本發明屬于智慧化注采工程，尤其涉及一種適用于高流速液體的管道腐蝕預測方法、裝置及系統。

背景技術：

1、生產水回注技術是一種在油氣田開發中常用的水資源管理和地層壓力維護技術，主要指將油氣開采過程中分離出來的生產水（包括伴生水、污水等）經過處理后，重新注入地下地層的過程。其主要目的是有效解決生產水處理問題，同時減少對環境的影響。

2、隨著油田開發的深入，回注水量逐年增加，尤其是在大排量回注條件下，對注水井管材的性能要求更加嚴格。然而，在生產水回注過程中，注水井管材容易遭受沖蝕和腐蝕的雙重作用，尤其是含有鹽分和酸性氣體的生產水對管柱材料的腐蝕作用明顯。高流速下，生產水對回注井管柱及篩管的沖蝕也會加劇。回注井管柱的失效不僅會導致井區的注水量下降，還會破壞井網分布，影響整個油田的生產運行。

3、現有的腐蝕預測模型，如de?waard-milliams模型、de?waard-lotz-dugstad模型等，能在一定程度上考慮到溫度、co2分壓及流速等因素對腐蝕速度的影響。然而，這些模型雖然在試驗室及低流速條件下的腐蝕預測中表現良好，但在面對大排量、高流速、高溫、高泥沙含量等復雜生產工況時，其適用性受限，在實際工程環境下預測精度較低。

4、因此，有必要對現有的腐蝕預測方法進行改進。

技術實現思路

1、本技術實施例的目的在于提供一種適用于高流速液體的管道腐蝕預測方法，旨在解決現有的預測方法在面對大排量、高流速、高溫、高泥沙含量等復雜生產工況時，其適用性受限，在實際工程環境下預測精度較低的問題。

2、本技術實施例是這樣實現的，提供一種適用于高流速液體的管道腐蝕預測方法，所述方法包括：

3、構建多影響因素下的腐蝕預測模型，所述腐蝕預測模型用于表征同時在腐蝕介質流速、腐蝕介質含沙量、co2分壓和溫度影響下的腐蝕速度：

4、

5、其中，表示腐蝕速度；表示溫度；v為腐蝕介質的流速；為co2分壓；w為腐蝕介質含砂量；a、b、l、n為4個待確定的相關系數；表示交互影響修正項；

6、基于單影響因素對所述腐蝕速度的影響數據，獲取單影響因素對所述預測模型的影響權重，得到相關性系數a、b、l、n；

7、基于復合影響因素對所述腐蝕速度的影響數據，獲取復合影響因素對所述預測模型的影響權重，得到交互影響修正項；

8、基于所述腐蝕預測模型，對生產水回注井管柱腐蝕速度進行預測。

9、優選地，基于單影響因素對所述腐蝕速度的影響數據，獲取單影響因素對所述預測模型的影響權重，得到相關性系數a、b、l、n的方法為：

10、分別構建單影響因素對腐蝕速度的影響模型：

11、，

12、，

13、，

14、，

15、基于變量控制，分別獲取溫度、co2分壓、介質流速以及介質含砂量與所述沖蝕腐蝕的單因素函數關系；

16、基于所述單因素函數關系，得到所述相關性系數a、b、l、n。

17、優選地，于復合影響因素對所述腐蝕速度的影響數據，獲取復合影響因素對所述預測模型的影響權重，得到交互影響修正項的方法為：

18、獲取由若干復合影響因素數值和所述腐蝕速度數值所組成的若干數據組，將之構建成復合數據庫；

19、對所述復合數據庫中的數據進行歸一化處理，并將所述復合數據庫劃分訓練集、驗證集和測試集；

20、構建支持向量回歸模型，基于所述訓練集、驗證集和測試集對所述支持向量回歸模型進行訓練，利用所述支持向量回歸模型中的徑向基函數核捕捉數據間的非線性關系，對生成的復合特征進行重要性分析，進而得到各個復合特征的影響權重；

21、基于各個復合特征的影響權重對復合特征進行加權求和，得到交互影響修正項。

22、優選地，所述復合特征包括以下交互特征：；

23、其中，表示溫度與流速復合特征，表示溫度與co2分壓復合特征；表示溫度與含砂量復合特征；表示含砂量與流速復合特征；表示co2分壓與含沙量復合特征；表示流速與co2分壓復合特征。

24、優選地，所述復合特征至少包括以下高階特征：；

25、其中，表示溫度二階特征，表示流速二階特征，表示co2分壓二階特征，表示含砂量二階特征。

26、優選地，對生成的復合特征進行重要性分析，進而得到各個復合特征的影響權重的方法為：

27、基于遞歸消除法，每次移除一個對模型預測貢獻最小的特征，記錄該特征對系統性能的影響；

28、根據移除特征后的系統性能的波動幅度，得到影響權重。

29、本技術實施例的另一目的在于，提供一種適用于高流速液體的管道腐蝕預測系統，所述系統在運行時，執行如上所述的適用于高流速液體的管道腐蝕預測方法的步驟。

30、本技術實施例的另一目的在于，提供一種適用于高流速液體的管道腐蝕預測裝置，所述裝置用于收集如上所述的適用于高流速液體的管道腐蝕預測方法中的所述單影響因素對所述腐蝕速度的影響數據和/或復合影響因素對所述腐蝕速度的影響數據，所述適用于高流速液體的管道腐蝕預測裝置包括：

31、反應釜、氣體提供單元、旋轉攪拌單元以及溫度調整單元；

32、所述反應釜用于對實驗樣品進行腐蝕速度測試，設置有掛片夾具，所述掛片夾具用于加持實驗樣品；

33、所述氣體提供單元用于向所述反應釜內通入反應氣體；

34、所述溫度調整單元用于調整所述反應釜內的反應溫度；

35、所述旋轉攪拌單元設置有位于所述反應釜內的攪拌葉片，用于控制腐蝕介質流速的流速。

36、優選地，所述實驗樣品為含有若干直徑相同的經絲和緯絲的編織物，所述經絲與所述緯絲相互垂直交織排列成網狀結構，所述實驗樣品的腐蝕速度的質量表征獲取方式為：

37、

38、其中，表示實驗樣品的腐蝕速度的質量表征，表示實驗樣品的初始重量，表示清除沖蝕-腐蝕產物后的實驗樣品的重量，表示實驗樣品的表面積，t表示試驗時間；

39、其中，實驗樣品的表面積s的獲取方式為：

40、；

41、；

42、,?；

43、其中，表示經絲根數，表示實驗樣品的長度，表示經絲密度，表示實驗樣品的寬度，表示經絲長度，表示緯絲根數，d表示緯絲直徑，表示緯絲長度，表示經孔距，c為實驗樣品的厚度。

44、優選地，將實驗樣品被腐蝕的深度表征設為實驗樣品的腐蝕速度；

45、所述實驗樣品的腐蝕速度的獲取方式為：

46、

47、其中，表示腐蝕速度，表示實驗樣品的密度。

48、本技術實施例提供的一種適用于高流速液體的管道腐蝕預測方法，突出優勢在于，相較于現有的腐蝕預測方法和系統，本技術考慮到在生產水回注環境下所特有的高溫、酸性氣體（如co2）、高流速等復合影響因素對于的生產水管柱材料的腐蝕作用，對于腐蝕的預測更加精準，從而能夠對材料的壽命的評估更準確，避免材料過度使用或過早報廢，進而提高安全系統的系數。