油田開發(fā)規(guī)劃決策系統(tǒng)(油田開發(fā)規(guī)劃專題報(bào)告)課件

1、油田開發(fā)規(guī)劃決策系統(tǒng)西 南 石 油 大學(xué) 劉志斌 二00五年十一月概述原理與方法主要內(nèi)容分項(xiàng)產(chǎn)量預(yù)測(cè)產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化措施產(chǎn)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化產(chǎn)量分配及措施最優(yōu)控制主要成果軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例分析軟件演示項(xiàng)目概述項(xiàng)目概述原石油天然氣總公司：“油田開發(fā)動(dòng)態(tài)特征及最優(yōu)化研究”已應(yīng)用于中原油田華北油田勝利油田現(xiàn)推廣應(yīng)用于新疆油田背景項(xiàng)目概述開發(fā)優(yōu)化的目的及重要性 隨著由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)過渡在各大油田的推進(jìn)進(jìn)程，油田體制與機(jī)結(jié)構(gòu)改革的完善，國(guó)外油公司先進(jìn)的油藏經(jīng)營(yíng)管理理論的引入。油田將從過去的以完成“計(jì)劃的任務(wù)”向著追求自身的效益過渡。即如何提高油田的效益是現(xiàn)在及今后各大油田面臨的最主要的問題。而解決這一問題的實(shí)質(zhì)就

2、是制定科學(xué)合理的“油田開發(fā)優(yōu)化方案”。項(xiàng)目概述解決的主要問題一、開發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)問題，特別是產(chǎn)量及各分項(xiàng)產(chǎn)量的預(yù)測(cè)問題；二、產(chǎn)量及分項(xiàng)產(chǎn)量的最優(yōu)構(gòu)成問題；三、產(chǎn)量及分項(xiàng)產(chǎn)量的成本最優(yōu)構(gòu)成問題；四、產(chǎn)量及分項(xiàng)產(chǎn)量的工作量最優(yōu)構(gòu)成問題；五、如何最優(yōu)的將全油田的產(chǎn)量分配到各采油廠；六、油田的措施最優(yōu)控制問題。項(xiàng)目概述總產(chǎn)量預(yù)測(cè)及最優(yōu)分配項(xiàng)目概述自然產(chǎn)量預(yù)測(cè)及最優(yōu)分配項(xiàng)目概述措施產(chǎn)量預(yù)測(cè)及最優(yōu)分配項(xiàng)目概述分項(xiàng)產(chǎn)量預(yù)測(cè)及最優(yōu)構(gòu)成項(xiàng)目概述分項(xiàng)產(chǎn)量預(yù)測(cè)及最優(yōu)構(gòu)成項(xiàng)目概述分項(xiàng)措施產(chǎn)量預(yù)測(cè)及最優(yōu)構(gòu)成項(xiàng)目概述分析按開采方式、按油田、按采油廠的產(chǎn)量構(gòu)成；從歷史信息出發(fā)定性的研究各分項(xiàng)產(chǎn)量的影響因素；利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法與微

3、分模擬原理定量地分析并得到各分項(xiàng) 產(chǎn)量與其影響因素的關(guān)聯(lián)關(guān)系；研究并建立各分項(xiàng)產(chǎn)量及其它開發(fā)指標(biāo)帶控制因素的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及微分模擬預(yù)測(cè)模型；研究并建立油田開發(fā)規(guī)劃中的產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化及措施產(chǎn)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型；研究并得到勝利油田對(duì)各二級(jí)單位的產(chǎn)量最優(yōu)分配及全油田的措施最優(yōu)控制；基于Access數(shù)據(jù)庫(kù)在VB.NET環(huán)境下開發(fā)油田開發(fā)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)及優(yōu)化應(yīng)用軟件。研究的主要內(nèi)容及思路項(xiàng)目概述功能模擬原理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法微分模擬方法現(xiàn)代優(yōu)化技術(shù)優(yōu)化建模方法離散化技術(shù)優(yōu)化算法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)所采用的方法和原理預(yù) 測(cè)產(chǎn)量構(gòu)成分析影響因素分析 關(guān)聯(lián)關(guān)系的建立產(chǎn)量影響因素分析 分析每項(xiàng)產(chǎn)量的影響因素。如：自然產(chǎn)量的影響因素含油井開井

