基于灰色-逼近理想解法(TOPSIS)的采气工艺方案评选
时间：2022-09-30 06:28:58
摘要： 气田的开采需要根据各企业的情况和开采工艺进行技术经济评价研究，即：采取某种工艺进行开采是否具有经济效益。本文结合企业在开采过程中的实际情况建立了采气工艺过程中的技术经济评价指标体系，并运用topsis数学模型对某采气企业的几种采气方案进行评选。并利用自主研发的技术经济综合评价软件得出方案评选结果。
Abstract: We should make technical and economic evaluation and studies to the exploitation of gas fields according to the situation of enterprises and mining technology, namely, whether it will have economic benefit by taking a kind of exploitation process. In this paper, combining with the actual situation in process of exploitation, the technical and economic evaluation index system is established in the gas recovery process, and several gas recovery program of a gas production company are evaluated by using TOPSIS mathematical model, and the program selection results are obtained by using the self-developed comprehensive technical and economic evaluation software.
关键词： 技术经济；指标体系；TOPSIS；方案优选
Key words: technical economy；indicators；TOPSIS；program optimization
中图分类号：TE3文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）22-0036-02
0引言
对于气井的开发，现行工艺方法主要有增压开采工艺、泡排工艺（包括投药桶作业、平衡罐作业和泡排车作业）和机械采排工艺（包括车载气举、柱塞气举、连续油管、修井机抽吸排水和高压气举）等，根据国内气田多年的开发经验，总结出了包括增压开采、泡排开采、机械采排的成本费用的核算方法。在（表1）中的各项指标是企业在实际过程中提取、建立的（表1中的数据是该企业的实际基础数据计算得出）。由于采气工艺方案的多样性，很多企业无从选择。由于计算指标值的基础数据涉及保密事项，这里只叙述计算的方法。前四个指标是按技术经济学理论，结合投资与收入计算，井深、排水量和最大净深是气井的实际开采环境。本文是关于上述的采气工艺方案在各种开采环境下的技术经济研究，并运用TOPSIS数学模型进行评价优选。
1灰色-逼近理想解法（TOPSIS）基本原理
TOPSIS法又称为逼近理想点排序方法（The Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution），是经典多属性决策最为常用的方法之一。这种决策方法的基本思想结合了模糊正负理想点的思路：决策者总是希望方案距离正理想点越近越好，距离负理想点越远越好。
理想点解X*（理想方案）：是一个方案集X中并不存在的虚拟的最佳方案，它的每个特征值都是决策方案中该特征指标的最优值。负理想解X0（差理想方案）：是一个方案集X中并不存在的虚拟的最差方案，它的每个特征值都是决策方案中该特征指标的最差值。在拟采用的备选方案集X中，首先通过指标属性（效益型、成本型等）确定理想方案和负理想方案，运用灰色关联分析法确定方案集X中的各个备选方案Xi与理想方案X*和负理想方案X0的关联度，通过相对贴近度大小进行排序比较，相对贴近度最大的方案是方案集X中的最佳方案；并可以据此排定方案集X中各备选方案的优先序。该方法基本流程如图1所示。
2灰色-TOPSIS法的应用
灰色-TOPSIS法的算法步骤：
步骤一：用向量规范化的方法求得规范决策矩阵。为了消除量纲的影响，我们采用式（1）和（2）对指标值原始数据进行标准化处理得到无量纲数据。
步骤二、确定理想方案X*和负理想方案X0第j个属性值为xj*，xj0
由公式进行标准化后的决策矩阵，经过指标权重的加权得出的加权决策矩阵中的各指标属性值，均为“正向”值，即指标值越大越优，越小越差，因此，由此得出理想方案及负理想方案。
步骤三、计算各个方案与理想方案和负理想方案的灰关联度。
灰色系统分析主要是依据有具体灰色系统的行为特征数据，充分利用数量不多的数据和信息寻求相关因素自身与各因素之间的数学关系，即建立相应的数学模型。
根据灰色系统理论，关联系数定义为：
根据最大原则，相对贴近度越大，表示备选方案与理想方案关联越大，说明方案越好。因此，备选方案的优劣排序依次为：方案2、方案3、方案4、方案1、方案6、方案5。针对灰关联理想解逼近法的理论与原理，项目组建立了技术经济综合评价系统，综合评价直观图如图2所示。
3结果分析
从经济上看，方案2（泡排工艺）具有明显优势。从技术上看，方案3（车载气举）具有较大优势。
根据专家意见，该气田采气工艺优选项目中经济指标权重大于技术指标权重，把技术和经济综合起来利用技术经济综合评价系统分析，各方案的排序依次是方案2、方案3、方案4、方案1、方案6、方案5。
从以上计算结果可以看出，方案2（泡排工艺）综合评价值最高，方案2经济评价各项指标都占有很大优势，在经济指标占权重较大的情况下，方案2本身技术指标处于中等位置，所以在综合考虑经济与技术各指标的情况分析后，方案2是备选方案中最优方案。方案3（车载气举）在技术指标评价中都处于优势地位，同时经济上都处于第二位，所以优选排序中仅次于方案2（泡排工艺）。方案5的所有经济指标在备选方案中均为最差，且平衡点能力利用率大于70%，说明此工艺具有较小的抗风险能力，不宜采用。
参考文献：
[1]杨卫明.TOPSIS法在工程项目评价中的应用[J].知识经济，2009，（3）.
[2]赵良臣.TOPSIS算法在物料分类中的应用研究[J].系统工程学报，2004，（7）.
[3]孙国超，鄢晓忠，陈冬林.TOPSIS法在优选电厂配煤比中的应用[J].洁净煤技术，2008，（3）.
