РИСК-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ЦИФРОВОЙ ДВОЙНИК ТРУБОПРОВОДНОЙ ЛОГИСТИКИ НЕФТИ И ГАЗА: ПРЕДИКТИВНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ, ОБНАРУЖЕНИЕ УТЕЧЕК И ОПТИМИЗАЦИЯ ПОТОКОВ
РИСК-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ЦИФРОВОЙ ДВОЙНИК ТРУБОПРОВОДНОЙ ЛОГИСТИКИ НЕФТИ И ГАЗА: ПРЕДИКТИВНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ, ОБНАРУЖЕНИЕ УТЕЧЕК И ОПТИМИЗАЦИЯ ПОТОКОВ
- Авторы:
Сомов А.Г., Жуков В.В., Скворцов А.В.
- Аннотация:
Трубопроводный транспорт нефти и газа управляется, как правило, раздельными контурами: диагностика и ремонт, системы обнаружения утечек и диспетчерское распределение потоков опираются на разные данные и разные критерии, хотя решение в одном контуре меняет риск в другом. Цель статьи – разработать риск-ориентированную модель цифрового двойника трубопроводной логистики, в которой прогноз аварий, обнаружение утечек и оптимизация потоков связаны единой мерой ожидаемых денежных потерь. Научная новизна состоит в модели TRIDENT, объединяющей три контура через общий вектор риска сегмента, и в двух эмпирических оценках, редко применяемых в экономике трубопроводного транспорта: фактической кривой вероятности обнаружения утечек штатными системами и эластичности частоты отказов по загрузке давлением, полученной методом квазииндуцированной экспозиции. Информационная база – открытые данные регулятора США PHMSA: 5661 авария на нефте- и продуктопроводах за январь 2010 – май 2025 г., инциденты на газопроводах и протяжённость сетей по годам укладки. Применены пуассоновская регрессия и градиентный бустинг со скользящей проверкой, логистическая регрессия и оптимизация потоков в сети из трёх коридоров. Модель прогноза при диагностике 20% протяжённости охватывает 47,7% будущих отказов против 30,4% при отборе по возрасту. Штатные системы выявили 10,4% аварий на линейной части; вероятность обнаружения утечки объёмом 100 барр. составляет около 15%. Рост загрузки с 50 до 90% допустимого давления повышает частоту отказов по целостности примерно на 44%. При равном бюджете совместное управление снижает ожидаемые потери на 10,6% относительно последовательного и позволяет увеличить прокачку на 3,7% без роста риска. Практическая значимость связана с обоснованием приоритетов диагностики и модернизации систем обнаружения утечек; перспективы – с калибровкой модели на данных российских операторов.
- Ключевые слова:
цифровой двойник, трубопроводный транспорт, предиктивное обслуживание, обнаружение утечек, оптимизация потоков, риск-ориентированное управление, нефтегазовая логистика
- DOI: 10.54861/27131211_2026_9_309
- Цитировать статью:
Сомов А.Г., Жуков В.В., Скворцов А.В. Риск-ориентированный цифровой двойник трубопроводной логистики нефти и газа: предиктивное обслуживание, обнаружение утечек и оптимизация потоков // Прогрессивная экономика. 2026. № 9. С. 309–332. https://doi.org/10.54861/27131211_2026_9_309.
RISK-AWARE DIGITAL TWIN OF OIL AND GAS PIPELINE LOGISTICS: PREDICTIVE MAINTENANCE, LEAK DETECTION AND FLOW OPTIMIZATION
Authors:
Somov A.G., Zhukov V.V., Skvortsov A.V.
Somov A.G., Zhukov V.V., Skvortsov A.V.
