技术领域本发明涉及关联风险技术领域，特别涉及一种关联失效影响下的页岩气压裂管柱风险排序方法及装置。
背景技术：
随着我国页岩气规模化开发的不断发展，新工艺、新技术、新设备，对压裂管柱系统的安全性要求逐渐增高，因此有必要对管柱系统进行风险辨识、分析及风险排序研究，及时发现对系统安全性影响最大的部件失效模式，并提出相应的安全保障措施。FMEA(FailureModeandEffectAnalysis，失效模式与影响分析)是最为典型的失效风险辨识与分析方法之一，可针对性地全面辨识各种系统失效模式，进而获取失效模式的风险等级。传统FMEA方法具有较多局限性，众专家学者们对此开展了一系列优化改进工作，但对失效模式进行风险排序时，通常仅考虑每种失效模式与评价准则的关系，忽略了不同失效模式之间关联性。然而，对页岩气压裂管柱系统来说，相对于某些失效原因，不同失效模式之间具有较高的关联程度，尤其在同一部件的失效模式之间。因此，对管柱系统的失效模式进行风险排序时必须考虑其关联失效情况。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述问题，提出一种关联失效影响下的页岩气压裂管柱风险排序方法及装置，本技术方案应用于失效风险关联程度较高的页岩气压裂管柱系统，获取各失效模式对系统安全性的影响顺序，为页岩气压裂管柱系统的风险决策提供技术指导。为实现上述目的，本发明提供了一种关联失效影响下的页岩气压裂管柱风险排序方法，包括：根据页岩气压裂管柱系统特性及失效特点，对管柱系统进行失效模式与影响分析，得到各部件的失效模式及失效原因；根据失效特点，建立系统部件的各失效模式与每个失效原因之间的关联准则；根据系统部件的各失效模式与每个失效原因之间关联准则获得各个失效模式之间的综合关联度；利用各个失效模式之间的综合关联度建立失效模式关联矩阵；利用所述失效模式关联矩阵获得系统部件各失效模式的失效影响权重；根据各失效模式的失效影响权重的大小对各失效模式进行风险排序。优选地，还包括：根据风险排序结果，制定预防防止压裂措施。优选地，所述综合关联度的表达式为：cij=Σt=1nwtFt(i,j)]]>其中，cij表示第i行失效模式对第j列失效模式的综合关联度，wt表示第t项失效原因的权重，可用AHP法确定，Ft(i,j)表示第i行失效模式对第j列失效模式关于第t项失效原因的关联程度，n表示主要失效原因的个数。优选地，所述系统部件各失效模式的失效影响权重是通过对所述失效模式关联矩阵进行拓扑网络计算获得的。对应地，为实现上述目的，本发明还提供了一种关联失效影响下的页岩气压裂管柱风险排序装置，包括：管柱系统分析单元，用于根据页岩气压裂管柱系统特性及失效特点，对管柱系统进行失效模式与影响分析，得到各部件的失效模式及失效原因；关联准则建立单元，用于根据失效特点，建立系统部件的各失效模式与每个失效原因之间的关联准则；综合关联度确定单元，用于根据系统部件的各失效模式与每个失效原因之间关联准则获得各个失效模式之间的综合关联度；关联矩阵单元，用于利用各个失效模式之间的综合关联度建立失效模式关联矩阵；失效影响权重确定单元，用于利用所述失效模式关联矩阵获得系统部件各失效模式的失效影响权重；风险排序单元，用于根据各失效模式的失效影响权重的大小对各失效模式进行风险排序。优选地，还包括：预防措施单元，用于根据风险排序结果，制定预防防止压裂措施。优选地，所述综合关联度确定单元确定的综合关联度的表达式为：cij=Σt=1nwtFt(i,j)]]>其中，cij表示第i行失效模式对第j列失效模式的综合关联度，wt表示第t项失效原因的权重，可用AHP法确定，Ft(i,j)表示第i行失效模式对第j列失效模式关于第t项失效原因的关联程度，n表示主要失效原因的个数。优选地，所述失效影响权重确定单元通过对所述失效模式关联矩阵进行拓扑网络计算获得系统部件各失效模式的失效影响权重。上述技术方案具有如下有益效果：本技术方案通过分析FMEA中各失效模式与每个失效原因之间的关联程度，结合拓扑网络计算各失效模式的失效影响权重，最终根据失效影响权重得到各失效模式风险排序，为页岩气压裂管柱系统的风险决策提供技术指导。该技术充分考虑了不同失效模式之间关联性，优化失效影响权重，有效提高了各失效模式风险排序的准确性，可进一步推广应用于压裂作业其他系统(如地面系统)或压裂工艺流程，实现风险关联排序。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明提出的一种关联失效影响下的页岩气压裂管柱风险排序方法流程图；图2为本发明提出的一种关联失效影响下的页岩气压裂管柱风险排序装置框图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本技术方案的工作原理为：本技术方案应用于失效风险关联程度较高的页岩气压裂管柱系统，获取各失效模式对系统安全性的影响顺序，为页岩气压裂管柱系统的风险决策提供技术指导，并提出相应的预防性安全措施，提高页岩气开发过程中压裂管柱系统的安全可靠性。本技术方案根据系统关联准则，分析FMEA(失效模式与影响分析)中各失效模式与每个失效原因之间的关联程度，并将它们之间的关联关系以结构矩阵形式定量地进行描述，从而建立关联矩阵，为分析部件失效模式之间的关联性提供了一种途径，以便于之后的风险排序。最终结合拓扑网络计算各失效模式的失效影响权重，进行失效风险排序。