油田开发增产措施优化的目标规划模型定稿版

油田开发增产措施优化的目标规划模型

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油田开发增产措施优化的目标规划模型

张在旭侯风华付峰姜梅芳范水清

（石油大学经济管理学院，山东东营 257061）

摘要根据油田生产实际，确定了油田开发措施增油中的多目标体系，建立

了措施增油的目标规划模型，给出了油田开发目标权重的计算方法，进行了

目标规划的求解和优化策略分析，为油田开发措施增油提供了定量的决策依

据。

关键词油田开发目标规划增油措施最优决策策略分析

1 引言

我国大多数油田已进入递减阶段，表现为后备储量不足，资源接替困难，高含水，高采出程度，稳定产量难度大；原油成本迅速上升；资金短缺，难以筹集；设备新度系数低，老化严重。面对这种形势，油田须充分利用现有的资源、资金、劳动力和技术措施，优化资源配置，实现石油资源开发的良性可持续发展。因此，本文提出用现代管理方法——目标规划研究油田开发的最优化管理问题，依据自身资源、技术、资金、人力等条件，

?山东省自然科学基金资助项目（Q99G02）

在建立效益、成本、产油量等多种目标的规划模型下，求得增加效益的各种措施优化方案，实现油田开发的全局管理，为油田开发管理者提供定量依据。

2 模型形成

2.1 目标的确定

在油田开发追求效益实现增油的过程中，从各方面考虑，可涉及到多种目标,有些目标是互相矛盾的，通常相关的目标包括:资金投资目标；成本目标；措施增油目标；措施量目标等。

1.2 模型建立

对于处于稳定后期的石油开采，需要采取大量增油措施，以确保稳定的石油产量和较高的采收率，依据确定的目标和各种约束条件，其模型如下： (1)资金投资目标

(2)生产成本目标

(3)措施增油量约束

)

1(1

1

1TI

d d x c n

j j

j

=+--+=∑)

2(221

TC

d d x

P

j

n

j j

=+--

+=∑)

3()

(331

TP

d d x Po j n

j j

=+--+=∑

(4)总措施量约束

(5)单个措施工作量

式中：x j —第j 项增油措施量；c j —第j 项增油措施所需的单位投资；TI —所有措施的总资金投入量；p j —第j 项措施的单位采油成本；(Po)j —第j 项措施的单位增油量；TC —规划期总采油成本；TP —规划期措施全部增油量；M —规划期内所有措施总量；D j —第j 项措施的最大提供量；d i +—目标的正偏差变量，d i +≥0；d i -—目标的负偏差变量,d i -≥0；d 5j +—各措施工作量的正偏差变量，d 5j +≥0；d 5j -—各措施工作量的负偏差变量，d 5j -≥0； j=1,2,…,n, i=1，2，3，4。

根据目标规划目标的描述形式，油田开发措施增油的目标规划模型可表示为各偏差变量的函数，即

minF(d 1+,d 2+,d 3-,d 4+,d 5j +) j=1,2,…,n （6）

式(6)中的目标函数的各个目标，可以根据油田面临的国内外环境的变化，可定性地划分为若干层次的优先等级，经研究，未给予优先权重的目标规划模型为：

)

4(441

M

d d x

n

j j

=+--

+=∑)

5(55j

j j j D d d x =+--

+

min(w 1d 1++w 2d ++w 3d 3-+w 4(d 4++d 5j +)) j=1,2,…,n (7)

1.3 优先权重的确定

这里应用三点估计法，由各个专家对目标规划中目标的重要程度分别确定三个估计值，即最大值、最可能值和最小值，再应用Beta 分布计算每个目标的期望值，然后根据所有目标的优先估计值，求每个目标的组合权重。其过程为：

(1)计算某个目标的期望值

式中r lj —第l 目标第j 个专家的估计权重（期望值）；r ljmax —第l 目标第j 项专家的最大估计值；r ljmid —第l 目标第j 项专家的最可能估计值；r ljmin —第l 项目标第j 专家的最小估计值。

(2)计算某个目标的权重 (9)

式中w lj —第l 项目标由第j 个专家所算出的权重。

()

(8) 46

1min max lj jmid l lj lj r r r r ++=⎪⎪⎭

⎫ ⎝

⎛

=

∑

m

l

lj lj

lj r r W

(3)计算某个目标的组合权重

(10)

其中W l —第l 目标的组合权重。

对于式（7），可求得某一组合权重为：：w 1=0.30；w 2=0.25；w 3=0.24；w 4=0.21

3 措施增油目标规划模型与优化策略

在油田开发后期，有效增油措施项目减少，增产难度加大。因此，从优先目标出发，应尽量采取投入少，产出多的措施，获取各种措施的优化配置方案，为此结合SL 油田的实际，构建了基于目标规划的油田开发措施增油模型。

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=

∑∑∑===n j m l lj n

j lj

l W W

W 111

5.408028.097.1965.1032.96

6.20.632.543.963.2211987654321=+-++++++++-

+d d x x x x x x x x x 8

.4961696.144.679.982.173.1989.434.132.6885.3622987654321=+-++++++++-

+d d x x x x x x x x x ()11

))

(21.024.025.030.0min(5958575655545352514321++++++++

++-++++++++++++++d d d d d d d d d d d d d