CN111126683A

CN111126683A - 深水钻井井喷失控救援方案优选方法

Info

Publication number: CN111126683A
Application number: CN201911281609.XA
Authority: CN
Inventors: 金业权; 涂江红; 金经洋; 党志刚
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-05-08

Abstract

本发明提出一种深水钻井井喷失控救援方案优选方法，包括如下步骤：按照预设评价指标对若干预设救援方案进行评价，计算和/或评估每个评价指标的权重，根据每个评价指标的权重计算每个救援方案的每个评价指标加权后的评价指标值，根据加权后的评价指标计算每个应急方案与理想方案和负理想方案的距离并计算每个应急方案与理想方案的贴近度，选取贴近度最大的应急方案。本发明所述的深水钻井井喷失控救援方案优选方法，通过对救援方案按照预设评价指标进行科学评价，并进行加权后计算每个应急方案与理想方案的距离，与负理想方案的距离，以及与理想方案和贴近度，从而选出最佳的救援方案，方案优选更加快速科学。

Description

深水钻井井喷失控救援方案优选方法

技术领域

本发明涉及石油工程技术领域，尤其涉及一种深水钻井井喷失控救援方案优选方法。

背景技术

深水钻井相对与陆地和浅水钻井来说，海况条件更为复杂，而且还存在大量的技术上的难题，井喷失控是深水钻井中最大的恶劣的事故，应急救援的过程也十分困难，一旦发生了井喷及失控事故，需要在最短的时间内，确保人员的生命安全，并将财产损失和伤害降到最低。采取合适的方法优选出最佳的救援方案，才能将受到的伤害降到最低，而目前并没有科学的方法能快速的选择出最佳的救援方案。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种能够快速科学选出优选的救援方案的深水钻井井喷失控救援方案优选方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种深水钻井井喷失控救援方案优选方法，包括如下步骤：按照预设评价指标对若干预设救援方案进行评价，计算和/或评估每个评价指标的权重，根据每个评价指标的权重计算每个救援方案的每个评价指标加权后的评价指标值，根据加权后的评价指标计算每个应急方案与理想方案和负理想方案的距离并计算每个应急方案与理想方案的贴近度，选取贴近度最大的应急方案。

作为本发明的进一步优化，所述预设评价指标包括作业时间、方案可行性、技术成本、方案灵活性、方案风险性和人员素质。

作为本发明的进一步优化，计算和/或评估每个评价指标的权重包括如下步骤：计算每个评价指标的熵权，评估每个评价指标的主观权重，根据熵权和主观权重计算每个评价指标的组合权重，并将该组合权重作为每个评价指标的权重。

作为本发明的进一步优化，计算每个评价指标的熵权包括如下步骤：构建原始矩阵，将原始矩阵进行标准化处理后计算每个评价指标的指标比重，计算每个评价指标的信息熵，并计算每个评价指标的熵权。

作为本发明的进一步优化，还包括如下步骤：采用专家调查法获得每个评价指标的主观权重，并根据主观权重和熵权的重要度计算每个评价指标的组合权重。

作为本发明的进一步优化，还包括如下步骤：选取所述作业时间、技术成本和方案风险性的最小值和所述方案可行性、方案灵活性和人员素质的最大值作为理想方案。

作为本发明的进一步优化，还包括如下步骤：选取所述作业时间、技术成本和方案风险性的最大值和所述方案可行性、方案灵活性和人员素质的最小值作为理想方案。

本发明所述的深水钻井井喷失控救援方案优选方法，通过对救援方案按照预设评价指标进行科学评价，并进行加权后计算每个应急方案与理想方案的距离，与负理想方案的距离，以及与理想方案和贴近度，从而选出最佳的救援方案，方案优选更加快速科学。

附图说明

图1为本发明所述深水钻井井喷失控救援方案优选方法的流程图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

参考图1，本发明以钻遇异常高压后，发生严重的井喷，导致平台爆炸起火，平台移位，发生了溢油现象，且BOP无法正常关闭为情景，示例本发明所述深水钻井井喷失控救援方案优选方法如果进行选择。

表1应急救援作业单元

如表1所示，为深水钻井井喷失控可能出现的情况所需要的救援方案，共21个一级作业单元和32个二级作业单元，根据情景进行选择，此时的救援方案应选择溢油处理，平台处理，灭火，压井处理，人员逃生，井口清障，救援井作业。

