維護管道的方法

2023-08-07 10:59:06

專利名稱：維護管道的方法
維護管道的方法
背景技術：
用於傳輸流體的管道經受不同模式的故障(如洩露或炸裂)。管道故障可以在以管道壁中的腐蝕或其它缺陷為特徵的位置處開始。如果該腐蝕或其它缺陷已知，則可以預防性地維護該管道。例如，可以修補、更換、或以其它方式保養該管道，或者可以調節管道的運轉狀態，以反映管道中的變化。在某些情況下，管道的預防性維護可以防止或縮減故障的可能性，延長管道的使用壽命，並縮減與修補和停機時間相關聯的成本。由此，有關管道狀態的評估對於確定是否確保維護、應當執行什麼類型的維護，以及維護的定時來說可以是重要的。為了評估因洩露或炸裂而造成管道故障的風險，通常根據檢查來推斷管道的當前狀態。周期性檢查的結果還可以被用於估算管道狀態的劣化速率，如管壁的腐蝕速率，並且可以根據這些結果來執行管道維護。已經開發出幾種方法來測量管道的腐蝕速率。 在線檢查(ILI)方法使用移動通過管道的儀器，並且記錄諸如焊縫、陽極、法蘭、以及接頭(tie-ins)的設施(installations)的位置,和諸如凹痕、擦傷、材料缺陷以及壁損失的特徵部(feature)。ILI儀器還提供有關該特徵部是出現在管壁內側還是外側的信息。例如，ILI方法沿每個特徵部的長度、寬度以及深度來測量每一個特徵部在管中的位置，並且指示被測量的特徵部的類型。例如，ILI方法可以隨該儀器行進通過管道而進行磁通洩露(MFL)測量或超聲(UT)測量。為了監測管道完整性和估算管道的腐蝕速率，ILI測量在隨後的時間重複，並且在第一次ILI運行與第二次ILI運行之間匹配所測量的特徵部。通過計算匹配的特徵部的幾何特徵的變化來估算時間平均腐蝕速率。例如，連續ILI運行之間的特徵部的深度變化可以指示管道洩露的可能性。類似的是，連續ILI運行之間的特徵部的深度變化和寬度或長度變化可以指示管道炸裂的可能性。如果洩露或炸裂的可能性被確定成大於閾值，則可以進一步監測該管道和/或可以執行維護以預防故障。可能的維護操作可以包括更換全部或部分管道，向管道外側應用套管或補片狀層，其它方式有修補管道以校正缺陷，調節管道的運轉狀態等。

發明內容
如上所述，MFL或UT測量提供有關ILI運行中每個測量的特徵部的信息，包括特徵部的記錄距離(log-distance)、鐘錶式取向(clock orientation)、長度、寬度、深度以及類型。然而，ILI測量的準確度僅在統計學方面已知，其影響連續運行中特徵部的比較和腐蝕速率的確定兩者。在測量和特徵部匹配處理中存在可以導致腐蝕速率的不準確估算的許多不確定性。所測量的特徵部尺寸的準確度受總體偏差、每特徵部偏差，以及隨機尺寸估計(sizing)誤差影響。總體偏差主要因測量工具的校準而引起。每特徵部偏差主要因有關特徵部的縱橫比和形狀的假定(其被用於基於特徵部的類型來確定該特徵部的深度)而引起。因為不同的特徵部可以導致相同的MFL信號標記圖(signature)，所以可能不能基於信號標記圖來確定性地確定一特定特徵部的尺寸和形狀。例如，與其它類型的特徵部相比，針對某些類型的特徵部的深度趨於更準確。一些類型的特徵部的深度趨於被過高地估計，而其它類型的特徵部的深度趨於被過低估計。隨機尺寸估計誤差尤其是因信號和工具速度波動、相鄰特徵部之間的相互作用、以及人解釋錯誤而引起的。尺寸估計準確度還取決於特徵部類型。例如，與深坑(pit)或溝槽相比，一般腐蝕被更準確地進行尺寸估計。同樣，特徵部的位置影響尺寸估計準確度。所測量的特徵部尺寸的準確度對於管的主體中的特徵部來說最高，而在環周焊縫或熱影響區附近降低。典型地講，第三方特種廠商執行ILI測量，並且提供特徵部和它們的特徵的列表。該廠商還提供針對用於執行ILI測量的工具的準確度表，並且詳細說明針對每個特徵部類型的檢測概率(P0D)。在 「Specif ications and requirements for intelligentpig inspection of pipelines，，，Version 3. 2, January 2005, the European PipelineOperator Forum and the ILI Association中已經詳細說明了針對每個廠商為其工具所提供的準確度表的格式。每個準確度表包括實現90%P0D的深度(%WT)、以及針對用於每個特徵部類型(如一般金屬損失、點蝕、軸向溝槽、以及周向溝槽)的深度尺寸估計(%WT)的80%和90%的置信度界限、寬度尺寸估計(_)、以及長度尺寸估計(_)。準確度表向管的主體內的特徵部和位於環周焊縫或熱影響區附近的特徵部提供該信息。因為在一個ILI運行中可能未檢測到特徵部(P0D〈1)而在另一 ILI運行中報告特徵部，所以成功的特徵部匹配算法應當考慮POD影響。