模糊数学模型用于辽河油田的水质评价*

四川现代职业学院

模糊数学模型用于辽河油田的水质评价*

张琳四川现代职业学院

随着石油的开采，水资源污染越来越严重，油田开发水资源是否合格，油田生活区水质的好坏直接影响着人们身体健康，因此对油田水资源进行模糊数学综合评价，以及划分水质等级显得十分重要。利用模糊综合评价模型，将影响指标与油田水质评价等级建立隶属度矩阵，计算出油田水质评价的系统安全等级系数，判定级别。盘125号油田区水质对Ⅰ等级隶属度为0.21，Ⅱ等级为0.46，Ⅲ等级为0.23，Ⅳ等级为0.10，Ⅴ等级为0，主要表现为Ⅱ等级，这是因为硝酸盐氮（0.04mg/L）超低，铁（1.79mg/L）太低导致。根据该评价结果可以有针对性地采取相应改善措施，提高水质质量。

水质；辽河油田；评价等级；模糊综合评价

目前很多地区水质都或多或少地出现了污染的现象，水资源是人类最重要的资源之一，直接关系到人们的身体健康，然而，在油气田生活区，水资源的污染尤其突出，如何有效地解决水资源污染的问题具有重要意义。就现有形势，首先要对目前油气田生活区水质进行精细的综合评价，分清楚各区域水质情况，从而更好地为后续改善水质提供依据。

1 油田水质评价的重要性

随着石油的开采，水资源污染越来越严重，油田开发水资源是否合格，油田生活区水质的好坏直接影响着人们身体健康，因此对油田水资源进行模糊数学综合评价，以及划分水质等级显得十分重要。下面主要以辽河油田水质进行综合评价。

随着油田的开发，辽河油田通过各种方法对水资源进行了多次的评价，在水资源评价方面已经积累了很多经验，以前的老思想和旧评价方法存在着一些弊端和漏洞，不能全面综合地考虑影响油田水质的各个方面，运用模糊数学综合评价方法可以对水质进行全面的评价和分析。

2 模糊数学综合评价原理与模型

为了避免指标权重不确定性，采取层次分析法进行一致性检验，是一种新的权重计算模型[1]，该方法能提高指标权重的合理性和真实性，计算的指标权重大小符合实际影响情况。再利用模糊综合评价模型，将影响指标与油田水质评价等级建立隶属度矩阵，计算出油田水质评价的系统安全等级系数，判定级别[2]。

（1）评价等级集合。评价等级集V={良好，较好，尚可，较差，差}={1，0.8，0.6，0.4，＜0.2}。

（2）建立比较矩阵A。通常采取A.L.Satty的1～9标度进行量化评价结果。该方法可在相邻的两极中，插入中间级别，全面反映决策者的想法。构建的比较矩阵A为

A矩阵特性

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

（3）重要性排序指数ri的建立。

（4）构造判断矩阵B。判断矩阵B中的元素满足如下条件：

（5）由判断矩阵B，求取传递矩阵C，再求取C的最优传递矩阵D。

cij=lgbij，最优传递矩阵元素

（6）求取判断矩阵B拟优一致矩阵B′，拟优一致矩阵元素b′ij=10dij。

（7）求解B′的特征向量。求解过程为：①计算判断矩阵中每一行指标分值的乘积Mi，②Mi开n次方根，将D归一化处理，得到油田水质评价的特征向量，即评价指标的权值

3 辽河油田水质综合评价

根据辽河油田水质影响情况，以盘125号井区水质为例，选取了总硬度、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、氯离子、硫酸根离子、氨氮、铅、锌、铁、锰、汞、酚、砷等13项评价指标，对油田水质进行综合评价。13项评价指标分级评价标准如表1所示。

表1 辽河油田水质分级评价等级mg/L

3.1 建立模糊数学关系矩阵

建立模糊数学关系矩阵，主要是将单一评价因子与油田水质评价等级建立关系，也就是求出评价因子对五级水的隶属度R，如表2所示，实现评价因子对等级隶属度的转化[3]，采取指数超标法可以求出A。

表2 水质评价因子对等级的隶属度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水质综合评价

根据辽河油田水质评价因子矩阵A与隶属度R，采取模糊数学变换原理，即可求出综合评价指数。

B=（0.21，0.46，0.23，0.10，0）

从计算结果可知，盘125号油田区水质对Ⅰ等级隶属度为0.21，Ⅱ等级为0.46，Ⅲ等级为0.23，Ⅳ等级为0.10，Ⅴ等级为0。

该油田区水质对Ⅱ等级隶属度最高，达到0.46，其次是对Ⅲ等级隶属度，可以说明盘125号油田区水质主要表现为Ⅱ等级，这是因为对于Ⅰ等级评价等级表中，硝酸盐氮（0.04mg/L）超低，铁（1.79mg/L）又太低导致对该等级的影响大，最后影响到综合评价结果。根据该评价结果可以有针对性的采取相应改善措施，提高水质质量。

[1]付雁鹏．模糊数学在水质评价中的应用[M]．武汉：华中工学院出版社，1986.

[2]汪培庆．模糊数学集合论及应用[M]．上海:上海科技出版社，1984.

[3]黄坤，刘苏，林辉，等．模糊综合评价法在油库安全评价中的应用[J]．油气储运，2006，25（5）：54-58.

（栏目主持 李艳秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.002

基金论文：四川省教育厅科研项目（13SB0422）。