一种基于弗晰逻辑的地质风险不确定性评价方法

摘要

本发明提供了一种基于弗晰逻辑的地质风险不确定性评价方法，属于油气资源的模糊评价领域。本方法包括：(1)确定评价参数；(2)评价参数模糊化；(3)建立模糊规则；(4)模糊逻辑计算；(5)反模糊化得到综合评价结果。本发明摒弃了单值计算方法过程中非此即彼的计算方法，采用多值模型建立模糊规则实现多值计算评价过程，对临近边界值的地质风险因子的评价更趋合理，从而提高地质风险因子模糊评价的准确性。

说明书

技术领域

本发明属于油气资源的模糊评价领域，具体涉及一种基于弗晰逻辑的地质 风险不确定性评价方法。

背景技术

不确定性分析（uncertainty analysis）是指对决策方案受到各种事前无 法控制的外部因素变化与影响所进行的研究和估计。它是决策分析中常用的一 种方法。通过该分析可以尽量弄清和减少不确定性因素对经济效益的影响，评 价项目投资对某些不可预见的风险的抗冲击能力，从而证明项目投资的可靠性 和稳定性，避免投资亏损。不确定性分析所作出的比较可靠、接近客观实际的 评价结果，将对决策者和未来的经营者具有十分重要的参考价值。

地质风险概率法被广泛应用于油气资源评价中的地质评价，用于回答油气 资源的赋存状况。但是地质风险概率法对每一地质评价参数给出的都是单一（也 称“纯粹”）计算结果——该结果并不能够反映目标区域复杂地质情况的多种可 能性，不可避免地出现高估或低估的情况，因此应用地质风险概率法进行不确 定性评价时，其准确度还有待提高。

现有方法如下：

（1）特尔菲法

特尔菲法又名专家意见法，是依据系统的程序，采用匿名发表意见的方式， 即团队成员之间不得互相讨论，不发生横向联系，只能与调查人员发生关系， 以反覆的填写问卷，以集结问卷填写人的共识及搜集各方意见，可用来构造团 队沟通流程，应对复杂任务难题的管理技术。

在油气资源评价中，通常是组织不同专业人员背对背地对目标区域的同一 地质因子进行主观概率评价，然后对这些主观概率进行综合分析，从而得到该 地质因子的评价结论。

（2）模糊综合判定法

根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对 受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。它具有结果清晰,系统性 强的特点,能较好地解决模糊的、难以量化的问题,适合各种非确定性问题的解 决。

综合评判是对多种属性的事物，或者说其总体优劣受多种因素影响的事物， 做出一个能合理地综合这些属性或因素的总体评判，而模糊逻辑是通过使用模 糊集合来工作的，是一种精确解决不精确不完全信息的方法，其最大特点就是 用它可以比较自然地处理人类思维的主动性和模糊性。因此对这些诸多因素进 行综合，才能做出合理的评价，在多数情况下，评判涉及模糊因素，用模糊数 学的方法进行评判是一条可行的也是一条较好的途径。

传统集合理论的单值计算方法过程中非此即彼的计算方法对地质因子边界 数据的处理往往存在较大误差，从而影响评价结果的准确性。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于弗晰逻 辑的地质风险不确定性评价方法,采用多值模型建立系列模糊规则来模拟人的 评价过程，实现地质因子多值评价过程，从而提高油气资源地质评价结果的准 确性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于弗晰逻辑的地质风险不确定性评价方法,所述方法包括：

（1）确定评价参数；

（2）评价参数模糊化；

（3）建立模糊规则；

（4）模糊逻辑计算；

（5）反模糊化得到综合评价结果。

所述步骤（1）中的评价参数包括成藏条件和子项成藏地质条件，所述成藏 条件包括烃源体、输导体和圈闭体；

所述烃源体的子项成藏地质条件包括有机碳含量、有机质类型、成熟度、 泥岩厚度、供烃面积系数和生烃强度；

所述输导体的子项成藏地质条件包括输导层、供烃方式、运移距离、时间 匹配和生储盖匹配；

所述圈闭体的子项成藏地质条件包括圈闭类型、圈闭面积系数、圈闭幅度、 储层沉积相、储层百分比、储层孔隙度、储层渗透率、储层埋深、盖层厚度、 盖层岩性和断裂破坏程度。

所述步骤（2）是这样实现的：

对每个所述评价参数的值域进行多种可能性分区，然后利用模糊成员函数 刻画每种可能性，并定义每个模糊成员函数的类型和名称；

所述模糊成员函数的类型包括二值型、三角型和梯型；模糊成员函数的纵 轴表示0-1的评价值，横轴是将0-1评价分成不同评价值区间；

所述模糊成员函数的名称体现评价参数不同值域范围的地质认识。

所述步骤（3）是这样实现的：

根据每个所述评价参数的模糊成员函数的名称形成系列模糊评价规则，每 一条评价规则包括逻辑条件和结论，所述逻辑条件的主、谓、宾分别对应评价 参数、模糊集合运算子和评价参数的某一模糊成员函数；所述结论是面向所有 评价参数的统一地质评价结果，不同的模糊成员函数对应不同的评价层次，所 述评价层次包括很不好、不好、一般、好和很好。