除了尺寸估計和檢測不確定性以外，在連續ILI運行之間，特徵部的位置也存在不確定性。特徵部的位置由其記錄距離和鐘錶式取向限定(如在管道內通過ILI儀器測量的)來限定。然而，特徵部匹配處理因幾個問題而在建立特徵部的位置時可能經歷顯著困難。例如，記錄距離移位(shift)沿管道的整個截面不一致。ILI儀器可隨著其往管道下端行進而滑移，從而造成從測量開始的測量距離的誤差。同一管道的連續ILI運行之間的記錄距離的累積誤差可達0. 1%高(1000米標記距離上的I米)。而且，鐘錶式取向移位沿管道的整個截面不一定必須一致。ILI儀器可能隨著其往管道下端行進而旋轉，在該情況下，變得難於確定特徵部的真實鐘錶式取向。另外，特徵部可以在連續檢查之間生長，並且該生長還影響該特徵部的記錄距離和鐘錶式取向。如果不存在尺寸估計不確定性、檢測不確定性，或位置不確定性，則連續ILI運行之間的匹配特徵部將需要通過匹配出現在每個ILI運行中的第一特徵部來調節任何記錄距離偏移和任何鐘錶式取向移位。在這種情況下，對所有隨後特徵部對的位置自動進行調節，並且匹配處理將容易識別具有相同記錄距離和鐘錶式取向的所有特徵部對。然而，事實上，所有ILI測量都具有可以導致不正確地匹配特徵部的一些尺寸估計不確定性、檢測不確定性、或位置不確定性。當不正確地匹配特徵部時，腐蝕速率的估算準確度降低。因此，需要一種解決特徵部匹配處理中固有的不確定性的估算腐蝕速率的方法。根據本發明一方面，提供了一種通過分析在第一時間通過檢查管道段而獲取的第一數據集和在第一時間之後的第二時間通過檢查該管道段而獲取的第二數據集來估算該 管道段的腐蝕速率的方法。第一數據集包括在所述第一時間該管道段內的多個第一特徵部，而第二數據集包括在所述第二時間該管道段內的多個第二特徵部。該方法包括以下行為識別該管道段內的多個匹配特徵部，其中，每個匹配特徵部包括彼此相關聯的第一特徵部之一和第二特徵部之一；計算針對每個匹配特徵部的置信度度量；基於每個匹配特徵部的置信度度量、每個匹配特徵部的尺寸、和/或匹配特徵部的子集的希望尺寸，來選擇匹配特徵部的該子集；以及基於匹配特徵部的該子集內的特徵部的幾何特徵在第一時間與第二時間之間的變化來計算該管道段的腐蝕速率。匹配特徵部的識別可以包括以下行為調節每個第一特徵部的記錄距離和鐘錶式取向，和/或調節每個第二特徵部的記錄距離和鐘錶式取向；在調節記錄距離和鐘錶式取向之後，生成包括針對每個第一特徵部與每個第二特徵部之間的匹配擬合優度(goodness-of-fit)度量的相關矩陣；以及基於該相關矩陣內的擬合優度度量來識別每個匹配特徵部。每個匹配特徵部的識別可以包括以下行為選擇一個第一特徵部作為候選第一匹配特徵部；選擇一個第二特徵部作為候選第二匹配特徵部；識別第一最佳可能匹配，對於該第一最佳可能匹配來說，該候選第一匹配特徵部具有與一個第二特徵部的最高擬合優度度量；識別第二最佳可能匹配，對於該第二最佳可能匹配來說，該候選第二匹配特徵部具有 與一個第一特徵部的最高擬合優度度量；以及確定候選第一匹配特徵部和候選第二匹配特徵部在該相關矩陣的一個區域內是否具有最高擬合優度度量，該區域由候選第一匹配特徵部、候選第二匹配特徵部、第一最佳可能匹配、以及第二最佳可能匹配來限定。如果候選第一匹配特徵部和候選第二匹配特徵部在該相關矩陣的所述區域內具有最高擬合優度度量，則可以將候選第一匹配特徵部和候選第二匹配特徵部識別為最佳匹配並且識別為匹配特徵部。如果候選第一匹配特徵部和候選第二匹配特徵部在該相關矩陣的所述區域內不具有最高擬合優度度量，則可以將在該相關矩陣的所述區域內具有最高擬合優度度量的第一特徵部和第二特徵部識別為最佳匹配並且識別為匹配特徵部。每個匹配特徵部的識別還可以包括以下行為將該相關矩陣分離成該最佳匹配上遊的子集和下遊的子集；並且在每個子集內重複識別匹配特徵部的行為。每個第一特徵部的記錄距離和鐘錶式取向的調節可以包括以下行為拉伸、擠壓、和/或旋轉第一數據集的管道段，以使第一特徵部的一子集與第二特徵部的一子集對準。每個第二特徵部的記錄距離和鐘錶式取向的調節可以包括以下行為拉伸、擠壓、和/或旋轉第二數據集的管道段，以使第一特徵部的一子集與第二特徵部的一子集對準。記錄距離和鐘錶式取向的調節可以沿該管道段的縱向方向，針對管道段的多個部分分離地執行。擬合優度度量可以基於第一特徵部的記錄距離與第二特徵部的記錄距離的比較，第一特徵部的鐘表式取向與第二特徵部的鐘表式取向的比較，第一特徵部的類型與第二特徵部的類型的比較，第一特徵部和第二特徵部沿軸向和周向交疊的程度，和/或第一特徵部和第二特徵部至最近的環周焊縫的距離。可以將相對權重指配給第一特徵部的記錄距離與第二特徵部的記錄距離的比較，第一特徵部的鐘表式取向與第二特徵部的鐘表式取向的比較，第一特徵部的類型與第二特徵部的類型的比較，第一特徵部和第二特徵部沿軸向和周向交疊的程度，和/或第一特徵部和第二特徵部至最近的環周焊縫的距離。