一种基于内检测数据的管道评价方法及装置与流程

本发明实施例涉及石油与天然气管道评价技术领域，具体涉及一种基于内检测数据的管道评价及维修决策方法及装置。

背景技术：

我国油气管道种类规格多、输送工艺复杂，既有新建管道，又有服役多年的老管道，因材料失效、内外腐蚀、外部损伤等造成的管道失效事故时有发生，管道安全平稳运行面临严峻挑战。

油气管道内检测是全面掌握管道本体安全的最有效手段。gb32167-2015规定，新建管道在投用后3年内应完成完整性评价；输油管道高后果区完整性评价的最大时间间隔不超过8年。同时规定，宜优先选择基于内检测数据的适用性评价方法进行完整性评价。随着gb32167的推行，我国油气管道内检测工作已全面开展。目前基于内检测的管道完整性评价多由检测公司提供服务，技术标准、数据要求、结果可靠度等存在诸多差异，对管理决策带来一定困难。现有的针对内检测数据的完整性评价模式从理论上和技术上来讲基本趋于成熟，国外有针对管道腐蚀缺陷进行量化评价的系统，但必须由对系统非常熟悉且具备理论基础的专业人员开展；而且目前国内外还未形成一套包括批量腐蚀缺陷、开挖的单个腐蚀缺陷、制造缺陷及焊缝缺陷等各类缺陷评价及缺陷维修决策于一体的完整性评价系统及成套方法。

技术实现要素：

本发明实施例的一个目的是解决现有技术在进行管道完整性评价时需要较为专业的技术人员，而且缺陷评价与缺陷维修决策相互独立导致最后的决策准确度差的技术问题。

本发明实施例提出了一种基于内检测数据的管道评价及维修决策方法，其特征在于，包括：

获取含缺陷管道的基本信息和内检测数据；

根据所述基本信息和所述内检测数据获取所述缺陷的剩余强度数据、剩余寿命数据、缺陷严重程度中的至少一个；

根据所述缺陷的剩余强度数据、剩余寿命数据、缺陷严重程度中的至少一个，结合预建立的管道高后果区的影响数据获取所述管道的维修决策。

可选的，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内检测数据包括：各缺陷点的缺陷类型以及缺陷数据；

相应地，根据所述基本信息和所述内检测数据获取所述缺陷的剩余强度数据、剩余寿命数据、严重程度中的至少一个包括：

根据所述基本信息和各种缺陷类型对应的缺陷数据获取各种缺陷类型剩余强度数据、剩余寿命数据、缺陷严重程度中的至少一个。

可选的，所述缺陷的类型包括：腐蚀缺陷；

相应地，所述根据所述基本信息和各种缺陷类型对应的缺陷数据获取各种缺陷类型剩余强度数据、剩余寿命数据、缺陷严重程度中的至少一个包括：

根据所述腐蚀缺陷的缺陷数据包括的缺陷尺寸和所述基本信息，结合第一预设算法，获取缺陷长度、深度与失效压力之间的关系；

根据缺陷长度、深度与失效压力之间的关系获取缺陷的剩余强度数据；

根据所述基本信息包括的管道壁厚和埋地时间，获取缺陷的剩余寿命数据；

根据所述缺陷尺寸和所述基本信息获取缺陷的严重程度数据。

可选的，所述根据所述基本信息包括的管道壁厚和埋地时间，获取腐蚀缺陷的剩余寿命数据包括：

根据所述基本信息和缺陷数据包括的管道的壁厚和埋地时间、缺陷的深度，获取管道分段情况和每个缺陷的腐蚀速率；

根据管道分段情况和每个缺陷的腐蚀速率获取管道整体的腐蚀速率；

根据管道整体的腐蚀速率获取腐蚀缺陷的剩余寿命数据。

可选的，所述缺陷的类型包括：非腐蚀缺陷；所述非腐蚀缺陷包括：制造缺陷、凹陷和焊缝缺陷三种；

相应地，根据所述基本信息和所述内检测数据获取所述缺陷的剩余强度数据、剩余寿命数据、严重程度中的至少一个包括：

采用第二预设算法，结合制造缺陷对应的缺陷数据获取制造缺陷的剩余强度数据和严重程度数据；

或者，

对凹陷和焊缝缺陷对应的缺陷数据及管道基本信息进行定性判断，获取相应类型缺陷的严重程度数据。

本发明实施例提出了一种基于内检测数据的管道评价及维修决策装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取含缺陷管道的基本信息和内检测数据；

