一种埋地悬空管道可靠度测量方法技术

本发明专利技术涉及油气管道领域，公开了一种埋地悬空管道可靠度测量方法，以解决现有技术中无法准确地对埋地悬空管道的可靠度进行测量的技术问题。该方法包括:确定所述埋地悬空管道的屈服强度σs；基于所述屈服强度σs确定所述埋地悬空管道失效功能函数其中σ1表示所述埋地悬空管道的轴向应力，σ2表示所述埋地悬空管道的环向应力，σ3表示所述埋地悬空管道的径向应力；采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力σ1和所述环向应力σ2；按照公式确定所述埋地悬空管道的失效概率，其中，当g(X)＜0时，Ig(X)＝1，当g(X)≥0时，Ig(X)＝0。达到了能够准确测量出埋地管道的可靠性的技术效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气管道领域，尤其涉及一种埋地悬空管道可靠度测量方法。
技术介绍
长输油气管道沿线地理环境复杂，在自然因素以及洪水、滑坡、黄土湿陷等地质灾害的影响下，埋地油气管道往往发生管沟侵蚀，甚至出现一定长度的裸露悬空段。此时，在管道自身和内部流体介质自身的重力作用下，悬空管道会发生变形，较大的变形会导致管道失效，造成严重的事故。鉴于此，国内外许多学者从不同角度对悬空管道的安全进行了分析。比如，某学者依据强度理论建立了悬空管道沉降失效评估模型；比如，某学者针对穿过黄土高原地区的西气东输管道工程，利用弹性地基梁理论分析了管道在塌陷时的力学模型；比如，某学者对地表冲沟条件下的悬空管道进行了仿真计算；比如，某学者建立了黄土湿陷段悬空管道受力的弹塑性地基模型，指出该模型较Winkler地基模型计算精度更高，更符合工程应用。以上讨论大多依据数值模拟和强度理论对悬空管道的安全状态进行校核，却不能准确的对埋地悬空管道的可靠度进行测量。
技术实现思路
本专利技术提供一种埋地悬空管道可靠度测量方法，以解决现有技术中无法准确地对埋地悬空管道的可靠度进行测量的技术问题。本专利技术实施例提供一种埋地悬空管道可靠度测量方法，包括：确定所述埋地悬空管道的屈服强度σs；基于所述屈服强度σs确定所述埋地悬空管道失效功能函数g(X)=σs-12[(σ1-σ2)2+(σ1-σ3)2+(σ2-σ3)2],]]>其中σ1表示所述埋地悬空管道的轴向应力，σ2表示所述埋地悬空管道的环向应力，σ3表示所述埋地悬空管道的径向应力；采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力σ1和所述环向应力σ2；按照公式Pf=1NΣi=1NIg(X)]]>确定所述埋地悬空管道的失效概率，其中，当g(X)＜0时，Ig(X)＝1，当g(X)≥0时，Ig(X)＝0。可选的，在所述确定所述埋地悬空管道的失效概率之后，所述方法还包括：基于公式确定所述埋地悬空管道的可靠度指标；其中，β表示所述可靠度指标；u表示所述失效功能函数的概率分布的均值；σ表示所述失效功能函数的概率分布的标准差。可选的，所述轴向应力σ1采用以下公式计算获得：σ1=σp+σN0+σq+σΔt]]>其中，σp表示内压引起的轴向应力；表示水平拉力引起的轴向应力；σq表示管道弯矩引起的轴向应力；σΔt表示温度差引起的轴向应力。可选的，所述环向应力σ2通过以下公式计算获得：σ2=paD2t]]>其中，pa为所述埋地悬空管道的内压；D表示所述埋地悬空管道的外径；t表示所述埋地悬空管道的壁厚。可选的，在所述采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力σ1和所述环向应力σ2之前，所述方法还包括：确定所述埋地悬空管道的悬空管道挠曲线微分方程：EI(d2ydx2)=M0+N0(y-v0)+qx22-qlx2]]>其中，M0表示管土交界处所述埋地悬空管道的截面弯矩；N0表示所述埋地悬空管道所受的水平拉力；y表示所述埋地悬空管道的纵向坐标；x表示所述埋地悬空管道的横向坐标；ν0表示管土交界处管道挠度；q表示所述埋地悬空管道的作用荷载；l表示所述埋地悬空管道的长度；确定出所述微分方程的最大值所在位置。可选的，所述采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力σ1和所述环向应力σ2，具体为：采用随机抽样法获得N组所述最大值所在位置的所述轴向应力σ1。本专利技术有益效果如下：由于在本专利技术实施例中，首先确定所述埋地悬空管道的屈服强度σs；然后，基于所述屈服强度σs确定所述埋地悬空管道失效功能函数g(X)=σs-12[(σ1-σ2)2+(σ1-σ3)2+(σ2-σ3)2],]]>其中σ1表示所述埋地悬空管道的轴向应力，σ2表示所述埋地悬空管道的环向应力，σ3表示所述埋地悬空管道的径向应力；接着，采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力σ1和所述环向应力σ2；最后，按照公式确定所述埋地悬空管道的失效概率，其中，当g(X)＜0时，Ig(X)＝1，当g(X)≥0时，Ig(X)＝0。