針對每個匹配特徵部的置信度度量可以基於針對匹配特徵部的擬合優度度量，包圍該匹配特徵部的區域中的特徵部的密度，以及該匹配特徵部和包圍該匹配特徵部的區域中的特徵部的相對尺寸。管道段的腐蝕速率的計算可以包括以下行為基於匹配特徵部的子集內的每個特徵部的幾何特徵的變化，來計算該特徵部的腐蝕速率；並且基於匹配特徵部的子集內的每個特徵部的腐蝕速率的統計信息，來計算該管道段的腐蝕速率。特徵部的幾何特徵可以包括該特徵部的長度、寬度、和/或深度。根據本發明另一方面，提供了一種通過分析在第一時間通過檢查管道段而獲取的第一數據集和在第一時間之後的第二時間通過檢查該管道段而獲取的第二數據集來估算該管道段的腐蝕速率的方法。第一數據集包括在所述第一時間該管道段內的多個第一特徵部，而第二數據集包括在所述第二時間該管道段內的多個第二特徵部。該方法包括以下行為將第一數據集劃分成由第一環周焊縫分隔的多個第一管段；將第二數據集劃分成由第二環周焊縫分隔的多個第二管段；識別該管道段內的多個匹配管段，其中，每個匹配管段包括彼此相關聯的第一管段之一和第二管段之一；識別一個匹配管段內的多個匹配特徵部，其中，每個匹配特徵部包括彼此相關聯的一個第一特徵部和一個第二特徵部；計算針對每 個匹配特徵部的置信度度量；基於每個匹配特徵部的置信度度量、每個匹配特徵部的尺寸、和/或匹配特徵部的一子集的希望尺寸來選擇匹配特徵部的該子集；以及基於匹配特徵部的該子集內的特徵部的幾何特徵在第一時間與第二時間之間的變化，來計算該匹配管段的腐蝕速率。識別匹配特徵部的行為可以包括以下行為調節每個第一特徵部的記錄距離和鐘錶式取向，和/或調節每個第二特徵部的記錄距離和鐘錶式取向；在調節記錄距離和鐘錶式取向之後，生成包括針對每個第一特徵部與每個第二特徵部之間的匹配的擬合優度度量的相關矩陣；以及基於該相關矩陣內的擬合優度度量來識別每個匹配特徵部。識別每個匹配特徵部的行為可以包括以下行為選擇一個第一特徵部作為候選第一匹配特徵部；選擇一個第二特徵部作為候選第二匹配特徵部；識別第一最佳可能匹配，對於該第一最佳可能匹配來說，該候選第一匹配特徵部具有與一個第二特徵部的最高擬合優度度量；識別第二最佳可能匹配，對於該第二最佳可能匹配來說，該候選第二匹配特徵部具有與一個第一特徵部的最高擬合優度度量；以及確定候選第一匹配特徵部和候選第二匹配特徵部在該相關矩陣的一區域內是否具有最高擬合優度度量，該區域由候選第一匹配特徵部、候選第二匹配特徵部、第一最佳可能匹配、以及第二最佳可能匹配來限定。如果候選第一匹配特徵部和候選第二匹配特徵部在該相關矩陣的所述區域內具有最高擬合優度度量，則可以將候選第一匹配特徵部和候選第二匹配特徵部識別為最佳匹配並且識別為匹配特徵部。如果候選第一匹配特徵部和候選第二匹配特徵部在該相關矩陣的所述區域內不具有最高擬合優度度量，則可以將在該相關矩陣的所述區域內具有最高擬合優度度量的第一特徵部和第二特徵部識別為最佳匹配並且識別為匹配特徵部。識別每個匹配特徵部的行為還可以包括以下行為將該相關矩陣分離成該最佳匹配上遊的子集和下遊的子集；並且在每個子集內重複識別匹配特徵部的行為。調節每個第一特徵部的記錄距離和鐘錶式取向的行為可以包括以下行為拉伸、擠壓、和/或旋轉第一管段，以使第一特徵部的一子集與第二特徵部的一子集對準。調節每個第二特徵部的記錄距離和鐘錶式取向的行為可以包括以下行為拉伸、擠壓、和/或旋轉第二管段，以使第一特徵部的一子集與第二特徵部的一子集對準。調節記錄距離和鐘錶式取向可以沿匹配管段的縱向方向，針對匹配管段的多個部分分離地執行。該擬合優度度量可以基於第一特徵部的記錄距離與第二特徵部的記錄距離的比較，第一特徵部的鐘表式取向與第二特徵部的鐘表式取向的比較，第一特徵部的類型與第二特徵部的類型的比較，第一特徵部和第二特徵部沿軸向方向和周向方向交疊的程度，和/或第一特徵部和第二特徵部至最近環周焊縫的距離。可以將相對權重指配給第一特徵部的記錄距尚與第二特徵部的記錄距尚的比較，第一特徵部的鐘表式取向與第二特徵部的鐘表式取向的比較，第一特徵部的類型與第二特徵部的類型的比較，第一特徵部和第二特徵部沿軸向方向和周向方向交疊的程度，和/或第一特徵部和第二特徵部至最近環周焊縫的距離。針對每個匹配特徵部的置信度度量可以基於針對匹配特徵部的擬合優度度量，包圍該匹配特徵部的一區域中的特徵部的密度，以及該匹配特徵部和包圍該匹配特徵部的該區域中的特徵部的相對尺寸。計算匹配管段的腐蝕速率的行為可以包括以下行為基於匹配特徵部的子集內的每個特徵部的幾何特徵的變化，來計算該特徵部的腐蝕速率；並且基於匹配特徵部的子集 內的每個特徵部的腐蝕速率的統計信息，來計算該匹配管段的腐蝕速率。特徵部的幾何特徵可以包括該特徵部的長度、寬度、和/或深度。如果採取附加努力來評定或確保管道的未來運轉，則可以將對管道狀態的評定(包括估算腐蝕速率)用作確定的基礎。例如，可以使用該腐蝕速率來確定應當在管道上執行什麼類型的維護，應當在管道上什麼地方執行維護，應當在何時進行維護，管道的可允許運轉狀態等。當結合附圖考慮時，根據本發明的以下詳細描述，本發明的其它目的、優點以及新穎特徵將變清楚。


