáng)安全等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)、停輸再啟動(dòng)安全評(píng)價(jià)方法和含蠟原油流變性研究等的研究，以便更加準(zhǔn)確、合理地開(kāi)展含蠟原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)，更好地實(shí)現(xiàn)含蠟原油的安全經(jīng)濟(jì)輸送。