油田開發(fā)增產(chǎn)措施優(yōu)化的目標(biāo)規(guī)劃模型

1、PAGE 油田開發(fā)增產(chǎn)措施優(yōu)化的目標(biāo)規(guī)劃模型 山東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（Q99G02） 張?jiān)谛?侯風(fēng)華 付峰 姜梅芳 范水清 （石石油大學(xué)學(xué)經(jīng)濟(jì)管管理學(xué)院院，山東東東營(yíng) 25770611） 摘要 根根據(jù)油田田生產(chǎn)實(shí)實(shí)際，確確定了油油田開發(fā)發(fā)措施增增油中的的多目標(biāo)標(biāo)體系，建建立了措措施增油油的目標(biāo)標(biāo)規(guī)劃模模型，給給出了油油田開發(fā)發(fā)目標(biāo)權(quán)權(quán)重的計(jì)計(jì)算方法法，進(jìn)行行了目標(biāo)標(biāo)規(guī)劃的的求解和和優(yōu)化策策略分析析，為油油田開發(fā)發(fā)措施增增油提供供了定量量的決策策依據(jù)。關(guān)鍵詞 油田開開發(fā) 目目標(biāo)規(guī)劃劃 增油油措施 最優(yōu)決決策 策策略分析析1 引言我國(guó)大多數(shù)數(shù)油田已已進(jìn)入遞遞減階段段，表現(xiàn)現(xiàn)為后備備儲(chǔ)量不不足，

2、資資源接替替困難，高高含水，高高采出程程度，穩(wěn)穩(wěn)定產(chǎn)量量難度大大；原油油成本迅迅速上升升；資金金短缺，難難以籌集集；設(shè)備備新度系系數(shù)低，老老化嚴(yán)重重。面對(duì)對(duì)這種形形勢(shì)，油油田須充充分利用用現(xiàn)有的的資源、資資金、勞勞動(dòng)力和和技術(shù)措措施，優(yōu)優(yōu)化資源源配置，實(shí)實(shí)現(xiàn)石油油資源開開發(fā)的良良性可持持續(xù)發(fā)展展。因此此，本文文提出用用現(xiàn)代管管理方法法目標(biāo)標(biāo)規(guī)劃研研究油田田開發(fā)的的最優(yōu)化化管理問(wèn)問(wèn)題，依依據(jù)自身身資源、技技術(shù)、資資金、人人力等條條件，在在建立效效益、成成本、產(chǎn)產(chǎn)油量等等多種目目標(biāo)的規(guī)規(guī)劃模型型下，求求得增加加效益的的各種措措施優(yōu)化化方案，實(shí)實(shí)現(xiàn)油田田開發(fā)的的全局管管理，為為油田開開發(fā)管理理者提供

3、供定量依依據(jù)。2 模型形形成2.1 目目標(biāo)的確確定在油田開發(fā)發(fā)追求效效益實(shí)現(xiàn)現(xiàn)增油的的過(guò)程中中，從各各方面考考慮，可可涉及到到多種目目標(biāo),有有些目標(biāo)標(biāo)是互相相矛盾的的，通常常相關(guān)的的目標(biāo)包包括:資資金投資資目標(biāo)；成本目目標(biāo)；措措施增油油目標(biāo)；措施量量目標(biāo)等等。1.2 模模型建立立對(duì)于處于穩(wěn)穩(wěn)定后期期的石油油開采，需需要采取取大量增增油措施施，以確確保穩(wěn)定定的石油油產(chǎn)量和和較高的的采收率率，依據(jù)據(jù)確定的的目標(biāo)和和各種約約束條件件，其模模型如下下：(1)資金金投資目目標(biāo) (2)生產(chǎn)產(chǎn)成本目目標(biāo) (3)措施施增油量量約束 (4)總措措施量約約束 (5)單單個(gè)措施施工作量量 式中：xjj第j項(xiàng)增油油措

4、施量量；cj第j項(xiàng)增油油措施所所需的單單位投資資；TII所有措措施的總總資金投投入量；pj第j項(xiàng)措施施的單位位采油成成本；(Po)j第j項(xiàng)措施施的單位位增油量量；TCC規(guī)劃期期總采油油成本；TP規(guī)劃期期措施全全部增油油量；MM規(guī)劃期期內(nèi)所有有措施總總量；DDj第j項(xiàng)措施施的最大大提供量量；di+目標(biāo)的的正偏差差變量，di+0；di-目標(biāo)的負(fù)偏差變量,di-0；d5j+各措施工作量的正偏差變量，d5j+0；d5j-各措施工作量的負(fù)偏差變量，d5j-0； j=1,2,n, i=1，2，3，4。根據(jù)目標(biāo)規(guī)規(guī)劃目標(biāo)標(biāo)的描述述形式，油油田開發(fā)發(fā)措施增增油的目目標(biāo)規(guī)劃劃模型可可表示為為各偏差差變量的的函數(shù)