圖I示出了根據本發明的示例性實施例的特徵部匹配方法的示意性概述；圖2示出了根據本發明的示例性實施例的、估算管道段的腐蝕速率的方法的流程圖；圖3A示出了表示針對兩個連續ILI運行的相關矩陣的網格；以及圖3B示出了在識別匹配特徵部之後將相關矩陣分離成子集。
具體實施例方式本發明的示例性實施例提供了一種通過分析來自連續ILI運行的數據集來估算管道段的腐蝕速率的方法。第一數據集ILI I包括在第一時間測量的該管道段內的多個第一特徵部。第二數據集ILI 2包括在第一時間之後的第二時間測量的該管道段內的多個第二特徵部。每個數據集ILI I和ILI 2包括每一個所測量特徵部的記錄距離、鐘錶式取向、長度、寬度、深度和類型。特徵部的類型的一些示例包括一般金屬損失、點蝕、軸向和周向開槽、以及軸向和周向溝槽。每個數據集ILI I和ILI 2還都可以包括每個測量特徵部距最近環周焊縫的距離，每個測量特徵部的形狀因子或平均深度，以及其它設施(如陽極和閥門)的位置。指示針對管道段的不同區域中的特徵部類型的尺寸估計不確定性的準確度表也可以獲得。該準確度表可以由ILI服務廠商提供，或者可以由運營商或承包商基於ILI測量與「溝渠中(in-the-ditch)」或挖掘結果之間的比較而導出。
為了估算管道段的腐蝕速率，將第一 ILI運行內的所測量特徵部與第二 ILI運行內的所測量特徵部相匹配。圖I示出了根據本發明的示例性實施例的特徵部匹配方法的示意性概述。如圖I所示，來自第一 ILI運行的第一數據集ILI I和來自第二 ILI運行的第二數據集ILI 2被輸入到特徵部匹配算法10中。通過特徵部匹配算法10獲取的每個特徵部被分類為舊特徵部20、匹配特徵部30、或新特徵部40。每個匹配特徵部30由存在於第一ILI運行和第二 ILI運行兩者中的所測量特徵部構成，並且其讀數表現為表示每個ILI運行中的相同物理特徵部。每個舊特徵部20是在第一 ILI運行中出現而在第二 ILI運行中未呈現的特徵部。舊特徵部20在第二 ILI運行期間可能沒有被檢測到，在第二 ILI運行期間可能已經跌至低於所報告閾值，或者在第二 ILI運行之前可能已經被修補。每個新特徵部40是在第二 ILI運行中出現而在第一 ILI運行中未出現的特徵部。新特徵部40在第一ILI運行期間可能沒有被檢測到，在第一 ILI運行期間可能已經跌至低於所報告閾值，或者在第一 ILI運行時可能不存在。 圖2示出了根據本發明的示例性實施例的、估算管道段的腐蝕速率的方法的流程圖。管道由通過環周焊縫接合的管段構成，每個管段環繞管道的圓周形成。管段典型為40英尺長的管道的段。然而，管段的長度由於已經執行的修補而通常可能小於40英尺。為了根據本發明的示例性實施例來評估管道的完整性，可以將管道劃分成假定腐蝕狀態為統計上同類的多個段(步驟100)。可以針對每個段建立不同的腐蝕速率。一個段可以由管段的一部分、單一管段、多個管段，或整個管道構成。如果被考慮的段由多個管段構成，則針對連續ILI運行來識別匹配管段的列表(步驟110)。在每個ILI運行期間，ILI工具檢測分隔相鄰管段的環周焊縫。如果ILI工具檢測每個環周焊縫，並且沒有管道被修補過，則在第一與第二 ILI運行期間測量的管段之間將存在簡單的一一對應關係。然而，如果ILI工具遺漏一環周焊縫，或管道的一部分已經被修補過，則在第二 ILI運行期間測量的管段中的一些管段與第一 ILI運行期間測量到的管段不匹配。例如，如果在第一與第二 ILI運行之間將修補套管放置在管道的受損部分上，則在第二 ILI運行中，在該修補套管的兩個端部處可以出現兩個另外的環周焊縫。類似的是，在第一與第二 ILI運行之間可以插入新的管道段。因此，為了在連續ILI運行之間匹配管段，必需考慮上面討論的每一個因素。可以將特徵部匹配算法10應用至每個匹配管道段，或者應用至管道段內的一個或多個匹配管段。在下面的示例性實施例中，將特徵部匹配算法10應用至特定匹配管道段，該特定匹配管道段由在第一 ILI運行期間測量的第一管道段和在第二 ILI運行期間測量的第二管道段構成。可以將這些管道段中的一個拉伸、擠壓、和/或旋轉，以匹配另一管道段的長度和取向(步驟120)。這些調節基於每個管道段的總長度和這些管道段內的特徵部的特徵來確定。例如，可以將出現在兩個管道段中的低密度區域內的大的特徵部用於對準這些管道段。可以針對整個管道段來執行相同調節，或者可以針對管道段的不同縱向部分來執行不同調節。該調節改變所調節的管道段內的特徵部的記錄距離和鐘錶式取向。