袁 征，李 航，羅 衡，楊 浩，楊 超

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 湛江安全環(huán)保分公司，廣東 湛江 524000)

基于模糊數(shù)學(xué)的海上修井機(jī)井控裝備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

袁 征，李 航，羅 衡，楊 浩，楊 超

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 湛江安全環(huán)保分公司，廣東 湛江 524000)

海上修井機(jī)主要應(yīng)用于開(kāi)發(fā)中后期生產(chǎn)井的修井作業(yè)，而井控裝備是確保修井過(guò)程中井控安全的重要屏障。隨著海上修井機(jī)服役年限的增加，如何有效對(duì)井控裝備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，降低作業(yè)過(guò)程中的井控風(fēng)險(xiǎn)，是安全管理者迫切關(guān)注的問(wèn)題?；谀称脚_(tái)井控裝備現(xiàn)狀，利用模糊數(shù)學(xué)安全評(píng)價(jià)法，給出了各個(gè)評(píng)價(jià)因素對(duì)井控裝備的影響程度以及現(xiàn)場(chǎng)井控裝備的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。研究表明：評(píng)估結(jié)果符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，可為后續(xù)的修井作業(yè)提供參考。

修井機(jī)；井控；模糊數(shù)學(xué)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

為了保證修井作業(yè)的安全進(jìn)行，避免溢流、井噴等事故的發(fā)生，必須對(duì)油氣井的壓力進(jìn)行有效的控制，使壓力盡可能地保持平衡。井控裝備質(zhì)量的好壞、配置的合理性、功能的完好性等直接影響著對(duì)井底壓力穩(wěn)定的控制，因此，對(duì)井控裝備的現(xiàn)狀進(jìn)行定期的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估十分必要[1]。本文利用模糊數(shù)學(xué)理論[2-8]對(duì)影響修井井控安全的設(shè)備因素進(jìn)行分析，采用“1-9”標(biāo)度法確定各設(shè)備因素的權(quán)重，在此基礎(chǔ)上建立海上修井機(jī)井控裝備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，對(duì)修井機(jī)井控裝備進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。針對(duì)評(píng)估結(jié)果，提出改進(jìn)措施和建議。

1 井控裝備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型建立

模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法是將模糊的信息定量化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多因素進(jìn)行定量評(píng)價(jià)與決策[2]。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)用該方法的基本步驟為：①確定評(píng)價(jià)因素集；②確定評(píng)價(jià)級(jí)別；③確定各指標(biāo)權(quán)重；④確定單因素評(píng)價(jià)矩陣；⑤計(jì)算評(píng)價(jià)結(jié)果。

1.1 確定評(píng)價(jià)因素集

根據(jù)修井機(jī)井控裝備的特點(diǎn)，本文中因素集的確定是按照井控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部件分類(lèi)，建立的評(píng)估指標(biāo)體系如表1所示。

表1 井控裝備評(píng)估體系

因素集為

U=(U1，U2，U3，…，Un)，本文n=8

(1)

1.2 確定評(píng)價(jià)級(jí)別

把區(qū)間[0～1]分為4個(gè)級(jí)別，井控設(shè)備相應(yīng)的評(píng)價(jià)級(jí)別可劃分為四個(gè)等級(jí)，如表2。

表2 評(píng)價(jià)級(jí)別

計(jì)算評(píng)價(jià)級(jí)別向量為

V=[V1，V2，V3，Vj]T

(2)

Vj=(yj+zj)/2，j=1，2，…，m；本文m=4

(3)

式中：yj、zj為評(píng)價(jià)區(qū)間最小、最大值。

1.3 確定各指標(biāo)權(quán)重

權(quán)重確定的方法有層次分析法、專(zhuān)家調(diào)查法、統(tǒng)計(jì)法[2]。本文運(yùn)用層次分析法，根據(jù)各因素相對(duì)重要性，按照“1-9”標(biāo)度法建立初始權(quán)重判斷矩陣P，如表3。

由于權(quán)重判斷矩陣不一定滿(mǎn)足判斷的一致性，為了使之滿(mǎn)足一致性要求，利用最優(yōu)傳遞矩陣進(jìn)行優(yōu)化，即構(gòu)造等價(jià)矩陣為

Cij=logPij

(4)

(5)

(6)

以P*=|Pij|作為判斷矩陣與P完全等價(jià)，具有判斷一致性。

權(quán)重向量為

(7)

(8)

則Wi即為各有關(guān)因素對(duì)上一層次的權(quán)重。

1.4 確定單因素評(píng)價(jià)矩陣

評(píng)價(jià)矩陣為

(9)

式中：rij為僅就指標(biāo)i來(lái)評(píng)價(jià)屬于級(jí)別j的可能性，ri1+ri2+ri3+…+rij=1。

1.5 計(jì)算評(píng)價(jià)結(jié)果

將權(quán)重向量W與單因素評(píng)價(jià)矩陣R相乘即可得到評(píng)價(jià)向量B

B=W×R=[B1，B2，…，Bm]T

(10)

