劉海英，王 帥，溫寧寧，鄭懿瓊，周艷麗

（1. 新疆油田勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2. 新疆油田財務(wù)處，新疆 克拉瑪依 834000；3. 新疆油田采油二廠，新疆 克拉瑪依 834000）

0 引言

石油作為重要的戰(zhàn)略物資，在國民經(jīng)濟中處于舉足輕重的地位。黨的二十大報告提出深入推進能源革命，加大油氣資源勘探開發(fā)和增儲上產(chǎn)力度，確保能源安全要求。油田公司迫切需要增強市場競爭力，突破原有技術(shù)瓶頸，努力提高采油速度和油品質(zhì)量，追求企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。但進入中后期開發(fā)的油田、區(qū)塊、油井隨著含水量上升而產(chǎn)量遞減，經(jīng)濟效益差異顯著，部分油田、區(qū)塊、油井的收入不足以彌補當(dāng)期成本。此外，油田企業(yè)生產(chǎn)過程復(fù)雜繁瑣，生產(chǎn)流程需要投入大量措施費用并消耗多種資源，同時也伴隨著環(huán)境污染和破壞。因此，油田公司需要創(chuàng)新優(yōu)化管理單元，開展單井措施費投入產(chǎn)出效率評價，構(gòu)建區(qū)塊效益評價與單井措施費投入產(chǎn)出的聯(lián)系，有效識別單井措施中的關(guān)鍵因素，從而優(yōu)化投資方向，為單井措施費用控制提供決策依據(jù)，實現(xiàn)區(qū)塊效益最大化，有必要對單井措施費用評價和優(yōu)化進行深入研究。

開展單井措施費投入產(chǎn)出效率評價工作，明確單井措施投入薄弱點，對油田優(yōu)化投資結(jié)構(gòu)提高生產(chǎn)決策有效性，實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理和財務(wù)管理融合至關(guān)重要。目前已有研究通過建立成本指標(biāo)和效益指標(biāo)并使用參數(shù)方法，對多類效益井和無效益井進行單井生產(chǎn)效率評價，并針對不同效益類別單井提出決策建議[1-3]。此外還有學(xué)者通過使用綜合指數(shù)評價法[4]、模糊綜合評價[5]、灰色聚類分析[6]、TOPSIS方法[7]等對油田企業(yè)進行效益評價。隨著評價標(biāo)準(zhǔn)的不斷細(xì)化和完善，單井生產(chǎn)環(huán)節(jié)的投入產(chǎn)出效率成為一個新的研究方向，原有評價模式不能深入生產(chǎn)環(huán)節(jié)，區(qū)塊效益評價尚未與單井措施費投入產(chǎn)出效率產(chǎn)生聯(lián)系，難以從根本上對區(qū)塊效益進行深層次評價。

在對生產(chǎn)過程的效率評價中，相對效率表示評價對象與其他多個同屬性組織相比較而言的有效程度，在理論和實踐中有著更為重要的指導(dǎo)意義[8]。應(yīng)用較廣泛的效率評價方法主要有以隨機前沿分析法（SFA）為代表的參數(shù)方法和以數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）為代表的非參數(shù)方法[9]。DEA方法不需統(tǒng)一各指標(biāo)的量綱，可以排除主觀因素干擾并直接利用決策主體的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)得到相對效率水平，所以具有廣泛的適用性[8]。在能源行業(yè)，DEA模型及其拓展模型被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)效率評價，例如對油氣行業(yè)[10-11]、電力行業(yè)[12-13]、煤炭行業(yè)[14-16]等進行效率評估。聯(lián)合生產(chǎn)理論[17]指出，實際生產(chǎn)過程會帶來不受決策者偏好的非期望產(chǎn)出，如廢水、廢氣和廢棄物等。已有諸多研究將非期望產(chǎn)出考慮到DEA模型建立中，用以評價決策單元產(chǎn)出對環(huán)境的影響或環(huán)境治理效率[18-21]。但以上研究多從行業(yè)、企業(yè)公司的角度出發(fā)，少有研究對決策單元生產(chǎn)環(huán)節(jié)的費用效率做出評價。DEA模型能夠?qū)尉胧┑耐度牒彤a(chǎn)出有機結(jié)合，對其效率做出較為客觀的綜合評價，具有良好的創(chuàng)新性和適用前景。

基于上述理論基礎(chǔ)，創(chuàng)新效率評價單元，依托“阿米巴”管理模式將各區(qū)塊視為獨立核算的單元進行單井措施費投入產(chǎn)出效率評價。結(jié)合實際措施投入與環(huán)境治理的技術(shù)指標(biāo)特征，考慮到當(dāng)前單井措施的期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出，設(shè)計出單井措施投入及生產(chǎn)過程中環(huán)境影響的相對效率指標(biāo)體系，從靜態(tài)和動態(tài)兩個角度，對單井措施費投入產(chǎn)出效率與環(huán)境治理效率進行綜合評價，進而以評估結(jié)果為導(dǎo)向，明確當(dāng)前單井措施費投入產(chǎn)出效率和環(huán)境影響的綜合效率排名，以及各類型效率的動態(tài)變化，為后續(xù)生產(chǎn)中單井措施投入決策提供參考。本文研究有助于油田區(qū)塊在降本增效的同時實現(xiàn)減污降碳協(xié)同治理，促進業(yè)務(wù)和財務(wù)雙向融合的高質(zhì)量發(fā)展。