一旦已經對準這些管道段，就生成一相關矩陣，其由針對第一管道段內的每個特徵部與第二管道內的每個特徵部之間的潛在匹配的擬合優度度量構成(步驟130)。圖3A示出了表示針對第一 ILI運行與第二 ILI運行之間的相關矩陣的網格。第一 ILI運行期間測量的每個第一特徵部被列出在該相關矩陣的左側，而第二 ILI運行期間測量到的每個第二特徵部被列出在該相關矩陣的頂側。在第一 ILI運行期間測量的第一特徵部和在第二 ILI運行期間測量的第二特徵部可以按距管道段的起始位置的記錄距離來分類。擬合優度度量可以通過比較各種子度量(如記錄距離、鐘錶式取向、特徵部類型、和/或第一特徵部與第二特徵部的尺度的相似性)，同時考慮這些子度量的相對不確定性來計算。擬合優度度量隨著記錄距離、鐘錶式取向、和特徵部類型的相似性的增加而增加。擬合優度度量還可以通過比較第一特徵部與第二特徵部沿軸向和周向交疊的程度來計算。擬合優度度量隨著這些特徵部的軸向和周向交疊的增加而增加。另外，擬合優度度量可以通過考慮第一特徵部與最近環周焊縫的距離和第二特徵部與該最近環周焊縫的距離來計算。因為環周焊縫用作容易在所測量的ILI數據中識別的基準點，所以擬合優度度量隨著第一特徵部與最近環周焊縫的距離和第二特徵部與該最近環周焊縫的距離的減小而增大。其中設施(如閥門、陽極、以及法蘭)也可以被用作基準點。然而，術語「環周焊縫」在本文檔中一貫被用於描述這種基準點。擬合優度度量計算還可以包括針對與上面討論的每個子度量相關聯的相對不確 定性的調節。例如，第一特徵部和第二特徵部沿軸向方向交疊的程度的比較可以涉及它們的長度尺寸估計準確度，其又取決於特徵部類型。針對第一與第二特徵部之間的匹配的總擬合優度度量可以通過向每個子度量(如記錄距離的相似性、鐘錶式取向的相似性、到最近環周焊縫的距離、特徵部類型的相似性，以及軸向和周向交疊)賦予恰當的權重來計算。例如，每個子度量可以具有在0%與50%之間的相對權重。該相對權重可以指示針對被估計的每個第一特徵部和第二特徵部的特定子度量的可靠性。根據本發明的示例性實施例，特徵部匹配算法10的遞歸部分通過選擇出現在第一管道段的檢查結果中的候選特徵部(i)而開始(步驟140)。第二管道段內的呈現為對應於候選特徵部(i)的候選特徵部(j)還被選擇為候選第二匹配特徵部(步驟140)。在下面的描述中，假定兩個管道段中的特徵部通過增加記錄距離來分類。因此，可以選擇候選特徵部(j)，以使特徵部(i)和(j)具有相同索引號。基於擬合優度度量，第二管道段內的特徵部(j_max)被識別為與特徵部(i )的最佳可能匹配。特徵部(j_max)針對由圖3A中的水平箭頭所指示的行內的擬合優度度量具有最高值。該第一最佳可能匹配在圖3A中被標註為(i，j_max)。類似的是，第一管道段內的特徵部(i_max)被識別為與特徵部(j)的最佳可能匹配。特徵部(i_max)針對由圖3A中的垂直箭頭所指示的列內的擬合優度度量具有最高值。該第二最佳可能匹配在圖3A中被標註為(i_max, j)。接著，將匹配特徵部識別為圖3A所示的相關矩陣的、由(i，j)和(i_max，j_max)限定的陰影框內的最佳匹配(步驟150)。為了識別該最佳匹配，首先確定該陰影框內是否存在具有比候選匹配特徵部(i，j)更好的匹配的另一對特徵部。與候選匹配特徵部(i，j)相t匕，該更好的匹配具有針對該擬合優度度量的更高值。如果該陰影框內沒有更好的匹配，則將候選匹配特徵部(i，j)識別為具有最佳匹配的組件，並且識別為匹配特徵部30。如果存在更好的匹配，則將組件(i_best，j_best)識別為最佳匹配的組件，並且識別為匹配特徵部30。如果將候選匹配特徵部(i，j)識別為匹配特徵部30的組件，則針對圖3A中候選匹配特徵部(i，j)下遊的另一組候選匹配特徵部重複特徵部匹配算法(10)的遞歸部分(步驟140和150)。另一方面，如果將特徵部(i_best，j_best)識別為匹配特徵部30的組件，則將圖3A所不相關矩陣分隔成兩個子集,如圖3B所不。第一子集包括(i_best)和(j_best)上遊的所有特徵部，而第二子集包括(i_best)和(j_best)下遊的所有特徵部，如圖3B中陰影框所示。接著針對這些更小的子集，分離地重複特徵部匹配算法(10)的遞歸部分(步驟140和150)，由此，識別兩個附加匹配特徵部30。可以重複特徵部匹配算法(10)的遞歸部分(步驟140和150)，以繼續將相關矩陣劃分成更小的子集，並且識別附加匹配特徵部30，直到僅剩下平凡子集(trivial subset)為止。平凡子集僅在第一或第二管道段中具有單一特徵部。在步驟150中識別匹配特徵部30之後，特徵部匹配算法(10)確定是否已經達到平凡子集(步驟160)。如果尚未達到平凡子集，則特徵部匹配算法(10)的遞歸部分再次在步驟140開始。