石油・ガス産業

石油・ガス産業における不確かさの定量化

シミュレーションで現実のシナリオを予測できる範囲は広がっていますが、必要な近似や仮定によって重要なパラメータや現実のふるまいが抜け落ちることから、不確かさが生じます。機器の場合は、製造プロセスのばらつきや個々の部品の履歴によって未知のばらつきが生じ、性能、製品の品質、安全性に影響することがあります。

配管システムの性能と安全性を解析する場合を考えてみましょう。不確かさは、最初の設計モデリングから、設置後のシステムの摩耗や劣化まで、あらゆる段階にあります。多相の管内流のシミュレーションでは、特定の数値ソルバー、乱流モデル、気泡径分布を使うことがあります。こうしたシミュレーションの構成要素は、どれも物理システムを近似したものであり、それぞれに不確かさがあります。管内流の物理試験には、計測機器の不正確さによる計測誤差があり、現場の条件を代表していないこともあります。配管の製造プロセスでは、品質管理を行っていても、形状や強度の指標にばらつきが出ます。使用が始まると、流体中の粒子によって配管が不確かな速度で浸食され、流れの特性が変わり、予測しにくい形で配管の強度が下がります。

上流部門でも下流部門でも、プロセスの安全性は、危険な作業環境、生産性の損失、環境の悪化を防ぐうえで欠かせません。起こりうるすべての条件で機器の設計余裕をモデル化し試験することは多くの場合現実的ではなく、現場での性能が不確かになります。下流部門の製油所や処理プラントは、米国労働安全衛生局（OSHA）の安全基準を満たさなければなりませんが、運転条件のばらつきや人的ミスにさらされており、思わぬ危険な作業環境につながることがあります。上流部門の不確かさは、間隙圧の不確かさや地質のばらつきといった物理的な要因であることが多く、坑井の安定性モデルのような早い段階でこれらを考慮しないと、予期しない故障につながることがあります。