1、鉆井風險評價方法及模型建立隨著油氣勘探開發的縱深發展，鉆井條件和地質條件越來越復雜，定向井、水平井、復雜結構井和大位移井等新型鉆井有了很大的發展，在市場經濟環境下，人們更加注重經濟效益，鉆井承包商和鉆井隊希望用更加快捷的方式預測鉆井成本和掌握投資額，從而進行投標，風險評價越來越引起人們的極大關注。由于主客觀因素的影響，現場鉆井事故時有發生，風險問題依然存在，始終是生產發展的一大障礙。所以風險評價勢在必行。3.1 風險及風險評價的步驟 評價鉆井經濟效益的基本依據是是否獲益。當鉆井計劃中的鉆井經費超過所擁有的資金時，評價鉆井計劃還有其它的作用，主要是資本投資總額和風險。不管所鉆的井是野貓井還是21

2、世紀的開發井，風險都是不可避免的。事實上，隨著經濟技術的突飛猛進，鉆井變的越來越復雜，在原有基礎上鉆井費用比過去幾年已高出許多。 風險及鉆井風險的概念什么是風險？何為風險分析？在市場經濟社會里，所有項目都毫無疑問面臨著競爭局面，鉆井也同樣如此。對于項目業主來說，為了使自己在競爭中處于優勢地位，就應當時常了解競爭形勢，分析自己在市場中處于何種地位。評價是以項目或方案的技術系統為對象，目的是從眾多的技術方案中選擇一個與技術環境相適應的最佳方案，或提出方案改進建議，為決策提供依據。由于客觀條件和有關因素的變動和主觀預測能力的局限，項目的實施結果（投資效果和經濟效果、技術效果等）不一定符合人們原有的預

3、測和估計，這種現象稱為不確定性或風險。例如，在某構造，打直井和水平井這兩種不同的井身結構，或者用單井和叢式、大斜度井，直井和單井技術上比較容易，無風險，但經濟效益差，而水平井和叢式、大斜度井技術難度大，存在一定的風險，但可能獲得更高的效益；在某海洋（近海油氣田），用海洋直井、單井生產井和海洋陸采的大位移井對比，同樣直井和單井技術上比較容易實現，且無風險，但是經濟效益就比較差；BP公司80年代在中國黃海、南海鉆了許多井，但因為地質情況欠明，基本上打的都是干井，這就是比較典型風險投資。這類風險投資國內外不少見；鉆水平井常有兩種不確定性，一是由于地質資料不夠或者對于地質條件認識不夠清楚而導致的油氣層

4、位置不確定；二是由于井身軌跡設計與實際井身軌跡的差異，導致的井身軌跡空間位置尤其是標準井身軌跡的若干靶點的不確定性。這兩個不確定性的大小和影響因素等決定了風險的存在和大小。風險存在的客觀性無論是自然界的物質運動，或是社會發展的規律，都是由事物的內部因素決定的，即由超越于人們主觀意識所存在的客觀規律所決定的。因此風險是獨立于人的意識之外的客觀存在，它不以人的意志為轉移，人們無論愿意接受與否，都無法消除它，而只能在有限的空間和時間內改變風險存在和發生的條件，降低其發生的頻率或減少損失程度。因此我們在進行項目研究和設計時應該進行風險預測，從而減少風險事件的發生和虧損的可能性。風險與效益是直接共生的，

5、人們可以根據對風險的認識來選擇適當的手段實現其效益。工程的風險定義為生命與財產損失或損失的概率。風險評價與可靠性有著密切聯系，后者側重于系統、設備或工藝過程發生各種失效概率的研究，前者側重于研究過程或設備失效后，對整個系統的危害以及系統失效后對生命財產的影響，公眾對各種風險承受能力也是風險評價的一個范疇。可見，研究風險評價的重要意義主要在于能為改善系統設計、評價系統的安全性以及進行社會風險立法提供依據。 鉆井風險評價的過程在石油行業中投資成本、生產預測等因素最終收益是貨幣價值，投資者應尋求對投資不利的情況進行預防措施，轉移風險。鉆井風險評價應首先辨認風險和估計潛在事故發生的可能性和程度、風險的

