本發明涉及頁巖氣帶壓作業分析,具體為一種頁巖氣帶壓作業可靠性分析方法。
背景技術:
1、帶壓作業技術在國外已廣泛應用于陸地油氣井和海上平臺,裝備功能齊全、作業范圍廣,該技術已經成為提高油氣田采收率和保護油氣藏的重要手段之一。其應用范圍包括帶壓下完井管柱,帶壓輔助分層壓裂、酸化作業,帶壓沖砂、打撈、磨銑、清蠟等修井作業以及應急搶險等。隨著勘探開發程度的提高,單井產能逐漸降低,老井綜合整治工作量增加,非常規天然氣(頁巖氣、致密油氣)的開采和環境保護的日益嚴格,由于溫度、壓力的不斷變化,使得開采頁巖氣工作不可避免的受到磨損、沖蝕等因素的影響容易引起井口設施可靠性降低的問題。目前,頁巖氣帶壓工作可靠性分析研究主要集中在套管、采氣管、設備等方面,對頁巖氣帶壓作業井口裝置現有研究,且頁巖氣帶壓作業井口裝置泄漏的可能性也是非常大的。因此亟須對頁巖氣帶壓作業的可靠性進行重點研究,為此提出了一種頁巖氣帶壓作業可靠性分析方法。
技術實現思路
1、為了解決上述問題,本發明提供一種頁巖氣帶壓作業可靠性分析方法,包括以下步驟:s1.構建超橢球t-s故障樹仿真流程;s2.對頁巖氣作業進行可靠性分析;其中,所述s1步驟包括以下子步驟:s10.建立超橢球模塊;s11.采用monte-carlo求解超橢球模型,并輸出約束后的底事件失效區間;s12.計算中間事件和頂事件失效可能性;s13.計算概率重要度和關鍵重要度。
2、進一步地,所述s11步驟具體包括以下子步驟:s111.輸入底事件初始失效區間,并設定仿真模擬的次數;s112.計算名義值和離差;s113.在超橢球凸集區域中隨機均勻取值,并計算超橢球約束后的xi取值區間,其中xi表示底事件故障狀態;s114.輸出約束后的底事件失效區間。
3、進一步地,所述s112步驟中計算名義值和離差的計算公式為:;所述s113步驟中計算超橢球約束后的xi取值區間的計算公式為:;上述式中,p h?(xiai)為超橢球約束后的xi的取值區間,pm(xiai)、pr(xiai)分別為p h(xiai)的名義值和離差,pl?(xiai)、pu(xiai)分別為底事件失效區間下限和上限,i∈[1,2...,n],球坐標為(r,θ1,?θ2,?,?θn-1),r∈[0,1],θi∈[0,2π]。
4、進一步地,所述s12步驟具體包括以下子步驟:s121.建立get_as.m文件和t-sm.m文件;s122.輸入約束后的底事件失效區間;s123.設置n=1,建立ergodia_tree.m文件;s124.當n=n且頂事件失效可能性上限大于0時,計算中間事件和頂事件失效可能性。
5、進一步地,所述s13步驟具體包括以下子步驟:s131.獲取s12步驟的計算結果數據;s132.計算超橢球t-s故障樹重要度;s133.輸出不同狀態下的概率重要度和關鍵重要度。
6、進一步地,所述s132步驟中計算超橢球t-s故障樹重要度的計算公式為:;;上述式中,為概率重要度;ki表示基本事件xi所有故障狀態的個數;xiai表示描述底事件各種故障狀態;表示關鍵重要度;ai∈[1,2,3...,ki]表示基本事件的故障狀態;表示當xi=?xiai時的概率重要度;表示當xi=?xiai時的關鍵重要度。
7、進一步地,所述s2步驟具體包括以下子步驟:s21.將頁巖氣帶壓作業發生泄漏作為頂事件,并對頁巖氣帶壓作業泄漏風險進行仿真模擬;s22.建立頁巖氣帶壓作業泄露故障樹模型;s23.采用t-s門進行布爾邏輯門故障樹轉化。
8、進一步地,所述s21步驟后還存在一個分析步驟:頂事件失效可能性分析和底事件重要度分析,其中底事件重要度分析為計算底事件關鍵重要度和概率重要度;其中,所述頂事件失效可能性分析具體為:采用基于超橢球t-s故障樹的仿真流程輸出中間事件和頂事件失效可能性數據,對仿真結果進行等級劃分;所述底事件重要度分析具體為:采用基于超橢球t-s故障樹的仿真流程輸出底事件重要度數據,根據頂事件呈現出的不同的故障狀態,識別出頁巖氣帶壓作業泄漏失效的關鍵風險因素。
9、本發明提供了一種頁巖氣帶壓作業可靠性分析方法,具有以下有益效果:
10、本發明以t-s故障樹為基礎,結合超橢球模型來約束基本事件的取值范圍,建立了基于超橢球t-s故障樹的仿真流程,通過仿真實例發現超橢球t-s故障樹較區間t-s故障樹得到的概率區間更窄,更加的符合工程實際;將建立的超橢球t-s故障樹仿真流程運用于頁巖氣帶壓作業可靠性分析,求出頁巖氣帶壓作業為嚴重故障狀態的可能性描述是偶爾發生,為降低頁巖氣帶壓作業泄漏事故的發生,有必要依據重要度計算結果對井口裝置失效、套管失效、采氣管柱失效等事件進行重點檢查。
1.一種頁巖氣帶壓作業可靠性分析方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據權利要求1所述的頁巖氣帶壓作業可靠性分析方法,其特征在于,所述s11步驟具體包括以下子步驟:
3.根據權利要求2所述的頁巖氣帶壓作業可靠性分析方法,其特征在于,所述s112步驟中計算名義值和離差的計算公式為:
4.根據權利要求1所述的頁巖氣帶壓作業可靠性分析方法,其特征在于,所述s12步驟具體包括以下子步驟:
5.根據權利要求1所述的頁巖氣帶壓作業可靠性分析方法,其特征在于,所述s13步驟具體包括以下子步驟:
6.根據權利要求5所述的頁巖氣帶壓作業可靠性分析方法,其特征在于,所述s132步驟中計算超橢球t-s故障樹重要度的計算公式為:
7.根據權利要求1所述的頁巖氣帶壓作業可靠性分析方法,其特征在于,所述s2步驟具體包括以下子步驟:s21.將頁巖氣帶壓作業發生泄漏作為頂事件,并對頁巖氣帶壓作業泄漏風險進行仿真模擬;s22.建立頁巖氣帶壓作業泄露故障樹模型;s23.采用t-s門進行布爾邏輯門故障樹轉化。
8.根據權利要求7所述的頁巖氣帶壓作業可靠性分析方法,其特征在于,所述s21步驟后還存在一個分析步驟:頂事件失效可能性分析和底事件重要度分析,其中底事件重要度分析為計算底事件關鍵重要度和概率重要度;