基于上述工作原理，本发明提出一种关联失效影响下的页岩气压裂管柱风险排序方法，如图1所示。包括：步骤101)：根据页岩气压裂管柱系统特性及失效特点，对管柱系统进行失效模式与影响分析，得到各部件的失效模式及失效原因；步骤102)：根据失效特点，建立系统部件的各失效模式与每个失效原因之间的关联准则；步骤103)：根据系统部件的各失效模式与每个失效原因之间关联准则获得各个失效模式之间的综合关联度；在步骤103中，综合关联度的表达式为：cij=Σt=1nwtFt(i,j)---(1)]]>其中：cij表示第i行失效模式对第j列失效模式的综合关联度，wt表示第t项失效原因的权重，可用AHP法确定，Ft(i,j)表示第i行失效模式对第j列失效模式关于第t项失效原因的关联程度，n表示主要失效原因的个数。在具体分析时，Ft(i,j)值可由相关专家以及工作人员根据对页岩气压裂管柱系统的了解和经验知识给出。步骤104)：利用各个失效模式之间的综合关联度建立失效模式关联矩阵；如下表1所示。表1失效模式关联矩阵失效模式1失效模式2失效模式1c11c12失效模式2c21c22步骤105)：利用所述失效模式关联矩阵获得系统部件各失效模式的失效影响权重；步骤106)：根据各失效模式的失效影响权重的大小对各失效模式进行风险排序。基于上述工作原理，本发明提出一种关联失效影响下的页岩气压裂管柱风险排序装置，如图2所示。包括：管柱系统分析单元201，用于根据页岩气压裂管柱系统特性及失效特点，对管柱系统进行失效模式与影响分析，得到各部件的失效模式及失效原因；关联准则建立单元202，用于根据失效特点，建立系统部件的各失效模式与每个失效原因之间的关联准则；综合关联度确定单元203，用于根据系统部件的各失效模式与每个失效原因之间关联准则获得各个失效模式之间的综合关联度；关联矩阵单元204，用于利用各个失效模式之间的综合关联度建立失效模式关联矩阵；失效影响权重确定单元205，用于利用所述失效模式关联矩阵获得系统部件各失效模式的失效影响权重；风险排序单元206，用于根据各失效模式的失效影响权重的大小对各失效模式进行风险排序。随着我国页岩气规模化开发的不断发展，对压裂管柱系统的安全性要求逐渐增高，因此对管柱系统进行风险辨识、分析及风险排序具有重要意义。传统FMEA对失效模式进行分析时，仅考虑每种失效模式与评价准则的关系，导致分析结果不准确。本发明提出一种关联失效影响下的页岩气压裂管柱系统风险排序技术，综合衡量不同失效模式之间关联性，即根据系统关联准则，分析FMEA中各失效模式与每个失效原因之间的关联程度，建立关联矩阵，最终结合拓扑网络计算各失效模式的失效影响权重，进行失效风险排序。案例分析表明，本发明可准确获取页岩气压裂管柱系统各失效模式对系统安全性的影响顺序，符合实际情况，对保障压裂施工作业管柱系统的安全与平稳运行具有指导意义。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。实施例步骤1：管柱系统FMEA分析。以管柱系统的封隔器、喷砂器、水力锚为例，部分FMEA分析如表2所示。表2页岩气压裂管柱系统FEMA分析步骤2：建立关联准则。根据管柱系统的失效特点，建立各失效模式之间的关联准则，如表3所示。表3管柱系统失效关联程度量化准则表失效关联程度量化值极强1.0强0.8中等0.6一般0.4弱0.2无关联0步骤3：定义失效模式综合关联度。根据管柱部件的各失效模式与每个失效原因间关联关系，构建各个失效模式相对于失效原因之间的关联矩阵。如封隔器“中途坐封”及“坐封后自动解封”这两种失效模式关于失效原因“管柱底端受到井液水击作用”的关联准则如表4所示。表4封隔器两种失效模式关于失效原因的关联准则中途坐封坐封后自动解封中途坐封10.8坐封后自动解封0.61同时利用AHP分析各失效原因的相对权重值，部分如表5所示。表5失效原因相对权重值失效原因t1t2t3t4t5权重值0.09880.15220.25320.27210.2237步骤4：建立失效模式关联矩阵。根据公式(1)及步骤3所得结论，建立失效模式关联矩阵，部分如表6所示。表6失效模式关联矩阵A1A2A3…A110.68330.1048…A20.067710.1238…A30.33410.29851………………步骤5：失效模式风险排序。运用拓扑网络计算系统部件各失效模式的失效影响权重V，如表7所示。表7各失效模式失效影响权重A1A2A3A4A5V0.10840.12440.26140.30060.2232根据失效影响权重得到各失效模式风险排序为“锚定管柱与套管受损>喷砂器腐蚀>水力锚挤压变形>封隔器坐封后自动解封>封隔器中途坐封”。工作人员可根据分析结果对页岩气压裂管柱系统存在的失效模式进行重点或优先检查，及时采取相应的补救措施，保障压裂作业安全有效进行。本发明提出一种关联失效影响下的页岩气压裂管柱系统风险排序技术。通过分析FMEA中各失效模式与每个失效原因之间的关联程度，结合拓扑网络计算各失效模式的失效影响权重，最终根据失效影响权重得到各失效模式风险排序，为页岩气压裂管柱系统的风险决策提供技术指导。该技术充分考虑了不同失效模式之间关联性，优化失效影响权重，有效提高了各失效模式风险排序的准确性。以上具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。