6、可能性及其結果對鉆井人員、公司的財產以及環境有巨大的反作用，其次進行目標和約束歸類，建模，補缺項分析，敏感性分析以及決策，最后進行風險決策和分析管理。風險評價就是研究不確定性因素對項目投資影響的定量分析方法。風險分析和評價有助于識別每個項目內部潛在的風險，可以獲得一些有用的關于意外事故的情況，更可以對風險加以控制，而不至于對風險引起的危機措手不及。風險評價是一個完整的風險管理過程，對于鉆井工程師來說是非常必要的。在鉆井計劃中進行鉆井風險評價可得到風險原因結果的詳細報道，可能發生的情況，讓鉆井工程師關注那些可能產生巨大損壞的風險，而不是根據直覺來判斷。風險評價包括以下幾個過程：考慮不確定性的客觀

7、存在，列出風險清單（如表3.1）：該工作包括首先要辨認所發現或推測的因素是否存在不確定性，如果是確定無疑的，則無所謂風險。眾所周知的結果不會構成風險。其次確認這種不確定性是客觀存在的，而不是憑空想象的，根據初步風險清單中列出的各種重要的風險來源，推測其相關聯的各種合理的可能性，包括贏利和損失、人身傷害、自然災害、時間和成本。辨識風險事件可能導致的最大損失：該工作主要是調查研究風險清單，然后對風險等級化，這要根據實際或自己的習慣對風險進行分級，一般是分成5個或10個等級的；建立風險模型，計算風險，通過計算可以得出多個風險因素的風險權重值和風險率；提出風險防護措施；對風險事故變化的可能性和結果進行

8、估計。絕大多數情況下，風險并非顯而易見，不容易辨識和預測，至少不容易準確地預測。風險通常具有隱蔽性，因此辨識和衡量風險尤為重要。實踐中人們常說的風險有三種：第一種是的確會發生的風險，即無論如何都不可避免地要發生，稱為真風險；第二種是潛伏的風險；第三種是想象中的風險，即假風險。 鉆井風險層次結構風險包括許多，其中有經濟風險，技術風險，生產風險，市場風險，因此風險的來源也就多種多樣。但對于鉆井而言主要是環境（地質條件、氣象條件）風險、技術風險和生產風險。通過調查分析，鉆井風險系由原油價格、生產風險、潛在特殊作業費、操作費用、鉆井風險、費用風險和后勤保障風險及環境惡劣和意外環境等幾個因素，如圖3.1

9、。3.2 層次分析法（APH）評價鉆井風險層次分析法是美國匹茲堡大學著名運籌學家tty于70年代提出的。這種方法把復雜問題中的各種因素通過劃分為互相聯系的有序層次，使之條理化，并把數據、專家意見和分析者的主客觀判斷直接而有效地結合起來，就每一層次的相對重要性給予定量表示。然后利用數學方法確定表達每一層次全部要素的相對重要權值。層次分析法就是將半定性、半定量問題轉化為定量計算的行之有效的方法，可以使人們的思維過程層次化，逐層比較多種關聯因素，為分析、預測、決策或控制事物的發展提供定量的依據。 層次分析法評價原理層次分析法的基本步驟：建立層次結構模型，即確定目標和評價因素集：將問題所包含的因素分層

10、，可以劃分為最高層、中間層、最底層。最高層表示解決問題的目的，中間層為實現總目標而采取的措施、方案和政策，最高層是解決問題的各種措施、政策和方案等。構造判斷矩陣：以表示目標，令分別表示指標對風險值“貢獻”的大小，表示指標與指標比較的相對重要程度，則，故由可得到判斷矩陣 （3.1）然后認真選擇對口專家進行專家咨詢，希望第位專家能給出自己的判斷值。最終判斷矩陣的元素為，這里表示專家個數。計算權重平方和法（最小二乘法）設為個指標權重的列向量，值通過求解如下規劃模型確定： 其中必須滿足 （3.3）通過對上述規劃模型進行變換，獲得通過求解方程組確定權向量，解方程組 （3.4）其中 ，由于上述方程組有個變

