本發明屬于石化安全風險監測，尤其是涉及一種海上采油平臺生產井的安全風險預警方法及系統。
背景技術：
1、海洋導管架采油平臺結構復雜、事故后逃生困難、安全生產風險高。因此，保障平臺安全運行是開發生產過程中的重中之重，貫穿于平臺開發的全生命周期。至今，部分平臺已服役多年，隨著設備老化、含水上升，海上生產油氣井發生泄漏、井噴事故的可能性逐漸增加，安全問題日益突出。一旦發生井噴事故，引發可燃氣體、有毒有害氣體大規模泄漏或者著火爆炸事故，將造成危害嚴重、影響重大的后果。
2、目前，生產現場大多采用有毒氣體監測、可燃氣體監測、火焰檢測、以及井口和套管壓力監測的方法，判斷硫化氫地面泄漏或者井筒內漏現象的發生狀態。
3、首先，有毒氣體監測、可燃氣體監測通過在井周圍部署硫化氫氣體報警儀、可燃氣體報警儀進行氣體泄漏監測，當氣體濃度超過預設報警閾值時進行聲光報警，防止事故擴大，也就是說，現有的有毒氣體監測、可燃氣體監測為事后報警，無法實現硫化氫泄漏預警。
4、其次，火焰監測通過在井周圍部署火焰監測儀進行氣體泄漏監測，當泄漏氣體遇點火源發生火災或者井周圍有可燃物發生火災后，進行聲光報警，防止事故擴大，也就是說，現有的火焰監測同樣為事后報警，且只有當發生火災后才會報警，響應時間長，往往會錯過硫化氫泄漏最佳處置時機。
5、最后，井口和套管壓力監測(scs系統)通過井口裝置中的井口及翼閥在線壓力表，監測井口及油套環空、技套環空、表套環空的壓力波動變化，井口壓力低于一定值或者套管壓力超過一定值則代表發生了井筒內漏現象。盡管，scs系統監測方法能夠初步判識井筒內漏現象的發生狀態，但是僅能夠提供報警信息，未進行數據深入挖掘，無法實現風險的分級預警。
6、現有技術公開了一種現場井完整性數據監測裝置和連接至因特網的井完整性數據處理與分析系統，現場井完整性數據監測裝置監測得到相關數據，通過井完整性數據處理與分析系統將現場井完整性數據監測裝置提供的井現場監測數據的實時顯示、分析、反饋和井歷史數據的儲存、查詢、分析，根據分析結果(腐蝕速率及環空壓力是否超限判斷油氣泄漏風險)，實現油氣泄漏風險預警。
7、現有技術還公開了一種煤礦安全風險分級預警管控系統，包括呈環狀網絡連接的若干調度機，每個調度機連接若干個礦設分機，每個礦設分機通過各自所在的監控局域網與傳感器系統、攝像系統、廣播系統、rfid基站系統相連，同時，該系統還包括煤礦工作人員佩戴的終端機，終端機包括一個常規的帶有指紋模塊、攝像頭、led照明燈的手機或者平板電腦，以及一個與該手機或者平板電腦相連接的rfid有源發射識別模塊。該系統通過傳感器、攝像系統、廣播系統、rfid系統、終端機的配合，實現煤礦風險的合理預警和管控。
8、除此之外，現有技術還公開了一種工業園區預警等級確定方法，該方法通過給園區各風險因子設置兩個閾值(即：上限值和下限值)，根據上限值和下限值將風險因子的預警等級分為“安全、注意、警告、危險”四級，滿足了工業園區環境安全風險預警應急監控管理的需要。
9、結合前述現有技術，在實現本發明的過程中，發明人發現，現有技術存在風險預警手段單一，大多僅對現場監測數據進行集成顯示，未深度挖掘分析等問題，并且，目前用于實時監測海洋平臺氣井內部井筒屏障完好狀態的手段較少。因此，亟需一種實時監測海上采油平臺生產井安全風險并對安全風險進行分級預警的方法，來解決海洋采油平臺生產井僅靠閾值判斷進行預警，導致預警時間不足，無法在事故發生之前為現場操作及管理人員提供安全提醒等問題。
技術實現思路
1、為了解決上述問題，本發明實施例提供了一種海上采油平臺生產井的安全風險預警方法，包括：為目標平臺上的每種井筒屏障，配置表示不同井筒屏障完整程度下生產井固有風險程度的第一評分，獲得表示當前時段待預警生產井固有風險程度的井筒完整性指數；為所述目標平臺上觸發報警的每種關鍵安全參數，配置表示不同報警狀態下生產井綜合風險程度的第二評分，并通過分析每種報警狀態對平臺結構穩定程度的影響，為所述第二評分進行權重賦值，基于此，獲得表示當前時段待預警生產井綜合風險程度的關鍵安全參數報警指數；利用所述井筒完整性指數和所述關鍵安全參數報警指數，獲得表示下一時段當前生產井預測風險程度的關鍵安全參數預警指數并實施分級預警。