4、數(shù)，水井開井?dāng)?shù)，剩余可采儲(chǔ)量，含水率等；措施產(chǎn)量的影響因素含措施井次，采出程度，措施有效井次等。功能模擬原理微分模擬模型預(yù)測(cè)由統(tǒng)計(jì)理論根據(jù)歷史信息實(shí)現(xiàn) 功能的同構(gòu)，建立系統(tǒng)的輸入輸出的關(guān)聯(lián)關(guān)系，進(jìn)而外推進(jìn)行預(yù)測(cè)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法模型預(yù)測(cè) 模仿人腦的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，利用系統(tǒng)的輸入的輸出信息建立系統(tǒng)描述，進(jìn)而進(jìn)行系統(tǒng)的預(yù)測(cè)與控制。微分模擬方法對(duì)于給定的時(shí)間序列： x(ti)（x(t0），x(t），x(t），）具有很強(qiáng)的隨機(jī)性。數(shù)據(jù)預(yù)處理作累加序列：數(shù)據(jù)預(yù)處理新的數(shù)據(jù)列隨機(jī)性被弱化，曲線明顯地具有單調(diào)上升微分模擬方法j=1 ,2,.h同理多變量時(shí)間序列：微分模擬方法類似單變量則有：累加序列：微分模擬方法其中

5、：對(duì)模型：微分模擬方法 從系統(tǒng)輸入與輸出的觀點(diǎn)看，系統(tǒng)功能模擬的狀態(tài)方程為：系數(shù)矩陣A、B用最小二乘法識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法神經(jīng)元的閥值和神經(jīng)元之間權(quán)值閥值的計(jì)算：產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化總產(chǎn)量及對(duì)應(yīng)的工作量、成本的構(gòu)成優(yōu)化分項(xiàng)產(chǎn)量及對(duì)應(yīng)的工作量、成本的構(gòu)成優(yōu)化措施產(chǎn)量及對(duì)應(yīng)的工作量、成本的構(gòu)成優(yōu)化油田開發(fā)優(yōu)化模型的建立產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化模型措施產(chǎn)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型產(chǎn)量分配優(yōu)化模型最優(yōu)化方法與原理優(yōu)化模型的三大要素：優(yōu)化目標(biāo)的確定優(yōu)化決策變量分析優(yōu)化所受條件限制產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化模型 定產(chǎn)量、成本最低優(yōu)化模型 產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化模型 定成本、產(chǎn)量最大優(yōu)化模型 產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化模型 定產(chǎn)量、定成本效益最好優(yōu)化模型 措施產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

6、優(yōu)化模型定措施工作量、定措施成本、措施產(chǎn)量最大優(yōu)化模型 措施產(chǎn)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型定產(chǎn)量、定措施工作量、成本最低優(yōu)化模型 措施產(chǎn)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型定措施、定產(chǎn)量、效益最好優(yōu)化模型 產(chǎn) 量 分 配全油田產(chǎn)量分配到各下級(jí)單位產(chǎn)量分配優(yōu)化模型 其中 將全油田的產(chǎn)量最優(yōu)的分配到各采油廠或?qū)⒉捎蛷S的產(chǎn)油量最優(yōu)的分配到各作業(yè)區(qū)最優(yōu)化模型算法非線性一維黃金分割法非線性多維無約束最速下降算法非線性多維帶約束的SUMT方法線性優(yōu)化的單純形法多目標(biāo)決策的評(píng)價(jià)函數(shù)方法.是狀態(tài)變量是控制變量開采指標(biāo)的最優(yōu)控制 給定期望的狀態(tài)變量（如產(chǎn)油、產(chǎn)水、平均壓力等）值，尋找油田的最優(yōu)控制措施（如井?dāng)?shù)、注水量、措施等） 對(duì)此系統(tǒng)方程，要使