所述步骤（4）是这样实现的：

进行模糊逻辑计算获得每个评价参数的地质评价结果，所述地质评价结果 是不同模糊成员函数的图形的交集，该交集是一个联合多边形（一个评价参数 值对应的是1个或2个模糊成员函数，由2个模糊成员函数形成联合多边形）， 找到该联合多边形中占比重最大的面积所对应的模糊成员函数，该评价参数的 地质评价结果的量化值就趋于该模糊成员函数的模糊评价规则，其原因是当地 质评价结果更趋向于某个模糊成员函数时，该模糊成员函数对应的联合多边形 面积所占的比重就相对较大，地质评价结果的量化值也趋于该模糊成员函数对 应的模糊评价规则。

所述步骤（5）是这样实现的：

求取所述联合多边形的质心或重心，所述质心或重心的横轴投影值就是最 终的综合评价结果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：摒弃了单值计算方法过程中非此 即彼的计算方法，采用多值模型建立模糊规则实现多值计算评价过程，对临近 边界值的地质风险因子的评价更趋合理，从而提高地质风险因子模糊评价的准 确性。

附图说明

图1是本发明方法的步骤框图。

图2A是模糊逻辑单值计算过程图示。

图2B是模糊逻辑多值计算过程图示。

图3A是定量值域评价参数的二值模糊成员函数的几何图形图示。

图3B是定量值域评价参数的三角型模糊成员函数的几何图形图示。

图3C是定量值域评价参数的梯形模糊成员函数的几何图形图示。

图4A是定性值域评价参数的模糊成员函数示意图之一。

图4B是定性值域评价参数的模糊成员函数示意图之二。

图4C是定性值域评价参数的模糊成员函数示意图之三。

图5A-1是不考虑地质认识模糊的单值推测模式图示，等同主观评价中给定 参数值，直接获取评价结果。

图5A-2是不考虑地质认识模糊进行单值推测时对应的模糊逻辑计算图示。

图5B-1是不考虑地质认识模糊的线性插值推测图示，等同主观评价中给定 参数，直接进行线性插值获取评价结果。

图5B-2是不考虑地质认识模糊进行线性插值计算时对应的模糊逻辑计算图 示。

图5C-1是考虑地质认识模糊的“负向”（阴影部分面积左小右大）多值推 测图示，等同主观评价中，综合两种地质认识获取评价值。

图5C-2是考虑地质认识模糊进行“负向”多值推测时的模糊逻辑计算图示。

图5D-1是考虑地质认识模糊的“正向”（阴影部分面积左大右小）多值推 测图示，等同主观评价中，综合两种地质认识获取评价值。

图5D-2是考虑地质认识模糊进行“正向”多值推测时的模糊逻辑计算图示。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

弗晰逻辑也称模糊逻辑，是建立在多值逻辑基础上，运用弗晰（模糊）集 合的方法来研究模糊性思维、语言形式及其规律的科学。弗晰逻辑善于表达界 限不清晰的定性知识与经验，它借助于隶属度函数概念，区分模糊集合，处理 模糊关系，模拟人脑实施规则型推理，解决因“排中律”的逻辑破缺产生的种 种不确定问题。区别于传统集合理论的二值逻辑推理（“非此即彼”）（如图2A 所述），模糊逻辑的多值逻辑推理可有效模拟不确定性推理过程（如图2B所示）。

如图1所示，本发明遵循模糊逻辑评价的主要评价流程，面向油气资源评 价，将评价过程主要分为三个步骤：

评价参数的选取涵盖“生”、“储”、“盖”、“运”、“聚”、“保”六个环节， 体现其对含油气性的生成具有缺一不可的特点（如表1所示）。

表1

（1）评价参数的模糊化

对某一评价参数的值域进行多种可能性分区，利用不同模糊成员函数刻画 其多种可能性，并对每个成员函数进行明确定义，包括定义模糊成员函数的类 型和名称。定量值域的模糊成员函数的类型主要包括“二值型”（如图3A所示）、 “三角型”（如图3B所示）和“梯型”（如图3C所示），模糊成员函数名称能够 体现评价参数不同值域范围的地质认识即可（如储层埋深500-1000米对应的成 员函数名称可以为“埋深浅”）。定量型模糊成员函数的纵轴取值范围为0-1，表 示不同成员函数与评价参数某一特定参数值的关联度，横轴则对应该评价参数 值域范围内不同类型的值域范围对应不同地质认识，不同值域范围可重叠，也 可不重叠。定性型成员函数的横轴表示认知自信度，范围是0-1，此外，定性值 域的模糊成员的线性几何形状（如图4A、4B、4C所示）等同基于单值计算过程 进行主观评价的数学模型。根据实际地质评价参数的分布特点，成员函数也可 以被定义为某种概率分布曲线。

