本發(fā)明涉及集輸管道泄漏監(jiān)測，尤其是涉及一種用于優(yōu)選集輸管道泄漏監(jiān)測點位的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、天然氣作為一種清潔環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，逐漸在我國能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)了重要地位，消費量也持續(xù)大幅度上漲，天然氣管網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，氣田集輸管線、天然氣長輸管道與城市天然氣管道共同形成了“主干互聯(lián)、局域成網(wǎng)”的格局。因此，及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)泄漏并明確泄漏點對于(高含硫)天然氣安全集輸至關(guān)重要。

2、目前，我國應(yīng)用于油氣管道的泄漏監(jiān)測方法有許多種，其分類方法也多種多樣，根據(jù)所檢測的參數(shù)不同，主要分為質(zhì)量/體積平衡法、應(yīng)用統(tǒng)計法、負壓波法、瞬態(tài)模型法、分布式光纖法和聲波法等。但這些傳統(tǒng)監(jiān)測手段的布設(shè)方式主要以全線敷設(shè)為主。具體地，質(zhì)量/體積平衡法通過全線設(shè)置嵌入式壓力/流量傳感器實現(xiàn)監(jiān)測，分布式光纖法通過與管道同溝敷設(shè)光纖實現(xiàn)監(jiān)測；聲波法通過全線設(shè)置嵌入式聲波傳感器實現(xiàn)監(jiān)測，在此種布設(shè)方式條件下，監(jiān)測手段的監(jiān)測精度受傳感器布設(shè)密度影響巨大，即想要獲得高精度監(jiān)測效果必須提高傳感器布設(shè)密度，此種布設(shè)方式成本巨大，在低風(fēng)險區(qū)全程布設(shè)高精度監(jiān)測手段會導(dǎo)致成本增加、資源浪費。因此，建立一種適用于高酸性氣田集輸管道的泄漏監(jiān)測點位選擇及應(yīng)用方法至關(guān)重要。

3、在現(xiàn)有技術(shù)cn111578154a中，公開了基于lsdr-jmi的供水管網(wǎng)多泄漏壓力傳感器優(yōu)化布置方法。該方法使用壓力傳感器初始測量無泄漏條件下的壓力，形成壓力矩陣；使用壓力傳感器初始測量泄漏情況下的壓力，形成異常壓力矩陣，根據(jù)壓力矩陣和異常壓力矩陣構(gòu)建壓力靈敏度矩陣；并將聚類結(jié)果作為所述壓力靈敏度矩陣對應(yīng)的偽標(biāo)簽l；根據(jù)lsdr方法將完整的標(biāo)簽空間y轉(zhuǎn)化為子標(biāo)簽空間；基于互信息的group-jmi方法來降低標(biāo)簽空間y的維度，根據(jù)lsdr-jmi特征選擇方法計算。

4、在現(xiàn)有技術(shù)cn105975702a中，公開了一種斜拉橋健康監(jiān)測傳感器優(yōu)化布置方法。該方法包括以下步驟：根據(jù)斜拉橋的所有梁段單元的損傷因子與節(jié)點自由度振型之間的相關(guān)性，得出包含所有梁段損傷信息的節(jié)點自由度損傷信息指標(biāo)；按照所包含的損傷信息的多少，對節(jié)點自由度損傷信息指標(biāo)進行排序；通過基于模態(tài)可觀測性的傳感器優(yōu)化布置方法，對排序后的節(jié)點自由度損傷信息指標(biāo)進行處理，得出傳感器的布置位置。

5、在現(xiàn)有技術(shù)cn113139584a中，提供了一種用于供水管網(wǎng)污染入侵點識別的傳感器優(yōu)化布置方法。該方法首先對污染入侵節(jié)點進行風(fēng)險評估并對污染入侵節(jié)點進行選擇和聚類，基于分層算法得到一組傳感器布置方案滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的可識別性；然后，基于傳感器的數(shù)量和傳感器發(fā)生故障時對傳感器網(wǎng)絡(luò)的影響對各種方案進行比較得到最優(yōu)方案，在對各種方案進行比較時考慮了污染概率的變化。

