油氣井完整性綜合評(píng)價(jià)方法綜述

摘要：隨著油氣井完整性逐漸推廣應(yīng)用，對(duì)油氣井完整性綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行分析，主要包括以下8種：層次分析法及與其他方法的結(jié)合，事故樹及與其他方法的結(jié)合，主成分分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法結(jié)合，可拓綜合法，將其主要的評(píng)價(jià)過程進(jìn)行闡述，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用評(píng)價(jià)方法時(shí)需要根據(jù)具體的油井完整性分析方法選用適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)方法。

關(guān)鍵詞：油氣井完整性，評(píng)價(jià)方法，層次分析法，事故樹

隨著石油工業(yè)的進(jìn)步，油氣井完整性越來(lái)越受到現(xiàn)場(chǎng)的重視。但是如何對(duì)油氣井完整性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，不同的學(xué)者給出了不同的方法，下面針對(duì)文獻(xiàn)調(diào)研，對(duì)目前評(píng)價(jià)油氣井完整性的方法進(jìn)行綜述。

1 油氣井完整性概念

針對(duì)油氣井完整性的概念，不同的專業(yè)組織給出了不同的意見，包括API-65、API-RP90、NORSOK D-010、OLF井筒完整性推薦導(dǎo)則、哈里伯頓等，對(duì)比這些標(biāo)準(zhǔn)，得到以下油氣井完整性定義：在油氣井從設(shè)計(jì)到封井的整個(gè)生命周期中，通過采取各種技術(shù)措施來(lái)保證油氣水能夠在安全的流通通道內(nèi)流動(dòng)，從而保障現(xiàn)場(chǎng)的人員安全和施工安全。

2 油氣井完整性綜合評(píng)價(jià)方法

2.1 層次分析法

采用層次分析法分析油氣井完整性的步驟如下[1]：

①建立層次結(jié)構(gòu)：將與目標(biāo)相關(guān)的元素分為三個(gè)層次：目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案。建立的結(jié)構(gòu)分為三層：上面是目標(biāo)層，中間是準(zhǔn)則層，下面是方案層。

②建立判斷矩陣：建立矩陣矩陣的方法是：通過將方案層的元素兩者之間相互比較比較得到相對(duì)重要程度，即判斷矩陣，下面以4×4矩陣為例，

③進(jìn)行權(quán)重計(jì)算：對(duì)所建立矩陣的求解特征向量，即是每個(gè)元素的權(quán)重，結(jié)果需要通過一致性檢驗(yàn)，判斷準(zhǔn)則為：

式中：

--一致性判斷指標(biāo);

--比例系數(shù)，與矩陣階數(shù)n有關(guān);

--判斷矩陣的最大特征根。

2.2 層次分析法+模糊綜合評(píng)價(jià)

將層次分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)兩者結(jié)合起來(lái)，主要的評(píng)價(jià)步驟包括：（1）收集整理與評(píng)判對(duì)象相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)集;（2）建立評(píng)語(yǔ)集合;（3）確定出評(píng)判矩陣;（4）使用層次分析法確定評(píng)判指標(biāo)的權(quán)重向量;（5）根據(jù)一定的合成算法計(jì)算評(píng)判矩陣與評(píng)判權(quán)重的結(jié)果。

2.3 層次分析法+風(fēng)險(xiǎn)矩陣

將層次分析法與風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖相結(jié)合，進(jìn)行評(píng)價(jià)的步驟包括[2-3]：

一是通過層次分析法確定因素權(quán)重。主要步驟為：建立層次結(jié)構(gòu)，建立判斷矩陣，進(jìn)行權(quán)重計(jì)算。

二是按照風(fēng)險(xiǎn)=危害程度×風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)矩陣。步驟主要分為：（1）確定風(fēng)險(xiǎn)概率。按照百分比的形式來(lái)描述風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性。（2）確定風(fēng)險(xiǎn)后果。將模糊數(shù)學(xué)法和專家打分法相結(jié)合，將事故的后果分為5個(gè)等級(jí)：非常高、高、中等、低、非常低。（3）構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)矩陣。將風(fēng)險(xiǎn)概率和風(fēng)險(xiǎn)后果相結(jié)合構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)矩陣。

三是將兩者結(jié)合得到各因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。結(jié)合因素的權(quán)重和風(fēng)險(xiǎn)值得到相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)程度及等級(jí)。

2.4 事故樹（FTA）

采用事故樹分析完整性的主要步驟為[4]：（1）明確需要分析的事故;（2）通過調(diào)查或分析得到造成事故的原因，可分為多個(gè)層次;（3）按照順序?qū)⑹鹿屎驮蚣铣墒鹿蕵?（4）通過分析事故樹來(lái)對(duì)各種事故采取預(yù)防措施。

2.5 事故樹+風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖

將事故樹與風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖相結(jié)合，進(jìn)行評(píng)價(jià)的步驟包括[5-6]：