7、狀態(tài)X(1)(t)盡可能按希望軌跡線發(fā)展，并且消耗盡可能少，相當(dāng)于求如下的最優(yōu)控制問題。 其中， 表示的范數(shù) 這是典型的二次最優(yōu)控制問題，可用極值原理求解 最優(yōu)控制模型求解開發(fā)規(guī)劃決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件開發(fā)環(huán)境Windows98、Windows2000VB.NetAccess軟件模塊功能及概要設(shè)計(jì)軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)軟件操作流程系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 軟件模塊結(jié)構(gòu) 模塊功能概述 軟件模塊功能及概要設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)軟件模塊結(jié)構(gòu)系統(tǒng)預(yù)測(cè)模塊 該模塊主要完成各分項(xiàng)產(chǎn)量的預(yù)測(cè)。開發(fā)規(guī)劃模塊 該部分是優(yōu)化決策軟件的核心部分，可以完成年度開發(fā)規(guī)劃決策和五年開發(fā)規(guī)劃決策（產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化、措施結(jié)構(gòu)優(yōu)化）。 最優(yōu)控制模塊 對(duì)全局（或各采油廠），

8、給定期望的狀態(tài)（如產(chǎn)油量，產(chǎn)水量，平均壓力等）確定相應(yīng)的最優(yōu)控制措施。 產(chǎn)量分配模塊 將全油田產(chǎn)量按“定產(chǎn)量規(guī)劃”“定投資規(guī)劃”“效益規(guī)劃”最優(yōu)地分配到各個(gè)采油廠。 模塊功能概述系統(tǒng)預(yù)測(cè)模塊 開發(fā)優(yōu)化模塊最優(yōu)控制模塊產(chǎn)量分配模塊 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)一、輸入首先從數(shù)據(jù)文件中選擇需預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)項(xiàng)（一項(xiàng)或多項(xiàng)），取出要預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)項(xiàng)的歷史數(shù)據(jù)；再選擇每一預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的影響的數(shù)據(jù)字段、取出所選數(shù)據(jù)字段的歷史數(shù)據(jù)。二、處理 1、采用的方法： 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法或微分模擬方法2、計(jì)算 擬合精度=（實(shí)際值-預(yù)測(cè)值）/實(shí)際值3、時(shí)間 預(yù)測(cè)一年或 預(yù)測(cè)多年， 保存上一年的預(yù)測(cè)值,作為預(yù)測(cè)下一年的歷史數(shù)據(jù)。三、輸出1、輸出預(yù)

9、測(cè)值2、輸出歷史數(shù)據(jù)、預(yù)測(cè)值隨時(shí)間變化的圖形3、輸出影響因素的相關(guān)系數(shù)4、輸出預(yù)測(cè)擬合精度對(duì)比圖、表5、預(yù)測(cè)變量與影響因素隨時(shí)間變化的關(guān)系圖軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)（系統(tǒng)預(yù)測(cè)）一、輸入1、選擇優(yōu)化目標(biāo)：定產(chǎn)量規(guī)劃、定投資規(guī) 劃、效益規(guī)劃2、讀入歷史數(shù)據(jù)3、輸入規(guī)劃年影響因素估計(jì)值4、輸入各項(xiàng)產(chǎn)量上下限5、輸入規(guī)劃約束條件二、處理 采用的方法： 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法或微分模擬方法三、輸出1、產(chǎn)量構(gòu)成表、圖 2、成本最優(yōu)構(gòu)成表、圖 3、歷史數(shù)據(jù)及優(yōu)化結(jié)果對(duì)比表、圖 4、優(yōu)化結(jié)果綜合輸出表、圖 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)（開發(fā)規(guī)劃）輸入1、選擇操作單位2、選擇狀態(tài)變量及對(duì)應(yīng)采取的控制措施 可選的狀態(tài)變量有： 產(chǎn)油量、產(chǎn)水量、含水率等

