基于RS-ISOA-KELM的输气管道内腐蚀速率预测方法

【目的】地面输气管道易出现严重的内腐蚀问题,为保障管道服役安全,需准确预测管道内腐蚀速率。【方法】通过粗糙集（Rough Set, RS）理论筛选影响腐蚀的主控因素,将重构数据集作为输入、腐蚀速率作为输出,对核极限学习机（Kernel Based Extreme Learning Machine, KELM）模型进行训练,并利用改进的海鸥优化算法（Improved Seagull Optimization Algorithm, ISOA）对模型超参数进行优化,从而提出了一种基于RS-ISOA-KELM模型的输气管道内腐蚀速率预测方法,与其他组合模型的预测精度进行对比,并进行了长期预测效果及模型普适性分析。【结果】在Sphere、Schaffer、Rosenbrock、Rastrigin、Griewank 5个基准函数上对ISOA算法进行收敛性分析,发现其在求解精度和计算稳定性上具有较强优势;利用某气田区块的实际运行数据对该模型进行验证,结果表明温度、CO2分压、H2S分压、流速、Cl-含量、含水率、缓蚀剂残余浓度是影响内腐蚀的重要因素,其中H2S分压、流速、缓蚀剂残余浓度的权重最大;使...     

元坝高酸性气田地面管道内腐蚀预测

针对元坝高酸性气田地面管道的内腐蚀问题,提出了一种考虑多因素的BP神经网络腐蚀预测模型。该模型以温度、CO₂分压、H₂S分压、p H值、Cl^-含量、总矿化度、液气比、缓蚀剂残余量8种影响因素的数据作为输入量,再将腐蚀速率作为输出量,通过现场实测获得大量历史样本数据,对BP神经网络进行训练,实现了地面管道的腐蚀速率预测,并利用该模型对元坝高酸性气田地面管道各腐蚀因素的重要程度进行评判。结果表明：随机抽取工况参数,模型预测值与实测值的平均绝对误差在10%以内,预测模型具有较高的准确性和可靠性;影响元坝高酸性气田地面管道腐蚀速率的主控因素为H₂S分压,CO₂分压、缓蚀剂残余量次之。研究成果可为类似气田地面管道的内腐蚀评估提供技术借鉴。(图2,表3,参22)     

含CO_2油水混输管道内腐蚀仿真研究

CO2驱油、注水采油以及油水混输技术的应用,虽然节省了投资成本,但增加了油水混输管道CO2腐蚀失效的安全隐患。应用全瞬态多相流软件OLGA,将油水多相流模拟与CO2腐蚀预测数值仿真相结合,研究了立管角度、立管高度、入口温度、处理量、Cl-浓度、HCO3-浓度以及缓蚀剂MEG浓度对含CO2油水混输管道内腐蚀的影响。结果表明:在某些极端开发条件下,立管底部是腐蚀失效高风险点,需要提高立管底部腐蚀裕量;Cl-、缓蚀剂MEG浓度对油水混输管道内腐蚀速率的影响趋势相似,均存在浓度临界值,一旦超过该值,其对腐蚀速率的影响趋势将发生显著变化。     

近红外结合极限学习机快速识别牛肉中掺假猪肉

[目的]建立牛肉中掺假猪肉的快速鉴定方法。[方法]采用傅立叶变换近红外结合极限学习机(extreme learning machine,ELM)构建纯牛肉、牛肉中掺假猪肉、纯猪肉的快速识别模型,考察标准正态变换、多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)、一阶导数及二阶导数结合核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)等光谱预处理方法对ELM模型预测性能的影响。[结果]MSC+KPCA预处理下,ELM模型的预测效果最优,训练集及测试集的正确识别率分别为86.67%和83.33%。[结论]近红外光谱技术结合ELM在牛肉中掺假猪肉的快速鉴定方面具有较大的潜力。     

