淺析油氣管道輸量的不確定性及管道設計風險

摘要：油氣管道的設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，容易導致最佳設計方案在實際油氣管道運輸工作中出現偏差，無法實現最佳效果。本文從油氣管道輸送量的不確定性出發，分析了管道設計的防線，提出了一些降低管道設計風險的辦法和措施，希望能為同行提供有益的參考。

關鍵詞：油氣管道;輸送能力，風險;經濟效益

在油氣管道設計過程中，設計師需要考慮管道的質量、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，才能保證設計符合實際需求，降低管道設計風險。我國現行的油氣管道設計標準參照GB50251《輸氣管道工程設計規范》與GB50253《輸油管道工程設計規范》，本文主要針對管道輸量的不確定性，分析管道設計的風險和解決方案。

一、概述油氣管道最佳設計方案以及設計風險

在油氣管道設計輸量和其他相關數據參數一定的前提下，管道設計師應以此為依據通過水力、熱力計算提出若干套設計方案。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計方案。

理論上說，最佳設計方案不但能夠保證油氣管道的輸送量達標，還能在有效范圍內實現最大經濟效益。但由于油氣管道輸送是一項很復雜的工程項目，技術人員往往不能夠在設計時就掌握足夠準確的技術參數與經濟參數，這將直接導致管道在依據設計圖建設完成之后的實際輸送量與設計參數不一致，甚至差異非常大，進而導致設計時的最佳方案偏離了實際。這就說明油氣管道設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產階段的油田建造一條油氣管道，設計師只能根據目標穩產情況估算出油氣輸送量，并以此作為設計輸送量進行設計，以便能夠保證油氣管道的經濟效益最大化。但這座油田的地下情況很復雜，外界許多因素都對油田是否能穩產產生了影響，因此在這座油田的開發初期很難進入穩產階段，輸送量并不穩定，這致使這條油氣管道在建設完成后的實際輸送量有時大于設計輸送量，有時又小于設計輸送量，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，在油氣管道設計中，油氣管道輸量的不確定性對設計效果的影響極大，應該作為關鍵性的影響因素來看待。

二、完全情報期望值原則的應用

第一，油氣管道在建設完成后，假設實際輸送量有m種，分別是、……，在滿足<<……的前提下，對應的概率分別是P1，P2……Pm.。由此可見，在設計油氣管道時，設計輸量的選擇也有m種，如果選擇的設計輸量是，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，假設油氣每單位能帶來a收益，根據任意輸量（i=1，2……m）的設計，管道建設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計方案的年總收益期望值。在不同設計方案的收益期望值相等的情況下，設計管道時應當比較各個設計方案的費用值。

當設計輸量為但實際輸量是時，方案費用現值為PVCij，那么按照設計數量為作為前提的管道設計方案的費用現值期望值的方差可根據以下公式來計算：

其中，是按照設計的方案的費用現值期望值;是按照設計的方案的方差。當費用現值期望值越小時，設計方案越好;當計算出來的費用現值期望值的方差越小時，設計方案越好。

這個準則將設計風險考慮其中，以此為依據就能順利確定油氣管道的最佳設計方案。當然如果設計師能夠從技術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哪種自然狀態，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值期望值。因為獲取完全情報而降低得到費用現值期望值，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，那么將來出現哪種輸量，便以此為依據設計方案。

在最佳方案被選定后，在管道的建設與運營中，我們可以通過減阻增輸的方式保障運輸管道的通暢，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

假設我們現在需要為某油田修建一條長新輸油管道，技術人員對建設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，對應的概率分別是0.4，0.3"與0.3。技術人員根據分析計算，得到三種設計方案的費用現值，如下表所示：

表-管道設計方案費用現值

據此計算出來的費用現值期望依次約為158795萬元、154490萬元、156050萬元。由此不難看出，按照850萬t/a輸量設計的方案是最佳的，因為其對應的費用現值期望值最小（154490萬元），根據這個數據可計算出完全情報期望值約為5171萬元。換句話說，企業愿意付出5171萬元獲得完全情報期望值，實現管道運輸的利益最大化。

結束語

本文為了探索最佳的管道設計方案，引入了風險分析原理，利用費用現值期望值的計算方式，提出了一種降低油氣管道設計風險的原則。根據分析和實例演示，證明這種方法是切實可行的。但本文的此種原則只適應于解決輸量的不確定性對于管道設計的影響，對于多因素造成的影響無力為例。

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