石油钻探取心工程风险量化分析探讨.pdf

第5 期 一 5 7一 石油钻探取心工程风险量化分析探讨 杨德勇 华东石油钻井工程公司 ， 江苏 镇江 2 1 2 0 0 3 【 摘要]在石油勘探开发中，只有深入研究岩心，才能为即将采取的增产措施、准确计算储量、制订开发方案提供技术依 据。将石油钻探取心工程中的风险进行量化分析，对提高岩心收获率及钻探取心成功率极为重要。本文建立了取心工程风 险评价指标体系，基于蒙特卡洛模拟法对取心工程的风险进行了量化，分析计算了风险结果，具有一定的参考价值。 [ 关键词]石油钻探；取心工程；风险；量化；分析 在石 油勘探开发 中，岩心是获得的第一手 资 料 。只有深入研究岩心的状态 ，才能为即将采取 的增产措施 、准确计算储 量、制订开发方案提供 技术依据 。 目前 国内外较为成熟 的石油钻探取心 技 术主要有HP ／ HT高压／ 高温 取心 、液 力提升全 封 闭取心、胶体取 心、小井眼取心、马达取心 、 Co r e Ga r d 污染取心 、保形取 心、防卡取心等 多 种 。将石油钻探取心工程 的风险进行量化分析 ， 对提高岩心收获率及钻探取心成功率极为重要。 l 取心工程风险评价指标体系的建立 结合历史取心作业情况 以及石油钻探取心工 程的特 点，可得 出取心工程 的风险主要来 自五个 方面，分别是管理风险、地质风险、施工风 险、 工程技术风险和 自然环境风险。 1 ． 1 管理风险 管理风险是指在石油钻探取心作业过程中， 由于管理 制度及 管理 人 员 自身 的问题 出现 的风 险 。影 响石油钻探取心工程能否成功 的潜在风险 包括专业培训 、安全教育、规 章制度执行、施工 人员素质等方面。 1 ． 2地质风险 地层 是石油钻探取 心工程作业 的主要对象， 因此，钻探取心能否成功与一系列地质 因素 如 地层压力、岩性 、地层类别等等 密切相关 。另 外 ，由于地质条件具有较大的复杂性 ，一旦地质 条件 出现较大 的变化，会给石油钻探取心工程作 业造成较大的风险。 1 - 3 施 工风 险 石油钻探取心工程作业主要依靠机械施工设 备进行 ，因此，设备 的稳定性 、取心工具的实用 性及取心作业的设计情况均可成为风险因素。 1 ． 4工程技术风险 技 术风 险 是指 石 油钻 探取 心 工程 作业 中因 工程技术带来的风 险。如 目前 国内外还没有较为 成熟 的水合物取 心技术 ，若采用这一技术 ，将 风 险极大。在 取心工程作业 的风险 中，工程技术风 险具有最大的不确定性 ，主要表现在新技术 、施 工、设计、勘察的成熟程度及应用情况中。 1 ． 5自然环境风险 自然风险是客观存在的现象，包括恶 劣的现 场状况、气候环境 、自然条件等，属于不可抗 的 物理现 象或 自然力导致 的风险 。与此同时，石油 钻探取心工程作业与气象条件、大气水文状况存 在着密切 的关系 。 2基于蒙特卡洛模拟的取心工程风险量化分析 2 ． 1 风险模型指标及风险分析 在石 油 钻探 取 心工程 中 ，风 险 主要 是指 石 油钻探取心工程在作业过程 中由于某些风险事件 或不利事件所 出现的概率及不利后 果的函数 ，即 R F P ，C 。式中，C 为石油钻探取心工程在发生 不利事件后所 出现的后果，P 为风 险事件或不利事 件所出现的概率，R 为石油钻探取心工程总风险。 本文将单个风险因素的风险量化为R i P o C i{ 。其中 i 为第 i 个风险；i 为第i 个风险所对应的第i 个风险事 件或风险因素；C i i 为第i 个风险下的第j 个风险事件 作者简介 杨德勇 1 9 8 2 一，男，江苏南京人，本科，助理工 程师。从事石油钻井工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 一 ■ 故障诊断 石 油 和 化工 设备 2 o l 4 年 第1 7 卷 所造成 的风险后果，基 于层次分析法 AHP 进 行计算取值；P ij 为第i 个风险下的第J 个风险事件所 出现 的概率 ，可通过大量原始数据的收集拟 合得 出其概率分布参数和分布形式 ，目前最常用的风 险概率分布为贝塔 B e t a 分布、三角分布和正态 分布 ；Rij 为第i 个风险下的第J 个风险因素所造成 的 风险值。 