6、由此，在現(xiàn)有針對高含硫氣田集輸管道的泄漏監(jiān)測技術(shù)中，除了分布式光纖監(jiān)測為前線同溝敷設(shè)外，其它傳感器布設(shè)均為按照分布距離進行點位(即監(jiān)測點位)選擇，并未結(jié)合高含硫氣田的風(fēng)險和實際運行情況進行監(jiān)測點位選擇，從而可能導(dǎo)致監(jiān)測系統(tǒng)的針對性不強和/或存在盲區(qū)的問題。

7、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)需要建立一種符合實際管道運行情況的高含硫天然氣集輸管道泄漏監(jiān)測管段及點位優(yōu)選方案，這對保障高含硫氣田安全、平穩(wěn)運行至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，需要提供一種針對高含硫天然氣集輸管道的泄漏監(jiān)測管段及點位優(yōu)選方案，以解決目前高含硫氣田泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器布設(shè)點位(即監(jiān)測點位)未結(jié)合管道實際風(fēng)險及運行工況而導(dǎo)致泄漏監(jiān)測覆蓋率及針對性不足的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種用于優(yōu)選集輸管道泄漏監(jiān)測點位的方法，包括：將高含硫天然氣田集輸管網(wǎng)分為多條管路；分別對每條管路的管道積液腐蝕風(fēng)險、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險和第三方破壞風(fēng)險進行評價；根據(jù)不同條管路的實際運行工況，對存在至少一項風(fēng)險的管路開展泄漏量估算，從而得到相應(yīng)的失效泄漏模式；根據(jù)失效管路的泄漏模式，結(jié)合相應(yīng)管路的周圍人口分布特征，從所述失效管路中定位泄漏監(jiān)測點位。

3、優(yōu)選地，以彎頭為節(jié)點將每條管路劃分為多段直管段，分別評價每條管路中的每段直管段的管道積液腐蝕風(fēng)險、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險和第三方破壞風(fēng)險，其中包括：根據(jù)當(dāng)前管路的管徑、管流速度、管內(nèi)溫度和管道含水率，計算當(dāng)前管路的臨界積液傾角，基于此，結(jié)合每段直管段的管道傾角，對當(dāng)前管路是否存在管道積液腐蝕風(fēng)險進行評價；分別對當(dāng)前管路內(nèi)每段直管段的多項地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)害等級進行評價，基于此，從而完成對當(dāng)前管路是否存在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險的評價，其中，所述多項地質(zhì)災(zāi)害包括但不限于滑坡、崩塌、泥石流和河溝道水毀；分別對當(dāng)前管路內(nèi)每段直管段的多項破壞因素進行打分，從而根據(jù)每段直管段的各項因素的打分結(jié)果來對當(dāng)前管路是否存在第三方破壞風(fēng)險進行評價，其中，所述多項破壞因素包括但不限于管道埋深、日常巡檢頻次、管道標(biāo)識位置、管道上方異動水平、溝通狀態(tài)和入侵監(jiān)測方式。

4、優(yōu)選地，在對當(dāng)前管路開展是否存在管道積液腐蝕風(fēng)險的過程中，包括：將每段直管段的管道傾角分別與所述當(dāng)前管路的臨界積液傾角進行對比，在直管段的管道傾角未超過所述當(dāng)前管路的臨界積液傾角時，確定當(dāng)前直管段不存在積液腐蝕風(fēng)險，反之存在；若當(dāng)前管路內(nèi)存在具有積液腐蝕風(fēng)險的直管段，則當(dāng)前管路存在管道積液腐蝕風(fēng)險，或者，若當(dāng)前管路內(nèi)不存在具有積液腐蝕風(fēng)險的直管段，則當(dāng)前管路不存在管道積液腐蝕風(fēng)險。

5、優(yōu)選地，各項地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)害等級按嚴(yán)重度從高到低劃分為一級、二級和三級，其中，在對當(dāng)前管路開展是否存在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險的過程中，包括：判斷每段直管段是否存在地質(zhì)災(zāi)害等級為一級的地質(zhì)災(zāi)害；在當(dāng)前管路中存在具有一級地質(zhì)災(zāi)害項的直管段時，確定當(dāng)前管路存在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，或者在當(dāng)前管路中不存在具有一級地質(zhì)災(zāi)害項的直管段時，確定當(dāng)前管路不存在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險。