（2）建立评价参数的模糊规则

根据每一评价参数的多值定义（模糊成员函数的定性名称）形成系列模糊 评价规则，即：每一条地质评价规则采用的是专家系统中典型的IF-THEN范式， 包括逻辑条件和结论两部分：逻辑条件的“主”、“谓”、“宾”分别对应“评价 参数”、“模糊集合运算子”与“评价参数的某一成员函数”；结论部分（也称“地 质评价结果”）被定义为面向所有评价参数的统一地质评价结果，其不同成员函 数对应为表一中约定的不同“打分”区间，包括“很不好”、“不好”、“一般”、 “好”、“很好”五个评价层次。说明的是，在实际工作中，地质评价结果的评 价层次可以灵活调整，以便更合理获取定量地质评价结论。模糊规则中的结论 （“地质评价结果”）被定义为面向不同评价参数的地质评价结果，其自身也被 看作一个模糊集合元素，其成员函数定义与评价参数模糊成员函数的定义相 同，成员函数的形态可选三角或梯形，成员函数的纵轴表示0-1的评价值，横 轴是将0-1评价分成不同评价值区间，一般分为5个评价值区间，表示不同评 价参数最新评价结果的“很不好”、“好”、“一般”、“好”、“很好”。

（3）反模糊化计算评价参数的定量风险结果

常见的模糊逻辑运算子主要包括：“求交”、“求和”、“求补”等。“求交” 意味着取两个成员函数的最小值（不同几何图形的交集），“求和”意味着取两 个成员函数的最大值（不同几何图形的并集），“求补”则意味着取某一成员函 数的反值（不同几何图形的异或）。也就是说，不同评价参数的模糊评价结果最 终体现为模糊规则（“地质评价结果”）不同成员函数的图形的交集（图5A-1至 图5D-2系列中的阴影部分）。进行模糊逻辑计算获取某一评价参数的地质评价 结果是由不同成员函数联合形成的具有不同分布特点的联合多边形，体现了不 同的模糊推测模式，主要包括四种典型的模糊推测模式：单值推测模式（如图 5A-1，A-2所示）、线性插值推测模式（如图5B-1，B-2所示）、“负向”多值推 测模式（如图5C-1，C-2所示）和“正向”多值推测模式（如图5D-1，D-2所 示）。可见，当地质参数的评价结果更趋向于哪个成员函数时，该成员函数对应 的联合多边形面积所占比重相对较大，其评价结果的量化值也趋于该成员函数 对应的模糊规则。通过求取模糊规则结论中阴影几何图形的质心或重心等系列 反模糊化技术手段获取最终的地质风险定量化分析结果，重心或质心的横轴投 影值就是最终的模糊评价值，进而得到评价单元的综合地质不确定性评价结果。

实施例：

以渤海湾盆地某评价单元为例，其相关地质参数如表2所示：

表2

（1）建立成员函数

根据地质参数的数据特征，建立各地质参数的模糊成员函数，如表3所示：

表3

（2）建立模糊评价标准

模糊评价标准如表4所示：

表4

（3）反模糊化计算评价参数的定量风险结果

分别计算，得到每个评价参数的定量风险结果，如表5所示：

表5

根据每项评价参数的定量风险结果，对该评价单元进行综合评价，得到最 终的不确定性评价结果。

通过评价参数模糊化、定义模糊规则及反模糊化三个过程计算评价参数的 定量风险结果是本发明的主要专利。

本发明遵循模糊逻辑主要评价流程，应用模糊逻辑多值方法，利用多值模 型建立模糊规则模拟计算过程，面向油气资源地质评价，通过评价参数模糊化、 定义模糊规则及反模糊化三个过程计算评价参数的定量风险结果，不仅能够有 效处理边界模糊的问题，还能够很好的实现定性描述型及数值型参数计算过程， 最终实现地质风险因子不确定性评价的定量化。

本发明所涉及的保护权利主要有：根据地质资料边界认知的不确定性，利 用模糊成员函数进行评价参数模糊化的方法；利用不规则几何图形的分布区间 表示地质因子不同值域，以多种可能性区分模糊成员函数的方法；用分布函数 表征打分结果分布趋势的方法以及通过系列反模糊化技术手段获取地质风险定 量化分析结果的方法。

本技术主要应用领域为油气资源评价及其不确定性研究。

本发明遵循模糊逻辑主要评价流程，应用模糊逻辑多值方法，利用多值模 型建立模糊规则模拟计算过程，面向油气资源地质评价，通过评价参数模糊化、 定义模糊规则及反模糊化三个推理过程计算评价参数的定量风险结果，不仅能 够有效处理边界模糊的问题，还能够很好的实现定性描述型及数值型参数的计 算过程，最终实现地质风险因子不确定性评价的定量化，因此在油气资源不确 定性评价中具有广阔的应用前景。

本发明遵循模糊逻辑主要评价流程，应用模糊逻辑多值方法，利用多值模 型建立模糊规则模拟计算过程，面向油气资源地质评价，通过评价参数模糊化、 定义模糊规则及反模糊化三个过程计算评价参数的定量风险结果，不仅能够有 效处理边界模糊的问题，还能够很好的实现定性描述型及数值型参数的评价过 程，最终实现地质风险因子不确定性评价的定量化。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言， 在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形， 而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是 优选的，而并不具有限制性的意义。