基于不确定性的输气管道水合物生成概率分析与研究

摘要

水合物的生成受成核驱动力、水相特性、外部扰动、气相组成和多孔介质等因素影响,且各因素具有显著的随机性,故其生成也具有不确定性。为了降低水合物生成带来的流动保障问题,在考虑成核驱动力和过冷度的基础上,结合天然气饱和水含量的约束条件,建立了水合物生成的极限状态方程,通过拉丁超立方抽样法对随机参数进行分层抽样,获得符合概率密度分布的样本信息。利用蒙特卡洛方法对极限状态方程涉及的生成概率进行求解,考察了参数不确定性对水合物生成概率的影响。结果表明:温度、压力和流量分别在正态、正态和Beta分布时的拟合效果较好;当样本个数大于100时,抽样次数对水合物形成概率的影响趋于稳定,入口压力对生成概率的影响最大,其次为入口温度和入口流量;随机参数越多,水合物的生成区域越靠前,全线水合物的形成风险越大;温度、压力的均值变化对水合物生成概率的影响较大,流量的位置参数变化对生成概率的影响有限。研究结果可为保障输气管道的安全平稳运行提供实际参考。