6、優(yōu)選地，在對當(dāng)前管路開展是否存在第三方破壞風(fēng)險的過程中，包括：統(tǒng)計每段直管段對應(yīng)的各項破壞因素的打分結(jié)果的總分，并將每段直管段的各因素總分與預(yù)設(shè)的分?jǐn)?shù)評價閾值進行對比，在當(dāng)前管路中存在各項破壞因素總分超過所述分?jǐn)?shù)評價閾值的直管段時，確定當(dāng)前管路存在第三方破壞風(fēng)險，或者在當(dāng)前管路中不存在各項破壞因素總分超過所述分?jǐn)?shù)評價閾值的直管段時，確定當(dāng)前管路不存在第三方破壞風(fēng)險。

7、優(yōu)選地，在根據(jù)不同條管路的實際運行工況，對存在至少一項風(fēng)險的管路開展泄漏量估算的步驟中，包括：根據(jù)當(dāng)前管路所存在的風(fēng)險類型，對當(dāng)前管路的泄漏尺寸進行判定，所述泄漏尺寸包括泄漏形態(tài)、泄漏面積和泄漏規(guī)模；通過將當(dāng)前管路內(nèi)存在風(fēng)險的直管段位置的壓力與氣體臨界壓力參考閾值的對比，根據(jù)對比結(jié)果結(jié)合所述泄漏面積來計算當(dāng)前管路內(nèi)的介質(zhì)泄漏速度；確定當(dāng)前管路內(nèi)介質(zhì)的泄漏持續(xù)時間；根據(jù)所述介質(zhì)泄漏速度和所述泄漏持續(xù)時間，計算當(dāng)前存在至少一項風(fēng)險的管路內(nèi)的氣體泄漏理論值，從而通過將所述氣體泄漏理論值與當(dāng)前管路內(nèi)的所有硫化氫氣體總量進行對比來估算當(dāng)前管路的實際氣體泄漏量。

8、優(yōu)選地，在確定失效泄漏模式的過程中，包括：根據(jù)當(dāng)前風(fēng)險管路的實際氣體泄漏量估算結(jié)果，分別確定在所泄漏的硫化氫濃度達到第一濃度水平和第二濃度水平的情況下所對應(yīng)的硫化氫擴散半徑，其中，所述第一濃度水平高于所述第二濃度水平。

9、優(yōu)選地，在根據(jù)失效管路的預(yù)測泄漏模式，結(jié)合相應(yīng)管路的周圍人口分布特征，從所述失效管路中定位泄漏監(jiān)測點位的步驟中，包括：以當(dāng)前風(fēng)險管路內(nèi)的風(fēng)險直管段的其中一個端點作為起點，將由第一硫化氫擴散半徑和第二硫化氫擴散半徑所形成的雙圓形區(qū)域的圓心按照預(yù)設(shè)步長從所述起點向另一端點移動，確定在每一步下對應(yīng)的所述雙圓形區(qū)域內(nèi)的人口分布狀態(tài)是否滿足第一條件，從而統(tǒng)計當(dāng)前風(fēng)險直管段內(nèi)滿足所述第一條件的步長位置的總管道長度，記為異常管道長度，其中，所述第一條件為在所述第二硫化氫擴散半徑所形成的圓形區(qū)域內(nèi)的常住人口數(shù)量達到第一數(shù)量或在所述第一硫化氫擴散半徑所形成的圓形區(qū)域內(nèi)的常住人口數(shù)量達到第二數(shù)量，其中，所述第二數(shù)量高于所述第一數(shù)量；根據(jù)所述當(dāng)前風(fēng)險管路中的異常管道的數(shù)量、以及每段異常管道的長度，確定泄漏監(jiān)測點位。

