顏麗敏

(中國石化青島安全工程研究院，山東青島 266071)

0 引言

鉆井作業(yè)是石油勘探、開發(fā)的一個重要工序，作業(yè)環(huán)境惡劣，工作強度大，作業(yè)人員專業(yè)能力參差不齊，設(shè)備設(shè)施存在缺陷等一系列因素，易誘使事故：事故類型主要有鉆具斷落、卡鉆、嚴重井塌、鉆頭落井和井噴等；因井噴泄漏出的物質(zhì)成分不同，有可能產(chǎn)生有硫化氫中毒、火災(zāi)爆炸等次生事故，造成人員傷亡、財產(chǎn)損失。

風險評價[1-3]的種類繁多，李歡等人采用模糊層次分析方法對頁巖氣鉆井井噴事故進行風險評價；艾志久等運用模糊評判方法進行漏安全評價的研究；劉建華等應(yīng)用灰色評價方法對院壩企業(yè)的井漏風險進行評價研究等，但這些方法都存在一定的局限性，如模糊層次分析方法主觀影響較大，且無法明確各評價對象之間的關(guān)系；灰色關(guān)聯(lián)評價方法主管因素影響很大。

基于熵權(quán)可拓理論[4-10]被引入到鉆井作業(yè)安全風險評價中，可以通過形式化的模型對事物拓展的可能性進行高效評價，同時可以建立評價對象之間的關(guān)聯(lián)，可以將定量指標和定性指標有機結(jié)合起來，是一種客觀的的評價方法。

1 鉆井作業(yè)風險評價指標體系的建立

鉆井作業(yè)是一項多工種、多專業(yè)、多環(huán)節(jié)配合的野外作業(yè)，評價指標體系的恰當構(gòu)建是風險評價的基礎(chǔ)，本文結(jié)合現(xiàn)場的安全管理狀況、相關(guān)技術(shù)人員、專家的意見和現(xiàn)有的研究結(jié)果，根據(jù)系統(tǒng)性、科學(xué)性、定量與定性及動態(tài)性原則，從人為因素、物的因素、環(huán)境因素及管理因素構(gòu)建鉆井作業(yè)風險評價指標體系，見表1。

2 基于可拓理論的鉆井作業(yè)安全預(yù)警模型

可拓理論研究的對象是客觀世界中的矛盾問題，將基本理論、可拓集理論和可拓邏輯集合結(jié)合起來，采用形式化的模型研究事物拓展的可能性和開拓創(chuàng)新的方法和規(guī)律，同時也從定性和定量兩個角度去研究解決矛盾的方法和規(guī)律。本文在建立鉆井作業(yè)風險評價指標體系的基礎(chǔ)上，引入可拓學(xué)理論，從而建立風險評價模型。

表1 鉆井作業(yè)安全預(yù)警指標體系

2.1 風險評價指標的經(jīng)典域和節(jié)域的確定

2.1.1風險等級的確定

根據(jù)鉆井作業(yè)相關(guān)的安全法律法規(guī)、日常現(xiàn)場安全管理積累的數(shù)據(jù)及專家的經(jīng)驗將每個指標的最終風險類別分為四級——高風險、較高風險、中等風險、低風險，即N為風險等級域，則{RJ,j=1,2,3,…n}。

2.1.2經(jīng)典域和節(jié)域的確定

根據(jù)

式中:m——每個一級指標下的二級指標個數(shù)；

ui——體系第i個一級指標；

uip(p=1,2,…,m)——ui下第p個二級指標；

Vjp=(ajp,bjp)——指標uip關(guān)于Rj的取值范圍；

Pj(ui)——ui的經(jīng)典域。

式中:VNp=(aNp,bNp)——指標uip關(guān)于N的取值范圍；

PN(ui)——ui的節(jié)域。

則對于ui，其待評物元可表示為：

式中:vim——uim關(guān)于N的量值，即專家的打分。

2.1.3各指標關(guān)聯(lián)函數(shù)的確定

其中：

2.2 運用熵權(quán)法計算各指標權(quán)重

熵權(quán)法是一種客觀權(quán)重賦權(quán)方法，在計算過程中，熵權(quán)法根據(jù)各指標的變異程度，利用信息熵計算出各指標的熵權(quán)，在通過熵權(quán)對各指標的權(quán)重進行修正，從而得出較為客觀的指標權(quán)重。

本文根據(jù)鉆井作業(yè)預(yù)警各指標的關(guān)聯(lián)函數(shù)值kj(uip)構(gòu)建權(quán)重判斷矩陣K=kj(uip)(j=1,2,3,…n;p=1,2,…,m)。

則各評價指標權(quán)重的過程為：

a)計算第p指標下第j個項目的指標值比重fjp：

b)計算第p個指標的熵值Ei,p：

c)計算第p個指標的熵權(quán)ωi,p：

2.3 多級可拓評價

2.3.1一級可拓評價

一級可拓評價的計算方法是評價指標的二級指標的權(quán)重乘以二級指標對針對風險等級的關(guān)聯(lián)度矩陣：

2.3.2二級可拓評價

二級可拓評價的計算方法是鉆井作業(yè)評價指標的一級指標的權(quán)重乘以一級指標對針對風險等級的關(guān)聯(lián)度矩陣：

式中：t——鉆井作業(yè)風險評價一級指標個數(shù)。

2.4 風險等級確定

若Kj=max{Kj(N),j=1,2,3,4}，則判斷待評對象所屬的風險級別為j。

3 算例分析

以某鉆井公司一次鉆井作業(yè)為例，利用可拓理論法對其進行風險評價，根據(jù)《鉆井安全評價標準》、《鉆井作業(yè)安全規(guī)程》等相關(guān)制度以及現(xiàn)場長期從事安全風險評價研究的專家和現(xiàn)場人員的意見，將鉆井作業(yè)風險等級劃分為四個等級：高風險、較高風險、一般風險、低風險，采用百分制，各自的得分區(qū)間分別為[0,70)，[70,80)，[80,90)，[90,100]。