如果已經達到平凡子集並且在第一管道段中僅剩下單一特徵部，致使該子集僅包括單一行，則將除了最佳匹配以外的特徵部識別為新特徵部(步驟170)。如果已經達到平凡子集並且在第二管道段中僅剩下單一特徵部，致使該子集僅包括單一列，則將除了最佳匹配以外的特徵部識別為舊特徵部20 (步驟170)。因此，上面描述的遞歸算法可以將第一特徵部和第二特徵部中的每一個識別為匹配特徵部30、舊特徵部20、或者新特徵部40。 如圖I所示，特徵部匹配算法10輸出舊特徵部20、匹配特徵部30、以及新特徵部40的列表。可以估計舊特徵部20和新特徵部40，以確定特徵部匹配算法10中是否存在誤差。例如，如果在舊特徵部20的列表中包括大特徵部，則運營商可以檢查該數據以調查該大特徵部為什麼不再出現在第二 ILI運行中。接著，運營商介入以調節特徵部匹配算法10來修正誤差。類似的是，運營商可以檢查該數據以確定是否可以組合一組小的舊特徵部20以生成大的新特徵部40，並相應地調節特徵部匹配算法10。如上所述，在特徵部匹配處理中存在可以導致不準確估算腐蝕速率的許多固有的不確定性。本發明的示例性實施例通過(I)明確地解決測量不確定性，和(2)僅利用在匹配自身的準確度方面實現高置信度的匹配特徵部30來解決這些不確定性。因此，在估算腐蝕速率時可以不使用許多匹配特徵部。對於僅利用以高置信度匹配的臨界特徵部來估算腐蝕速率來說，存在幾個理由。首先，這些趨於成為更大的特徵部，其對管道的完整性造成最大的威脅，並且最可能主要貢獻於洩露或炸裂的概率。第二，僅利用幾何信息的匹配處理對於管道的具有高特徵部密度的部分中的更小特徵部來說變得更加困難，增加了特徵部對錯配的可能性。這不利地影響了腐蝕速率分布的準確度。錯配的特徵部對於腐蝕速率來說可以導致假的、虛高的、虛低的、或負的值。第三，應當使用足夠大的特徵部樣本來估算腐蝕速率。典型地講，20個以上的匹配特徵部30具有足夠高的置信度，以被選擇用於計算腐蝕速率。第四，利用針對最臨界特徵部的生長速率並且進行恰當的統計修正是一種用於針對有關特徵部尺寸的腐蝕速率的統計相關性的可能性進行防範的合理方法。並非所有特徵部按相同速率生長，有關更深的特徵部比更小的特徵部生長更快還是更慢存在相當大的爭議。因此，計算針對每個匹配特徵部30的置信度度量(步驟180)。該置信度度量基於針對匹配特徵部30的擬合優度度量、匹配特徵部30的元素與其近鄰相對的尺寸，以及包圍匹配特徵部30的區域中的特徵部的密度。如上所述，擬合優度度量可以比較第一特徵部與第二特徵部的記錄距離、鐘錶式取向、特徵部類型、和/或尺度。擬合優度度量還可以比較第一特徵部與第二特徵部沿軸向和周向交疊的程度。另外，擬合優度度量可以考慮第一特徵部與最近環周焊縫的距離和第二特徵部與該最近環周焊縫的距離。而且，擬合優度度量可以針對與每個子度量相關聯的相對測量不確定性進行調節。上面對有關擬合優度度量的這些特徵中的每一個的影響進行了討論。而且，在匹配特徵部30位於低密度區域中並且具有比其近鄰更大的尺寸時，置信度度量最高，因為在該情況下，匹配特徵部30不太可能與另一鄰近特徵部混淆。相反的是，在匹配特徵部30位於高密度區域中並且非常類似於其鄰近特徵部時，置信度度量最低。具有低置信度度量的匹配特徵部30不應被包括在腐蝕速率估算中，因為不正確的匹配將寄生噪聲添加至腐蝕速率分布。為了估算管道段的腐蝕速率，選擇匹配特徵部30的子集(步驟190)。匹配特徵部30的該子集可以基於匹配特徵部30的尺寸、匹配特徵部30的置信度度量、和/或該子集的希望(或最小可接受)尺寸來選擇。例如，該子集可以僅包括匹配特徵部30中的最大者，如尺寸佔特徵部尺寸分布的0. 1%或10%的匹配特徵部30。而且，該子集可以僅包括具有超出預定閾值的置信度度量的匹配特徵部30。另外，該子集可以被調節成包括足夠數量的匹配特徵部30。例如，可以包括至少20個匹配特徵部30，以確 保足夠大的數據集。隨後，基於第一 ILI運行與第二 ILI運行之間的特徵部的至少一個幾何特徵的變化，計算針對匹配特徵部30的該子集內的每個特徵部的腐蝕速率(步驟200)。一些示例性幾何特徵包括所匹配特徵部30的長度、寬度、以及深度。如上所述，連續ILI運行之間的匹配特徵部30的深度變化可以指示管道洩露的可能性。類似的是，連續ILI運行之間的匹配特徵部30的深度變化和寬度或長度變化可以指示管道炸裂的可能性。如上所述，尺寸估計不準確度可以影響腐蝕速率的計算。可以使用以下方程，以濾出尺寸估計不準確度的影響，並且獲取腐蝕速率統計信息的更正確估算。時間平均腐蝕速率CR可以通過以下方程來估算
c frs) - cfc)CR =............................f................................-....................I..........