本实施例以溢油处理为例进行说明，针对溢油处理，包括机械处理法、燃烧处理法和微生物处理法等方法，此处仅以上述三种方法为例。

一、评价指标的构建

本发明从包括作业时间、方案可行性、技术成本、方案灵活性、方案风险性和人员素质对上述三种方法进行客观评价，上述六个指标符合常规突发事件应急救援方案指标，以及深水钻井井喷应急救援的特点。

评价指标说明：

1)作业时间

作业时间可以直观的反映从接到命令开始实施救援作业准备开始,一直到完成救援任务为止的完成整个过程所用的时间。作业时间的取值是当时技术条件和设备情况下的预估值。作业时间越小,则说明该方案完成的越快，作业时间越小越好，是成本型指标。

2)方案可行性

是指在现有的技术，设备，人力条件下能够完成应急救援的程度。可行性强的特征是:现场的基本情况判断准确，主要措施到位，现场方案和条件可以实施。方案可行性的取值区间为[0,1],取值越接近1，说明救援完成程度越高。显然取值越大可行性越高，是效益型指标。

3)技术成本

指完成整个救援过程所需要的费用。技术成本的取值同样是当时技术条件和设备情况下的预估值。技术成本越高说明救援过程消耗的财力越大，取值越小越好，是成本型指标。

4)方案灵活性

指该方案在救援过程中对多变的现场情况的适应程度。方案灵活性的取值区间为[0,1]。方案灵活性越接近1，说明该方案对于现场情况变化的适应能力越强，取值越大越好，是效益型指标。

5)方案风险性

在实施应急救援的过程中，所有人员可能受到生命危险的程度。方案风险性的取值范围为[0,1]，风险性取值越接近1，则说明救援过程中越危险。取值越小越好，是成本性指标。

6)人员素质

指在救援过程中，救援人员对现场情况以及救援方案的熟悉程度。人员素质的取值范围为[0,1]，人员素质越接近1表明救援人员的相关能力越强，显然取值越大越好，是效益型指标。

二、确定的该评价指标的值，并计算权重

(a)确定作业单元应急救援的3个方案及6个指标，构建原始矩阵X：

表2深水井喷原始数据

B1

B2

B3

B4

B5

B6

A1

X11

X12

X13

X14

X15

X16

A2

X21

X22

X23

X24

X25

X26

A3

X31

X32

X33

X34

X35

X36

其中:A₁、A₂、A₃分别代表方案一，方案二和方案三，B₁、B₂、B₃、B₄、B₅、B₆分别代表作业时间、方案可行性、技术成本、方案灵活性、方案风险性和人员素质。

具体到该溢油处理情境中，具体如表3所示

表3溢油处理措施

应急救援方案	作业时间时间/天	方案可行性	技术成本/万元	灵活性	风险性	人员素质
							机械处理法	24	0.83	362	0.83	0.46	0.87
燃烧法	13	0.85	237	0.76	0.62	0.84
							微生物处理	36	0.89	304	0.7	0.4	0.83

注：1、表3中三个应急救援方案只是举例说明，实际应用时应根据现场情况以及可供选择的方案选择

2、表3中数值只是为了说明计算原理和计算过程，与实际情况有差别。

3、下面的计算过程中数据和注2一样，只是说明计算过程。

即原始矩阵为：

(b)对原始矩阵进行规范化处理。

通过公式(1)计算可得：

(c)计算各指标的指标比重r_ij。

通过公式(2)计算可得：

(c)计算各指标的信息熵E_j和熵权ω_j。

通过公式(3)和公式(4)计算可得：

表4各指标的信息熵及权重

	作业时间/天	方案可行性	技术成本/万元	灵活性	风险性	人员素质
							信息熵	0.9299	0.9996	0.9867	0.9978	0.9842	0.9998
熵权	0.6879	0.0038	0.1302	0.0216	0.1547	0.0018