第一处理模块，用于根据所述基本信息和所述内检测数据获取所述缺陷的剩余强度数据、剩余寿命数据、严重程度中的至少一个；

第二处理模块，用于根据所述缺陷的剩余强度数据、剩余寿命数据、严重程度中的至少一个，结合预建立的管道高后果区的影响数据获取所述管道的维修决策。

可选的，所述内检测数据包括：各缺陷点的缺陷类型以及缺陷数据；

相应地，所述第一处理模块，用于根据所述基本信息和各种缺陷类型对应的缺陷数据获取各种缺陷类型的剩余强度数据、剩余寿命数据、严重程度中的至少一个。

可选的，所述缺陷的类型包括：腐蚀缺陷；

相应地，所述第一处理模块，用于根据所述腐蚀缺陷的缺陷数据包括的缺陷尺寸和所述基本信息，结合第一预设算法，获取缺陷长度、深度与失效压力之间的关系；根据缺陷长度、深度与失效压力之间的关系获取缺陷的剩余强度数据；根据所述基本信息包括的管道壁厚和埋地时间，获取缺陷的剩余寿命数据；根据所述缺陷尺寸和所述基本信息获取缺陷的严重程度数据。

可选的，所述第一处理模块，用于根据所述基本信息和缺陷数据包括的管道的壁厚和埋地时间、缺陷的深度，获取管道分段情况及每个缺陷的腐蚀速率；根据每个缺陷的腐蚀速率获取管道整体的腐蚀速率；根据管道整体的腐蚀速率获取缺陷的剩余寿命数据。

可选的，所述缺陷的类型包括：非腐蚀缺陷；所述非腐蚀缺陷包括：制造缺陷、凹陷和焊缝缺陷三种；

相应地，所述第一处理模块，用于采用第二预设算法，结合制造缺陷对应的缺陷数据获取制造缺陷剩余强度数据和严重程度数据；或者，对凹陷和焊缝缺陷对应的缺陷数据及管道基本信息进行定性判断，获取相应类型缺陷的严重程度数据。

由上述技术方案可知，本发明实施例提出的一种基于内检测数据的管道评价及维修决策方法及装置，通过提取管道的内检测数据，对管道的完整性进行评价，并基于评价结果给出相应的缺陷维修策略，与现有技术相比，能集缺陷评价和缺陷维修决策为一体，具有对操作人员的专业要求较低、评价结果较为精确的优点。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明一实施例提供的一种基于内检测数据的管道评价及维修决策方法的流程示意图；

图2示出了本发明一实施例提供的一种基于内检测数据的管道评价及维修决策装置的结构示意图；

图3示出了本发明一实施例提供的一种基于内检测数据的管道评价及维修决策系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的一种基于内检测数据的管道评价及维修决策方法的流程示意图，参见图1，该方法可由处理器实现，具体包括如下步骤：

110、获取含缺陷管道的基本信息和内检测数据；

需要说明的是，管道的基本信息包括：管道的壁厚、管径、管节分布、管材等等；内检测数据包括：缺陷点的基本信息，例如：缺陷深度、长度等等。

120、根据所述基本信息和所述内检测数据获取所述缺陷的剩余强度数据、剩余寿命数据、缺陷严重程度中的至少一个；

需要说明的是，基于基本信息和内检测数据对管道进行缺陷评价的方法并不唯一，例如：基于屈服强度理论的算法、基于屈服强度与断裂力学理论计算的算法等，此处不进行限定。总之，可根据要评价的标准自由选取对应的算法即可，例如：基于基于屈服强度理论的算法计算、分析剩余强度数据。

130、根据所述缺陷的剩余强度数据、剩余寿命数据、缺陷严重程度中的至少一个，结合预建立的管道高后果区的影响数据获取所述管道的维修决策；举例说明如下：

对于位于3级高后果区的缺陷，应立即修复，其他高后果区的缺陷应提高修复等级或减小计划修复时间1-2年。例如某缺陷剩余强度满足要求，剩余寿命为5年，若其位于3级高后果区，则应立即修复，若位于2级或1级高后果区，建议3-4年内修复，若该缺陷所在区域不是高后果区，则应在5年内计划修复。

需要说明的是，基于步骤120得出的缺陷评价的结果，结合是否选择考虑高后果区影响等条件，获取维修决策，此处的维修决策包括：维修时间、缺陷维修响应的级别(包括立即修复、计划修复、监测使用3个等级)。

