修井机作业空间舒适度综合评价研究

南加瑞，李照红，刘萌，王利娜，雍力戈

（1.长庆油田采油一厂，陕西 延安717409；2.西安宇星石油机械新技术开发有限公司，陕西 西安 710032）

修井机作业空间舒适度综合评价研究

南加瑞1，李照红1，刘萌2，王利娜2，雍力戈2

（1.长庆油田采油一厂，陕西 延安717409；2.西安宇星石油机械新技术开发有限公司，陕西 西安 710032）

石油修井机作业空间的舒适度直接与作业的可靠性、安全性以及高效性直接关联的。本文针对石油修井机作业空间舒适度的各项指标因素，采用模糊数学法与层次分析法相结合的手段计算各指标因素的权重值与整体舒适度的评价分值。评价体系的建立及量化的评价结果可以客观真实的反映出石油修井机作业空间的舒适度情况，从而有针对性的进行改进。

修井机；作业空间；模糊数学法；层次分析法

CLC NO.:TE38Document Code:BArticle ID:1671-7988(2015)07-128-03

引言

随着石油在国家经济发展与战略方向中地位的日益突出，修井作业市场竞争也日益激烈，使得修井作业日益严重，修井周期越来越短[1]。如何提高修井机作业的效率，使得作业更加安全可靠性便成为众多学者关心的问题。经过众多学者的研究发现，除修井机的机械性能外，其作业空间的舒适度与作业的效率、安全和可靠有着最直接的关联性，但目前对于舒适度的研究大都集中的定性的分析上，很少有进行定量的评价工作[2]。特别是因修井机作业空间的复杂性，各类数据稀少且模糊，使得单一的评价方法不足以进行准确的定量分析。根据此情况，本文采用模糊数学法与层次分析法相结合的评价方法，建立评价体系，针对某型号的石油修井机进行作业空间舒适度的综合评价研究[3]。

1、作业空间舒适度指标体系的建立

石油修井机作业空间舒适度作为一个评价体系，由三个层次构成。第一层为整体评价集合A，第二层为4个评价因素Ai，第三层为4个评价因素所包含10个指标因素，其指标体系的具体建立结果如下:

视野舒适度A1={仪表盘视野N1、大钩运行视野N2、井口状况视野N3}；

操作舒适度A2={上肢舒适度N4、下肢舒适度N5、}；

空间舒适度A3={容体空间N6，乘坐舒适度N7}；

安全可靠性A4={作业安全性N8，逃生安全性N9、应急操作可靠性N10}；

其后根据所构建的指标体系建立作业空间舒适性的评分体系，通常将评分体系分为五个等级，用V表示，则有: V={低、较低、一般、较高、高}，其具体评分表见表1.

表1 作业空间舒适度评分等级标准

2、利用层次分析法计算指标因素的权重值

以本单位生产的某型号石油修井机为例，邀请10位权威专家对各指标因素之间的关联系数进行判断，利用10分制表示，1、3、5、7、9分别表示重要性相同、后者稍微重要、后者比较重要、后者特别重要、后者极端重要，反之则用1、1/3、1/5、1/7、1/8；处于各重要性之间的用2、4、6、8或其倒数表示，其后可建立作业空间舒适度评价体系A的权重关联性，用矩阵M表示[4]。

其后以同样的标准建立各指标因素的权重矩阵Mn，具体数值如下所示:

将M与Mn矩阵中的每一列元素相乘，再将相乘后得到的行矩阵中各个数值开n次方，n为该矩阵的阶数，再将最终的结果归一化，可得出风险权重值U与Un[5]。

经过计算，可以得出修井机作业空间的总权重值U为（0.275，0.138，0.074，0.513）；视野舒适度权重值U1为（0.163，0.297，0.540）；操作舒适度的权重值U2为（0.800，0.200）；空间舒适度权重值U3为（0.333，0.667）；配置风险权重值U4为（0.081，0.188，0.731）。

3、计算舒适度的模糊评价结果

在完成修井机作业空间舒适的权重值计算后，继续邀请10位专家，按照表1中给出的评分标准V，来对各个指标因素进行评分。其后经过整理归纳，可构建修井机作业空间的舒适度模糊评价矩阵R与Rn。其构建准则为:若10个专家，分别有0人、1人、4人、3人、2人对视野舒适度评分依次为低舒适度、较低、一般、较高、高，则针对视野舒适度可以构建行矩阵[0，0.1，0.4，0.3，0.2]，依次方式四个评价因素便可构建一个四阶矩阵R[6]。