基于KPCA-GWO-SVM的埋地管道土壤腐蚀速率预测

为提高埋地管道土壤腐蚀速率的预测精度,对土壤腐蚀的影响因素进行了梳理和分析。通过核主成分分析法(Kernel Principle Component Analysis,KPCA)对影响因素进行了数据降维,随后对支持向量机(Support Vector Machine,SVM)关键参数进行了寻优,并将GWO-SVM、GASVM、PSO-SVM及FOA-SVM共4种模型进行了对比。结果表明:KPCA模型可有效降低预测模型的维度,其中土壤电阻率、氧化还原电位、含盐量、Cl-质量分数及含水量5种因素对腐蚀影响较大;GWO-SVM的平均绝对误差和均方根误差最小,分别为1.90%、0.098 909,且训练时间在4种模型中用时最少,仅为2.55 s。可见,KPCA-GWO-SVM模型更适合对埋地管道土壤腐蚀速率进行预测,研究结果可为管道完整性管理提供理论依据和实际参考。(图3,表5,参23)     

油-水两相流研究及其软件在渤海油田的应用

油-水两相流是石油开采中的常见现象,具有独特的流动特征,给混输管道的安全、经济设计及混输管道腐蚀速率的确定造成很大困难。通过对多种油-水两相流的试验和理论研究,对油-水两相流现象和规律进行了分析,提出了流型和压降模型,并编制出油-水两相流的流型和压降预测软件,利用该软件对渤西油田和绥中36-1油田两条油水混输管道相关参数进行了计算,计算结果与油田实际完全吻合。     

油气管道腐蚀的灰色线性回归组合预测模型

油气管道腐蚀作用机理复杂,诸多因素存在模糊性与相互关联性,对管道腐蚀速率的有效预测存在一定困难。运用具有处理线性和非线性因素能力的灰色线性回归组合模型对油气管道腐蚀进行建模,并引入BP人工神经网络模型对组合模型的残差进行修正,以进一步提高预测精度。将所建模型应用于某油气管道腐蚀速率的预测中,结果表明:所建灰色线性回归组合模型在对油气管道进行腐蚀预测时,既充分考虑到了原始数据的线性因素,又考虑了其非线性因素,预测效果较好,同时适用于解决其他复杂腐蚀体系的预测问题。     

辽河油田集输管道剩余寿命预测

对于运行多年的油田老龄管道,为了及时掌握管道腐蚀现状并对管道运行状况进行科学评价,建立了一种埋地钢制管道腐蚀状况预测模型.基于辽河油田原油集输管道局部腐蚀坑检测数据,利用极值分布方法对辽河油田集输管道腐蚀剩余寿命预测进行研究.通过极值分布概率统计,给出了腐蚀管道最大腐蚀坑深度,并依据局部腐蚀发展经验公式,估测管道腐蚀后的剩余使用寿命.预测结果显示：曙五联-首站混油外输管道腐蚀剩余使用寿命为6.2年,曙四联-首站混油外输管道腐蚀剩余使用寿命为11.2年,曙一联-曙五联稀油管道腐蚀剩余使用寿命为4.1年.由于管道进入使用末期阶段,应采取必要措施对管道进行维修,建议各个管道再评价时间间隔应为此次预测时间间隔的1/2.（表2,图2,参14）     

管道顺序输送混油浓度一维模型的应用

基于油流在管道横截面上流速均匀且浓度均等的特性,引入有效扩散系数,利用费克扩散定律和质量守恒定律,建立一维混油模型,采用对称截取动态跟踪法(SIDTM)对传统数值解法进行优化,并以南输成品油管道为例验证了该方法的准确性.利用一维混油模型的数值算法可对实际管道的混油情况进行离线模拟,从而得到任意时刻混油浓度的分布情况,便于监控沿线混油,并为控制混油量和混油切割提供指导.     

