淺析油氣管道輸量的不確定性及管道設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)

摘要：油氣管道的設(shè)計(jì)時(shí)常會(huì)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(jì)方案在實(shí)際油氣管道運(yùn)輸工作中出現(xiàn)偏差，無(wú)法實(shí)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(jì)的防線，提出了一些降低管道設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn);經(jīng)濟(jì)效益

在油氣管道設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師需要考慮管道的質(zhì)量、特性、使用壽命和進(jìn)維修護(hù)理的難易程度，對(duì)于管道的輸量的不確定性也要進(jìn)行考慮，才能保證設(shè)計(jì)符合實(shí)際需求，降低管道設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)現(xiàn)行的油氣管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參照GB50251《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》與GB50253《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，本文主要針對(duì)管道輸量的不確定性，分析管道設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)和解決方案。

一、概述油氣管道最佳設(shè)計(jì)方案以及設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)

在油氣管道設(shè)計(jì)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(jì)師應(yīng)以此為依據(jù)通過(guò)水力、熱力計(jì)算提出若干套設(shè)計(jì)方案。隨后，通過(guò)比較這些方案所能帶來(lái)的最佳效益決定一套最佳設(shè)計(jì)方案。

理論上說(shuō)，最佳設(shè)計(jì)方案不但能夠保證油氣管道的輸送量達(dá)標(biāo)，還能在有效范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大經(jīng)濟(jì)效益。但由于油氣管道輸送是一項(xiàng)很復(fù)雜的工程項(xiàng)目，技術(shù)人員往往不能夠在設(shè)計(jì)時(shí)就掌握足夠準(zhǔn)確的技術(shù)參數(shù)與經(jīng)濟(jì)參數(shù)，這將直接導(dǎo)致管道在依據(jù)設(shè)計(jì)圖建設(shè)完成之后的實(shí)際輸送量與設(shè)計(jì)參數(shù)不一致，甚至差異非常大，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)計(jì)時(shí)的最佳方案偏離了實(shí)際。這就說(shuō)明油氣管道設(shè)計(jì)存在一定程度的風(fēng)險(xiǎn)，而且這種風(fēng)險(xiǎn)較難避免。

例如為一座沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)階段的油田建造一條油氣管道，設(shè)計(jì)師只能根據(jù)目標(biāo)穩(wěn)產(chǎn)情況估算出油氣輸送量，并以此作為設(shè)計(jì)輸送量進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便能夠保證油氣管道的經(jīng)濟(jì)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(duì)油田是否能穩(wěn)產(chǎn)產(chǎn)生了影響，因此在這座油田的開(kāi)發(fā)初期很難進(jìn)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(shí)際輸送量有時(shí)大于設(shè)計(jì)輸送量，有時(shí)又小于設(shè)計(jì)輸送量，且某些時(shí)候差異極大。如此一來(lái)，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(lái)了困難。

由此可見(jiàn)，在油氣管道設(shè)計(jì)中，油氣管道輸量的不確定性對(duì)設(shè)計(jì)效果的影響極大，應(yīng)該作為關(guān)鍵性的影響因素來(lái)看待。

二、完全情報(bào)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(shí)際輸送量有m種，分別是、……，在滿足<<……的前提下，對(duì)應(yīng)的概率分別是P1，P2……Pm.。由此可見(jiàn)，在設(shè)計(jì)油氣管道時(shí)，設(shè)計(jì)輸量的選擇也有m種，如果選擇的設(shè)計(jì)輸量是，實(shí)際輸量卻是（i或j=1，2……m），這種情況下當(dāng)大于等于（i

第二，假設(shè)油氣每單位能帶來(lái)a收益，根據(jù)任意輸量（i=1，2……m）的設(shè)計(jì)，管道建設(shè)完成后的實(shí)際輸量都存在m種可能，由此可以計(jì)算出每個(gè)設(shè)計(jì)方案的年總收益期望值。在不同設(shè)計(jì)方案的收益期望值相等的情況下，設(shè)計(jì)管道時(shí)應(yīng)當(dāng)比較各個(gè)設(shè)計(jì)方案的費(fèi)用值。

