随着大型水力压裂和丛式井组技术在非常规油气资源开采中的应用,页岩地层获取高产成为可能,同时工厂化作业模式的逐步兴起预示着全球掀起了页岩气藏开发的热潮。然而,压裂涉及多套装备衔接,各套装备之间均存在大量不确定性因素,改造段数多、施工排量大、作业压力高,尤其在整个压裂周期内工况频繁复杂变化,风险动态特性显著。为此,本文根据压裂装备自身的失效风险特征,提出一套不确定条件下动态风险评估方法,有效降低、转移和控制风险,为安全、可靠、平稳地开发页岩油气资源提供技术保障。(1)针对传统层级线性加权求和法无法表达风险因素间非线性关系的难题,提出一种基于价值函数模型的非线性风险评估方法。首先引入风险动态累积参数,创建系统、完善的风险评估指标体系,进而利用拓扑网络模型、价值函数模型来解决层级指标内关联性和层级指标间非线性关系问题,动态评估压裂装备整体失效风险、失效短板和风险等级。该方法提高了评估结果的合理性。(2)针对传统量化风险评估法难以准确判定多段加砂压裂时装备安全可靠性状态的缺点,提出基于风险矩阵的集成化评估方法。通过应力-强度干涉理论、价值函数模型,分别求解装备静态和动态失效可能性,同时结合后果严重度,构建失效风险评估矩阵,深度挖掘工序化作业过程中压裂装备失效风险的表征参数。该方法增强了评估结果的精细化程度。(3)针对传统分级法未考虑因评估者、评估对象和评估过程而引发大量认知不确定性的问题,提出基于可拓学与物元理论的压裂装备失效风险等级评估方法。在风险等级初步划分的基础上,通过构建关联函数消除认知不确定性,定量化、动态化揭示长周期连续作业时压裂装备失效风险可接受水平,实现实时报警管理。该方法增强了评估结果的实际化意义。(4)针对压裂装备功能失效现象显著且功能状态存在模糊不确定性的特点,结合功能失效辨识与传播模型、模糊逻辑系统,提出一种新的功能失效风险评估方法。分别将行为规则、功能失效逻辑作为知识库和推理机,并引入模糊逻辑对部件功能状态进行模糊化和解模糊化处理,高效化揭示系统失效传播路径、定量化评估功能失效风险等级。该方法提高了评估结果的准确性。