2、優選地，在獲得所述井筒完整性指數的步驟中，包括：獲取當前時段待預警生產井的每種井筒屏障完整程度，并按照所述第一評分，分別確定每種井筒屏障完整程度的第一評分值；預設表示當前時段待預警生產井不存在固有風險的第一初始評分值，獲取所述第一初始評分值與確定出的全部第一評分值之間的第一差值，并將所述第一差值作為所述井筒完整性指數。
3、優選地，在獲得所述關鍵安全參數報警指數的步驟中，包括：獲取當前時段待預警生產井的每種報警狀態，并按照所述第二評分，分別確定每種報警狀態的第二評分值；預設表示當前時段待預警生產井不存在綜合風險的第二初始評分值，獲取所述第二初始評分值分別與每個第二評分值之間的第二差值，之后結合與每個第二差值相適應的權重賦值結果，獲得所述關鍵安全參數報警指數。
4、優選地在為所述目標平臺上觸發報警的每種關鍵安全參數，配置表示不同報警狀態下生產井綜合風險程度的第二評分之前，所述安全風險預警方法還包括：基于bow-tie模型，篩選所述目標平臺上觸發報警的每種關鍵安全參數，其中，所述每種關鍵安全參數包括：工藝控制指標和泄漏報警指標，所述工藝控制指標包括但不限于：油壓、環空套壓、油溫和環空套溫，泄漏報警指標包括但不限于：硫化氫監測值和可燃氣體監測值。
5、優選地，所述不同報警狀態包括：平均擾動率、重復報警次數、點位平均報警次數、平均消警時長和消警處理及時率，其中，利用如下表達式對所述關鍵安全參數報警指數進行計算：
6、talarm＝α1t11+α2t12+α3t13+α4t14+α5t15+α6t21+α7t22+α8t23+α9t24+α10t25
7、其中，talarm表示關鍵安全參數報警指數，α1～α5分別表示工藝控制指標的平均擾動率、重復報警次數、點位平均報警次數、平均消警時長和消警處置及時率的權重賦值結果，α6～α10分別表示泄漏報警指標的平均擾動率、重復報警次數、點位平均報警次數、平均消警時長和消警處置及時率的權重賦值結果，t11～t15分別表示工藝控制指標的平均擾動率、重復報警次數、點位平均報警次數、平均消警時長和消警處置及時率的第二差值，t21～t25分別表示泄漏報警指標的平均擾動率、重復報警次數、點位平均報警次數、平均消警時長和消警處置及時率的第二差值。
8、優選地，在分析每種報警狀態對平臺結構穩定程度的影響的步驟中，包括：基于ahp算法，構建層次結構模型，通過分析每個第一評價指標相較于平臺結構穩定程度的第一相對重要程度、以及每個第二評價指標相較于各第一評價指標的第二相對重要程度，對每種報警狀態對平臺結構穩定程度的影響進行評估，其中，以所述平臺結構穩定程度作為目標層元素；以工藝控制指標的關鍵安全參數報警指數和泄漏報警指標的關鍵安全參數報警指數，作為準則層元素，記為所述第一評價指標；以工藝控制指標的平均擾動率、重復報警次數、點位平均報警次數、平均消警時長和消警處置及時率、以及泄漏報警指標的平均擾動率、重復報警次數、點位平均報警次數、平均消警時長和消警處置及時率，作為措施層元素，記為第二評價指標。
9、優選地，在分析每個第一評價指標相較于平臺結構穩定程度的第一相對重要程度、以及每個第二評價指標相較于各第一評價指標的第二相對重要程度的過程中，包括：將所述準則層的各所述第一評價指標進行兩兩對比，分別對被對比的兩個第一評價指標相較于所述平臺結構穩定程度的所述第一相對重要程度進行評分；以及將所述措施層的各所述第二評價指標進行兩兩對比，分別對被對比的兩個第二評價指標相較于各所述第一評價指標的所述第二相對重要程度進行評分。
10、優選地，所述安全風險預警方法還包括：采用1～9標度方法，將被對比的各評價指標所對應的相對重要程度進行評分度量。