當(dāng)設(shè)計(jì)輸量為但實(shí)際輸量是時(shí)，方案費(fèi)用現(xiàn)值為PVCij，那么按照設(shè)計(jì)數(shù)量為作為前提的管道設(shè)計(jì)方案的費(fèi)用現(xiàn)值期望值的方差可根據(jù)以下公式來(lái)計(jì)算：

其中，是按照設(shè)計(jì)的方案的費(fèi)用現(xiàn)值期望值;是按照設(shè)計(jì)的方案的方差。當(dāng)費(fèi)用現(xiàn)值期望值越小時(shí)，設(shè)計(jì)方案越好;當(dāng)計(jì)算出來(lái)的費(fèi)用現(xiàn)值期望值的方差越小時(shí)，設(shè)計(jì)方案越好。

這個(gè)準(zhǔn)則將設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)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(jì)方案。當(dāng)然如果設(shè)計(jì)師能夠從技術(shù)人員那里獲得更多更全面的情報(bào)，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(shí)際效果。這樣一來(lái)，我們勢(shì)必可以降低費(fèi)用現(xiàn)值期望值。因?yàn)楂@取完全情報(bào)而降低得到費(fèi)用現(xiàn)值期望值，被稱作完全情報(bào)期望值。因?yàn)檩斄坑衜"種可能性將會(huì)在將來(lái)出現(xiàn)，那么將來(lái)出現(xiàn)哪種輸量，便以此為依據(jù)設(shè)計(jì)方案。

在最佳方案被選定后，在管道的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)中，我們可以通過(guò)減阻增輸?shù)姆绞奖Ｕ线\(yùn)輸管道的通暢，進(jìn)而提高最佳方案最終的實(shí)施效果。要確保油氣管道的輸量不會(huì)在管道內(nèi)受到阻塞，不會(huì)因?yàn)槠渌蛩赜绊戄斔托Ч?/p>

三、實(shí)例演示

假設(shè)我們現(xiàn)在需要為某油田修建一條長(zhǎng)新輸油管道，技術(shù)人員對(duì)建設(shè)完成后的實(shí)際輸量做出了估算，認(rèn)為實(shí)際輸量存在三種可能：700萬(wàn)t/a、850萬(wàn)t/a"和1000萬(wàn)t/a，對(duì)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(jì)算，得到三種設(shè)計(jì)方案的費(fèi)用現(xiàn)值，如下表所示：

表-管道設(shè)計(jì)方案費(fèi)用現(xiàn)值

據(jù)此計(jì)算出來(lái)的費(fèi)用現(xiàn)值期望依次約為158795萬(wàn)元、154490萬(wàn)元、156050萬(wàn)元。由此不難看出，按照850萬(wàn)t/a輸量設(shè)計(jì)的方案是最佳的，因?yàn)槠鋵?duì)應(yīng)的費(fèi)用現(xiàn)值期望值最小（154490萬(wàn)元），根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)可計(jì)算出完全情報(bào)期望值約為5171萬(wàn)元。換句話說(shuō)，企業(yè)愿意付出5171萬(wàn)元獲得完全情報(bào)期望值，實(shí)現(xiàn)管道運(yùn)輸?shù)睦孀畲蠡?/p>

結(jié)束語(yǔ)

本文為了探索最佳的管道設(shè)計(jì)方案，引入了風(fēng)險(xiǎn)分析原理，利用費(fèi)用現(xiàn)值期望值的計(jì)算方式，提出了一種降低油氣管道設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的原則。根據(jù)分析和實(shí)例演示，證明這種方法是切實(shí)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(duì)于管道設(shè)計(jì)的影響，對(duì)于多因素造成的影響無(wú)力為例。

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