[发明专利]用于管线完整性评估的基于数据的快速数据适当性过程

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年6月30日提交的美国专利申请No.12/164,971的权益，其公开通过引用合并于此。

关于联邦资助的研究或开发的声明

不适用。

技术领域

本发明涉及管线检查领域，更具体地涉及确保管线完整性所必需的管线检查量的估计。

背景技术

保持管线完整性是保证经济成功并且使得现代油气生产场所和系统对环境的影响最小化的基本功能。此外，在其它应用中也存在管线完整性的问题，包括工厂管道系统、市政用水和下水系统等。相似的问题还存在于诸如油气井的生产套管的其它应用的情况中。如管线维护领域中所已知的，由于流过管线的流体所导致的管线材料的侵蚀和烧蚀将使得管线管壁的厚度随时间减小。为了防止管线故障，对管线管壁厚度所减小的程度进行监视以便进行及时维修显然是非常重要的。

由于管线管壁厚度的直接物理测量的必然破坏属性，这样的测量显然是不切实际的。因此，数年来已经研发了各种间接的管线管壁厚度测量技术。最为广泛使用的测量技术获取沿生产管线的所选择位置处的厚度测量，这样的位置被随机选择或被基于模型或者最容易发生管壁厚度损失的位置的其它假设特别选择。这些测量技术包括超声测量，以及利用x射线或射线照相术(RT)进行成像，其中它们均从特定位置(例如，在一英尺的部分上)的外部对管线管壁进行检查。从劳动和设备成本的观点来看，使用这些方测量管壁厚度通常是昂贵的，尤其是在诸如贯穿阿拉斯加管线系统及其馈线的极端环境之中，其中必须去除热绝缘以接近管线进行测量并接着对其进行替换。此外，由于必须直接接近管线外部以获得这些测量，所以需要进行挖掘以获得那些位于地下的管线部分的测量。

在管线完整性的情况中，所关心的当然是最小管壁厚度的极值(最大管壁厚度损失)。因此，采样的测量方法仅对于样本测量对于极小值有所洞察的程度是有用的。假设沿管线的整个长度的管壁厚度测量(例如，沿管线长度在每一英尺的部分所取得的测量)的总体(population)遵循已知的统计分布，则基础的统计理论能够提供这样的洞察力。换句话说，假设管壁厚度沿管线长度的统计分布，测量的合理样本大小就能够提供特定置信水平的最小管壁厚度的指示。不幸的是，已经观察到沿实际管线长度的管壁厚度测量通常并不遵循完善的(well-behaved)统计分布。更糟糕的是，已经观察到管壁厚度测量的分布随管线不同而存在很大不同。结果，难以获知对给定管线所取得的管线厚度的多个采样测量是否足以以任意合理的置信水平来表征该管线的最小管壁厚度的极值。

另一种管线管壁厚度测量技术被称作“在役检查”(in-line inspection，ILI)。根据该技术，通常被称作“猪”的工具在管线内部沿其长度行进，通过产品流体自身推进或者被拖行通过管线。所述猪包括传感器，其随着所述猪的行进沿管线长度反复地间接测量管线的管壁厚度。在ILI中所使用的测量技术包括磁通泄漏技术，该技术对能够将磁场引入所测量的管线管壁的程度进行测量，则能够从其推导出管壁厚度。如本领域中已知的，ILI检查也能够使用超声能量来进行。不幸的是，由于管线的构造或几何布局，ILI监视无法被应用于所有管线。因此在现代生产场所和管线系统中必须在相当数量的管线上使用采样测量。

表征管线完整性的已知方法对管线的预测模型应用样本厚度测量。已知模型应用诸如管线所承载的流体的属性、压力、温度、流速等的参数，以使得能在给定管壁厚度的样本测量的情况下计算出最小管壁厚度。这种计算机仿真表征最小管壁厚度的精确度显然依赖于所述模型与管线的真实活动相对应的精确度。并且，所述模型的精确度进而依赖于以对实际管线的模型为基础的假设的精确度。但是如本领域中已知的，在实践中，实际管线由于模型或者其根本假设无法预知的结构和环境变化而在侵蚀活动方面彼此存在很大不同。随着得出更为复杂的模型以包括这些变化的效果，所产生的计算显然也会变得更为复杂。

通过进一步的背景，已知通过选择统计分布，并且对该统计分布应用蒙特卡洛(Monte Carlo)仿真来估计设备可靠性以对可靠性估计进行计划。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种方法和系统，能够利用所述方法和系统来确定足够的管线管壁厚度测量的样本大小，以便以给定的置信水平确保还没有达到最小管壁厚度限制。

本发明进一步的目标是提供这样一种方法和系统，其在样本管线管壁厚度测量的精确度方面提供改进的置信度。