雷旭
中石化江苏石油工程设计有限公司 225009
摘要：油气管道的设计时常会受到众多不确定因素的影响，其中油气管道输送量的不确定性尤为突出，容易导致最佳设计方案在实际油气管道运输工作中出现偏差，无法实现最佳效果。本文从油气管道输送量的不确定性出发，分析了管道设计的防线，提出了一些降低管道设计风险的办法和措施，希望能为同行提供有益的参考。
关键词：油气管道；输送能力，风险；经济效益
在油气管道设计过程中，设计师需要考虑管道的质量、特性、使用寿命和进维修护理的难易程度，对于管道的输量的不确定性也要进行考虑，才能保证设计符合实际需求，降低管道设计风险。我国现行的油气管道设计标准参照GB50251《输气管道工程设计规范》与GB50253《输油管道工程设计规范》，本文主要针对管道输量的不确定性，分析管道设计的风险和解决方案。
一、概述油气管道最佳设计方案以及设计风险
在油气管道设计输量和其他相关数据参数一定的前提下，管道设计师应以此为依据通过水力、热力计算提出若干套设计方案。随后，通过比较这些方案所能带来的最佳效益决定一套最佳设计方案。
理论上说，最佳设计方案不但能够保证油气管道的输送量达标，还能在有效范围内实现最大经济效益。但由于油气管道输送是一项很复杂的工程项目，技术人员往往不能够在设计时就掌握足够准确的技术参数与经济参数，这将直接导致管道在依据设计图建设完成之后的实际输送量与设计参数不一致，甚至差异非常大，进而导致设计时的最佳方案偏离了实际。这就说明油气管道设计存在一定程度的风险，而且这种风险较难避免。
例如为一座没有达到稳产阶段的油田建造一条油气管道，设计师只能根据目标稳产情况估算出油气输送量，并以此作为设计输送量进行设计，以便能够保证油气管道的经济效益最大化。但这座油田的地下情况很复杂，外界许多因素都对油田是否能稳产产生了影响，因此在这座油田的开发初期很难进入稳产阶段，输送量并不稳定，这致使这条油气管道在建设完成后的实际输送量有时大于设计输送量，有时又小于设计输送量，且某些时候差异极大。如此一来，这条新修建的油气管道不能合理满足这座油田的输送需求，给输送工作带来了困难。
由此可见，在油气管道设计中，油气管道输量的不确定性对设计效果的影响极大，应该作为关键性的影响因素来看待。
二、完全情报期望值原则的应用
第一，油气管道在建设完成后，假设实际输送量有m种，分别是、……，在满足＜＜……的前提下，对应的概率分别是P1，P2……Pm.。由此可见，在设计油气管道时，设计输量的选择也有m种，如果选择的设计输量是，实际输量却是（i或j=1，2……m），这种情况下当大于等于（i＜j）时，原本的设计方案势必无法符合油气输送的要求。这时，设计师应当采取措施进行补救，例如增加泵站并敷设副管，尽可能满足输送要求，且及时进行经济分析拟定行之有效的其他改良措施。
第二，假设油气每单位能带来a收益，根据任意输量（i=1，2……m）的设计，管道建设完成后的实际输量都存在m种可能，由此可以计算出每个设计方案的年总收益期望值。在不同设计方案的收益期望值相等的情况下，设计管道时应当比较各个设计方案的费用值。
当设计输量为但实际输量是时，方案费用现值为PVCij，那么按照设计数量为作为前提的管道设计方案的费用现值期望值的方差可根据以下公式来计算：
其中，是按照设计的方案的费用现值期望值；是按照设计的方案的方差。当费用现值期望值越小时，设计方案越好；当计算出来的费用现值期望值的方差越小时，设计方案越好。
这个准则将设计风险考虑其中，以此为依据就能顺利确定油气管道的最佳设计方案。当然如果设计师能够从技术人员那里获得更多更全面的情报，完全确定管道建造完出现哪种自然状态，就能够保证最佳方案的实际效果。这样一来，我们势必可以降低费用现值期望值。因为获取完全情报而降低得到费用现值期望值，被称作完全情报期望值。因为输量有m 种可能性将会在将来出现，那么将来出现哪种输量，便以此为依据设计方案。
在最佳方案被选定后，在管道的建设与运营中，我们可以通过减阻增输的方式保障运输管道的通畅，进而提高最佳方案最终的实施效果。要确保油气管道的输量不会在管道内受到阻塞，不会因为其他因素影响输送效果。
三、实例演示
假设我们现在需要为某油田修建一条长新输油管道，技术人员对建设完成后的实际输量做出了估算，认为实际输量存在三种可能：700万t/a、850万t/a 和1000万t/a，对应的概率分别是0.4，0.3 与0.3。技术人员根据分析计算，得到三种设计方案的费用现值，如下表所示：
据此计算出来的费用现值期望依次约为158795万元、154490万元、156050万元。由此不难看出，按照850万t/a输量设计的方案是最佳的，因为其对应的费用现值期望值最小（154490万元），根据这个数据可计算出完全情报期望值约为5171万元。换句话说，企业愿意付出5171万元获得完全情报期望值，实现管道运输的利益最大化。
结束语
本文为了探索最佳的管道设计方案，引入了风险分析原理，利用费用现值期望值的计算方式，提出了一种降低油气管道设计风险的原则。根据分析和实例演示，证明这种方法是切实可行的。但本文的此种原则只适应于解决输量的不确定性对于管道设计的影响，对于多因素造成的影响无力为例。
参考文献：
[1]刘先涛.油气管道输量的不确定性与管道设计风险分析[J].石油工程建设，1997，05：10-12+58.
[2]赵晋云，郑娟，刘冰，潘腾.输油气管道设计若干问题分析[J].油气田地面工程，2013，02：42-43.
[3]刘悦，冯庆善，王学力，张华兵.国内外油气管道设计标准的比较[J].油气储运，2012，01：45-47+84-85.
论文作者:雷旭
论文发表刊物:《基层建设》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/10/8
标签：管道论文; 油气论文; 期望值论文; 现值论文; 设计方案论文; 费用论文; 风险论文; 《基层建设》2015年5期供稿论文;