修井機作業空間舒適度綜合評價研究

南加瑞，李照紅，劉萌，王利娜，雍力戈

（1.長慶油田采油一廠，陜西 延安717409；2.西安宇星石油機械新技術開發有限公司，陜西 西安 710032）

修井機作業空間舒適度綜合評價研究

南加瑞1，李照紅1，劉萌2，王利娜2，雍力戈2

（1.長慶油田采油一廠，陜西 延安717409；2.西安宇星石油機械新技術開發有限公司，陜西 西安 710032）

石油修井機作業空間的舒適度直接與作業的可靠性、安全性以及高效性直接關聯的。本文針對石油修井機作業空間舒適度的各項指標因素，采用模糊數學法與層次分析法相結合的手段計算各指標因素的權重值與整體舒適度的評價分值。評價體系的建立及量化的評價結果可以客觀真實的反映出石油修井機作業空間的舒適度情況，從而有針對性的進行改進。

修井機；作業空間；模糊數學法；層次分析法

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

引言

隨著石油在國家經濟發展與戰略方向中地位的日益突出，修井作業市場競爭也日益激烈，使得修井作業日益嚴重，修井周期越來越短[1]。如何提高修井機作業的效率，使得作業更加安全可靠性便成為眾多學者關心的問題。經過眾多學者的研究發現，除修井機的機械性能外，其作業空間的舒適度與作業的效率、安全和可靠有著最直接的關聯性，但目前對于舒適度的研究大都集中的定性的分析上，很少有進行定量的評價工作[2]。特別是因修井機作業空間的復雜性，各類數據稀少且模糊，使得單一的評價方法不足以進行準確的定量分析。根據此情況，本文采用模糊數學法與層次分析法相結合的評價方法，建立評價體系，針對某型號的石油修井機進行作業空間舒適度的綜合評價研究[3]。

1、作業空間舒適度指標體系的建立

石油修井機作業空間舒適度作為一個評價體系，由三個層次構成。第一層為整體評價集合A，第二層為4個評價因素Ai，第三層為4個評價因素所包含10個指標因素，其指標體系的具體建立結果如下:

視野舒適度A1={儀表盤視野N1、大鉤運行視野N2、井口狀況視野N3}；

操作舒適度A2={上肢舒適度N4、下肢舒適度N5、}；

空間舒適度A3={容體空間N6，乘坐舒適度N7}；

安全可靠性A4={作業安全性N8，逃生安全性N9、應急操作可靠性N10}；

其后根據所構建的指標體系建立作業空間舒適性的評分體系，通常將評分體系分為五個等級，用V表示，則有: V={低、較低、一般、較高、高}，其具體評分表見表1.

表1 作業空間舒適度評分等級標準

2、利用層次分析法計算指標因素的權重值

以本單位生產的某型號石油修井機為例，邀請10位權威專家對各指標因素之間的關聯系數進行判斷，利用10分制表示，1、3、5、7、9分別表示重要性相同、后者稍微重要、后者比較重要、后者特別重要、后者極端重要，反之則用1、1/3、1/5、1/7、1/8；處于各重要性之間的用2、4、6、8或其倒數表示，其后可建立作業空間舒適度評價體系A的權重關聯性，用矩陣M表示[4]。

其后以同樣的標準建立各指標因素的權重矩陣Mn，具體數值如下所示:

將M與Mn矩陣中的每一列元素相乘，再將相乘后得到的行矩陣中各個數值開n次方，n為該矩陣的階數，再將最終的結果歸一化，可得出風險權重值U與Un[5]。

經過計算，可以得出修井機作業空間的總權重值U為（0.275，0.138，0.074，0.513）；視野舒適度權重值U1為（0.163，0.297，0.540）；操作舒適度的權重值U2為（0.800，0.200）；空間舒適度權重值U3為（0.333，0.667）；配置風險權重值U4為（0.081，0.188，0.731）。

3、計算舒適度的模糊評價結果

在完成修井機作業空間舒適的權重值計算后，繼續邀請10位專家，按照表1中給出的評分標準V，來對各個指標因素進行評分。其后經過整理歸納，可構建修井機作業空間的舒適度模糊評價矩陣R與Rn。其構建準則為:若10個專家，分別有0人、1人、4人、3人、2人對視野舒適度評分依次為低舒適度、較低、一般、較高、高，則針對視野舒適度可以構建行矩陣[0，0.1，0.4，0.3，0.2]，依次方式四個評價因素便可構建一個四階矩陣R[6]。

完成作業空間舒適度評分體系的構建之后，可利用公式B=UR計算出評分向量，其計算結果如下所示:

其后根據打分的標準V==[低、較低、一般、較高、高]=[1、2、3、4、5]，結合最終的評價公式Z=BVT，則有:

修井機作業空間舒適度評分Z=BVT=(0.029，0.099，0.363，0.404，0.106)(1,2,3,4,5)T=3.462

其中各評價因素視野舒適度、操作舒適度、空間舒適度與安全可靠性的評分為:從所計算的評分結果可以看出，修井機作業空間舒適度總評分為3.462，處于較高的舒適度標準。其評價因素視野舒適度為3.073，處于較高舒適度標準；操作舒適度與空間舒適度評分分別為2.040與2.334，處于一般舒適度標準；安全可靠性評分為4.237，處于高舒適度標準。

4、結論

對于石油修井機作業空間舒適度的綜合評價來說，其舒適度的問題存在很大的不確定性與未知性，且數據稀少評價標準模糊，給作業空間的設計人員帶來很大的干擾性[7]。層次模糊評價法很好的克服了舒適度評價很難定量的問題，也盡量的將綜合評價的主觀因素降至最低。

經過綜合評價，發現本企業所生產的某型號石油修井機作業空間舒適度總評分處于較高標準，離高標準的作業空間舒適度還有不少距離。究其原因主要在于操作舒適度與空間舒適度評分偏低，僅處于一般舒適水準，同時視野舒適度評分也較低，未達到高標準的要求。在其后的作業空間設計中，應重點針對空間大小、空間布局、操作面板位置、操縱元件排列等方面進行改良，力求提高操作舒適度與空間舒適度的標準。之后若人力、物力充足，則應該對作業空間所處位置、觀察窗口布置位置等進行研究，將視野舒適度提高至高標準。相信，通過本課題的研究，可以使得修井機作業空間的設計更加人性化，從而使得修井機作業高效性、可靠性以及安全性。

[1] 束奇,王丙剛,崔運靜.基于CATIA的修井機作業人體分析與優化[J].石油機械.2011,39(5):79～82.

[2] 屈文濤,徐曉航,徐劍波等.石油修井機操作室人機分析[J].汽車實用技術.2014(2):68～70.

[3] 歐征,馬清明,孫偉.修井機安全可靠性模糊綜合評價[J].中國石油和化工標準與質量.2011(1):43.

[4] 郭金玉,張忠彬,孫慶云.層次分析法的研究與應用[J].中國安全科學學報.2008,18(5):148～152.

[5] 鄧雪,李家銘,曾浩健.層次分析法權重計算方法分析及應用研究[J].數學的實踐與認識.2012,42(7):93～100.

[6] 李蔚英,賈承輝,李曉健.橋梁健康狀態模糊綜合評判[J].河南城建學院院報.2014,23(5):22～27.

[7] 韓軍.油田修井作業自動化裝置設計與仿真[J].鉆采工藝.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，工程師，就職于長慶油田采油一廠，主要從事石油物資采購管理工作。