基于长短期记忆网络的大蒜价格预测模型研究

大蒜是一种重要农产品,其价格波动会给农民、经销商和消费者带来较大影响。因此,准确预测大蒜价格对决策制定、市场规划和风险管理起到至关重要的作用。基于长短期记忆网络算法来分析大蒜价格历史数据,利用核主成分分析法对数据进行特征提取,得到最优参数的预测模型,并对大蒜价格进行短期预测。结果表明,基于KPCA的LSTM模型在对大蒜价格预测时达到预期良好效果,与传统的神经网络和时序模型相比,其具有更高的准确度和稳定性。     

KPCA_SVM水文时间序列预测模型的建立与应用

【目的】建立水文时间序列预测的核主成分支持向量机(KPCA_SVM)模型。【方法】利用核主成分分析(KPCA)对输入数据进行非线性特征信息提取,并将提取的特征信息作为最小二乘支持向量机(LSSVM)的输入变量,建立KPCA_SVM预测模型。以甘肃民勤地区的月蒸发量为例,对模型的预测效果进行检验。【结果】预测结果表明,KPCA_SVM模型预测效果优于PCA_SVM模型和LSSVM模型,预测平均相对误差为8.36%。【结论】KP-CA_SVM模型的预测效果优于没有特征提取的LSSVM模型。与主成分分析(PCA)提取特征相比,KPCA特征提取效果更好。     

改进BP神经网络在管道腐蚀速率预测中的应用

针对影响管道腐蚀速率预测精度出现的BP算法易陷入局部最小值、收敛速度慢和引起振荡效应等问题,根据改进自适应遗传算法在广泛的空间搜索和向最优解的方向尽快收敛于最优目标的特点,提出了使用改进自适应遗传算法优化BP神经网络,构建了优化的混合算法神经网络模型.实际应用表明,该模型将大大提高网络的学习效率和预测评判的准确率.     

氢致微裂纹应力腐蚀损伤管道的寿命预测

管道的断裂损坏常常始于微裂纹,研究微裂纹的形成原因、分布情况、扩展规律、扩展速率和影响因素等对于管道的寿命预测有重要的参考价值。基于损伤力学原理分析了管道应力腐蚀损伤演化模型,根据微裂纹扩张的位能和动能计算式以及能量守恒原理,推导得出氢致微裂纹扩展速率与管道剩余寿命的关系:微裂纹扩展速率与氢压有关,随着氢压的增大而增大。结合实例计算了管输介质H2S和CO2含量对管道剩余寿命的影响规律,结果表明:当管道中同时存在CO2和H2S时,管道腐蚀加剧;当输送压力和其他参数不变时,随着H2S和CO2含量增加,管道剩余寿命逐渐减小。     

顺北油气田集输管网气液混输特性模拟

顺北油气田集输管网集输半径大、气油比高、地形起伏大、流态复杂,时常引起管道低洼处积液量大、段塞流等多种复杂工艺问题。为此,建立气液混输管网水力仿真计算模型,并利用顺北油气田现场数据对模型进行修正,进而开发油气混输管网仿真计算程序,对顺北1区集输管网气液混输特性进行仿真及参数预测。结果表明：建立的水力计算模型仿真结果与实测数据的误差基本在±6%以内,满足运行需求;管网各管道的持液率均较低,流型以分层流和环状流为主;针对管网中压降与温降较大、管输效率较低、积液量较大的管道分别提出了优化及保护建议。研究成果可为气液混输管网设计及安全运行提供技术依据。（图3,表7,参30）     

极值理论应用于埋地管道土壤腐蚀坑深研究

选取胜利油田长输管道沿线典型土壤腐蚀区域为试验点,进行16Mn埋片试验,分别于不同时间后取回试样.通过失重法计算其平均腐蚀速率、平均腐蚀深度及用极值法预测最大腐蚀坑深.腐蚀数据对比结果表明,采用试样的平均腐蚀深度或平均腐蚀速率评价埋地管道局部腐蚀危害是不科学的,应利用统计的方法计算出最深腐蚀坑的深度,以此作为评价的基础.试验结果表明,2号站和101站地区的腐蚀危害较大,尤其是101站腐蚀上升趋势明显,而1号站腐蚀危害相对较轻.实例验证了极值统计方法能较好的应用于测试管道腐蚀,相关程度极高.     