10、優(yōu)選地，在所述異常管道的數(shù)量為1、以及當(dāng)前異常管道的長度大于第一距離且小于第二距離時，在當(dāng)前異常管道的中心設(shè)置泄漏監(jiān)測點位，其中，所述第一距離小于所述第二距離；在所述異常管道的數(shù)量為1、以及當(dāng)前異常管道的長度大于或等于第二距離且小于第三距離時，在當(dāng)前異常管道的兩端分別設(shè)置泄漏監(jiān)測點位，其中，所述第二距離小于所述第三距離；在所述異常管道的數(shù)量為1、以及當(dāng)前異常管道的長度大于或等于所述第三距離時，在當(dāng)前異常管道的中心和兩端分別設(shè)置泄漏監(jiān)測點位；在所述異常管道的數(shù)量為多個、以及各段異常管道所占據(jù)的實際管道的總長度小于或等于所述第二距離時，在當(dāng)前風(fēng)險管路內(nèi)的所有異常管道的兩端分別設(shè)置泄漏監(jiān)測點位；在所述異常管道的數(shù)量為多個、以及各段異常管道所占據(jù)的實際管道的總長度小于或等于所述第三距離時，在當(dāng)前風(fēng)險管路內(nèi)的所有異常管道的中心和兩端分別設(shè)置泄漏監(jiān)測點位。

11、優(yōu)選地，所述泄漏持續(xù)時間按照如下方法來確定：根據(jù)當(dāng)前風(fēng)險管路所配備的監(jiān)測系統(tǒng)的測量準(zhǔn)確性等級、以及當(dāng)前風(fēng)險管路所配備的切斷系統(tǒng)的自動化控制等級，結(jié)合所述泄漏規(guī)模，對當(dāng)前管路內(nèi)的介質(zhì)泄漏持續(xù)時間進行估算。

12、優(yōu)選地，在將高含硫天然氣田集輸管網(wǎng)分為多條管路的步驟中，包括：以所述高含硫天然氣田集輸管網(wǎng)中的截斷閥為分界點，將當(dāng)前管網(wǎng)初步劃分為多段管線；若存在鋪設(shè)方式與埋地管道不同的管線，將當(dāng)前管線按照不同鋪設(shè)類型繼續(xù)劃分為多段，從而將整個高含硫天然氣田集輸管網(wǎng)劃分為多條管路，所述鋪設(shè)類型包括但不限于埋地管道、隧道和桁架。

13、另一方面，本發(fā)明是實施例提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其包含用于執(zhí)行如上述所述的方法步驟的一系列指令。

14、另外，本發(fā)明實施例還提供了一種用于優(yōu)選集輸管道泄漏監(jiān)測點位的系統(tǒng)，包括：管路劃分模塊，其配置為根據(jù)高含硫天然氣田集輸管網(wǎng)的截斷閥將管網(wǎng)分為多條管路；風(fēng)險評價模塊，其配置為分別對每條管路的管道積液腐蝕風(fēng)險、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險和第三方破壞風(fēng)險進行評價；泄漏識別模塊，其配置為根據(jù)不同條管路的實際運行工況，對存在至少一項風(fēng)險的管路開展泄漏量估算，從而得到相應(yīng)的失效泄漏模式；點位確認模塊，其配置為根據(jù)失效管路的泄漏模式，結(jié)合相應(yīng)管路的周圍人口分布特征，從所述失效管路中定位泄漏監(jiān)測點位。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案中的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點或有益效果：

16、本發(fā)明提出了一種用于優(yōu)選集輸管道泄漏監(jiān)測點位的方法和系統(tǒng)。該方法和系統(tǒng)解決了現(xiàn)有高含硫氣田泄漏監(jiān)測系統(tǒng)傳感器布設(shè)點位(監(jiān)測點位)未結(jié)合管道實際風(fēng)險及運行工況導(dǎo)致泄漏監(jiān)測覆蓋率及針對性不足的問題，通過高含硫氣田集輸管道存在的3種關(guān)鍵風(fēng)險(積液腐蝕、地質(zhì)災(zāi)害、第三方破壞)，結(jié)合壓力、硫化氫含量、高程等實際運行工況，建立管道失效泄漏模式，制定針對性的傳感器布設(shè)管段及點位(監(jiān)測點位)優(yōu)選方案。本發(fā)明能夠增強泄漏監(jiān)測的針對性，并有效提高管道泄漏監(jiān)測效果。

17、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。