(d)动态组合权重

利用专家调查法获得每个评价指标的主观权重，并根据主观权重和可观权重的重要度，采用公式(5)计算组合权重。

其中α和β分别反映了主观权重ω＇_j与熵权ω_j是否重要的度量，且0≤α≤1，0≤β≤1，α+β＝1。在不同的情况下α和β的取值也有所不同：

①如果因为样本数据过少或过于繁琐导致只能采用主观权重时，此时α＝0，β＝1；

②如果因为无法获得专家的意见导致只能采用熵权时，此时α＝1，β＝0；

③如果样本数据和专家意见均具备，采用主观权重为主，熵权为辅的组合时，此时0.5≤α<1，0<β≤0.5，α+β＝1；

④如果数据和专家意见均具备，采用熵权为主，主观权重为辅的组合时，此时0<α≤0.5，0.5≤β<1，α+β＝1。

具体到溢油处理情境中，根据专家调查法获得主观权重，并确定主观权重和熵权的重要度，α＝0.3，β＝0.7，以及：

表5各指标的主观权重

	作业时间/天	方案可行性	技术成本/万元	灵活性	风险性	人员素质
							主观权重	0.25	0.25	0.1	0.1	0.15	0.15

根据公式(5)计算各个评价指标的综合权重，其结果如表6所示：

表6各指标的综合权重

	作业时间/天	方案可行性	技术成本/万元	灵活性	风险性	人员素质
							综合权重	0.4385	0.0920	0.1402	0.0818	0.1960	0.0515

三、计算与理想方案的贴近度

1)构建加权标准化矩阵Z

z_ij＝ω×y_ij (6)

根据公式(6)计算加权标准化矩阵，其结果如下：

2)选取理想方案和负理想方案

由于方案可行性、方案灵活性和人员素质是效益型指标，所以理想方案中选择最大值，负理想方案中选择最小值。

由于作业时间、技术成本、方案风险性是成本型指标，因此理想方案中选择最小值，负理想方案中选择最大值。

结合加权标准化矩阵Z可知，理想方案和负理想方案如下所示：

表7理想方案与负理想方案

	作业时间/天	方案可行性	技术成本/万元	灵活性	风险性	人员素质
							理想方案	0.1262	0.0552	0.0628	0.0512	0.0902	0.0305
负理想方案	0.3495	0.0514	0.0959	0.0432	0.1398	0.0291

3)计算各个救援方案与理想方案、负理想方案的距离

与理想方案距离S*与负理想方案的距离S-的计算公式如下：

根据公式(7)和公式(8)计算各个救援方案与理想方案、负理想方案的距离，其结果如表8所示：

表8各方案与理想方案和负理想方案的距离

	机械处理法	燃烧法	微生物处理法
				与理想方案的距离	0.1127	0.0499	0.2241
与负理想方案的距离	0.1222	0.0926	0.0521

4)计算各个方案与理想方案的贴近度

与理想方案的贴近度计算公式如下所示

根据公式(9)计算可知：

表9溢油处理措施的贴近度

	机械处理法	燃烧法	微生物处理
				贴近度	0.5203	0.6499	0.1885

有表9可知，燃烧法的贴近度大于机械处理法的贴近度大于微生物处理法的贴近度，从而，溢油处理措施，优选燃烧法，机械处理法次之，微生物处理法最后。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种深水钻井井喷失控救援方案优选方法，其特征在于，包括如下步骤：按照预设评价指标对若干预设救援方案进行评价，计算和/或评估每个评价指标的权重，根据每个评价指标的权重计算每个救援方案的每个评价指标加权后的评价指标值，根据加权后的评价指标计算每个应急方案与理想方案和负理想方案的距离并计算每个应急方案与理想方案的贴近度，选取贴近度最大的应急方案。

2.根据权利要求1所述的深水钻井井喷失控救援方案优选方法，其特征在于，所述预设评价指标包括作业时间、方案可行性、技术成本、方案灵活性、方案风险性和人员素质。

3.根据权利要求1或2任一项中所述的深水钻井井喷失控救援方案优选方法，其特征在于，计算和/或评估每个评价指标的权重包括如下步骤：计算每个评价指标的熵权，评估每个评价指标的主观权重，根据熵权和主观权重计算每个评价指标的组合权重，并将该组合权重作为每个评价指标的权重。

4.根据权利要求3所述的深水钻井井喷失控救援方案优选方法，其特征在于，计算每个评价指标的熵权包括如下步骤：构建原始矩阵，将原始矩阵进行标准化处理后计算每个评价指标的指标比重，计算每个评价指标的信息熵，并计算每个评价指标的熵权。

5.根据权利要求4所述的深水钻井井喷失控救援方案优选方法，其特征在于，还包括如下步骤：采用专家调查法获得每个评价指标的主观权重，并根据主观权重和熵权的重要度计算每个评价指标的组合权重。

6.根据权利要求5所述的深水井喷失控救援方案优选方法，其特征在于，还包括如下步骤：选取所述作业时间、技术成本和方案风险性的最小值和所述方案可行性、方案灵活性和人员素质的最大值作为理想方案。

7.根据权利要求5所述的深水井喷失控救援方案优选方法，其特征在于，还包括如下步骤：选取所述作业时间、技术成本和方案风险性的最大值和所述方案可行性、方案灵活性和人员素质的最小值作为理想方案。