油氣井完整性綜合評價方法綜述

摘要：隨著油氣井完整性逐漸推廣應用，對油氣井完整性綜合評價方法進行分析，主要包括以下8種：層次分析法及與其他方法的結合，事故樹及與其他方法的結合，主成分分析與神經網絡法結合，可拓綜合法，將其主要的評價過程進行闡述，現場應用評價方法時需要根據具體的油井完整性分析方法選用適當的評價方法。

關鍵詞：油氣井完整性，評價方法，層次分析法，事故樹

隨著石油工業的進步，油氣井完整性越來越受到現場的重視。但是如何對油氣井完整性進行分析評價，不同的學者給出了不同的方法，下面針對文獻調研，對目前評價油氣井完整性的方法進行綜述。

1 油氣井完整性概念

針對油氣井完整性的概念，不同的專業組織給出了不同的意見，包括API-65、API-RP90、NORSOK D-010、OLF井筒完整性推薦導則、哈里伯頓等，對比這些標準，得到以下油氣井完整性定義：在油氣井從設計到封井的整個生命周期中，通過采取各種技術措施來保證油氣水能夠在安全的流通通道內流動，從而保障現場的人員安全和施工安全。

2 油氣井完整性綜合評價方法

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建立層次結構：將與目標相關的元素分為三個層次：目標、準則、方案。建立的結構分為三層：上面是目標層，中間是準則層，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重要程度，即判斷矩陣，下面以4×4矩陣為例，

③進行權重計算：對所建立矩陣的求解特征向量，即是每個元素的權重，結果需要通過一致性檢驗，判斷準則為：

式中：

--一致性判斷指標;

--比例系數，與矩陣階數n有關;

--判斷矩陣的最大特征根。

2.2 層次分析法+模糊綜合評價

將層次分析法與模糊綜合評價兩者結合起來，主要的評價步驟包括：（1）收集整理與評判對象相關的評價指標集;（2）建立評語集合;（3）確定出評判矩陣;（4）使用層次分析法確定評判指標的權重向量;（5）根據一定的合成算法計算評判矩陣與評判權重的結果。

2.3 層次分析法+風險矩陣

將層次分析法與風險矩陣圖相結合，進行評價的步驟包括[2-3]：

一是通過層次分析法確定因素權重。主要步驟為：建立層次結構，建立判斷矩陣，進行權重計算。

二是按照風險=危害程度×風險發生概率構建風險矩陣。步驟主要分為：（1）確定風險概率。按照百分比的形式來描述風險發生的可能性。（2）確定風險后果。將模糊數學法和專家打分法相結合，將事故的后果分為5個等級：非常高、高、中等、低、非常低。（3）構建風險矩陣。將風險概率和風險后果相結合構建風險矩陣。

三是將兩者結合得到各因素的風險等級。結合因素的權重和風險值得到相應的風險程度及等級。

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）通過調查或分析得到造成事故的原因，可分為多個層次;（3）按照順序將事故和原因集合成事故樹;（4）通過分析事故樹來對各種事故采取預防措施。

2.5 事故樹+風險矩陣圖

將事故樹與風險矩陣圖相結合，進行評價的步驟包括[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，通過事故樹軟件計算事故發生概率。

二是通過資料調研和分析確定風險后果。

三是將事故發生概率和事故后果相結合構建風險矩陣得到事故發生的風險。

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合，進行評價的步驟包括[7]：

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

二是通過事故樹對安全屏障理論識別的因素進行分析。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據資料，分析整理基本事件的發生概率，通過下面的公式計算得到事故樹頂上事件概率：

式中：

j、s—最小割集序數;

i—基本事件序號;

k—最小割集數;

xi∈Ej—屬于第j個最小割集的第i個基本事件

2.7 主成分分析+神經網絡法

將主成分分析與神經網絡法相結合，進行評價的步驟包括[8]：

①主成分分析因素。首先使用主成分分析的方法對風險因素進行分析，得到所有因素的主成分變量;

②神經網絡法計算。將上述處理后的數據作為神經網絡輸入數據，輸出的數據主要是風險設計系數;建立BP神經網絡并進行學習，直至達到預定誤差精度;輸入樣本數據從而得到其風險設計系數。

2.8 可拓綜合評價法

可拓綜合評價法評價的步驟主要包括[9]：確立評價指標及標準;對標準進行歸一化處理;給定節域和經典域;確定指標權系數;建立因素關聯函數;確定風險等級與特征值。

3 結束語

（1）不同的標準對于油氣井完整性進行了不同的定義，通過整理得到在油氣井從設計到封井的整個生命周期中，通過采取各種技術措施來保證油氣水能夠在允許的流通通道內流動，從而保障現場的人員安全和施工安全。

（2）針對油氣井完整性的評價，目前常用的方法包括：層次分析法及與其他方法的結合，事故樹及與其他方法的結合，主成分分析與神經網絡法結合，針對不同的分析方法應選用不同的評價方法。

參考文獻：

[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價模式[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踐[J].中國石油和化工標準與質量，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踐[J].中國石油和化工標準與質量，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價指標研究[J].中國安全生產科學技術，2015，11（10）：79-84.

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

[6]宋文江. DF1-1-D4h井井筒完整性風險評估[D].西南石油大學，2019.

[7]武勝男，樊建春，張來斌.SBFT方法在深水井完整性分析中的應用[J].中國安全生產科學技術，2013，9（02）：89-96.

[8]何雨. 含硫氣井井筒完整性風險評價及軟件研究[D].西南石油大學，2018.

[9]楊陽. 生產氣井完整性評價技術研究[D].中國石油大學（華東），2018.

作者簡介：

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

基金項目：

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