折衷型模糊多屬性決策方法在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

姜寶勝　吳飛　郭坤　龔佃選

摘要：為了建立頁(yè)巖氣目標(biāo)優(yōu)選體系，采用了折衷型模糊多屬性決策模型進(jìn)行研究。根據(jù)頁(yè)巖氣自身的性質(zhì)及開(kāi)發(fā)條件提取了14個(gè)指標(biāo)，并運(yùn)用層次分析法確定權(quán)重。將指標(biāo)數(shù)據(jù)用三角形模糊數(shù)來(lái)表達(dá)，構(gòu)建模糊決策矩陣。之后計(jì)算評(píng)價(jià)單元與模糊正負(fù)理想之間的距離，計(jì)算隸屬度來(lái)進(jìn)行模糊優(yōu)選決策。最后以實(shí)際區(qū)域進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果與實(shí)際情況相符。

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣資源；層次分析；折衷型模糊多屬性決策；資源勘探；模糊決策矩陣 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TE3 文章編號(hào)：1009-2374（2017）01-0157-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.076

隨著石油天然氣能源的大量消耗，頁(yè)巖氣的勘探價(jià)值受到廣泛的關(guān)注。國(guó)內(nèi)一些學(xué)者對(duì)頁(yè)巖氣資源做了不同程度的評(píng)價(jià)，建立的頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)及開(kāi)發(fā)選區(qū)體系也不盡相同。任壘等（2012）在參考北美海相頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合下侏羅統(tǒng)陸相頁(yè)巖成藏特點(diǎn)，通過(guò)建立模糊綜合評(píng)判模型對(duì)四川盆地下侏羅統(tǒng)陸相頁(yè)巖氣進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。康園園等（2013）通過(guò)模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。王世謙等（2013）對(duì)影響頁(yè)巖氣藏規(guī)模和產(chǎn)能大小的關(guān)鍵評(píng)價(jià)參數(shù)及其取值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了探討。李武廣等（2013）在綜合考慮地質(zhì)條件、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境影響等多方面影響因素的前提下，通過(guò)專家評(píng)議和層次分析相結(jié)合的方法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，利用模糊優(yōu)化法對(duì)這些有利區(qū)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本文在總結(jié)借鑒前人的研究成果的基礎(chǔ)上結(jié)合我國(guó)頁(yè)巖氣勘探情況，采用折衷型模糊多屬性決策方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，為頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)提供新的解決途徑。

1 參數(shù)與權(quán)重的確定

李武廣等結(jié)合國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和頁(yè)巖氣自身的性質(zhì)，將指標(biāo)參數(shù)劃分為資源地質(zhì)條件和開(kāi)發(fā)利用條件。資源地質(zhì)條件包括資源豐度A1、有效厚度A2、有機(jī)質(zhì)豐度A3、滲透率A4、吸附量A5、埋藏深度A6、原地應(yīng)力A7、成熟度A8這8個(gè)不同的參數(shù)；根據(jù)開(kāi)發(fā)條件包括裂縫發(fā)育程A9、水文條件A10、構(gòu)造條件A11、市場(chǎng)需求A12、地形條件A13、基礎(chǔ)設(shè)施A14這6個(gè)技術(shù)條件。并通過(guò)層次分析法確定權(quán)重見(jiàn)表1：

2 基于折衷型模糊決策的評(píng)價(jià)選區(qū)決策

2.1 折衷型模糊決策的基本原理

從原始的樣本數(shù)據(jù)出發(fā)，先虛擬模糊正理想和模糊負(fù)理想，其中模糊正理想是由每一個(gè)指標(biāo)中模糊指標(biāo)值的極大值構(gòu)成；模糊負(fù)理想是由每一個(gè)指標(biāo)中模糊指標(biāo)值的極小值構(gòu)成。然后計(jì)算各備選對(duì)象與模糊正理想和模糊負(fù)理想之間的距離。在此基礎(chǔ)上，再計(jì)算各備選對(duì)象屬于模糊正理想的隸屬度，其方案優(yōu)選的原則是，隸屬度越大，該方案越理想。

2.2 折衷型模糊決策的基本步驟

Step1：指標(biāo)數(shù)據(jù)的三角形模糊數(shù)表達(dá)。

設(shè)a是一個(gè)具體的精確數(shù)，由三角模糊數(shù)的定義，則a表示成三角模糊數(shù)的形式為：

當(dāng)所有的屬性指標(biāo)全部化為三角模糊數(shù)后，設(shè)此時(shí)得到的模糊指標(biāo)矩陣為。

Step2：模糊指標(biāo)矩陣F歸一化處理。

一般地，設(shè)有N個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象，對(duì)于第個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)而言，在F中對(duì)應(yīng)有N個(gè)模糊指標(biāo)值，記為。歸一化后的模糊指標(biāo)矩陣表示為。