完成作业空间舒适度评分体系的构建之后，可利用公式B=UR计算出评分向量，其计算结果如下所示:

其后根据打分的标准V==[低、较低、一般、较高、高]=[1、2、3、4、5]，结合最终的评价公式Z=BVT，则有:

修井机作业空间舒适度评分Z=BVT=(0.029，0.099，0.363，0.404，0.106)(1,2,3,4,5)T=3.462

其中各评价因素视野舒适度、操作舒适度、空间舒适度与安全可靠性的评分为:从所计算的评分结果可以看出，修井机作业空间舒适度总评分为3.462，处于较高的舒适度标准。其评价因素视野舒适度为3.073，处于较高舒适度标准；操作舒适度与空间舒适度评分分别为2.040与2.334，处于一般舒适度标准；安全可靠性评分为4.237，处于高舒适度标准。

4、结论

对于石油修井机作业空间舒适度的综合评价来说，其舒适度的问题存在很大的不确定性与未知性，且数据稀少评价标准模糊，给作业空间的设计人员带来很大的干扰性[7]。层次模糊评价法很好的克服了舒适度评价很难定量的问题，也尽量的将综合评价的主观因素降至最低。

经过综合评价，发现本企业所生产的某型号石油修井机作业空间舒适度总评分处于较高标准，离高标准的作业空间舒适度还有不少距离。究其原因主要在于操作舒适度与空间舒适度评分偏低，仅处于一般舒适水准，同时视野舒适度评分也较低，未达到高标准的要求。在其后的作业空间设计中，应重点针对空间大小、空间布局、操作面板位置、操纵元件排列等方面进行改良，力求提高操作舒适度与空间舒适度的标准。之后若人力、物力充足，则应该对作业空间所处位置、观察窗口布置位置等进行研究，将视野舒适度提高至高标准。相信，通过本课题的研究，可以使得修井机作业空间的设计更加人性化，从而使得修井机作业高效性、可靠性以及安全性。

[1] 束奇,王丙刚,崔运静.基于CATIA的修井机作业人体分析与优化[J].石油机械.2011,39(5):79～82.

[2] 屈文涛,徐晓航,徐剑波等.石油修井机操作室人机分析[J].汽车实用技术.2014(2):68～70.

[3] 欧征,马清明,孙伟.修井机安全可靠性模糊综合评价[J].中国石油和化工标准与质量.2011(1):43.

[4] 郭金玉,张忠彬,孙庆云.层次分析法的研究与应用[J].中国安全科学学报.2008,18(5):148～152.

[5] 邓雪,李家铭,曾浩健.层次分析法权重计算方法分析及应用研究[J].数学的实践与认识.2012,42(7):93～100.

[6] 李蔚英,贾承辉,李晓健.桥梁健康状态模糊综合评判[J].河南城建学院院报.2014,23(5):22～27.

[7] 韩军.油田修井作业自动化装置设计与仿真[J].钻采工艺.2014(11):80～83.

Research on the comprehensive evaluation of workover rig operation space comfortableness

Nan Jiarui1, Li Zhaohong1, Liu Meng2, Wang Lina2, Yong Lige2
（1. Changqing Oilfield Oil Production Plant, Shaanxi Yan’an,717409; 2.Xi’an Yuxing Petroleum machinery new technology development Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710032 )

The comfortableness of petroleum workover rigoperation space is directly related to reliability, safety and efficiency in operation. This paper is aimed at kinds of indicators of the comfortableness of petroleum workover rig operation space. Then calculate the weight value of index factors and the evaluation score of the overall comfortableness by the combination of fuzzy mathematics and analytic hierarchy process method. The establishment of the evaluation system and the quantitative results can objectively reflect the comfortableness of petroleum rig workover operation space, and thus to improving it more targeted.

workover rig; workspace; fuzzy mathematics; analytic hierarchy process

TE38

B

1671-7988(2015)07-128-03

南加瑞，工程师，就职于长庆油田采油一厂，主要从事石油物资采购管理工作。