油田开发方案的规划

油田开发方案的规划

油田开发方案的规划是指油田开发进入递减期后，为了延缓产量的递减、成本的上升、保持产量的相对稳定而采取的相应措施。 一、 问题的提出

经过充分的对油田开发的研究，确定最优的开发方案，在经济、政治、科学、技术等允许条件下，使投入产出比达到最低，社会、科技、经济的效益最佳。 二、 问题的分析

建立一个优化模型的三要素是：决策变量、目标函数、约束条件。

1、 决策变量

取个采油厂的产油量为决策变量，由于其他指标可以由产油量决定，我们设x j 为第j 厂在规划年的产油量，j=1，2…n ；万吨。 2

本次讨论采用线性规划中的利润最大化的方法进行讨论。则目标函数为：

()1

1

max n

n

i j j j j F x a x c x ===-∑∑

其中a 为规划年限的单位油价（万元/万吨），c j 为第j 个采油厂在规划年的单位产油量的操作成本（万元/万吨）：

j j c j =

第个采油厂在规划年的总操作成本（万元）

第个采油厂在规划年的总采油量（万吨）

j j ≈

第个采油厂在规划年以前的总操作成本（万元）

第个采油厂在规划年以前的总产油量（万吨）

3、 约束条件

约束条件可以分为客观方面的约束条件和主观方面的约束条件，客观方面的约束条件主要是油田自身开发的条件制约，由于油田大小和油田钻井数的约束；主观方面主要是由于管理而产生的约束，如油田的投资和操作成本上限的约束。

关于产油量：本次讨论对产油量的约束条件为在考虑国家对原油的需求量、石油地质储量、油田开发技术、开发规律后与油田磋商后的最第产油量：

1

1

n

i

j x d =≥∑

关于投资：投资包括油田的生产、经营、管理的一切费用，最大投资为：

221

n

j

j a x

d =≤∑

其中a 2为在规划年限以前单位产油量的总投资。

关于工作量：能完成公司的生产要求、又能使油田的效益最大的最小工作量：

331

n

j

j a x

d =≥∑

以及其他等等的约束量。

三、 模型的公式化

通过以上分析，假设一共有m 个约束条件，对规划年的产量分配则有如下线性规划模型：

()1

1

max n n

i j j j j F x a x c x ===-∑∑

S ．t ．0

Ax d

x ≤⎧⎨

≥⎩

其中 12(x ,x ,,x )T n x =

21

2221

2

111n m m mn a a a A a a a ---⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥

⎢⎥

⎣⎦

例：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，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。

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。

2、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）、资金投资的目标：

111n

j j

j c x

d d TI +-=-+=∑

（2）、生产成本目标：

221

n

j j

j P x

d d TC +-

=-+=∑

（3）、措施增产油量约束：

()

331

n

O

j j

j P x d d TP +-=-+=∑

（4）、总措施量约束：

441

n

j

j x

d d M +-

=-+=∑

（5）、单个措施工作量：55j j j j x d d D +-

-+=

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；di-—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

式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：

min(w 1d 1++w 2d 2++w 3d 3-+w 4(d 4++d 5j +))

j=1,2,…,n

对于上式，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：

目标函数：

()

()

1234515253545556575859min 0.300.250.240.21d d d d d d d d d d d d d ++-++++++++++

+++++++++++ 约束条件： （1）

1234567891122.639.43 5.32 6.0 2.669.3210.6519.970.8408025

x x x x x x x x x d d +-++++++++-+= （2）

1234567892236.8568.213.34 4.8919.73 1.829.79 6.44 1.96=496168

x x x x x x x x x d d +-

++++++++-+ （3）

1234567893316193000586+215+8678043028386218000

x x x x x x x x x d d +-++++++-+= （4）123456789445360x x x x x x x x x d d +

-

++++++++-+=