Step3：構(gòu)造模糊決策矩陣。

將歸一化后的模糊指標(biāo)矩陣R進(jìn)行加權(quán)處理可得到模糊決策矩陣，這里我們采用普通的加權(quán)方式，即若，則：

Step4：確定模糊正理想M +與模糊負(fù)理想M -。

設(shè)：

，

是模糊決策矩陣D中第j列的模糊指標(biāo)值所對(duì)應(yīng)的模糊極大值；是模糊決策矩陣D中第j列的模糊指標(biāo)值所對(duì)應(yīng)的模糊極小值。

Step5：確定評(píng)價(jià)對(duì)象 j與模糊正理想M +之間的距離。

Step6：確定評(píng)價(jià)對(duì)象i與模糊正理想M -之間的距離。

Step7：模糊優(yōu)選決策。

設(shè)評(píng)價(jià)對(duì)象以隸屬度從屬于模糊正理想，則：

顯然，若與越接近，則越接近于1。按隸屬度從大到小進(jìn)行排序。越大，表示評(píng)價(jià)對(duì)象越優(yōu)。最后按隸屬度的排序結(jié)果確定評(píng)價(jià)對(duì)象的優(yōu)劣。

3 實(shí)例分析

川南、川東、渝東南、黔北、鄂西等上揚(yáng)子地區(qū)是我國(guó)頁(yè)巖氣主要遠(yuǎn)景區(qū)之一，收集了這些氣藏區(qū)塊的上述14方面的指標(biāo)數(shù)據(jù)（表2）。

根據(jù)以上折衷型模糊多屬性決策方法原理，利用表2中的數(shù)據(jù)，可以到三角模糊矩陣見(jiàn)表3。

使用MATLAB對(duì)折衷型模糊多屬性決策方法原理進(jìn)行編寫(xiě)程序。經(jīng)過(guò)計(jì)算，可以得到頁(yè)巖氣各選區(qū)的隸屬度見(jiàn)圖1：

4 結(jié)果分析

隸屬度越大，評(píng)價(jià)對(duì)象越優(yōu)。這10個(gè)區(qū)塊綜合評(píng)價(jià)值從好到差依次是2區(qū)、1區(qū)、8區(qū)、3區(qū)、6區(qū)、7區(qū)、5區(qū)、4區(qū)、10區(qū)、和9區(qū)。結(jié)論與中各個(gè)區(qū)塊的實(shí)際情況相符。2區(qū)、1區(qū)已達(dá)到工業(yè)氣流，3區(qū)實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模開(kāi)發(fā)，并且是具有潛力的大型頁(yè)巖氣田。實(shí)踐證明折衷型模糊多屬性決策方法在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用是可行的，具有一定的合理性，可以為以后的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 任壘，竇斌，劉國(guó)良，等.基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的四

川盆地下侏羅統(tǒng)陸相頁(yè)巖氣地質(zhì)選區(qū)[J].石油天然氣

學(xué)報(bào)，2012，（9）.

[2] 康園園，張琰圖，王芳，等.頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)區(qū)優(yōu)選研究

[J].延安大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，32（2）.

[3] 王世謙，王書(shū)彥，滿玲，等.頁(yè)巖氣選區(qū)評(píng)價(jià)方法與

關(guān)鍵參數(shù)[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，40（6）.

[4] 李武廣，楊勝來(lái)，王珍珍，等.基于模糊優(yōu)化分析法

的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)選區(qū)模型[J].煤炭學(xué)報(bào)，2013，38（2）.

[5] 李武廣，楊勝來(lái).頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)目標(biāo)區(qū)優(yōu)選體系與評(píng)價(jià)

方法[J].開(kāi)發(fā)工程，2011，31（4）.

[6] 楊琴，劉湘南，劉文燦，等.折衷型多屬性模糊決策

模型在青海祁連山玉石溝銅鋅礦區(qū)成礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

[J].地質(zhì)論評(píng)，2014，（3）.

[7] 劉家軍，蔣朝哲，張建華，等.改進(jìn)的折衷型模糊多

屬性決策方法及其應(yīng)用[J].交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)

報(bào)，2012，（3）.

[8] 同存章，黃玉珍，葛春梅，等.頁(yè)巖氣是潛力巨大的

非常規(guī)天然氣資源[J].天然氣工業(yè)，2009，29（5）.

項(xiàng)目基金：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No.11301120，No.11601151），河北省自然基金項(xiàng)目（No.A2015209189），河北省青年拔尖人才支持項(xiàng)目。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）