11、優選地，在為所述第二評分進行權重賦值的步驟中，包括：根據被對比的各第一評價指標重要度的評分結果，構造第一判斷矩陣，并利用所述第一判斷矩陣，獲得用于評價每個第一評價指標對應的所述第一相對重要程度的第一權重；以及根據被對比的各第二評價指標重要度的評分結果，構造第二判斷矩陣，并利用所述第二判斷矩陣，獲得用于評價每個第二評價指標對應的所述第二相對重要程度的第二權重；將所述第一權重與所述第二權重進行結合，獲得用于評價每個第二評價指標相較于平臺結構穩定程度的相對重要性的權重向量，由此得到權重賦值結果。
12、優選地，在構造所述判第一斷矩陣和所述第二判斷矩陣之后，所述安全風險預警方法還包括：對各所述判斷矩陣進行一致性檢驗，并針對未通過一致性檢驗的判斷矩陣重新進行構建，以利用通過一致性檢驗的新的判斷矩陣對相應的判斷矩陣進行更新。
13、優選地，在利用所述井筒完整性指數和所述關鍵安全參數報警指數，獲得表示下一時段當前生產井預測風險程度的關鍵安全參數預警指數之前，所述安全風險預警方法還包括：采用指定的歸一化方式，分別對所述井筒完整性指數和所述關鍵安全參數報警指數進行歸一化處理，以利用歸一化后的井筒完整性指數和關鍵安全參數報警指數，計算所述關鍵安全參數預警指數。
14、優選地，利用如下表達式對關鍵安全參數預警指數進行計算：
15、r＝γr×tr
16、其中，r表示關鍵安全參數預警指數，γr表示歸一化后的井筒完整性指數，tr表示歸一化后的關鍵安全參數報警指數。
17、優選地，在按照所述關鍵安全參數預警指數實施分級預警的步驟中，包括：若所述關鍵安全參數預警指數大于4且小于或等于5，則按照預警等級為嚴重高風險實施預警；若所述關鍵安全參數預警指數大于3且小于或等于4，則按照預警等級為高風險實施預警；若所述關鍵安全參數預警指數大于2且小于或等于3，則按照預警等級為中等風險實施預警；若所述關鍵安全參數預警指數大于1且小于或等于2，則按照預警等級為一般風險實施預警；若所述關鍵安全參數預警指數大于0且小于或等于1，則按照預警等級為低風險實施預警。
18、優選地，所述每種井筒屏障包括但不限于：表層套管、技術套管、生產套管、封隔器、橋塞、水泥塞或不帶油管的封隔器封隔完井井段、油管及其配件、井下安全閥完整性和井口裝置完整性。
19、另一方面，本發明還提供了一種海上采油平臺生產井的安全風險預警系統，所述安全風險預警系統包括如下模塊：完整性指數生成模塊，其用于為目標平臺上的每種井筒屏障，配置表示不同井筒屏障完整程度下生產井固有風險程度的第一評分，獲得表示當前時段待預警生產井固有風險程度的井筒完整性指數；報警指數生成模塊，其用于為所述目標平臺上觸發報警的每種關鍵安全參數，配置表示不同報警狀態下生產井綜合風險程度的第二評分，并通過分析每種報警狀態對平臺結構穩定程度的影響，為所述第二評分進行權重賦值，基于此，獲得表示當前時段待預警生產井綜合風險程度的關鍵安全參數報警指數；分級預警模塊，其用于利用所述井筒完整性指數和所述關鍵安全參數報警指數，獲得表示下一時段當前生產井預測風險程度的關鍵安全參數預警指數并實施分級預警。
20、與現有技術相比，上述方案中的一個或多個實施例可以具有如下優點或有益效果：
21、本發明提供了一種海上采油平臺生產井的安全風險預警方法及系統，該安全風險預警方法通過集成并深度分析海洋采油平臺生產井監控參數，為目標平臺上的每種井筒屏障和觸發報警的每種關鍵安全參數分別配置表示相應生產井風險程度的評分值。之后，根據所配置的評分值，結合基于報警狀態對平臺結構穩定性影響的分析而確定的相應評分值的權重賦值，獲得分別表示當前時段待預警生產井固有風險程度和綜合風險程度的井筒完整性指數和關鍵安全參數報警指數。最后，利用井筒完整性指數和關鍵安全參數報警指數，獲得表示下一時段當前生產井預測風險程度的關鍵安全參數預警指數并實施分級預警。本發明實現了對海上采油平臺生產井的安全風險分級預警，有效提高了海上油氣田作業過程中對生產井安全生產風險監管的及時性和有效性。
22、本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。