h - h( I )在方程(I)中，d表示深度或所關注的其它尺度，而&和〖2分別表示第一和第二ILI運行的時間。ILI運行不會獲得特徵部的真實尺寸。相反，ILI運行產生近似於特徵部的真實尺寸的測量值。該測量值可以用以下方程來表示m=d+e (2)在方程(2)中，m表示該測量值，d表示深度或其它尺度的真實值，而e表示尺寸估
計誤差。根據原始ILI數據計算出的時間平均腐蝕速率通過以下方程得出
.,m _ # > _ ># eCts>-Mtsy-, # >-鐵r麵==rs.￡i偶因為並非所有特徵部按相同速率生長，所以所觀察的腐蝕速率的統計信息可以針對匹配特徵部30來計算。根據原始ILI數據計算出的時間平均腐蝕速率CRmw的希望(或平均)值通過以下方程得出IfCffwI = E=+ E~ e( 1i
I a~-i II Js - k』 (4)
方程(4)指示通過ILI測量獲取的平均腐蝕速率[CRJ未偏置(即，等於真實平均腐蝕速率)，只要尺寸估計誤差在兩次檢查期間具有相同平均值即可。腐蝕速率分布CRmw的方差(其等於標準偏差的平方)通過以下方程給出
權利要求
1.一種維護管道的方法，該方法包括以下行為 基於在第一時間通過檢查管道段而獲取的第一數據集和在第一時間之後的第二時間通過檢查該管道段而獲取的第二數據集來估算該管道段的腐蝕速率，其中，第一數據集包括在第一時間該管道段內的多個第一特徵部，而第二數據集包括在第二時間該管道段內的多個第二特徵部，其中，估算該管道段的腐蝕速率包括以下行為 識別該管道段內的多個匹配特徵部，其中，每個匹配特徵部包括彼此相關聯的ー個第一特徵部和ー個第二特徵部； 計算針對每個匹配特徵部的置信度度量； 基於每個匹配特徵部的置信度度量、每個匹配特徵部的尺寸，以及匹配特徵部的子集的希望尺寸中的至少ー個，來選擇匹配特徵部的子集；以及 基於匹配特徵部的子集內的特徵部的幾何特徵在第一時間與第二時間之間的變化，來計算該管道段的腐蝕速率；並且 基於該管道段的所估算的腐蝕速率來執行對該管道的維護。
2.一種基於在第一時間通過檢查管道段而獲取的第一數據集和在第一時間之後的第ニ時間通過檢查該管道段而獲取的第二數據集來估算該管道段的腐蝕速率的方法，其中，第一數據集包括在第一時間該管道段內的多個第一特徵部，而第二數據集包括在第二時間該管道段內的多個第二特徵部，該方法包括以下行為 識別該管道段內的多個匹配特徵部，其中，每個匹配特徵部包括彼此相關聯的ー個第一特徵部和ー個第二特徵部； 計算針對每個匹配特徵部的置信度度量； 基於每個匹配特徵部的置信度度量、每個匹配特徵部的尺寸、以及匹配特徵部的子集的希望尺寸中的至少ー個，來選擇匹配特徵部的子集；以及 基於匹配特徵部的子集內的特徵部的幾何特徵在第一時間與第二時間之間的變化，來計算該管道段的腐蝕速率。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，識別匹配特徵部的行為包括以下行為 以下至少ー個調節每個第一特徵部的記錄距離和鐘錶式取向，和調節每個第二特徵部的記錄距離和鐘錶式取向； 在調節記錄距離和鐘錶式取向之後，生成包括針對每個第一特徵部與每個第二特徵部之間的匹配的擬合優度度量的相關矩陣；以及 基於該相關矩陣內的擬合優度度量來識別每個匹配特徵部。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，識別每個匹配特徵部包括以下行為 選擇ー個第一特徵部作為候選第一匹配特徵部； 選擇ー個第二特徵部作為候選第二匹配特徵部； 識別第一最佳可能匹配，對於該第一最佳可能匹配來說，該候選第一匹配特徵部具有與ー個第二特徵部的最高擬合優度度量； 識別第二最佳可能匹配，對於該第二最佳可能匹配來說，該候選第二匹配特徵部具有與ー個第一特徵部的最高擬合優度度量； 確定候選第一匹配特徵部和候選第二匹配特徵部在該相關矩陣的一區域內是否具有最高擬合優度度量，該區域由候選第一匹配特徵部、候選第二匹配特徵部、第一最佳可能匹配、以及第ニ最佳可能匹配來限定； 如果候選第一匹配特徵部和候選第二匹配特徵部在該相關矩陣的所述區域內具有最高擬合優度度量，則將候選第一匹配特徵部和候選第二匹配特徵部識別為最佳匹配並且識別為匹配特徵部；以及 如果候選第一匹配特徵部和候選第二匹配特徵部在該相關矩陣的所述區域內不具有最高擬合優度度量，則將在該相關矩陣的所述區域內具有最高擬合優度度量的第一特徵部和第二特徵部識別為最佳匹配並且識別為匹配特徵部。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，識別每個匹配特徵部還包括以下行為 將相關矩陣分離成最佳匹配上遊的子集和下遊的子集；並且 在每個子集內重複識別匹配特徵部的行為。
