【摘要】：針對(duì)主成分分析-貝葉斯判別法(PCA-BDA)僅支持安全評(píng)價(jià)但不能發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)因素的問(wèn)題,引入屬性重要度的概念,提出一種改進(jìn)的PCA-BDA算法,并將其應(yīng)用于石油鉆井安全評(píng)價(jià)。首先,使用原始PCA-BDA方法評(píng)估出各條記錄的安全等級(jí);然后,利用主成分分析(PCA)過(guò)程中的特征向量矩陣,貝葉斯判別(BDA)過(guò)程中的判別函數(shù)矩陣,以及各安全等級(jí)的權(quán)重計(jì)算得出屬性重要度;最后,通過(guò)參考屬性重要度來(lái)調(diào)控屬性。安全評(píng)價(jià)準(zhǔn)確率的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中,改進(jìn)PCA-BDA方法準(zhǔn)確率達(dá)到96.7%,明顯高于層次分析法(AHP)和模糊綜合評(píng)價(jià)法(FCE)。調(diào)控屬性的仿真實(shí)驗(yàn)中,調(diào)控重要度最高的3個(gè)屬性70%以上的鉆井安全等級(jí)得到改善;相對(duì)地,調(diào)控重要度最低的3個(gè)屬性鉆井安全等級(jí)幾乎沒(méi)有變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)PCA-BDA方法不僅能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)安全評(píng)價(jià),同時(shí)能夠找出關(guān)鍵屬性使石油鉆井安全管理更有針對(duì)性。
【圖文】：

)，以及兩者混合的方法PCA-BDA。1．1石油鉆井安全評(píng)價(jià)體系石油鉆井安全評(píng)價(jià)是石油鉆井安全管理的重要組成部分。它利用系統(tǒng)工程的方法為鉆井作業(yè)提供綜合的評(píng)估，并且預(yù)測(cè)潛在風(fēng)險(xiǎn)和可能后果�；谠u(píng)估結(jié)果，鉆井企業(yè)可以提出相應(yīng)的安全措施，以便減少危險(xiǎn)和損失，進(jìn)而提高效率。作為石油工業(yè)的重要環(huán)節(jié)，石油鉆井備受重視。作為一項(xiàng)需要巨大投資的系統(tǒng)工程，它具有多因素、多層次、高風(fēng)險(xiǎn)、立體交叉和連續(xù)作業(yè)等特點(diǎn)［11］。所以，石油鉆井安全評(píng)價(jià)是一項(xiàng)復(fù)雜且必須的任務(wù)。本文所研究的石油鉆井安全評(píng)價(jià)體系如圖1所示。圖1石油鉆井安全評(píng)價(jià)體系Fig．1Drillingsafetyevaluationsystem1．2主成分分析主成分分析是一項(xiàng)用于數(shù)據(jù)壓縮和特征提取的技術(shù)［12－13］。在處理多變量問(wèn)題時(shí)，通常變量之間都會(huì)存在或多或少的相關(guān)，這樣的相關(guān)相當(dāng)于一種信息重疊，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。主成分分析正好被用于解決此類問(wèn)題。它可以在很少或是沒(méi)有信息重疊的前提下，將原本存在相關(guān)的變量轉(zhuǎn)化為相互獨(dú)立的主成分(PrincipalComponent，PC)，每個(gè)主成分都是原始變量的一個(gè)線性組合。主成分分析的數(shù)學(xué)模型［4，13］如下所示。假設(shè)樣本數(shù)據(jù)如矩陣X所示:X=X11X11…X1pX21X22…X2p鐤鐤鐤Xn1Xn2…Xnp=(X1，X2，，…，Xp)利用原始數(shù)據(jù)X和特征向量矩陣T進(jìn)行線性組合Y=TX。Y1=t11*X1+t12*X2+…+t1p*XpY2=t21*X1+t22*X2+…+t2p*Xp鐤Yn=tn1*X1+tn2*X2+…+tnp*X{p所得變換同時(shí)滿足以下條件:1)所得主成分兩兩不相關(guān);2)Y1的方差最大，它在主成分中的貢獻(xiàn)最大，而Y

南妊楦?率pa，同時(shí)計(jì)算分組Ga中樣本的屬性均值;步驟2計(jì)算協(xié)方差矩陣Sa，然后計(jì)算聯(lián)合協(xié)方差S;步驟3構(gòu)建貝葉斯判別方程，并將參數(shù)代入;步驟4使用判別方程判別樣本，并檢驗(yàn)判別結(jié)果L'是否符合要求。1．4PCA-BDA方法一般情況下，在安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中會(huì)存在或多或少的信息重疊問(wèn)題，這些信息重疊會(huì)在一定程度上影響安全評(píng)價(jià)模型的準(zhǔn)確性［9］。為了消除這種影響，研究者們將主成分分析與判別分析方法結(jié)合使用［5－8］，而作為此類方法的一份子，PCA-BDA也被應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域。PCA-BDA的基本原理如圖2所示。在這個(gè)混合方法中，主成分分析被用于消除屬性間的相關(guān)性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)降維;接著，將得到的主成分作為輸入利用貝葉斯判別法來(lái)評(píng)估安全等級(jí)。如此，安全評(píng)價(jià)模型得以建立，屬性間的信息重疊得以消除，安全等級(jí)的判斷得以實(shí)現(xiàn)。這樣的一種結(jié)合被稱為PCA-BDA方法。圖2基本的PCA-BDA過(guò)程Fig．2BasicPCA-BDAprocess2基于改進(jìn)PCA-BDA的石油鉆井安全評(píng)價(jià)通過(guò)研究原有的PCA-BDA方法原理以及石油鉆井安全評(píng)價(jià)的特點(diǎn)，本文提出了一種適用于石油鉆井安全評(píng)價(jià)的改進(jìn)PCA-BDA方法。2．1問(wèn)題定義盡管PCA-BDA方法已經(jīng)被廣泛地接受與應(yīng)用，但是該方法依然存在一些亟待解決的缺陷。試想這樣一種情況:某第5期任冬梅等:應(yīng)用于石油鉆井安全評(píng)價(jià)的改進(jìn)主成分分析-貝葉斯判別方法1821

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