以中间层地质风 险为例 ，经专家打分 的后果 严重度的判断矩阵为 l l ， l l i ／ 6 j { 通过一致性检 验 ，并用几何平均法对 上述 矩 阵进行计 算，可 以得到各 因素后果严重度的权 重 向量为 Cl 3 C 1 2 ，C1 1 0 ． 6 5 4 8 l ，0 ． 2 4 9 8 6 ， 0 ． 0 9 5 3 4 。同理 ，得到 中间层权重 C ，C ， C3 ， C2 ， C1 0 ． 0 3 0 9 8， 0 ． 0 7 6 3 3， 0 ． 1 4 8 3 6， O ． 4 5 3 6 3 ，0 ． 2 9 0 7 ；因素层权重 C 5 3 ，C 5 2 ，C 5 I 0 ． 2 6 3 6 9 ， 0 ． 0 3 2 8 6，0 ． 4 9 3 2 1 ； C4 5 ， C4 4 ， C4 3 ， C4 2 ，C4 1 0 ． 0 6 8 4 8，0 ． 1 4 1 7 6， 0 ． 2 6 3 6 9， 0． 0 3 28 6， 0． 4 9 3 21 ； C 3 5 ， C 3 4 ， C 3 3 ， C 3 2 ， C3 1 0 ． 2 4 9 8 3， 0 ． 0 3 9 7 7 ， 0 ． 0 7 2 0 6 ， 0 ． 1 4 3 9， 0 ． 4 9 4 4 4 ； C2 2 ，C2 1 0 ． 1 2 5，0 ． 8 7 5 。 2 ． 2蒙特卡洛模拟法 在工程项 目风险量化分析 中，广泛应用蒙特 卡洛模拟分析，它对 工程项 目中的不确定性变量 用计算机进行模拟 ，其基础是建 立在 一定的工程 风险计算模型之上，得到计算结 果，以此作 为 目 标求近似解 。石油钻探取心工程 风险采 用蒙特 卡 洛模拟法量化 的步骤如下 第l 步 ，建立取心工程风险分析的数学模型。 第2 步，确定各随机变量 的分布类型和统计参 数 。 第3 步 ，确定满 足精度要 求 的最 小模拟 次数 N 。 第4 步 ，代入风险计算的数学模 型进行模拟计 算。 第5 步，通过足够次数的模拟计算得到不同风 险值概率分布 的样本。 3 计算结果与分析 以国 内某次石 油钻探 取心工程 为例 。由于历 史数据不足 ，取心资料较少 ，本次计算采用三角 分布来计算各风险发生 的可能性 。以地质风险计 算为例 ，3个风险因素 井壁稳定性、二氧化碳气 侵 、地层岩性发生的可能性分布如 图1 所示。 硌 I J； ， }K i j n ； ． x j 腿船 发 耄 滟搏 越蹬 能 牲 图1 地质风险因素层各风险发生可能性分布 求 地质风险在保证误差 的情况下开展一系列 抽样计算，风险总值计算公式如下 5 R ’ ∑尸 1 ‘ ’ 式中R 为风险总值的第 毛次抽样计算的 样本值 ；P ‘ 为中间层第i 个风险发生可能性的第 毛 次抽样值 ；C‘ i 为 中间层第i 个风险发生后果严重度 { 1 ’ “ 3 t 、 n 城鼢 发 生 t 磅能棒 的第 毛次抽样值 。 同理 ，可 以计 算 出其 他风 险 的样 本值 ，如 管理风 险样本 、施工风险样本 、工程技术风险样 本、 自然环境风 险样本 ，统计分析这些样本 ，可 得到各风 险的风 险指标 ，其抽样次数 、最小值 、 变异 系数 、中位数 、标准差 、最大值、均值列于 表 1 中。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第5 期 杨德勇 石油钻探取心工程风险量化分析探讨 一 5 9 表1 1 0 0 0 次模拟取心工程风险指标汇总 各风 险指标 管理风险 施工风 险 工程技术风险 自然环境风险 地质 风险 总风险 抽样次数 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 l 0 0 0 1 0 0 0 最 小值 0 ． 1 4 9 8 0 ． 2 6 9 2 0 ． 2 5 6 6 O ． 1 4 0 8 0 ． 2 7 2 2 0 ． 2 2 5 O 变异系数 0 ． 