6.根據權利要求3所述的方法，其中，調節記錄距離和鐘錶式取向包括以下行為 對第一數據集和第二數據集中的至少ー個數據集的管道段進行拉伸、擠壓和旋轉中的至少ー個，以使第一特徵部的一子集與第二特徵部的一子集對準。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，調節記錄距離和鐘錶式取向包括以下行為 對第一數據集和第二數據集兩者的管道段進行拉伸、擠壓和旋轉中的至少ー個，以使第一特徵部的一子集與第二特徵部的一子集對準。
8.根據權利要求3所述的方法，其中，針對沿管道段的縱向方向的管道段的多個部分分離地執行調節記錄距離和鐘錶式取向。
9.根據權利要求3所述的方法，其中，擬合優度度量基於以下至少ー個第一特徵部的記錄距離與第二特徵部的記錄距離的比較，第一特徵部的鐘表式取向與第二特徵部的鐘表式取向的比較，第一特徵部的類型與第二特徵部的類型的比較，第一特徵部和第二特徵部沿軸向方向和周向方向交疊的程度，以及第一特徵部和第二特徵部至最近環周焊縫的距離。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，將相對權重指配給以下至少ー個第一特徵部的記錄距離與第二特徵部的記錄距離的比較，第一特徵部的鐘表式取向與第二特徵部的鐘表式取向的比較，第一特徵部的類型與第二特徵部的類型的比較，第一特徵部和第二特徵部沿軸向方向和周向方向交疊的程度，以及第一特徵部和第二特徵部至最近環周焊縫的距離。
11.根據權利要求3所述的方法，其中，針對每個匹配特徵部的置信度度量基於以下至少ー個針對匹配特徵部的擬合優度度量，包圍該匹配特徵部的區域中的特徵部的密度，以及該匹配特徵部和包圍該匹配特徵部的該區域中的特徵部的相對尺寸。
12.根據權利要求2所述的方法，其中，計算管道段的腐蝕速率包括以下行為 基於匹配特徵部的子集內的每個特徵部的幾何特徵的變化，來計算該特徵部的腐蝕速率；並且 基於匹配特徵部的子集內的每個特徵部的腐蝕速率的統計信息，來計算該管道段的腐蝕速率。
13.根據權利要求2所述的方法，其中，特徵部的幾何特徵包括特徵部的長度、寬度、以及深度中的至少ー個。
14.一種基於在第一時間通過檢查管道段而獲取的第一數據集和在第一時間之後的第二時間通過檢查該管道段而獲取的第二數據集來估算該管道段的腐蝕速率的方法，其中，第一數據集包括在第一時間該管道段內的多個第一特徵部，而第二數據集包括在第二時間該管道段內的多個第二特徵部，該方法包括以下行為 將第一數據集劃分成由第一環周焊縫分隔的多個第一管段； 將第二數據集劃分成由第二環周焊縫分隔的多個第二管段； 識別該管道段內的多個匹配管段，其中，每個匹配管段包括彼此相關聯的一個第一管段和一個第二管段； 識別一個匹配管段內的多個匹配特徵部，其中，每個匹配特徵部包括彼此相關聯的一個第一特徵部和一個第二特徵部； 計算針對每個匹配特徵部的置信度度量； 基於每個匹配特徵部的置信度度量、每個匹配特徵部的尺寸、以及匹配特徵部的子集的希望尺寸中的至少一個，來選擇匹配特徵部的子集；以及 基於匹配特徵部的子集內的特徵部的幾何特徵在第一時間與第二時間之間的變化，來計算該匹配管段的腐蝕速率。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，識別匹配特徵部包括以下行為 以下至少一個調節每個第一特徵部的記錄距離和鐘錶式取向，和調節每個第二特徵部的記錄距離和鐘錶式取向； 在調節記錄距離和鐘錶式取向之後，生成包括針對每個第一特徵部與每個第二特徵部之間的匹配的擬合優度度量的相關矩陣；以及 基於該相關矩陣內的擬合優度度量來識別每個匹配特徵部。
全文摘要
本發明提供了一種維護管道的方法，包括估算管道段的腐蝕速率。該方法包括分析在第一時間通過檢查該管道段而獲取的第一數據集和在第一時間之後的第二時間通過檢查該管道段而獲取的第二數據集。識別包括第一數據集中的一特徵部和第二數據集中的一特徵部的多個匹配特徵部。計算針對每個匹配特徵部的置信度度量。基於該置信度度量、匹配特徵部的尺寸、和/或匹配特徵部的子集的希望尺寸來選擇該子集。基於匹配特徵部的該子集內的特徵部的幾何特徵在該第一時間與該第二時間之間的變化，來計算該管道段的腐蝕速率。
文檔編號G01V3/08GK102725576SQ201080062421
公開日2012年10月10日 申請日期2010年12月1日 優先權日2010年2月10日
發明者A·萬魯德塞拉爾, L·哈伊塞 申請人:雪佛龍美國公司