折衷型模糊多屬性決策方法在頁巖氣開發(fā)中的應用

姜寶勝　吳飛　郭坤　龔佃選

摘要：為了建立頁巖氣目標優(yōu)選體系，采用了折衷型模糊多屬性決策模型進行研究。根據頁巖氣自身的性質及開發(fā)條件提取了14個指標，并運用層次分析法確定權重。將指標數據用三角形模糊數來表達，構建模糊決策矩陣。之后計算評價單元與模糊正負理想之間的距離，計算隸屬度來進行模糊優(yōu)選決策。最后以實際區(qū)域進行驗證，結果與實際情況相符。

關鍵詞：頁巖氣資源；層次分析；折衷型模糊多屬性決策；資源勘探；模糊決策矩陣 文獻標識碼：A

中圖分類號：TE3 文章編號：1009-2374（2017）01-0157-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.076

隨著石油天然氣能源的大量消耗，頁巖氣的勘探價值受到廣泛的關注。國內一些學者對頁巖氣資源做了不同程度的評價，建立的頁巖氣評價參數標準及開發(fā)選區(qū)體系也不盡相同。任壘等（2012）在參考北美海相頁巖氣評價標準的基礎上，結合下侏羅統(tǒng)陸相頁巖成藏特點，通過建立模糊綜合評判模型對四川盆地下侏羅統(tǒng)陸相頁巖氣進行綜合評價。康園園等（2013）通過模糊數學方法對目標區(qū)進行綜合評價。王世謙等（2013）對影響頁巖氣藏規(guī)模和產能大小的關鍵評價參數及其取值標準進行了探討。李武廣等（2013）在綜合考慮地質條件、經濟效益、環(huán)境影響等多方面影響因素的前提下，通過專家評議和層次分析相結合的方法確定評價指標的權重，利用模糊優(yōu)化法對這些有利區(qū)進行綜合評價。本文在總結借鑒前人的研究成果的基礎上結合我國頁巖氣勘探情況，采用折衷型模糊多屬性決策方法進行評價，為頁巖氣開發(fā)評價提供新的解決途徑。

1 參數與權重的確定

李武廣等結合國內外頁巖氣開發(fā)經驗和頁巖氣自身的性質，將指標參數劃分為資源地質條件和開發(fā)利用條件。資源地質條件包括資源豐度A1、有效厚度A2、有機質豐度A3、滲透率A4、吸附量A5、埋藏深度A6、原地應力A7、成熟度A8這8個不同的參數；根據開發(fā)條件包括裂縫發(fā)育程A9、水文條件A10、構造條件A11、市場需求A12、地形條件A13、基礎設施A14這6個技術條件。并通過層次分析法確定權重見表1：

2 基于折衷型模糊決策的評價選區(qū)決策

2.1 折衷型模糊決策的基本原理

從原始的樣本數據出發(fā)，先虛擬模糊正理想和模糊負理想，其中模糊正理想是由每一個指標中模糊指標值的極大值構成；模糊負理想是由每一個指標中模糊指標值的極小值構成。然后計算各備選對象與模糊正理想和模糊負理想之間的距離。在此基礎上，再計算各備選對象屬于模糊正理想的隸屬度，其方案優(yōu)選的原則是，隸屬度越大，該方案越理想。

2.2 折衷型模糊決策的基本步驟

Step1：指標數據的三角形模糊數表達。

設a是一個具體的精確數，由三角模糊數的定義，則a表示成三角模糊數的形式為：

當所有的屬性指標全部化為三角模糊數后，設此時得到的模糊指標矩陣為。

Step2：模糊指標矩陣F歸一化處理。

一般地，設有N個評價對象，對于第個評價指標而言，在F中對應有N個模糊指標值，記為。歸一化后的模糊指標矩陣表示為。

Step3：構造模糊決策矩陣。

將歸一化后的模糊指標矩陣R進行加權處理可得到模糊決策矩陣，這里我們采用普通的加權方式，即若，則：

Step4：確定模糊正理想M +與模糊負理想M -。

設：

，

是模糊決策矩陣D中第j列的模糊指標值所對應的模糊極大值；是模糊決策矩陣D中第j列的模糊指標值所對應的模糊極小值。

Step5：確定評價對象 j與模糊正理想M +之間的距離。

Step6：確定評價對象i與模糊正理想M -之間的距離。

Step7：模糊優(yōu)選決策。

設評價對象以隸屬度從屬于模糊正理想，則：

顯然，若與越接近，則越接近于1。按隸屬度從大到小進行排序。越大，表示評價對象越優(yōu)。最后按隸屬度的排序結果確定評價對象的優(yōu)劣。

3 實例分析

川南、川東、渝東南、黔北、鄂西等上揚子地區(qū)是我國頁巖氣主要遠景區(qū)之一，收集了這些氣藏區(qū)塊的上述14方面的指標數據（表2）。

根據以上折衷型模糊多屬性決策方法原理，利用表2中的數據，可以到三角模糊矩陣見表3。

使用MATLAB對折衷型模糊多屬性決策方法原理進行編寫程序。經過計算，可以得到頁巖氣各選區(qū)的隸屬度見圖1：

4 結果分析

隸屬度越大，評價對象越優(yōu)。這10個區(qū)塊綜合評價值從好到差依次是2區(qū)、1區(qū)、8區(qū)、3區(qū)、6區(qū)、7區(qū)、5區(qū)、4區(qū)、10區(qū)、和9區(qū)。結論與中各個區(qū)塊的實際情況相符。2區(qū)、1區(qū)已達到工業(yè)氣流，3區(qū)實現(xiàn)了小規(guī)模開發(fā)，并且是具有潛力的大型頁巖氣田。實踐證明折衷型模糊多屬性決策方法在頁巖氣開發(fā)評價中的應用是可行的，具有一定的合理性，可以為以后的頁巖氣開發(fā)評價提供依據。

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項目基金：國家自然科學基金項目（No.11301120，No.11601151），河北省自然基金項目（No.A2015209189），河北省青年拔尖人才支持項目。

（責任編輯：秦遜玉）