5、，即即minF(d1+,d2+,d3-,d4+,d5j+) j=1,2,n （6）式(6)中中的目標(biāo)標(biāo)函數(shù)的的各個(gè)目目標(biāo)，可可以根據(jù)據(jù)油田面面臨的國(guó)國(guó)內(nèi)外環(huán)環(huán)境的變變化，可可定性地地劃分為為若干層層次的優(yōu)優(yōu)先等級(jí)級(jí)，經(jīng)研研究，未未給予優(yōu)優(yōu)先權(quán)重重的目標(biāo)標(biāo)規(guī)劃模模型為：min(ww1d1+w2d+w3d3-+w4(d4+d5j+) j=1,22,n (7)1.3 優(yōu)優(yōu)先權(quán)重重的確定定這里應(yīng)用三三點(diǎn)估計(jì)計(jì)法，由由各個(gè)專專家對(duì)目目標(biāo)規(guī)劃劃中目標(biāo)標(biāo)的重要要程度分分別確定定三個(gè)估估計(jì)值，即即最大值值、最可可能值和和最小值值，再應(yīng)應(yīng)用Beeta分分布計(jì)算算每個(gè)目目標(biāo)的期期望值，然然后根據(jù)據(jù)所有目目標(biāo)的優(yōu)優(yōu)

6、先估計(jì)計(jì)值，求求每個(gè)目目標(biāo)的組組合權(quán)重重。其過(guò)過(guò)程為：(1)計(jì)算算某個(gè)目目標(biāo)的期期望值 式中rljj第l目標(biāo)第第j個(gè)專家家的估計(jì)計(jì)權(quán)重（期期望值）；rljmmax第l目標(biāo)第第j項(xiàng)專家家的最大大估計(jì)值值；rljmmid第l目標(biāo)第第j項(xiàng)專家家的最可可能估計(jì)計(jì)值；rrljmmin第l項(xiàng)目標(biāo)標(biāo)第j專家的的最小估估計(jì)值。 (2)計(jì)計(jì)算某個(gè)個(gè)目標(biāo)的的權(quán)重 (9) 式中wljj第l項(xiàng)目標(biāo)標(biāo)由第jj個(gè)專家家所算出出的權(quán)重重。(3)計(jì)算算某個(gè)目目標(biāo)的組組合權(quán)重重 (10)其中Wl第l目標(biāo)的的組合權(quán)權(quán)重。對(duì)于式（77），可可求得某某一組合合權(quán)重為為：ww1=0.30；w2=0.25；w3=0.24；w4=0.21

7、3 措施增增油目標(biāo)標(biāo)規(guī)劃模模型與優(yōu)優(yōu)化策略略在油田開發(fā)發(fā)后期，有有效增油油措施項(xiàng)項(xiàng)目減少少，增產(chǎn)產(chǎn)難度加加大。因因此，從從優(yōu)先目目標(biāo)出發(fā)發(fā)，應(yīng)盡盡量采取取投入少少，產(chǎn)出出多的措措施，獲獲取各種種措施的的優(yōu)化配配置方案案，為此此結(jié)合SSL油田田的實(shí)際際，構(gòu)建建了基于于目標(biāo)規(guī)規(guī)劃的油油田開發(fā)發(fā)措施增增油模型型。 xj0 di0 di+0 d5j0 dd5j+0 (i=1,22,3,4；j =1,22,9)4 增油措措施策略略分析對(duì)上述模型型，由計(jì)計(jì)算機(jī)求求得油田田開發(fā)增增油措施施目標(biāo)規(guī)規(guī)劃模型型的組合合策略，其其各階段段的最優(yōu)優(yōu)結(jié)果如如表（11）。結(jié)果資金（億元）直接采油成成本（萬(wàn)元）增油量（萬(wàn)噸

8、）措施量(井次)壓裂(井次)酸化(井次次)補(bǔ)孔 (井井次)堵水 (井次)轉(zhuǎn)抽(井次)防砂(井次)熱采（井次）大修（井次次）其它（井次）目標(biāo)408022.5496166.821853602107014012001505002140600350實(shí)際408022.5496100.72184487210123140120015002140174350表（1） 油田田開發(fā)措措施增油油目標(biāo)規(guī)規(guī)劃組合合優(yōu)化結(jié)結(jié)果由表（1）看看出：(1)在達(dá)達(dá)到目標(biāo)標(biāo)最優(yōu)值值時(shí)，現(xiàn)現(xiàn)階段資資金量均均未超過(guò)過(guò)目標(biāo)值值，保證證了投資資不增的的目標(biāo)，但但從資金金約束的的影子價(jià)價(jià)格看，其其影子價(jià)價(jià)格為yy1=0.0001，若若放寬投

