四川現代職業(yè)學院

模糊數學模型用于遼河油田的水質評價*

張琳四川現代職業(yè)學院

隨著石油的開采，水資源污染越來越嚴重，油田開發(fā)水資源是否合格，油田生活區(qū)水質的好壞直接影響著人們身體健康，因此對油田水資源進行模糊數學綜合評價，以及劃分水質等級顯得十分重要。利用模糊綜合評價模型，將影響指標與油田水質評價等級建立隸屬度矩陣，計算出油田水質評價的系統(tǒng)安全等級系數，判定級別。盤125號油田區(qū)水質對Ⅰ等級隸屬度為0.21，Ⅱ等級為0.46，Ⅲ等級為0.23，Ⅳ等級為0.10，Ⅴ等級為0，主要表現為Ⅱ等級，這是因為硝酸鹽氮（0.04mg/L）超低，鐵（1.79mg/L）太低導致。根據該評價結果可以有針對性地采取相應改善措施，提高水質質量。

水質；遼河油田；評價等級；模糊綜合評價

目前很多地區(qū)水質都或多或少地出現了污染的現象，水資源是人類最重要的資源之一，直接關系到人們的身體健康，然而，在油氣田生活區(qū)，水資源的污染尤其突出，如何有效地解決水資源污染的問題具有重要意義。就現有形勢，首先要對目前油氣田生活區(qū)水質進行精細的綜合評價，分清楚各區(qū)域水質情況，從而更好地為后續(xù)改善水質提供依據。

1 油田水質評價的重要性

隨著石油的開采，水資源污染越來越嚴重，油田開發(fā)水資源是否合格，油田生活區(qū)水質的好壞直接影響著人們身體健康，因此對油田水資源進行模糊數學綜合評價，以及劃分水質等級顯得十分重要。下面主要以遼河油田水質進行綜合評價。

隨著油田的開發(fā)，遼河油田通過各種方法對水資源進行了多次的評價，在水資源評價方面已經積累了很多經驗，以前的老思想和舊評價方法存在著一些弊端和漏洞，不能全面綜合地考慮影響油田水質的各個方面，運用模糊數學綜合評價方法可以對水質進行全面的評價和分析。

2 模糊數學綜合評價原理與模型

為了避免指標權重不確定性，采取層次分析法進行一致性檢驗，是一種新的權重計算模型[1]，該方法能提高指標權重的合理性和真實性，計算的指標權重大小符合實際影響情況。再利用模糊綜合評價模型，將影響指標與油田水質評價等級建立隸屬度矩陣，計算出油田水質評價的系統(tǒng)安全等級系數，判定級別[2]。

（1）評價等級集合。評價等級集V={良好，較好，尚可，較差，差}={1，0.8，0.6，0.4，＜0.2}。

（2）建立比較矩陣A。通常采取A.L.Satty的1～9標度進行量化評價結果。該方法可在相鄰的兩極中，插入中間級別，全面反映決策者的想法。構建的比較矩陣A為

A矩陣特性

aii=1,aij=1aji,aij=aikakj(i,j,k=1,2,3,…,n)

（3）重要性排序指數ri的建立。

（4）構造判斷矩陣B。判斷矩陣B中的元素滿足如下條件：

（5）由判斷矩陣B，求取傳遞矩陣C，再求取C的最優(yōu)傳遞矩陣D。

cij=lgbij，最優(yōu)傳遞矩陣元素

（6）求取判斷矩陣B擬優(yōu)一致矩陣B′，擬優(yōu)一致矩陣元素b′ij=10dij。

（7）求解B′的特征向量。求解過程為：①計算判斷矩陣中每一行指標分值的乘積Mi，②Mi開n次方根，將D歸一化處理，得到油田水質評價的特征向量，即評價指標的權值

3 遼河油田水質綜合評價

根據遼河油田水質影響情況，以盤125號井區(qū)水質為例，選取了總硬度、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、氯離子、硫酸根離子、氨氮、鉛、鋅、鐵、錳、汞、酚、砷等13項評價指標，對油田水質進行綜合評價。13項評價指標分級評價標準如表1所示。

表1 遼河油田水質分級評價等級mg/L

3.1 建立模糊數學關系矩陣

建立模糊數學關系矩陣，主要是將單一評價因子與油田水質評價等級建立關系，也就是求出評價因子對五級水的隸屬度R，如表2所示，實現評價因子對等級隸屬度的轉化[3]，采取指數超標法可以求出A。

表2 水質評價因子對等級的隸屬度Rmg/L

A=（0.28，0.003，0.0003，0.11，0.07，0.06，0.03，0.02，0.28，0.08，0.03，0.02，0.02）3.2水質綜合評價

根據遼河油田水質評價因子矩陣A與隸屬度R，采取模糊數學變換原理，即可求出綜合評價指數。

B=（0.21，0.46，0.23，0.10，0）

從計算結果可知，盤125號油田區(qū)水質對Ⅰ等級隸屬度為0.21，Ⅱ等級為0.46，Ⅲ等級為0.23，Ⅳ等級為0.10，Ⅴ等級為0。

該油田區(qū)水質對Ⅱ等級隸屬度最高，達到0.46，其次是對Ⅲ等級隸屬度，可以說明盤125號油田區(qū)水質主要表現為Ⅱ等級，這是因為對于Ⅰ等級評價等級表中，硝酸鹽氮（0.04mg/L）超低，鐵（1.79mg/L）又太低導致對該等級的影響大，最后影響到綜合評價結果。根據該評價結果可以有針對性的采取相應改善措施，提高水質質量。

[1]付雁鵬．模糊數學在水質評價中的應用[M]．武漢：華中工學院出版社，1986.

[2]汪培慶．模糊數學集合論及應用[M]．上海:上?？萍汲霭嫔?，1984.

[3]黃坤，劉蘇，林輝，等．模糊綜合評價法在油庫安全評價中的應用[J]．油氣儲運，2006，25（5）：54-58.

（欄目主持 李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.002

基金論文：四川省教育廳科研項目（13SB0422）。