綜合評(píng)價(jià)結(jié)果D為

(11)

綜合評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)值D所在的評(píng)價(jià)級(jí)別區(qū)間即為該井控裝備的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

2 實(shí)例分析

以南海西部某平臺(tái)修井機(jī)為例，組成5位專(zhuān)家組成員，對(duì)該平臺(tái)修井機(jī)井控設(shè)備進(jìn)行評(píng)估。

2.1 確定各指標(biāo)權(quán)重

采用“1-9”標(biāo)度法對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比打分，建立判斷矩陣，如表4。

表4 判斷矩陣

經(jīng)計(jì)算，得到相應(yīng)的權(quán)重為

W1=(0.279 8，0.192 4，0.103 4，
0.060 6，0.041 7，0.170 2，0.093 4，0.058 4)

通過(guò)搜集現(xiàn)場(chǎng)成功應(yīng)用資料，調(diào)研分析井噴事故案例[9]，結(jié)合由層次分析方法得到的權(quán)重，進(jìn)行匯總和相應(yīng)調(diào)整得到了井控系統(tǒng)各級(jí)指標(biāo)權(quán)重為

W=(0.309，0.199，0.086，0.049，
0.032，0.192，0.084，0.049)

2.2 確定單因素評(píng)價(jià)矩陣

將現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)家評(píng)價(jià)表整理匯總，得到每個(gè)因素相對(duì)于評(píng)語(yǔ)集的頻數(shù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算處理得到比例數(shù)，即各個(gè)因素對(duì)應(yīng)于評(píng)語(yǔ)集的隸屬度，從而得到了該平臺(tái)修井機(jī)井控裝備單因素評(píng)價(jià)矩陣，如表5所示。

井控裝備的單因素評(píng)價(jià)矩陣為

表5 某平臺(tái)井控裝備專(zhuān)家評(píng)語(yǔ)定量化

2.3 計(jì)算評(píng)價(jià)結(jié)果

評(píng)估向量B為

B=W·R=(0.049 8，0.276 8，0.348 0，0.325 4)

綜合評(píng)估結(jié)果D=0.612 25，位于[0.5～0.75]區(qū)間，相對(duì)應(yīng)的評(píng)估級(jí)別為較差。因此，該平臺(tái)井控裝備的安全性在整體上較差。

3 結(jié)論

1) 通過(guò)對(duì)某平臺(tái)修井機(jī)井控裝備的實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明：該平臺(tái)井控裝備整體性較差，需要從“井控技術(shù)”和“井控裝備”兩方面進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化以滿(mǎn)足后續(xù)的修井作業(yè)需要。

2) 各指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)井控裝備性能影響程度最大的為防噴器組合和節(jié)流壓井管匯，其次是主控臺(tái)和節(jié)流控制箱。井控裝備的升級(jí)改造，應(yīng)優(yōu)先考慮權(quán)重最大的指標(biāo)。

3) 通過(guò)本文建立的模型，可對(duì)海上修井機(jī)的井控裝備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，針對(duì)不同的評(píng)估結(jié)果采取不同的防控措施，便于對(duì)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)實(shí)行分級(jí)管理。

[1] 閏天紅，周?chē)?guó)強(qiáng)，王延民.基于模糊綜合評(píng)判方法的鉆井隊(duì)設(shè)備現(xiàn)狀評(píng)估[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2009，38(7)：5-9.

[2] 肖芳淳，張效羽，張鵬，等.模糊分析設(shè)計(jì)在石油工業(yè)中的應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.

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Risk Assessment of the Well-control Equipment of Offshore WorkoverRig Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

YUAN Zheng，LI Hang，LUO Heng，YANG Hao，YANG Chao

(Zhanjiang Branch，Enertech-QSHE Services Co.，CNOOC，Zhanjiang 524000，China)

The offshore workover machine is mainly used for production wells to do workover operations which are in the middle and later periods of the development，well control equipment is a major barrier to ensure well control safety in the workover operations.With the increase of offshore workover machine service life，how to effectively assess the risk of well control equipment in order to reduce the operation risk is urgent concern for security manager.In this article，based on well control equipment present situation by using fuzzy mathematics method of safety evaluation，the influence degree of each evaluation factor of well control equipment and the risk level of well control equipment are given.Research showed that evaluation results according to actual condition，which can provide reference for subsequent workover treatment.

workover rig；well control；fuzzy comprehensive evaluation；risk assessment

1001-3482(2017)04-0005-04

2017-01-07

袁 征(1990-)，男，河南南陽(yáng)人，碩士，主要從事鉆修機(jī)安全評(píng)估、井筒完整性評(píng)價(jià)等方面的研究，E-mail：yuanzheng5@cnooc.com.cn。

TE952

A

10.3969/j.issn.1001-3482.2017.04.002