11、量，個獨立方程，故解向量不僅存在且唯一。 Satty的最大特征向量法設為權向量，為判斷矩陣的最大特征值，則通過求解方程 （3.5）獲得權向量。即權向量是判斷矩陣的最大特征值所對應的特征向量。幾何平均法令，則 （3.6）即為權向量。通過以上三種方法對構成的判斷矩陣進行計算，并將計算結果求平均值可得。評價值的獲得總目標的評價值 （3.7）其中表示的權重，表示的權重，表示中的個數，表示中第個的指標值，且。層次分析法評價指標體系的建立(1)明確目的，確定系統評價指標體系首先建立鉆井風險層次圖，共分為三層：a.最高層為目標（A）層：確定風險；b.中間層為準則（C）層：風險的各項條件；c. 最底層為方案（

12、D）層：風險因素。其中目標層和中間層兩者之間有“或”的邏輯關系，而原油價格、生產風險、潛在特殊作業費、操作費用、鉆井風險、費用風險和后勤保障風險確與鉆井風險有關，即有油層位置、含水層、縱向滲透率、相對滲透率、中靶能力、井壁穩定性、完井風險、井眼穩定性、扭矩和摩阻、鉆井液性能、井眼凈化、下套管、油基鉆井液、循環洗井、鉆屑處理、環境風險、鉆機更新和鉆機失效等18個因素。而中間層與最底層之間也有“或”三邏輯關系。實際上自然形成二級遞階層次關系(如圖3.1所示)。 (2)確定準則層對目標層的權重a.構造比較矩陣。由上面分析知，確定鉆井風險的主要依據是七項條件，那么我們應該確定這七項條件對目標層的影響程

13、度，故需對這七項條件排序。一般以表示目標，表示對的相對重要性數值（ =1，2，7）， 的取值依表3.2進行。 這里的取值通常由專家根據實踐經驗來評定，根據上述得到判斷矩陣， （3.8）稱為判斷矩陣。不過我們也可以認為與具有同等重要性。b.計算評價因素重要性排序根據判斷矩陣，求出最大特征根所對應的特征向量，所求特征向量即為評價因素重要性排序，也就是權數分配。這里利用方根法來進行權數分配。.計算判斷矩陣每一行元素的乘積， （3.9）.計算的7次方根， （3.10）.對向量作歸一化處理，即 （3.11）則即為所求特征向量。.計算判斷矩陣的最大特征根 (3.12)式中表示向量的第個元素，其中 (3.1

14、3)c.檢驗：以上得到的特征向量即為所求權數，那么權數的分配是否合理，這需要對判斷矩陣進行一致性檢驗，檢驗使用公式，其中稱為判斷矩陣的隨機一致性比率；稱為判斷矩陣的一般一致性指標，它由式給出；稱為判斷矩陣的平均隨機一致性指標，對于19階判斷矩陣，值列于如表3.3所示，當 0.10時，認為判斷矩陣具有滿意的一致性，說明權數分配合理，否則需要調整判斷矩陣，直到取得滿意的一致性為止。 d.如果取得滿意的一致性，然后根據權重值大小排序。首先確定準則層對目標層的權重這里我們假設鉆井風險七項條件對目標層的影響程度如圖3.1排列的，且任意想象的影響程度之差可以認為基本相等，因此不妨確定比較矩陣是一個7階正互反矩陣。 (3.14)由此可以計算出最大的特征值：。相應的特征向量為（0.354284，0.239927，0.158655，0.103624，0.0675646，0.447693，0.0311746），即為準則層對目標層的權重。由于比較矩陣的階數為7，其平均隨機一致指標為1.36，0.0325883，于是一致性比例指標為0.0239620.1，因此矩陣的一致性是可以接受的，即矩陣