其中，缺陷评价的结果可以具体为缺陷的剩余强度数据、剩余寿命数据、严重程度。

可见，本实施例通过提取管道的内检测数据，对管道的完整性进行评价，并基于评价结果给出相应的缺陷维修策略，与现有技术相比，能集缺陷评价和缺陷维修决策为一体，具有对操作人员的专业要求较低、评价结果较为精确的优点。

下面对上述步骤进行详细说明：

首先，内检测数据包括：各缺陷点的缺陷类型以及缺陷数据；

相应地，步骤120包括：

根据所述基本信息和各种缺陷类型对应的缺陷数据获取各种缺陷类型的剩余强度数据、剩余寿命数据、严重程度中的至少一个。

其中，所述缺陷的类型包括：腐蚀缺陷和非腐蚀缺陷；

对于腐蚀缺陷，步骤120具体包括：

根据所述腐蚀缺陷的缺陷数据包括的缺陷尺寸和所述基本信息，结合第一预设算法，获取缺陷长度、深度与失效压力之间的关系；

根据缺陷长度、深度与失效压力之间的关系获取剩余强度数据；

根据所述基本信息包括的管道壁厚和埋地时间，获取剩余寿命数据；

根据所述缺陷尺寸和所述基本信息获取缺陷的严重程度数据。

其中，计算剩余寿命的步骤具体包括：

根据所述基本信息和缺陷数据包括的管道的壁厚和埋地时间、缺陷的深度，获取管道分段和每个缺陷的腐蚀速率；

根据管节分段和每个缺陷的腐蚀速率获取管道整体的腐蚀速率；

根据管道整体的腐蚀速率获取所有腐蚀缺陷的剩余寿命数据。

另外，对于非腐蚀缺陷，所述非腐蚀缺陷包括：制造缺陷、凹陷和焊缝缺陷三种；步骤120具体包括：

用第二预设算法，结合制造缺陷对应的缺陷数据获取制造缺陷的剩余强度数据和严重程度数据；

或者，

对凹陷和焊缝缺陷对应的缺陷数据及管道基本信息进行定性判断，获取相应类型缺陷的严重程度数据。

可见，本实施例能够通过获得管道的内检测数据，实现管道多批次缺陷评价，并针对缺陷的严重程度制定维修决策，不仅实现管道动态的完整性评价，同时还可以实现管道维护人员通过系统随时对开挖的单个腐蚀缺陷进行剩余强度评价及剩余寿命预测，并给出维修建议，以掌握缺陷的严重程度。

对于实施方式，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施方式并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施方式，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施方式均属于优选实施方式，所涉及的动作并不一定是本发明实施方式所必须的。

图2示出了本发明一实施例提供的一种基于内检测数据的管道评价及维修决策装置的结构示意图，参见图2，该装置包括：获取模块210、第一处理模块220、第二处理模块230，其中：

获取模块210，用于获取含缺陷管道的基本信息和内检测数据；

第一处理模块220，用于根据所述基本信息和所述内检测数据获取所述缺陷的剩余强度数据、剩余寿命数据、缺陷严重程度中的至少一个；

第二处理模块230，用于根据所述缺陷的剩余强度数据、剩余寿命数据、严重程度中的至少一个，结合预建立的管道高后果区的影响数据获取所述管道的维修决策。

需要说明的是，获取模块210在接收到开始进行完整性评价的指令时，从预设数据库中提取管道的基本信息以及该管道的内检测数据，然后将提取的数据发送至第一处理模块220，由第一处理模块220基于接收到的数据对该管道进行缺陷评估，并将评估结果发送至第二处理模块230；第二处理模块230根据缺陷评估的结果，结合预设的条件，例如：是否考虑后果区影响等，得出维修决策，维修决策包括维修时间、缺陷维修响应级别等。

可见，本实施例通过提取管道的内检测数据，对管道的完整性进行评价，并基于评价结果给出相应的缺陷维修策略，与现有技术相比，能集缺陷评价和缺陷维修决策为一体，具有对操作人员的专业要求较低、评价结果较为精确的优点。