一是通過事故樹確定事故及其原因。主要步驟為：確定事故，判斷原因，繪制事故樹，通過事故樹軟件計(jì)算事故發(fā)生概率。

二是通過資料調(diào)研和分析確定風(fēng)險(xiǎn)后果。

三是將事故發(fā)生概率和事故后果相結(jié)合構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)矩陣得到事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

2.6 事故樹（FTA）+安全屏障理論（SBE）

將事故樹與安全屏障理論相結(jié)合，進(jìn)行評(píng)價(jià)的步驟包括[7]：

一是通過安全屏障理論確定事故發(fā)生的原因。以完整性為例，不同井屏障對(duì)于完整性失效因子可以進(jìn)行阻擋，在某一時(shí)刻每層井屏障上的這些失效因子排列在一條直線上時(shí)，井的完整性就失效了。

二是通過事故樹對(duì)安全屏障理論識(shí)別的因素進(jìn)行分析。通過定性定量分析得到事故樹的最小割集和最小徑集。

三是利用收集到的失效數(shù)據(jù)資料，分析整理基本事件的發(fā)生概率，通過下面的公式計(jì)算得到事故樹頂上事件概率：

式中：

j、s—最小割集序數(shù);

i—基本事件序號(hào);

k—最小割集數(shù);

xi∈Ej—屬于第j個(gè)最小割集的第i個(gè)基本事件

2.7 主成分分析+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

將主成分分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法相結(jié)合，進(jìn)行評(píng)價(jià)的步驟包括[8]：

①主成分分析因素。首先使用主成分分析的方法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，得到所有因素的主成分變量;

②神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算。將上述處理后的數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入數(shù)據(jù)，輸出的數(shù)據(jù)主要是風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)系數(shù);建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行學(xué)習(xí)，直至達(dá)到預(yù)定誤差精度;輸入樣本數(shù)據(jù)從而得到其風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)系數(shù)。

2.8 可拓綜合評(píng)價(jià)法

可拓綜合評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)的步驟主要包括[9]：確立評(píng)價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn);對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸一化處理;給定節(jié)域和經(jīng)典域;確定指標(biāo)權(quán)系數(shù);建立因素關(guān)聯(lián)函數(shù);確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)與特征值。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于油氣井完整性進(jìn)行了不同的定義，通過整理得到在油氣井從設(shè)計(jì)到封井的整個(gè)生命周期中，通過采取各種技術(shù)措施來(lái)保證油氣水能夠在允許的流通通道內(nèi)流動(dòng)，從而保障現(xiàn)場(chǎng)的人員安全和施工安全。

（2）針對(duì)油氣井完整性的評(píng)價(jià)，目前常用的方法包括：層次分析法及與其他方法的結(jié)合，事故樹及與其他方法的結(jié)合，主成分分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法結(jié)合，針對(duì)不同的分析方法應(yīng)選用不同的評(píng)價(jià)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]李雋，王曉冬，王云，劉巖，劉霞.基于層次分析法的氣井完整性評(píng)價(jià)模式[J].鉆采工藝，2013，36（03）：31-34+6.

[2]賀智杰，陳欽偉，張立波，杜世超.渤海老油田井筒完整性管理探索與實(shí)踐[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2021，41（07）：85-88+90.

[3]賀智杰，陳欽偉，張立波，杜世超.渤海老油田井筒完整性管理探索與實(shí)踐[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2021，41（07）：85-88+90.

[4]孫莉，樊建春，孫雨婷，張喜明，文敏.氣井完整性概念初探及評(píng)價(jià)指標(biāo)研究[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2015，11（10）：79-84.

[5]李強(qiáng)，曹硯鋒，劉書杰，歐陽(yáng)鐵兵，楊向前，何保生，周建良，李玉斌，范志利，武治強(qiáng).海上油氣井完整性現(xiàn)狀及解決方案[J].中國(guó)海上油氣，2018，30（06）：115-122.

[6]宋文江. DF1-1-D4h井井筒完整性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[D].西南石油大學(xué)，2019.

[7]武勝男，樊建春，張來(lái)斌.SBFT方法在深水井完整性分析中的應(yīng)用[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2013，9（02）：89-96.

[8]何雨. 含硫氣井井筒完整性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及軟件研究[D].西南石油大學(xué)，2018.

[9]楊陽(yáng). 生產(chǎn)氣井完整性評(píng)價(jià)技術(shù)研究[D].中國(guó)石油大學(xué)（華東），2018.

作者簡(jiǎn)介：

劉盈（1992-）男，河南三門峽人，2018年畢業(yè)于西安石油大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，主要從事油氣田開發(fā)方面的研究及相關(guān)管理工作。

基金項(xiàng)目：

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“塔里木盆地碳酸鹽巖油氣田提高采收率關(guān)鍵技術(shù)示范工程”（編號(hào)：2016ZX05053）資助。