基于模糊層次分析法的海洋石油工程項目風險評估研究

中圖分類號：TE58；TQ086 文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）10-0125-04

Research on risk assessment of offshore oil project based on fuzzy analytic hierarchy process

CUI Ruoxiang （Offshore Oil Engineering Co.，Ltd.，Tianjin ，China）

Abstract：In view of the systematic deficiency and subjectivity in therisk assessmentof ofshore oil engineering projects，which leads to the inconsistency between theassessment resultsand theactual situation，therisk assessment model and application research of ofshore oil engineering projects based on fuzzy analytic hierarchy process arecarriedout.Byconstructing afour-level index system including technology，management，environment and emergency response capability，the index weight is calculated by combining the interval number judgment matrix，and the risk level is quantified byusing the fuzzy comprehensive evaluation method.Through comparative experiments， it is provedthat the new evaluation methodcanconsider allkinds ofrisk factors more comprehensively，and has significantadvantages inevaluationaccuracyand interpretability，especiallyforrisk assessmentofpetroleumengineering projects in complex marine environment.

Key words： fuzzy analytic hierarchy process; engineering projects;assessment; risk ; marine oil

近年來，由于我國經濟的高速發展，對石油和天然氣的需求日益增長，石油和天然氣的供需矛盾日益突出[1]。中國在2010年度對外石油依存度已超過55% ，能源安全問題已上升至國家戰略層面。為降低對外依存度，我國正在加大對石油、天然氣的開采力度，海洋石油天然氣工程是一種極具潛力的新能源替代方式[2.3]。但是，由于海洋石油勘探開發項目風險大，技術含量高，投資大，運營環境受地質、氣候、設備可靠性等多種因素的影響，風險管理難度大。如何科學合理地評估海洋石油資源的風險，是保證海洋石油勘探項目安全經濟運行的關鍵。

當前，石油工程風險管理領域的相關學者已經開展了廣泛研究。劉東旭5基于RCM技術，對海洋石油設備故障預測與預防維護展開探討，并提出通過優化維護策略降低設備失效風險。然而，現有研究多集中在單個裝備失效分析上，缺乏從系統工程的視角對工程風險進行全面評價，也未考慮人因、環境等非技術因素。汪本寂等采用主成分分析和隨機森林算法構建了長輸管道風險評價模型，通過數據驅動方法提高了風險識別的客觀性。但研究主要針對陸地管線，對動態復雜的海洋環境缺乏深人研究，而隨機森林模型的解釋性不強，無法直接表達各種風險因子的權重。

針對上述現有研究存在的不足，本文將開展基于模糊層次分析法的海洋石油工程項目風險評估模型及應用研究。

1海洋石油工程項自風險評估模型構建

1.1建立海洋石油工程項目風險評估指標體系

海洋石油工程項目風險受多方面因素影響，因此需要從系統性的角度建立多層次評估指標體系。結合現有研究及工程實踐，將風險因素劃分為技術風險、管理風險、環境風險和應急能力風險，共4類。其中，技術風險中進一步細分，包含設備可靠性、工藝成熟度、作業技術水平。管理風險又可分解為：組織管理能力、制度完善性和人員素質[89]。環境風險可進一步細化為：海洋氣象、地質條件、生態影響。應急能力風險可進一步分解為：應急預案、應急響應速度和救援資源。對每一類指標逐級分解細化，形成三級指標體系，如表1所示。

通過對影響因素的細致劃分，得到如表1所示的評估指標體系，為后續海洋石油工程項目風險評估提供可靠依據。

表1海洋石油工程項目風險評估指標體系 Tab.1 Riskassessmentindexsystem foroffshore oil engineeringprojects

1.2基于模糊層次分析法的指標權重計算

對上述海洋石油工程項目風險評估指標體系中各指標權重進行合理分配，引入層次分析方法。該方法在風險評估中廣泛應用，考慮到專家判斷存在模糊性，而傳統層次分析法難以準確反映不準確性，因此，引入模糊層次分析法，結合區間數判斷矩陣，提升權重計算的客觀性[12]。在對指標進行兩兩比較式，采用區間數的方式表示二者的相對重要性，并形成下述模糊判斷矩陣 ·

式中： l_ij 為指標 i 相對于指標 j 的最小重要程度; u_ij 為指標 i 相對于指標 j 的最大重要程度。為降低對指標權重計算的主觀性，采用一致性逼近方法，對上述建立的模糊矩陣轉換為正確性矩陣 B ，該矩陣中的元素可用下述公式表示：