下面对上述各功能模块进行详细说明：

首先，获取模块210提取的内检测数据包括：各缺陷点的缺陷类型以及缺陷数据；

所述第一处理模块220，用于根据所述基本信息和各种缺陷类型对应的缺陷数据获取各种缺陷类型的剩余强度数据、剩余寿命数据、缺陷严重程度中的至少一个。

更进一步地，所述缺陷的类型包括：腐蚀缺陷和非腐蚀缺陷；而且所述非腐蚀缺陷包括：制造缺陷、凹陷和焊缝缺陷三种；

对于不同类型的缺陷，第一处理模块220的评价方案是不同的，具体包括：

对于腐蚀缺陷，第一处理模块220根据所述腐蚀缺陷的缺陷数据包括的缺陷尺寸和所述基本信息，结合第一预设算法，获取缺陷长度、深度与失效压力之间的关系；根据缺陷长度、深度与失效压力之间的关系获取缺陷的剩余强度数据；根据所述基本信息包括的管道壁厚和埋地时间，获取缺陷的剩余寿命数据；根据所述缺陷尺寸和所述基本信息获取缺陷的严重程度数据。

对于非腐蚀缺陷，所述第一220处理模块采用第二预设算法，结合制造缺陷对应的缺陷数据获取制造缺陷的剩余强度数据和严重程度数据；或者，对凹陷和焊缝缺陷对应的缺陷数据及管道基本信息进行定性判断，获取相应类型缺陷的严重程度数据。

对于装置实施方式而言，由于其与方法实施方式基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施方式的部分说明即可。

应当注意的是，在本发明的装置的各个部件中，根据其要实现的功能而对其中的部件进行了逻辑划分，但是，本发明不受限于此，可以根据需要对各个部件进行重新划分或者组合。

图3示出了本发明另一实施例提供的一种基于内检测数据的管道评价及维修决策系统的结构示意图，下面参见图3对本发明的涉及原理进行详细说明：

系统包括：数据管理装置31、完整性评价装置32和响应决策模块33；其中，完整性评价装置32加响应决策模块33与图2对应的装置相似。

数据管理装置31，用于对评价技术人员输入的内检测数据进行存储并管理；并基于技术人员的需求导出相应的数据，例如：某一类缺陷对应的剩余强度数据，完整性评价装置32最后输出的响应决策等等。

完整性评价装置32，用于选定待评价管段所属的管线、站列、内检测工程和完整性评价工程，通过系统的web接口提取油气管道完整性管理平台中该管段评价所需数据；在非腐蚀缺陷模块和腐蚀缺陷模块选择不同的缺陷类型、评价方法和图形类型，通过不同方法计算评价缺陷的严重程度、计划修复日期及初算相应级别，并将计算结果以图表形式显示。

响应决策模块33可根据完整性评价装置32得出的各种缺陷的评价结果制定缺陷的维修响应级别和建议维修时间，可根据用户需求，人为选择考虑高后果区及不考虑高后果区两种情况，以进一步增加系统的人性化，若考虑高后果区级别，则不同高后果区的级别对缺陷的建议维修时间与级别影响不同。

下面对上述三个功能模块或装置进行详细说明：

完整性评价装置32包括：非腐蚀缺陷模块321、腐蚀缺陷处理模块322、单一缺陷模块323以及响应决策模块324，其中：

非腐蚀缺陷评价模块321，用于根据选择的缺陷类型(共制造缺陷、凹陷、焊缝缺陷三种缺陷)，动态显示针对不同缺陷的评价方法，评价方法均通过算法实现。制造缺陷评价通过两种算法以实现缺陷剩余强度计算：①基于屈服强度理论的算法，②基于屈服强度与断裂力学理论计算并取二者中最保守计算结果的算法；凹陷评价主要为两种定性判定准则，一种为基于美国石油协会(api)和标准的判定准则，另外一种为针对国内油气管道凹陷评价标准及运行单位需求制定的判定准则，可根据运营单位的需求而变化；焊缝缺陷由于国内目前没有相关标准要求，因此同样以美国石油协会的焊缝缺陷判定准则进行定性判断。该模块的图形分析功能可实现不同类型缺陷的尺寸、剩余强度(制造缺陷)、缺陷沿里程分布、缺陷沿管道环向分布等信息的展示。

腐蚀缺陷处理模块322，用于计算腐蚀缺陷所有缺陷模块中的腐蚀速率模块可通过对考虑管道沿线壁厚及埋地时间等因素对腐蚀速率的影响，将待评价管线分段进而确定每段的腐蚀速率。

