摘 要：在原油銷售價格伴隨供求關系及國際政治大幅振蕩的背景下，圍繞如何合理控制企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、優(yōu)化生產(chǎn)結構、提高生產(chǎn)效益，開展限產(chǎn)關井優(yōu)化模型的研究和建立工作。該模型的總體思路就是按照油井的生產(chǎn)方式、油品性質(zhì)、成本區(qū)間劃分分析單元，以原油價格、限產(chǎn)指標為輸入變量，以是否關井為決策變量，以損失最小、效益最佳為目標變量，以管輸安全和煉廠需求為約束條件，應用高級規(guī)劃軟件求解不同油價下最優(yōu)化的關井實施方案。

關鍵詞：限產(chǎn) 優(yōu)化 模型 效益

中圖分類號：T32 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（c）-0193-02

作為探索新型生產(chǎn)組織管理機制的重要組成部分，在上級下達的生產(chǎn)指標動態(tài)變化的情況下，如何突出效益原則，快速準確制定科學的生產(chǎn)方案，優(yōu)化實施關井限產(chǎn)，我們對此進行了深入研究，開展原油限產(chǎn)模型的建設工作，為油田的生產(chǎn)管理逐步由經(jīng)驗管理向科學管理轉變提供相應的技術手段。

1 基本理論與技術

1.1 數(shù)學建模

數(shù)學建模就是把現(xiàn)實世界中的實際問題加以提煉，抽象為數(shù)學模型，求出模型的解，驗證模型的合理性，并用該數(shù)學模型所提供的解決方案來解釋現(xiàn)實問題，我們把數(shù)學知識的這一應用過程稱為數(shù)學建模。

1.2 優(yōu)化模型

最優(yōu)化模型是為了使某個目標達到最優(yōu)化目的而對實際問題建立的數(shù)學模型。一般包括決策變量、約束條件和目標函數(shù)三要素：（1）決策變量：指最優(yōu)化問題中待確定的某些量，即允許決策者選擇其值的變量。（2）約束條件：指在求最優(yōu)解時對變量的某些限制，包括技術上的約束、資源上的約束和時間上的約束等。列出的約束條件越接近實際系統(tǒng)，則所求得的系統(tǒng)最優(yōu)解也就越接近實際最優(yōu)解。（3）目標函數(shù)：最優(yōu)化有一定的評價標準。目標函數(shù)就是這種標準的數(shù)學描述，目標函數(shù)可以是系統(tǒng)功能的函數(shù)或費用的函數(shù)。它必須在滿足規(guī)定的約束條件下達到最大或最小。

1.3 優(yōu)化求解

最優(yōu)化問題的解一般稱為最優(yōu)解。如果只考察約束集合中某一局部范圍內(nèi)的優(yōu)劣情況，則稱為局部最優(yōu)解。如果是考察整個約束集合中的情況，則稱為總體最優(yōu)解（全局最優(yōu)解）。在解決實際問題時情況錯綜復雜，有時這種理想的最優(yōu)解不易求得，或者需要付出較大的代價，因而對解只要求能滿足一定限度范圍內(nèi)的條件，不一定過分強調(diào)最優(yōu)。

2 建立數(shù)學模型

根據(jù)原油市場價格及銷售情況，集團總部為了保證企業(yè)利潤，可能會隨時調(diào)減地區(qū)公司原油產(chǎn)量指標。因此，我們需要轉變開發(fā)生產(chǎn)理念，建立適應市場需求和經(jīng)濟狀況的常態(tài)化限產(chǎn)管理機制，必須配套建立既能保證完成生產(chǎn)指標，又能實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化的原油限產(chǎn)方案優(yōu)化數(shù)學模型。

2.1 限產(chǎn)損失分析

限產(chǎn)工作就是要關掉一部分生產(chǎn)油井來降低整個油田的日產(chǎn)油量。主要涉及以下兩個方面的效益問題。

利潤損失。就是待關油井在限產(chǎn)時間內(nèi)如果正常生產(chǎn)所能獲得的利潤，也就是稅后銷售總收入減掉生產(chǎn)總成本費用。稅后銷售總收入=原油凈產(chǎn)量×稅后銷售價格，生產(chǎn)總成本費用=折舊折耗+操作成本+期間費用（含勘探費用）。其中，折舊折耗、期間費用以及操作成本中的管理費用、人員工資等相對固定費用對具體單井是否生產(chǎn)不起決定作用。我們在模型中主要考慮與油井生產(chǎn)直接相關、并且對總操作成本起決定性作用的動力費、作業(yè)費、注汽費、原油處理費，我們把上述四項成本稱為可控成本。

關井費用。對油井進行關井也需要投入相應的費用，不同的油井關井所需的費用不同，主要包括以下三個部分。

第一，油井關井后，需要對油井管網(wǎng)繼續(xù)采取地面循環(huán)，特別是在冬季部分進站管線需要組織壓風機掃線，防止管線凍堵，保證恢復生產(chǎn)后管網(wǎng)暢通。

