模糊綜合評價法在井控風險評價中的應用

徐 超，莫康榮，嚴 康，張小剛

[1.中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057； 2.中海能源發展股份有限公司工程技術湛江分公司，廣東湛江 524057]

1 鉆井井控風險模糊綜合評價模型

西部某油田區塊屬于山前構造。地質結構復雜，地質情況預見性差，可能造成預測與實鉆的嚴重不符合。在溢流量較小的溢流初期，往往很難發現。鉆井中，井控工藝操作不規范現象經常出現，存在潛在井控風險。井控設備整體狀況一般，深井較多，套管磨損變形情況較嚴重。井隊人員的整體素質較高。

由以上資料為基礎，運用模糊綜合評價理論建立模型對該油田探井井控風險進行評價。井控風險模糊綜合評價法首先應對現場井控風險因素進行識別，根據識別的風險因素按照從屬關系建立分層次的井控風險因素框架。經專家打分和層次分析賦予各層次因素權重后，先將底層因素進行模糊評價，其評價結果作為上一層單因素對評價集的隸屬度矩陣，從下往上逐級評價。對于評價結果的分析則從上層因素逐級向下層分析。圖1所示為簡單的兩層次模糊綜合評價的原理圖。

1.1 確定鉆井井控風險因素集

根據上述油田的地質特點和鉆井過程中遇到的問題，綜合考慮工藝操作和人員素質因素，去除次要影響因素，對該油田鉆井井控風險進行風險因素的逐級識別，建立如圖1所示的兩層次的井控風險因素集框架。第1層次為相關單因素組成的4個井控風險因素，即Bi（i=1，2，3，4）。第2層次為引發井控風險的14個單因素，即Ci（i=1，2，…，14）。

圖1 井控風險因素集框架

1.2 確定各級井控風險因素的權重分配

因素重要成都判斷值見表1。

表1 因素重要程度的判斷值表

層次分析法是對復雜問題進行決策的一種有效方法，它將定性描述的因素進行了定量化的研究，滿足了權重分析的需要[3-4]。首先，在同一層次把n個同屬于上一層某個風險因素的X1，X2，…，Xn的重要性進行兩兩對比，用自然數1~9及其倒數，如表1所示，得到該層次井控風險指標判斷矩陣。

表2 平均隨機一致性指標RI

對第1層次因素B1、B2、B3、B4，由專家討論給出判斷矩陣，依次求出這4個因素的權重，求解過程，如表3所示。

表3 井控風險因素判斷模糊矩陣及權重值

2.3 建立井控風險評價集和單井控風險因素評價矩陣

建立風險評價集合V={v1，v2…，v5}={風險極大，風險較大，風險一般，風險較小，風險極小}。將第2層次的單因素集在風險評價集合V上評定，這是一個模糊映像f：C V。第二層次井控風險單因素Cj對評判集V中元素vm（m=1，2，…，5）的隸屬度為rjm，則得到第1層因素Bi中所包含元素Cj對評價集V的模糊隸屬度矩陣Ri（i=1，2，3，4）。

單因素Cj對評價集隸屬度矩陣，如表4所示。

表4 各層因素權重值及單因素評價矩陣

由表4可以得出地質不確定性風險、井控設備風險、工藝操作風險和人員素質風險4個風險因素包含的子因素的模糊評價矩陣

1.4 井控風險多層次模糊綜合評價

模型模糊評價法采用取大取小算法，即將代數矩陣運算時各元素間乘法運算換為取小（Λ）運算，加法換為取大（V）運算。計算后進行歸一化處理得到第2層次評價結果為：

將第2層評價結果綜合，得到第1層因素的單因素模糊評判矩陣R=（D1，D2，D3，D4）T。

同理得到第1層次評價結果為B=A0×R=（0.460，0.283，0.216，0.138，0.107）。

對結果歸一化處理得到B=（0.382，0.235，0.179，0.115，0.089）。

2 井控風險評價結果分析

1）根據最大隸屬度原則，從第1層次評價結果B得出該油田探井整體鉆井井控風險為“風險極大”級別。“風險極大”和“風險較大”級別的比例占到了61.7%。在該油田初期鉆探的幾口預探井中，鉆井中井涌、溢流及井漏等復雜情況頻繁出現，這與評價結果相吻合。

2）從表3可以看出，第1層次的風險因素中，地質不確定性風險和井控設備的風險所占的權重分別為50.3%和28.3%。對二者進一步風險識別，得到其第2層次上的最大風險點分別為地層壓力未確知和套管磨損變形，而這兩個風險點的隸屬度分別為“風險極大”和“風險較大”。

3）由第1層次評價結果R、地質不確定性和工藝操作引發的井控風險均為“風險極大”級別；井控設備引發的風險為“風險較大”級別；人員素質造成的井控風險為“風險一般”級別。

3 結束語

1）井控風險的模糊綜合評價法，綜合了多層指標的風險，避免了用單指標評價的局限性。該方法將定性研究和定量研究相結合，使評價結果更加合理。

2）專家打分法和風險因素重要程度判斷，雖然有主觀的因素，但打分由專家集體完成，使誤差減小，而層次分析法削弱了風險因素重要程度判斷的主觀性。

3）根據各油田不同的情況，建立風險體系并進行模糊綜合評價，可以更好地指導現場施工，提高鉆井的安全性。這就要求進一步進行井控風險因素的識別，使風險體系結構更合理。