在此基礎上，引入特征矢量法，對權重具體取值進行計算，其表達式為：

BW=λ_maxW

式中： W 為歸一化后的權重矢量； λ_max 為最大特征值。最后，對計算結果的一致性進行檢驗，利用下述公式計算一致性比率：

式中： CR 為一致性比率； n 為指標數量； RI 為平均隨機一致性指標。通過計算得出一致性比率 CR ，若CR 的取值小于0.1，則說明此時構建的判斷矩陣滿足一致性要求；若CR的取值大于或等于0.1，則說明此時構建的判斷矩陣不滿足一致性要求，需要重復上述操作步驟對其進行調整。

1.3 模糊綜合評估

在確定各個指標的權重后，結合專家評分，對海洋石油項目風險進行模糊綜合評估，并計算得到整體風險的等級[13]。將評估等級劃分為四個等級，分別為低風險/L、中風險/M、較高風險/H和高風險/VH，對各三級指標進行評分，并形成隸屬度矩陣：

式中： τ_mn 為第 Σ_m 個指標屬于第 n 個風險等級的程度。采用加權平均算法進行模糊合成，并逐層向上計算，得到最終的評估結果[14]。根據最大隸屬度原則，確定海洋石油工程項目整體風險等級，為決策提供依據。基于得到的評估結果，可以依據判定標準，采取相對應的措施[15]。風險等級判定標準如表2所示。

表2風險等級評定標準

根據表2中風險等級評定標準，實現對海洋石油工程項目更全面地安全管理。

2 應用分析

2.1 項目概況

為驗證本文上述提出的基于模糊層次分析法的評估模型應用有效性，選取海洋石油開發項目進行實例應用分析，并與基于RCM技術的評估方法（對照A組）和基于主成分分析和隨機森林的評估方法（對照B組）進行對比。該海洋石油工程項目位于深水區塊，作業水深約 1200m ，采用FPSO（浮式生產儲卸油裝置） + 水下生產系統的開發模式。

在利用上述3種評估方法對其風險進行評估前，對項自主要風險因素進行初步分析，得出以下幾種：

第一，技術風險：深水設備可靠性、水下井口穩定性、海底管道腐蝕等；

第二，管理風險：作業人員培訓水平、應急響應能力、安全管理體系等；

第三，環境風險：臺風、內波流、海底地質災害等；

第四，應急能力風險：溢油應急設備儲備、事故響應時間等。

2.2 參數配置

在進行正式評估前，需要收集項目基礎數據，為三種評估方法提供輸入。具體數據記錄如表3所示。

表3數據收集結果記錄表

Tab.3Record of datacollectionresults

在利用實驗組方法進行評估時，建立上述4級風險評估指標體系。針對體系中的指標進行區間判斷矩陣打分，計算指標權重，并采用模糊綜合評估方法計算風險等級。

2.3 評估結果對比分析

根據上述項目概況及獲取到的數據，利用3種評估方法對其風險進行評估，并將得到的結果繪制成，如圖1所示。

由圖1可知，實驗組綜合評估結果與對照B組接近，但實驗組更強調對管理風險和應急能力的細致評估。而對照A組僅關注技術風險，未考慮到環境和環境因素，因此導致整體風險評估結果偏低。對照B組更多依賴歷史數據，對新型項目的適應性較弱，因此評估結果與實際相比偏高。在此基礎上，對關鍵風險因素進行對比，得到如表4所示的對比結果。

表4關鍵風險因素對比表Tab.4Comparison of key risk factors

由表4可知，實驗組和對照B組均識別到水下江口穩定性風險最高，而實驗組額外強調應急響應和管理因素。對照A組僅能夠評估設備故障，無法實現對環境和管理風險的量化。對照B組對數據的依賴性較強，若歷史數據存在不足，則得到的評估結果偏差較大。

綜合上述得到的實驗結果可以證明，實驗組評估方法的應用可行性最高，更適用于對海洋石油工程項目的風險評估。

3結語

當前為我國經濟的快速發展，使得油氣資源的需求量不斷增加，而能源的安全問題日益突出。海洋石油工程項目作為重要的資源接替領域，其具備高風險、高技術和高投入等特點，而這些特點的存在也使得其風險管理面臨著更加嚴峻的挑戰。在這一背景下，本文引入模糊層次分析法，提出一種全新的海洋石油工程項目風險評估模型，并通過實例應用，驗證了該評估方法與現有方法相比所具備的應用優勢。在未來的研究中，還將進一步結合現代技術，實現對權重計算方式的全面優化，提高評估模型的動態水平。同時，還將進一步探索本文提出模型在其他海洋工程領域，例如海上風電、深海采礦等方面的擴展，為充分、合理利用海洋資源提供技術支持。

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