第二，由于稠油和超稠油粘度大，關井后需要實施替油或提出井內(nèi)泵掛，防止出現(xiàn)井筒“灌腸”、卡管柱等問題。

第三，部分油井關井后需要對地面設備采取保護措施。對井口采油樹、電器設備、抽油機易拆卸配件采取緊固、焊點回收等防噴防盜措施；對井口加熱爐進行盤管掃線防止凍堵；對地面裸露電纜回收保管。

此外，有些油井關掉的同時還需要關掉配套的注水井，也會產(chǎn)生相應的費用，而這些費用應折合到相關油井的關井費用中。

2.2 問題簡化與假設

把全油田的高成本井、管理難度較大的井，按照油品性質(zhì)分為稀油、稠油、高凝油；按照油井類別分為撈油井、間開井、邊遠井以及其它油井；按照油汽比分為0.00≤OSR<0.10、0.10≤OSR<0.15、0.15≤OSR<0.20、0.20≤OSR<0.25、0.25≤OSR< 0.30；按照原油含水分為fw≥98%、98%>fw≥95%、95%>fw≥90%；按照噸油成本分為C≥3000、3000>C≥2000、2000>C≥1000、1000>C≥800。全油田下設13個采油單位，根據(jù)每個采油單位的不同油品類型（22個），結合上面介紹的相關油井分類（16個），共形成352個（22×16）不同的計算單元。如表1。

對上述352個分析單元分別統(tǒng)計井數(shù)、原油日產(chǎn)、平均噸油成本、關井費用，結合不同油品的銷售價格，就可以計算該單元在一定關井時間內(nèi)的經(jīng)濟效益損失。公式如下：

其中：L為經(jīng)濟效益損失；

Q為原油限產(chǎn)量；

P為原油銷售價格；

C為相對變動成本；

SC為關井費用。

3 模型求解

利用Frontline System公司的Premium Solver作為優(yōu)化求解的工具，通過標準線性/二次算法，就可以在完成限產(chǎn)指標及相關約束條件的情況下，對352個分析單元進行關井組合方案的優(yōu)化求解，保證關井限產(chǎn)后全油田損失最小、經(jīng)濟效益最佳。

以遼河油田某年數(shù)據(jù)為例。全公司撈油井、間開井、邊遠井以及含水大于90%，油汽比低于0.3，噸油操作成本大于800元等生產(chǎn)管理難度相對較大、效益相對較低的油井共計9620口、日產(chǎn)油14798噸，噸油可控成本753元。在日限產(chǎn)5000噸、國際原油銷售價格50美元/桶、限產(chǎn)時間30天的條件下，通過限產(chǎn)模型求解提供的關井方案為：關井3217口，關井產(chǎn)量4980噸，分別占統(tǒng)計總油井的33.4%和33.7%。需要投入關井費用504.6萬元，總效益損失2357.5萬元。

按油品類型分，稀油關井348口，關井產(chǎn)量297噸；稠油關井2869口，關井產(chǎn)量4684噸；高凝油未關井限產(chǎn)。按油井類型分，撈油井關井341口，關井產(chǎn)量110噸；間開井關井275口，關井產(chǎn)量337噸；邊遠井關井26口，關井產(chǎn)量46噸；低油汽比井關井962口，關井產(chǎn)量2721噸；高含水井關井1329口，關井產(chǎn)量1198噸；其它類型油井關井284口，關井產(chǎn)量568噸。按油井成本區(qū)間分，噸油操作成本≥3000的關井401口，關井產(chǎn)量262噸；2000≤噸油操作成本﹤3000的關井317口，關井產(chǎn)量396噸；1000≤噸油操作成本﹤2000的關井807口，關井產(chǎn)量1259噸；800≤噸油操作成本﹤1000的關井374口，關井產(chǎn)量709噸；噸油操作成本﹤800的關井1318口，關井產(chǎn)量2354噸。

4 結語與展望

我們通過對原油限產(chǎn)優(yōu)化方法的研究與分析，以單井經(jīng)濟效益評價為依托，建立了原油限產(chǎn)數(shù)學模型，為科學組織油田生產(chǎn)提供了技術保障，促進了油田管理由定性化向定量化的轉變。同時，由于受到整型問題求解運算量大以及Premium Solver對決策變量個數(shù)的限制，使得我們目前無法實現(xiàn)對全油田的每一口單井單獨進行考慮。不過，隨著計算機硬件性能的提升以及軟件算法的改進，將來我們可以將限產(chǎn)模型中的油井分類區(qū)間不斷細化，最終實現(xiàn)以單井作為決策變量來制定優(yōu)化方案，進一步增強方案的科學性、實用性，更好地指導生產(chǎn)決策。