0 5 6 8 0 ． 0 4 2 9 0 ． 0 5 0 3 0 ． 0 4 6 6 0 ． 0 6 8 6 0 ． O 2 7 7 中位数 0 ． 1 9 1 2 0 ． 3 0 5 6 0 ． 2 9 7 1 0 ． 1 6 5 2 0 ． 3 4 7 l 0 ． 2 4 7 l 标准差 0 ． O l 0 7 O ． O 1 3 2 O ． 0 1 4 8 0 ． 0 0 7 6 0 ． 0 2 3 4 0 ． 0 0 6 8 最 大值 0 ． 2 2 4 0 0 ． 3 5 2 5 0 ． 3 2 7 2 O ． 1 7 9 9 O ． 4 1 7 7 0 ． 2 6 8 9 均值 0 ． 1 8 8 2 0 ． 3 0 7 5 0 ． 2 9 3 7 O ． 1 6 2 1 0 ． 3 4 0 5 0 ． 2 4 5 7 4结束语 通 过对 上述 数 据 的分析 可 知 ，在 该次 石油 钻探取心工程作业 中，现场工况、取心工具 的性 能 、取心 作业 气候 状况 、井 壁稳 定性 等风 险较 大，应采用相关技术措施 ，加 以重点防范。 ◆参考文献 [ 1 】 高建伟． 基于蒙特卡罗仿真法的研究型项目风险量化分析 技术[ J ] ． 科技导报 ，2 0 1 2 ，2 3 1 3 l l l 一 1 1 4 ． [ 2 ] 连志龙，赵庆，霍宗强，李黔． 井下风险管理系统设计及 应用【 J ] ． 石油钻采工艺，2 0 1 1 ，2 1 2 1 2 0 ． 1 2 4 ． [ 3 ] 赵俊平，马俐． 海外石油钻井工程项目风险的综合评价[ J 】 ． 能源技术与管理 ，2 0 1 0 ，1 7 3 1 4 3 ． 1 4 6 ． [ 4 ] 王智锋，许俊 良． 深海天然气水合物钻探取心的难点与对 策[ J ] ． 石油钻采工艺，2 0 0 9 ，2 0 4 1 6 7 1 7 0 ． [ 5 ]段玉波，刘建辉，李凉． 基于蒙特卡罗模拟法在变电站 风险评估中的研究[ J ] ． 科学技术与工程，2 0 0 7 ，2 1 2 2 1 3 3 1 3 6． 啜璇B 馘 u烈 l 鹘 咽 墨鞭蘩 、 “ 娩 善 i 薯 | 豫 l 强 上接 6 1 页 作介质，并应制定可靠的监护和抢 险措施 ，压力 容器操作人员必须持证上 岗。 ◆参考文献 【 1 】 T S G R 7 0 0 1 2 0 1 3 ，压力容器定期检验规则[ S ] ． [ 2 ]2 T S G R 0 0 0 4 2 0 0 9 ，固定式压力容器安全技术监察规程[ S 】 [ 3 】 J B 厂 r 4 7 3 0 - 2 0 0 5 ，承压设备无损探伤检测[ S ] ． 【 4 】 韦保． 石化企业大检修如何配合压力容器定检[ J 】 ． 广州化 工 ，2 0 1 3 ，4 1 6 2 1 2 ． [ 5 ] 韦保． 压力容器定检[ ．J ] ． 辽宁化工 ，2 0 1 3 ，4 2 5 5 3 9 ． 小知识 用 “ 粘 “ 还是“ 黏“ “ 黏 ”、 “ 粘 ”二字 自古有之。 “ 粘 ”字产生出 z h a n 的读音后，因其偏旁 “ 米 ”在书写上较之 “ 黍 ”便利 ，因而逐渐广为应用。 1 9 5 5 年1 2 月2 2 日， 关于发布第一批异体字整理表的联合通知中，将 “ 黏 ” n i a n 视为 “ 粘”的 异体字，予以停止使用。 由于 “ 粘”字有两个读音 ，且义项上有较密切 的联系，在 日常应用中经常读混 ，所 以一些辞典并未 将 “ 黏 ”当作异体字对待。如商务印书馆 1 9 7 8 年1 2 月版 的 现代汉语词典等 。 因长期存在争论，全国科技名词委组织专家就这两个 易混字进行了多次专题讨论。规范意见为正 式出版物表达 “ 黏” n i a n 的概念时，恢复使用 “ 黏 ”字，如黏度 、黏合、黏膜、黏土、黏米 、黏液、 黏胶、黏弹性、黏塑性 、黏均分子量 ；在表述 “ 粘 ” z h a n 的概念时，使用 “ 粘 ” z h 0 n 字 ，如粘 贴、粘连。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m