磨料射流在输油气管道切割中的应用

通过室内实验对磨料射流切割改造输油气管道的可行性进行研究,得到泵压、喷嘴直径、磨料浓度、喷嘴横移速度、喷射角度等工作参数对磨料射流切割深度的影响规律:磨料射流切割深度与泵压成正比,与喷嘴的移动速度成反比,喷嘴直径、磨料分数以及喷射角度均存在最优值.利用遗传算法确定并优化磨料射流切割模型中的未知参数,得出切割深度计算模型,利用该模型预测磨料射流切割深度,最大误差为16％,最小误差为1.5％,符合工程要求.     

海底管道腐蚀与剩余寿命的灰色预测

腐蚀是引起海底管道破坏失效的重要原因之一,对海底管道腐蚀量进行测量和预测,是保证管道安全的重要组成部分。根据ASME B31G,推导了均匀腐蚀和局部腐蚀同时发生时海底管道的极限内压计算公式。将局部腐蚀简化为沿轴向分布的矩形缺陷,利用灰色模型分别预测管道内的均匀腐蚀和局部腐蚀,并根据预测结果计算出管道的极限内压和剩余寿命。鉴于局部腐蚀对管道强度的作用机理比较复杂,只分析了沿轴向分布的两个局部腐蚀对极限内压的影响,对于腐蚀宽度、环向分布以及多个腐蚀坑相互影响等更复杂的情况尚需开展深入研究。     

气液混输管道组分跟踪及相变量预测

气液混输过程中存在相间能量消耗、相间传质等现象,从而影响管内介质的流动状态和管道运行参数,气液相的组成也会不断变化。利用LedaFlow软件对某实际气液混输管道进行稳态模拟,对比分析物性表模型和组分跟踪模型得到的管道沿线参数模拟结果以验证组分跟踪法的可靠性,进而开展管道瞬态模拟,分析流体组成的变化规律并预测气液两相相变量。结果表明：该管道内流体沿程液化,气相摩尔流量下降,其瞬态流动过程为一个气相不断液化的过程;在稳态模拟中采用LedaFlow相平衡计算方式,即按照各相的流量占比与静止状态下的气液相分布相同的原则,可更为准确地确定流动过程中的相变量。研究成果可为气液混输管道中相变规律预测提供理论基础,提升气液混输管道流动安全评价的准确性。（图11,表2,参23）     

基于Niche GA的灰色模型预测天然气管道腐蚀速率

建立了管道腐蚀预测的基于小生境遗传算法灰色模型,将此预测模型应用于四川气田某输气管道的腐蚀速率和腐蚀深度的预测。预测结果表明,该模型的预测结果误差小,可以用于现场管道的腐蚀预测,是管道腐蚀预测的一种新方法。     

郑州市大气环境质量分析及预测

根据郑州市2008年环境监测统计数据,运用主成分分析、聚类分析对2008年郑州市不同区域、不同时段大气主要污染因子和相应污染源进行分析,以期得出各因子之间及其与环境因子之间的关系,采用灰色系统GM(1,1)对郑州市大气环境质量近5年状况进行了预测.经过主成分分析得到3个主成分:主成分1反映二氧化硫、二氧化氮、降尘的信息,主成分2反映可吸入颗粒物的信息,主成分3反映硫酸盐化速率的信息,通过计算各监测点、各月主成分综合得分得到年内大气环境质量变化规律.系统聚类将监测指标聚为3类:二氧化氮、二氧化硫、降尘为1类,硫酸盐化速率和可吸入颗粒物各为1类.采用灰色系统理论建立郑州市大气环境质量灰色预测GM(1,1)模型,结果表明,二氧化硫质量浓度有上升趋势,二氧化氮质量浓度小范围降低后保持平稳,可吸入颗粒物浓度则逐渐下降.