10、。 可選的控制措施有： 油井開井?dāng)?shù)、水井?dāng)?shù)、壓裂井次、 酸化井次等。3、輸入歷史數(shù)據(jù)起始年、終止年。4、輸入優(yōu)化年?duì)顟B(tài)變量的期望值。計(jì)算得到：1、狀態(tài)變量及措施變量數(shù)據(jù)表 2、產(chǎn)油量最優(yōu)控制圖軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)（最優(yōu)控制）一、輸入1、目標(biāo)選擇：“定產(chǎn)量規(guī)劃”、“定投資規(guī)劃”、“效益規(guī)劃”2、規(guī)劃指標(biāo)選擇：生產(chǎn)井?dāng)?shù)，水井開井?dāng)?shù)，注水井，油井開井?dāng)?shù)，注水量等。3、輸入規(guī)劃指標(biāo)規(guī)劃年的估計(jì)值及規(guī)劃條件4、輸入全局的定產(chǎn)量、定投資、油價(jià)等5、輸入各廠產(chǎn)油量上下界二、輸出1、最優(yōu)產(chǎn)量構(gòu)成表 、圖 2、規(guī)劃最優(yōu)指標(biāo)表 、圖 3、規(guī)劃指標(biāo)最優(yōu)構(gòu)成表 、圖軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)（產(chǎn)量分配）實(shí)例分析（一）選擇陸上稀油自然產(chǎn)量影

11、響因素為：可采儲(chǔ)量采出程度采油井開井總數(shù)累積剩余可采儲(chǔ)量操作成本預(yù)測(cè)全廠稀油自然產(chǎn)量 輸入預(yù)測(cè)影響因素預(yù)測(cè)年的估計(jì)值，選擇不同的預(yù)測(cè)方法得到歷史擬合情況及預(yù)測(cè)結(jié)果。實(shí)例分析（一）實(shí)例分析（二）產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化四類產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的影響因素配置如下：陸上稀油：?jiǎn)挝煌耆杀?、新井井?dāng)?shù)、年新增動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量、總產(chǎn)能、措施總井次、總投資；稠油熱采、埕島：同上；三次采油：聚合物干粉用量、噸聚增油量、單位完全成本、動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量、總投資實(shí)例分析（二）產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化（定產(chǎn)量）實(shí)例分析（二）產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化（定產(chǎn)量）實(shí)例分析（二）產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化（定產(chǎn)量）實(shí)例分析（二）產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化（定產(chǎn)量）實(shí)例分析（二）產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化（定產(chǎn)量）實(shí)例分析

12、（二）措施產(chǎn)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化（定產(chǎn)量）實(shí)例分析（二）措施產(chǎn)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化（定產(chǎn)量）實(shí)例分析（二）措施產(chǎn)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化（定產(chǎn)量）實(shí)例分析（二）措施產(chǎn)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化（定產(chǎn)量）項(xiàng)目研究主要成果利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法與微分模擬原理定量地分析并得到了各分項(xiàng)產(chǎn)量與其影響因素的關(guān)聯(lián)關(guān)系（是一種嚴(yán)重非線性的廣義的隱函數(shù)關(guān)系）。研究并建立了各分項(xiàng)產(chǎn)量及其它開發(fā)指標(biāo)帶控制因素的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及微分模擬預(yù)測(cè)模型；應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法與微分模擬原理建立的關(guān)聯(lián)關(guān)系，研究并得到了在不同目標(biāo)下油田開發(fā)規(guī)劃中的產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)化及措施產(chǎn)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。項(xiàng)目研究主要成果四、研究并得到了勝利油田對(duì)各二級(jí)單位的產(chǎn)量最優(yōu)分配及全油田的措施最優(yōu)控制。五、基于Access數(shù)據(jù)庫(kù)在VB.NET環(huán)境下開發(fā)了包含研