海上生产平台井口装置与采油树风险评估方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术属于石油工程领域，具体地，涉及一种海上生产平台井口装置与采油树风险评估方法及系统。海上生产平台井口装置与采油树风险评估方法，包括三个步骤：动态贝叶斯网络结构模型建立、动态贝叶斯网络参数模型建立和井口装置与采油树失效后果评估模型建立。海上生产平台井口装置与采油树风险评估系统，包括四个部分：井口装置与采油树信息采集模块、井口装置与采油树信息录入模块、井口装置与采油树风险评估模块和井口装置与采油树风险评估结果显示模块。相对于现有技术，本发明专利技术的有效增益效果是：根据实时状态对井口装置与采油树进行风险评估与失效后果评估，在保障生产安全的同时，也为作业人员的决策提供参考。也为作业人员的决策提供参考。也为作业人员的决策提供参考。

【技术实现步骤摘要】
海上生产平台井口装置与采油树风险评估方法及系统


[0001]本专利技术属于石油工程领域，具体地，涉及一种海上生产平台井口装置与采油树风险评估方法及系统。

技术介绍

[0002]海上生产平台井口装置与采油树是油气井最上部控制和调节油气生产的主要设备，在海洋石油平台得到了广泛的应用。井口装置与采油树主要由阀门、接头、油嘴及管路配件组成，主要作用是控制生产，并为井口钢丝作业、生产测压作业、生产测井作业、井口取样、井口压力测量、井口温度测量等提供条件。
[0003]由于海上环境条件的特殊性，决定了井口装置与采油树的以下特点：1.安全可靠性要求高；2.操作性强，配件易于更换；3.防腐要求程度高；4.兼顾手动和自动控制；5.结构相对较复杂；6.费用较高。井口装置与采油树一旦发生故障，将会对油气生产带来巨大的安全隐患和经济损失。风险评估作为一种安全性评价方法，用于评价系统风险事件发生的可能性以及事件发生后可能造成后果损失，在提高系统安全性方面具有重要作用。因此，亟需一种海上生产平台井口装置与采油树风险评估方法及系统。
专利
技术实现思路

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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.海上生产平台井口装置与采油树风险评估方法，其特征在于：包括以下三个步骤：动态贝叶斯网络结构模型建立、动态贝叶斯网络参数模型建立和井口装置与采油树失效后果评估模型建立；动态贝叶斯网络结构模型建立的具体步骤为：S101：按照功能的不同，确定井口装置与采油树的各关键组件分别为：主阀、生产翼阀、服务翼阀、安全阀、油嘴、四通、采油树帽、清蜡阀和连接法兰；S102：确定各关键组件的主要故障模式，其中主阀、生产翼阀、服务翼阀和清蜡阀的主要故障模式都为：阀门开关不灵活、阀盖与阀体密封不良、阀杆盘根的密封不良、注脂单流阀密封不良、阀板内漏，安全阀的主要故障模式为：驱动器油缸和气缸的密封不良、阀盖与阀体密封不良、注脂单流阀密封不良、安全泻放阀情况不良、驱动器控制管线接口故障，油嘴的主要故障模式为：指示器刻度的读数不正常、阀盖芯轴与阀体密封不良、阀杆盘根的密封不良、油嘴活动不畅，四通的主要故障模式为：裂纹、壁厚减薄严重，连接法兰的主要故障模式为：钢圈及钢圈槽刺漏；S103：根据井口装置与采油树的各关键组件及其对应的主要故障模式，建立基于静态贝叶斯网络的井口装置与采油树风险评估结构模型，其由故障模式层、子系统层和系统层组成，故障模式层主要由井口装置与采油树各关键组件的主要故障模式组成，子系统层则分别表示主阀、生产翼阀、服务翼阀、安全阀、油嘴、采油树帽、清蜡阀的关键组件，系统层表示井口装置与采油树整体；S104：将S103建立的静态贝叶斯网络结构模型，经过时间扩展，得到t个时间片的动态贝叶斯网络结构模型，将不同时间节点的信息输入到对应的时间片中，实现动态贝叶斯网络的信息更新；动态贝叶斯网络参数模型建立的具体步骤为：S201：建立井口装置与采油树各关键组件故障模式的状态转移模型，动态贝叶斯网络中节点的状态分为五种，即状态1、状态2、状态3、状态4、状态5，分别代表正常、良好、降级、临界和故障，其中λ
ij
表示从状态i到状态j的概率；S202：两参数威布尔分布的可靠度函数为：由可靠度函数求得设备失效概率密度函数：进而求得故障率函数：其中，β为形状参数，η为尺寸参数，两者通过井口装置与采油树状态数据结合数据库资料和专家经验进行估计；S203：任何一个故障都导致单个关键组件失效，单个关键组件故障同样导致整个系统故障，考虑遗漏的父节点对子节点状态的影响，通过改进Leaky Noisy
‑
or模型开展未知影
响因素不确定性分析，引入额外的概率参数来模拟不确定的未知因素；假定未知因素服从正态分布，当所有节点都处于正常状态时，由于未知父节点的存在，子节点也有处于故障/失效状态的可能性；S204：动态贝叶斯网络节点的状态变化描述为一个马尔可夫过程，假设系统每个关键组件均从正常状态开始，随着时间的增加，其状态开始变化，变为良好状态、降级状态、临界状态或故障状态；节点的片间转移概率按以下式计算：各个故障模式节点随时间变化而失效的概率按以下式计算：式中，i(i＝1，2，3，4)表示前一时刻节点的状态，j(j＝1，2，3，4)表示后一时刻节点的状态；P
r
(X
t1
＝j|X
t0
＝i)表示在前一时刻状态为i的条件下，下一时刻状态为j的概率；λ
Xij
表示节点X的状态由i变为j时的故障率λ
ij
；μ
Xij
表示节点X的状态由i变为j时的修复率μ
ij
；Δt表示两次连续测试的时间间隔；将所建立的结构模型与参数模型相结合，输入对应的数据，便得到当前阶段井口装置与采油树整体和各关键组件的风险概率以及未来一段时间的风险概率值，实现井口装置与采油树风险的动态评估；井口装置与采油树失效后果评估模型建立的具体步骤为：S301：根据井口装置与采油树单个故障失效后导致的后果构成后果评价指标集c＝{对整体系统的影响，经济损失，按需失效的可能性，故障造成严重后果的可能性，其他潜在影响}，根据后果评价指标的特征，结合井口装置与采油树事故后果的严重程度，构件后果等级域N＝{Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、
Ⅴ
级}；S302：建立井口装置与采油树不同故障模式失效后果的经典域R
j
：
建立井口装置与采油树不同故障模式失效后果的节域R
u
：建立井口装置与采油树不同故障模式失效后果的待评价物元R：其中，N
j
(j＝1,2,
…
,m)为划分的第j个后果等级；c
i
(i＝1,2,
…
,n)为评价指标；V
ji
＝(a
ji
,b
ji
)为评价指标c
i
的量值范围，u为全体后果等级；V
u
＝(a
ui
,b
ui
)为评价指标c
i
的量值范围，N为待评价对象，V
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴奇兵，刘可扬，李文涛，张士超，陈泽光，陈明新，葛伟凤，王冠楠，蔡宝平，李东杰，孟祥吉，张欣，饶茜，王涛，何宝林，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：