Abstract:
Oil and gas pipelines are usually managed through separate loops: integrity management, leak detection and dispatch rely on different data and criteria, although a decision in one loop changes the risk in the others. The aim of the article is to develop a risk-aware digital twin of pipeline logistics that links failure prediction, leak detection and flow optimization through a single measure of expected monetary loss. The novelty lies in the TRIDENT model, which connects the three loops through a common segment risk vector, and in two empirical estimates rarely used in pipeline economics: the field probability-of-detection curve of installed leak detection systems and the elasticity of failure frequency with respect to pressure utilization obtained by the quasi-induced exposure method. The data are open PHMSA (USA) records: 5,661 hazardous liquid accidents from January 2010 to May 2025, gas transmission incidents and network mileage by installation decade. Poisson regression and gradient boosting with walk-forward validation, logistic regression and flow optimization on a three-corridor network are applied. Inspecting 20% of the network ranked by the model captures 47.7% of future failures against 30.4% for age-based selection. Installed systems identified 10.4% of line-pipe accidents; the probability of detecting a 100-barrel leak is about 15%. Raising utilization from 50 to 90% of the maximum operating pressure increases integrity failure frequency by about 44%. With an equal budget, integrated control reduces expected losses by 10.6% compared with sequential control and allows a 3.7% throughput increase without additional risk. The results support prioritization of inspections and leak detection upgrades; further research concerns calibration on Russian operator data.
Oil and gas pipelines are usually managed through separate loops: integrity management, leak detection and dispatch rely on different data and criteria, although a decision in one loop changes the risk in the others. The aim of the article is to develop a risk-aware digital twin of pipeline logistics that links failure prediction, leak detection and flow optimization through a single measure of expected monetary loss. The novelty lies in the TRIDENT model, which connects the three loops through a common segment risk vector, and in two empirical estimates rarely used in pipeline economics: the field probability-of-detection curve of installed leak detection systems and the elasticity of failure frequency with respect to pressure utilization obtained by the quasi-induced exposure method. The data are open PHMSA (USA) records: 5,661 hazardous liquid accidents from January 2010 to May 2025, gas transmission incidents and network mileage by installation decade. Poisson regression and gradient boosting with walk-forward validation, logistic regression and flow optimization on a three-corridor network are applied. Inspecting 20% of the network ranked by the model captures 47.7% of future failures against 30.4% for age-based selection. Installed systems identified 10.4% of line-pipe accidents; the probability of detecting a 100-barrel leak is about 15%. Raising utilization from 50 to 90% of the maximum operating pressure increases integrity failure frequency by about 44%. With an equal budget, integrated control reduces expected losses by 10.6% compared with sequential control and allows a 3.7% throughput increase without additional risk. The results support prioritization of inspections and leak detection upgrades; further research concerns calibration on Russian operator data.
Keywords:
digital twin, pipeline transport, predictive maintenance, leak detection, flow optimization, risk-aware management, oil and gas logistics
digital twin, pipeline transport, predictive maintenance, leak detection, flow optimization, risk-aware management, oil and gas logistics
For citation:
Somov A.G., Zhukov V.V., Skvortsov A.V. (2026). Risk-orientirovannyi tsifrovoi dvoinik truboprovodnoi logistiki nefti i gaza: prediktivnoe obsluzhivanie, obnaruzhenie utechek i optimizatsiya potokov [Risk-aware digital twin of oil and gas pipeline logistics: predictive maintenance, leak detection and flow optimization]. Progressivnaya ekonomika [Progressive Economy], 9, 309–332. https://doi.org/10.54861/27131211_2026_9_309. (In Russ., abstract in Eng.)
Somov A.G., Zhukov V.V., Skvortsov A.V. (2026). Risk-orientirovannyi tsifrovoi dvoinik truboprovodnoi logistiki nefti i gaza: prediktivnoe obsluzhivanie, obnaruzhenie utechek i optimizatsiya potokov [Risk-aware digital twin of oil and gas pipeline logistics: predictive maintenance, leak detection and flow optimization]. Progressivnaya ekonomika [Progressive Economy], 9, 309–332. https://doi.org/10.54861/27131211_2026_9_309. (In Russ., abstract in Eng.)
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
- УДК: 338.47:622.692.4:004.94
- Тип: Научная статья
График выхода журналов
- №12 Декабрь 2026
- №11 Ноябрь 2026
- №10 Октябрь 2026
- №9 Сентябрь 2026
- №8 Август 2026
- №7 Июль 2026
- №6 Июнь 2026
- №5 Май 2026
- №4 Апрель 2026
- №3 Март 2026
- №2 Февраль 2026
- №1 Январь 2026