[发明专利]基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程领域，具体地，涉及一种基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统。

背景技术

随着海洋石油开发技术的快速发展，现代海洋石油勘探开发的范围已经从近海、浅海逐步向远海、深海区域进军，其开发方式也逐步从海洋平台向水下生产系统的方向上发展。相比于海洋平台作业，水下生产系统不仅能够提高采收率、解决油井产出物处理和输送等问题，而且受海平面环境的影响较小，特别适用于深水或超深水油气开发，因此备受关注并得到蓬勃发展。在台风、海啸、地震等恶劣天气的影响下，水下生产系统的性能会下降甚至功能完全丧失，在操作人员维修之后，水下生产系统的性能会不断上升，并维持在某一稳定状态。

水下生产系统的弹性被定义为水下生产系统在遭受外部冲击载荷(如台风、海啸、地震)下恢复系统原来功能的能力。然而，目前并没有水下生产系统的弹性计算方法及系统，因此，开发一种基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统，显得尤为必要。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于可用度的水下生产系统弹性评估方法及系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

基于可用度的水下生产系统弹性评估方法的步骤是：

(1)获取无冲击载荷下系统稳定时间及可用度：建立无冲击载荷情况下，水下生产系统基于动态贝叶斯网络的可用度预测模型，获取可用度随时间变化的曲线，当连续五小时内，系统可用度下降幅度小于1×10^-5时，取第一个小时为t₁时刻，并记t₁时刻的系统可用度为A₁；

(2)定义冲击载荷下系统组件的先验概率：对于水下生产系统，定义n个冲击载荷，并给定每个冲击载荷i(i∈[1,n])下系统所有组件的先验概率p_i均为

(3)获取冲击载荷时刻及可用度：分别建立n个冲击载荷下，水下生产系统基于动态贝叶斯网络的可用度预测模型，对于每个冲击载荷i，取冲击时刻为时刻，并记时刻的系统可用度为

(4)获取冲击之后系统稳定时间及可用度：根据每个冲击载荷i下水下生产系统的可用度预测模型，获取系统可用度随时间变化的曲线，当连续五小时内，系统可用度上升幅度小于1×10^-5时，取第一个小时为时刻，并记时刻的系统可用度为

(5)计算水下生产系统的弹性值：水下生产系统的弹性值ρ为

相对于现有技术，本发明的有益效果是：水下生产系统的弹性评估方法，仅涉及系统的内部属性(如组件失效率、冗余配置、维修资源)参数，而与外部的冲击载荷形式和强度无关，便于弹性值的评估。

附图说明

图1是承受组件退化和外力冲击的水下生产系统的可用度曲线示意图；

图2是基于可用度的水下生产系统弹性评估流程图；

图3是基于可用度的水下生产系统弹性评估系统示意图；

图中，1、水下生产系统数据读取单元，2、无冲击载荷下系统稳定时间及可用度计算单元，3、冲击载荷时刻及可用度计算单元，4、冲击之后系统稳定时间及可用度计算单元，5、冲击载荷个数输入单元，6、水下生产系统弹性值计算单元。

具体实施方案

水下生产系统的弹性定义为水下生产系统在遭受外部冲击载荷(如台风、海啸、地震)下恢复系统原来功能的能力；如图1所示，自初次使用，由于水下生产系统的组件性能自然退化，系统可用度从100％不断下降，稳定在t₁时刻，此时系统可用度为A₁；在t₂时刻，水下生产系统遭受外部冲击载荷(如台风、海啸、地震)，在这一冲击载荷下，系统可用度立刻下降为A₂；在水下生产系统的冗余备件运行和操作人员的维修下，系统可用度逐渐上升，并在t₃时刻趋于稳定，此时系统可用度为A₃。

如图2所示，基于可用度的水下生产系统弹性评估方法的步骤是：

(1)获取无冲击载荷下系统稳定时间及可用度：建立无冲击载荷情况下，水下生产系统基于动态贝叶斯网络的可用度预测模型，获取可用度随时间变化的曲线，当连续五小时内，系统可用度下降幅度小于1×10^-5时，取第一个小时为t₁时刻，并记t₁时刻的系统可用度为A₁；