3.1 風險評價指標的經(jīng)典域和節(jié)域

以風險因素——人的因素及其風險為例計算其關(guān)聯(lián)度，其他指標的關(guān)聯(lián)度類推。

a)對于影響鉆井作業(yè)風險人的因素的二級經(jīng)典域為：

b)對于影響鉆井作業(yè)風險人的因素的二級節(jié)域分別為：

c)根據(jù)《鉆井安全評價標準》、《鉆井作業(yè)安全規(guī)程》等相關(guān)制度，結(jié)合現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，選取專家的對各項指標的打分，確定待評物元的分值，其中對人的因素的二級指標專家的打分如下：

d)關(guān)聯(lián)度計算公式：

ρ(v12,v1)=-4ρ(v12,v2)=4

ρ(v12,v3)=14ρ(v12,v4)=24ρ(v12,vR)=-34;

ρ(v13,v1)=-5ρ(v13,v2)=5

ρ(v13,v3)=15ρ(v13,v4)=25

ρ(v13,vR)=-35;

ρ(v14,v1)=1ρ(v14,v2)=-3

ρ(v14,v3)=7ρ(v14,v4)=17ρ(v14,vR)=-27

ρ(v15,v1)=13ρ(v15,v2)=3

ρ(v15,v3)=-3ρ(v15,v4)=7

ρ(v15,vR)=-17

則其關(guān)聯(lián)度分別為：

即鉆井作業(yè)人的因素下二級指標關(guān)于風險等級的關(guān)聯(lián)度：

3.2 運用熵權(quán)法計算各指標權(quán)重

a)鉆井作業(yè)人的因素u1比重f(u1)：

b)人的因素u1熵值E(u1)：

E(u1)=

(0.970 1 0.978 0 0.975 4 0.982 5 0.971 0)

c)人的因素u1熵權(quán)ω(u1)：

ω(u1)=

(0.243 2 0.179 0 0.200 1 0.141 8 0.235 9)

3.3 多級可拓評價

鉆井作業(yè)風險評價人的因素對于各風險等級的加權(quán)關(guān)聯(lián)度計算方法如下：

即得到人員因素的加權(quán)關(guān)聯(lián)度為(-0.001 4 -0.110 2 -0.171 9 -0.385 3)。同理可得物的因素u2、管理因素u3、環(huán)境因素u4及整個項目u的對于各風險等級的加權(quán)關(guān)聯(lián)度，并根據(jù)Kj=max{Kj(N),j=1,2,3,4}，判斷該鉆井作業(yè)風險級別及各個影響因素的風險級別，計算結(jié)果如表2。

表2 鉆井作業(yè)風險級別計算結(jié)果

3.4 風險等級確定及結(jié)果分析

a)該鉆井作業(yè)安全等級為較高風險。通過人的因素、物的因素、管理因素、環(huán)境因素一級指標的一級可拓評價可知，人員因素風險及環(huán)境因素是低風險，人員因素及管理因素是一般風險因素。

b)同時根據(jù)鉆井作業(yè)中人的因素單項指標中，違章作業(yè)率u11、違章指揮率u12、違反勞動紀律率u13風險級別是高風險，不安全裝束率u14風險級別是較高風險，身心健康狀況u15風險級別是一般風險。所以相關(guān)安全管理部門對人員的管理應(yīng)先加大對違章作業(yè)率u11、違章指揮率u12、違反勞動紀律率u13管理，其次是安全裝束，最后是員工的的身心健康，針對不同的風險采取不同的措施使u11、u12、u133個高風險人員因素評價指標逐漸降低到低風險；針對u14，加強對作業(yè)人員的安全培訓(xùn)，使作業(yè)人員意識到作業(yè)中的不安全裝束容易產(chǎn)生的后果，并嚴格按照要求穿戴個體勞動防護用品，監(jiān)護人員加強對現(xiàn)場的監(jiān)護；針對身心健康，加強與員工的溝通，及時了解員工的身心狀況，杜絕現(xiàn)場作業(yè)人員帶“病”上崗。

4 結(jié)論

a)利用熵權(quán)法計算各評價指標的熵權(quán)值，并對各指標的權(quán)重進行修訂，避免了主觀因素的影響，簡化了計算。同時將可拓理論與熵權(quán)法結(jié)合起來，明確了各評價對象的關(guān)聯(lián)，充分發(fā)揮了量化評價的特點，為最終得到客觀、準確的評價結(jié)果提供了重要的理論支撐。

b)將熵權(quán)法和可拓理論結(jié)合，對某鉆井公司一次鉆井作業(yè)進行風險評價，其結(jié)果與實際相符，驗證了選用可拓理論和熵權(quán)對鉆井作業(yè)進行風險評價的可行性。

c)用基于可拓理論和熵權(quán)的鉆井作業(yè)風險評價，雖然和模糊層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)法相比有一定的進步性，但也存在一定的局限，例如，鉆井作業(yè)涉及的風險評價指標根據(jù)作業(yè)環(huán)境不同，指標的上、限值取值在一定程度上存在主觀性，所以還需以后深入研究。