模糊综合评价法在井控风险评价中的应用

徐 超，莫康荣，严 康，张小刚

[1.中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524057；

2.中海能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司，广东湛江 524057]

西部某油田区块属于山前构造。地质结构复杂，地质情况预见性差，可能造成预测与实钻的严重不符合。在溢流量较小的溢流初期，往往很难发现。钻井中，井控工艺操作不规范现象经常出现，存在潜在井控风险。井控设备整体状况一般，深井较多，套管磨损变形情况较严重。井队人员的整体素质较高。

由以上资料为基础，运用模糊综合评价理论建立模型对该油田探井井控风险进行评价。井控风险模糊综合评价法首先应对现场井控风险因素进行识别，根据识别的风险因素按照从属关系建立分层次的井控风险因素框架。经专家打分和层次分析赋予各层次因素权重后，先将底层因素进行模糊评价，其评价结果作为上一层单因素对评价集的隶属度矩阵，从下往上逐级评价。对于评价结果的分析则从上层因素逐级向下层分析。图1所示为简单的两层次模糊综合评价的原理图。

1.1 确定钻井井控风险因素集

根据上述油田的地质特点和钻井过程中遇到的问题，综合考虑工艺操作和人员素质因素，去除次要影响因素，对该油田钻井井控风险进行风险因素的逐级识别，建立如图1所示的两层次的井控风险因素集框架。第1层次为相关单因素组成的4个井控风险因素，即Bi（i=1，2，3，4）。第2层次为引发井控风险的14个单因素，即Ci（i=1，2，…，14）。

图1 井控风险因素集框架

1.2 确定各级井控风险因素的权重分配

因素重要成都判断值见表1。

表1 因素重要程度的判断值表

层次分析法是对复杂问题进行决策的一种有效方法，它将定性描述的因素进行了定量化的研究，满足了权重分析的需要[3-4]。首先，在同一层次把n个同属于上一层某个风险因素的X1，X2，…，Xn的重要性进行两两对比，用自然数1~9及其倒数，如表1所示，得到该层次井控风险指标判断矩阵。

表2 平均随机一致性指标RI

对第1层次因素B1、B2、B3、B4，由专家讨论给出判断矩阵，依次求出这4个因素的权重，求解过程，如表3所示。

表3 井控风险因素判断模糊矩阵及权重值

2.3 建立井控风险评价集和单井控风险因素评价矩阵

建立风险评价集合V={v1，v2…，v5}={风险极大，风险较大，风险一般，风险较小，风险极小}。将第2层次的单因素集在风险评价集合V上评定，这是一个模糊映像f：C V。第二层次井控风险单因素Cj对评判集V中元素vm（m=1，2，…，5）的隶属度为rjm，则得到第1层因素Bi中所包含元素Cj对评价集V的模糊隶属度矩阵Ri（i=1，2，3，4）。

单因素Cj对评价集隶属度矩阵，如表4所示。

表4 各层因素权重值及单因素评价矩阵

由表4可以得出地质不确定性风险、井控设备风险、工艺操作风险和人员素质风险4个风险因素包含的子因素的模糊评价矩阵

1.4 井控风险多层次模糊综合评价

模型模糊评价法采用取大取小算法，即将代数矩阵运算时各元素间乘法运算换为取小（Λ）运算，加法换为取大（V）运算。计算后进行归一化处理得到第2层次评价结果为：

将第2层评价结果综合，得到第1层因素的单因素模糊评判矩阵R=（D1，D2，D3，D4）T。

同理得到第1层次评价结果为B=A0×R=（0.460，0.283，0.216，0.138，0.107）。

对结果归一化处理得到B=（0.382，0.235，0.179，0.115，0.089）。

1）根据最大隶属度原则，从第1层次评价结果B得出该油田探井整体钻井井控风险为“风险极大”级别。“风险极大”和“风险较大”级别的比例占到了61.7%。在该油田初期钻探的几口预探井中，钻井中井涌、溢流及井漏等复杂情况频繁出现，这与评价结果相吻合。

2）从表3可以看出，第1层次的风险因素中，地质不确定性风险和井控设备的风险所占的权重分别为50.3%和28.3%。对二者进一步风险识别，得到其第2层次上的最大风险点分别为地层压力未确知和套管磨损变形，而这两个风险点的隶属度分别为“风险极大”和“风险较大”。

3）由第1层次评价结果R、地质不确定性和工艺操作引发的井控风险均为“风险极大”级别；
井控设备引发的风险为“风险较大”级别；
人员素质造成的井控风险为“风险一般”级别。

1）井控风险的模糊综合评价法，综合了多层指标的风险，避免了用单指标评价的局限性。该方法将定性研究和定量研究相结合，使评价结果更加合理。

2）专家打分法和风险因素重要程度判断，虽然有主观的因素，但打分由专家集体完成，使误差减小，而层次分析法削弱了风险因素重要程度判断的主观性。

3）根据各油田不同的情况，建立风险体系并进行模糊综合评价，可以更好地指导现场施工，提高钻井的安全性。这就要求进一步进行井控风险因素的识别，使风险体系结构更合理。