9、投資目標(biāo)標(biāo)，可使使用目標(biāo)標(biāo)最優(yōu)值值下降，因因此資金金是油田田開發(fā)的的短缺資資源。 (2）油油田開發(fā)發(fā)的直接接采油成成本低于于目標(biāo)值值6萬(wàn)元，因因此降低低成本是是具體操操作中可可予以采采取的措措施之一一。 （33）措施施增油量量達(dá)到了了目標(biāo)規(guī)規(guī)劃值，保保證了產(chǎn)產(chǎn)量的完完成，實(shí)實(shí)現(xiàn)了規(guī)規(guī)劃目標(biāo)標(biāo)的產(chǎn)油油量，但但此產(chǎn)油油量是在在降低成成本下的的產(chǎn)量，因因此，體體現(xiàn)了提提高經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益的的思想。 （44）對(duì)于于措施工工作量，總總目標(biāo)工工作量過(guò)過(guò)剩8773井次次，而總總措施工工作量約約束的影影子價(jià)格格為零，表表現(xiàn)為長(zhǎng)長(zhǎng)線資源源，說(shuō)明明目標(biāo)規(guī)規(guī)劃中措措施工作作量有浪浪費(fèi)，可可對(duì)總工工作量進(jìn)進(jìn)行資源源重新優(yōu)優(yōu)

10、化分配配，發(fā)揮揮其應(yīng)有有效益。 （55）由各各項(xiàng)分措措施工作作量最優(yōu)優(yōu)結(jié)果分分析，酸酸化措施施表現(xiàn)為為工作量量不足，短短缺533井次，資資源短缺缺明顯，其其影子價(jià)價(jià)格表現(xiàn)現(xiàn)為最大大。而防防沙工作作量過(guò)剩剩，一井井次未用用。其余余措施工工作量均均全部滿滿足。但但從資源源的影子子價(jià)格分分析，均均表現(xiàn)為為短線資資源，放放寬其資資源量限限制，均均使各目目標(biāo)值有有不同程程度地改改善。因因此，要要針對(duì)實(shí)實(shí)際情況況，重新新調(diào)整油油田開發(fā)發(fā)增油措措施，優(yōu)優(yōu)化資源源配置。 (6)根據(jù)不不同時(shí)期期的需要要和安排排，可對(duì)對(duì)資金，開開發(fā)成本本，增油油量，措措施工作作量等權(quán)權(quán)重重新新調(diào)整，以以適應(yīng)不不同階段段，不同同油

11、田的的開發(fā)需需要，增增加其決決策的科科學(xué)性和和靈活性性，提高高油田開開發(fā)的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益。5 結(jié)論對(duì)于油田開開發(fā)，一一方面要要以國(guó)家家的宏觀觀計(jì)劃為為準(zhǔn)則，結(jié)結(jié)合油田田外部環(huán)環(huán)境和內(nèi)內(nèi)部條件件，在整整個(gè)管理理經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)戰(zhàn)略指導(dǎo)導(dǎo)下，制制定出一一套完整整合理的的整體優(yōu)優(yōu)化方案案；另一一方面，是是隨著油油田內(nèi)外外部環(huán)境境的發(fā)展展變化，方方便于及及時(shí)控制制、調(diào)整整、監(jiān)督督和協(xié)調(diào)調(diào)方案的的實(shí)施，并并不斷對(duì)對(duì)實(shí)施效效果進(jìn)行行評(píng)價(jià)，以以利于決決策部門門的總結(jié)結(jié)提高。本本文就是是以此出出發(fā)，提提出了油油田開發(fā)發(fā)和多目目標(biāo)問(wèn)題題，確定定了油田田開發(fā)措措施增油油中的多多目標(biāo)體體系，建建立了措措施增油油的多目目標(biāo)規(guī)劃劃

12、模型，研研究了油油田開發(fā)發(fā)目標(biāo)權(quán)權(quán)重的計(jì)計(jì)算方法法。以油油田開發(fā)發(fā)措施增增油方案案為例，進(jìn)進(jìn)行了目目標(biāo)規(guī)劃劃的建立立，求解解和優(yōu)化化策略分分析，為為油田開開發(fā)措施施增油提提供了定定量的決決策依據(jù)據(jù)。其方方法可行行， 對(duì)石油油資源的的開發(fā)具具有一定定的指導(dǎo)導(dǎo)意義。參考文獻(xiàn)K. Muukneerjeee, A. Berra, Apppliccatiion of goaal PProggrammminng iin PProjjectt Seelecctioon ddeciisioon A casse sttudyy frrom thee Inndiaan ccoall miininng iinduu

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15、g, Jiaang Meiifanng（the Schhooll off EEconnomiic MManaagemmentt off PPetrroleeum Uniiverrsitty ）Abstrractt Baasedd onn thhe ooilffielld ccirccumsstannce, thhe mmultti-ttarggetss syysteem oof iincrremeent oill prroduuctiion by meaasurres aree deeterrminned. A goaal pproggrammminng mmodeel oof iincrremeentaal ppetrroleeum prooducctioon iis sset up. Thhe ccompputaatioon oof aalgooritthm of tarrgett weeighhts in pettrolleumm deevellopmmentt iss inntrooducced. Thhe ssoluutioon aand thee opptimmum deccisiion anaalyssis havve bbeenn taakenn upp . A qquanntattivee deeci