也即是说，能够通过埋地悬空管道的屈服强度σs、轴向应力σ1、环向应力σ2和径向应力σ3确定出埋地悬空管道的失效概率，而基于失效概率能够方便的确定出埋地悬空管道的可靠性，达到了能够准确的测量出埋地管道的可靠性的技术效果。附图说明图1为本专利技术实施例中埋地悬空管道可靠度测量方法的流程图；图2为本专利技术实施例中埋地悬空管道力学模型的示意图；图3为本专利技术实施例中管道上方覆土示意图。具体实施方式本专利技术提供一种埋地悬空管道可靠度测量方法，以解决现有技术中无法准确的对埋地悬空管道的可靠度进行测量的技术问题。本申请实施例中的技术方案为解决上述的技术问题，总体思路如下：首先确定所述埋地悬空管道的屈服强度σs；然后，基于所述屈服强度σs确定所述埋地悬空管道失效功能函数g(X)=σs-12[(σ1-σ2)2+(σ1-σ3)2+(σ2-σ3)2],]]>其中σ1表示所述埋地悬空管道的轴向应力，σ2表示所述埋地悬空管道的环向应力，σ3表示所述埋地悬空管道的径向应力；接着，采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力σ1和所述环向应力σ2；最后，按照公式确定所述埋地悬空管道的失效概率，其中，当g(X)＜0时，Ig(X)＝1，当g(X)≥0时，Ig(X)＝0。也就是说，能够通过埋地悬空管道的屈服强度σs、轴向应力σ1、环向应力σ2和径向应力σ3确定出埋地悬空管道的失效概率，而基于失效概率能够方便地确定出埋地悬空管道的可靠性，达到了能够准确测量出埋地管道的可靠性的技术效果。为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本专利技术技术方案做详细的说明，应当理解本专利技术实施例以及实施例中的具体特征是对本专利技术技术方案的详细的说明，而不是对本专利技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本专利技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。本专利技术实施例提供一种埋地悬空管道可靠度测量方法，请参考图1，包括：步骤S101：确定所述埋地悬空管道的屈服强度σs；步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种埋地悬空管道可靠度测量方法，其特征在于，包括：确定所述埋地悬空管道的屈服强度σs；基于所述屈服强度σs确定所述埋地悬空管道失效功能函数其中σ1表示所述埋地悬空管道的轴向应力，σ2表示所述埋地悬空管道的环向应力，σ3表示所述埋地悬空管道的径向应力；采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力σ1和所述环向应力σ2；按照公式确定所述埋地悬空管道的失效概率，其中，当g(X)＜0时，Ig(X)＝1，当g(X)≥0时，Ig(X)＝0。

【技术特征摘要】
1.一种埋地悬空管道可靠度测量方法，其特征在于，包括：
确定所述埋地悬空管道的屈服强度σs；
基于所述屈服强度σs确定所述埋地悬空管道失效功能函数其中σ1表示所述埋地悬空管道的轴向应力，σ2表示所述埋地悬空管道的环向应力，σ3表示所
述埋地悬空管道的径向应力；
采用随机抽样法进行N次采样获得N组所述轴向应力σ1和所述环向应力σ2；
按照公式确定所述埋地悬空管道的失效概率，其中，当g(X)＜0时，Ig(X)
＝1，当g(X)≥0时，Ig(X)＝0。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定所述埋地悬空管道的失效概率之
后，所述方法还包括：
基于公式确定所述埋地悬空管道的可靠度指标；
其中，β表示所述可靠度指标；
u表示所述失效功能函数的概率分布的均值；
σ表示所述失效功能函数的概率分布的标准差。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轴向应力σ1采用以下公式计算获得：
其中，σp表示内压引起的轴向应力；
表示水平拉力引起的轴向应力；
σq表示管道弯矩引起的轴向应力；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：白路遥，郑洪龙，谭东杰，施宁，李亮亮，马云宾，蔡永军，张弢甲，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11