腐蚀缺陷处理模块322同样依据屈服强度理论相关算法实现含缺陷管道的完整性评价。该模块分为剩余强度评价和剩余寿命预测两部分，剩余强度评价涵盖asme、dnv、bs及国内行业标准等共计四种方法，根据用户需求，人为选择是否考虑交互缺陷影响，可实现判断交互缺陷个数，交互影响与无交互影响的管线安全工作压力、预估维修因子(erf)、失效压力计算等；剩余寿命预测中首先通过腐蚀速率模块计算管线腐蚀速率，在腐蚀速率确定的基础上，分别依据缺陷腐蚀演变规律的基于深度的剩余寿命预测和基于nace剩余寿命预测算法两种算法，实现所有腐蚀缺陷的剩余寿命预测。考虑管道运营单位的运营状况及维修维护条件存在差异，可根据用户的需求，人为输入腐蚀缺陷的允许深度并按照企业根据自身条件制定的可接受计划修复的缺陷剩余寿命年限，计算出该时间内需要计划修复及立即修复的缺陷，确定每个缺陷的初算响应级别。该模块还可通过选择指定壁厚的管线，判断剩余强度评价方法的保守性，以供评价人员根据企业的需求科学的选择评价方法。

在腐蚀速率计算过程中，考虑管线敷设时间及土壤环境等对管线腐蚀速率的影响，将待评价管线按照埋地时间、壁厚等不同分段，选择内或外腐蚀之后，后台根据提取的管节信息及钢管信息通过循环及判断进行分段并采用全寿命腐蚀速率计算方法，根据用户选择，计算缺陷的最大或平均腐蚀速率，用于剩余寿命预测，同时用图表展示可直观了解管道上缺陷的腐蚀速率情况。

另外，需要说明的是，单一缺陷模块323可作为完整性评价系统针对单个腐蚀缺陷的独立评价工具，管道维护人员可直接通过输入管道基本信息及缺陷信息，获取该缺陷的剩余强度、剩余寿命及维修建议。具体地，单一缺陷模块323可直接作为单独的缺陷评价工具供管道维护人员直接使用。该模块共有三个功能，①通过输入缺陷尺寸、管道基本信息及相关运行参数，以屈服强度理论为基础，涵盖asme、dnv、bs等多种拟合经验值，利用算法动态展示缺陷长度、深度与失效压力的关系，以及管道允许最大操作压力及爆破压力信息，再通过待评缺陷的长度和深度信息，在图中描点，直观判断缺陷点对应缺陷的剩余强度信息；②利用nace剩余寿命预测算法在剩余寿命图中做出给定腐蚀速率下的失效压力与剩余寿命关系图，后台通过用户选择的屈服强度理论标准计算缺陷点的失效压力值，通过失效压力及剩余寿命图，在腐蚀速率线上描点确定缺陷的剩余寿命。③针对剩余强度及剩余寿命计算结果，提出该缺陷的维修响应建议。

然后，将非腐蚀缺陷评价模块321、腐蚀缺陷处理模块322和单一缺陷模块323得出待评价管道的所有缺陷评价、非腐蚀缺陷评价输入至响应决策模块33。

响应决策模块33可根据管道运营单位的需求，人为选择考虑高后果区影响和不考虑高后果区影响两种情况，在考虑高后果区影响的情况时，按照该管道沿线的高后果区信息分为三个级别，分别给出一级高后果区、二级高后果区和三级高后果区对响应时间的影响，然后在前几个模块计算的基础上，以表格形式分类显示每个缺陷的erf(仅腐蚀缺陷和制造缺陷)、安全工作压力、预测剩余寿命、及最终的缺陷响应级别和具体的响应时间。

除响应决策模块33之外，每个模块都具有数据筛选功能，可通过对相关缺陷信息设定范围以实现特定范围内计算结果的筛选，可实现里程、环向分布、深度及其他定量计算的变量等同时约束的筛选。每个模块还具有所有缺陷信息及计算结果图表展示功能，通过图形分析可直观掌握缺陷的分布、尺寸、严重程度、和含缺陷管道的安全运行压力及剩余寿命等信息。表格及图表均可实现导出功能。

本发明的各个部件实施方式可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本装置中，pc通过实现因特网对设备或者装置远程控制，精准的控制设备或者装置每个操作的步骤。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，并且程序产生的文件或文档具有可统计性，产生数据报告和cpk报告等，能对功放进行批量测试并统计。应该注意的是上述实施方式对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施方式。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。