1 模型建立

由于CCR模型所建立的規(guī)模報酬不變的假設(shè)并不符合實際生產(chǎn)情況，且無法判斷決策單元是否為純技術(shù)有效，因此使用規(guī)模報酬可變的BCC模型。模型中綜合技術(shù)效率分解為純技術(shù)效率和規(guī)模效率的乘積，在給出純技術(shù)效率的同時分析決策單元的技術(shù)有效性與規(guī)模有效性。同時，單井措施費投入會帶來非期望產(chǎn)出，且傳統(tǒng)的DEA模型從徑向角度進行效率評價，結(jié)果往往偏高且無法顯示DEA有效的決策單元的效率排名，為解決這一問題，使用Super-SBM模型。此外，避免靜態(tài)角度進行分析的局限性，無法分析各決策單元不同時期的動態(tài)效率變化，難以識別分析造成效率變動的原因，因此還采用Malmquist指數(shù)來評價區(qū)塊單井措施費投入產(chǎn)出相對效率的動態(tài)變化情況。

1.1 基于投入的單井措施費投入產(chǎn)出效率評價模型

假設(shè)某油田共有K個采油區(qū)塊，區(qū)塊所實施的單井措施共有m種，措施實施產(chǎn)出n種，即投入指標(biāo)和產(chǎn)出指標(biāo)的數(shù)量分別為m和n。其中，xij（i=1,2,3,···,K;j=1,2,3,···,m）和yir（i=1,2,3,···,K;r=1,2,3,···,n）分別為區(qū)塊i的第j種要素投入總量和第r種產(chǎn)出總量；每個生產(chǎn)區(qū)塊的投入向量和產(chǎn)出向量可用Xi=（xi1,xi2,···,xim）T和Yi=（yi1,yi2,···,yin）T表示?；谕度氲膯尉胧┵M投入產(chǎn)出效率評價模型見式（1）。

式中：ε為非阿基米德無窮小量；θ為被評價決策單元的有效值，決策單元的效率水平分為有效和無效：若θ=1，且S+=S-=0，則該DMU為DEA有效；若θ=1，但S+≠0或S-≠0，則該DMU為弱DEA有效；若θ＜1，則存在投入冗余，該DMU為DEA無效。

1.2 非徑向Super-SBM單井措施費投入產(chǎn)出效率評價模型

采用可變規(guī)模報酬假設(shè)下基于非徑向非角度的Super-SBM模型，具體模型構(gòu)建見式（2）。

式中：θ為超效率值；xˉ、yˉ分別為去掉第K個區(qū)塊的決策變量參考點；m、s分別為投入指標(biāo)和產(chǎn)出指標(biāo)的個數(shù)；S-、S+分別為投入和產(chǎn)出的松弛變量；λ為權(quán)重向量。若θ≥1，且S+=S-=0，則該DMU為DEA有效；若θ≥1，但S+≠0或S-≠0，則該DMU為弱DEA有效；若θ＜1，該DMU為DEA無效。

Malmquist指數(shù)有助于更深入地了解單井措施費投入產(chǎn)出效率的動態(tài)變化與動因，更好地為效率評價和提升區(qū)塊的單井措施費優(yōu)化決策提供參考建議。從t到t+1時期的Malmquist指數(shù)MI計算公式見式（3）。

式中：（xt,yt）和（xt+1,yt+1）分別為區(qū)塊t時期和t+1時期的單井措施費投入向量和產(chǎn)出向量；Dt和Dt+1分別為以t時期技術(shù)水平T為參照t時期和t+1時期的距離函數(shù)。Malmquist全要素生產(chǎn)率可以分解為綜合技術(shù)指數(shù)和技術(shù)進步指數(shù)，具體分解見式（4）。

1.3 Malmquist指數(shù)

2 實例分析

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

區(qū)塊油藏條件復(fù)雜多變，對于單井措施費的實施準(zhǔn)則和要求也不盡相同，尚未形成統(tǒng)一的評價指標(biāo)。依據(jù)科學(xué)性、系統(tǒng)性、可比性、可獲得性的原則，結(jié)合單井生產(chǎn)工藝流程，梳理當(dāng)前單井增產(chǎn)增注措施，并參考目前使用的效率評價標(biāo)準(zhǔn)與方法[22-23]，構(gòu)建單井措施費投入產(chǎn)出效率評價指標(biāo)。單井措施按照減緩遞減、提高油藏采收率、提高或恢復(fù)油井正常生產(chǎn)能力分為進攻性措施、維護性措施、提高采收率措施，種類較多，本文以壓裂、補孔返層、大修、機械堵（隔）水、降黏等措施為例構(gòu)建評價指標(biāo)，已涵蓋主要的措施類型，其他措施可比照選擇；產(chǎn)出指標(biāo)包含期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出；三級指標(biāo)以實際措施費用支出與單井產(chǎn)出作為指標(biāo)。原始指標(biāo)見表1。

表1 單井措施費投入產(chǎn)出效率評價指標(biāo)Table 1 Evaluation index of input-output efficiency of single well measure costs

單井生產(chǎn)系統(tǒng)措施投入類目復(fù)雜繁瑣，且某些措施投入具有內(nèi)生性，直接使用DEA模型所得結(jié)果難以反映真實的投入產(chǎn)出效率，因此采用PCA-DEA組合方法。首先使用PCA方法對單井措施投入原始指標(biāo)進行降維以及數(shù)據(jù)處理，進而通過較少的幾個相互獨立的綜合指標(biāo)代替原有指標(biāo)，最后將綜合指標(biāo)代入模型中，對單井措施費投入產(chǎn)出效率進行評價，保證DEA評價結(jié)果的精確性。

2.2 指標(biāo)降維與數(shù)據(jù)處理

2.2.1 指標(biāo)主成分提取

通過SPSS27.0軟件對投入指標(biāo)進行相關(guān)性分析，KMO與Bartlett檢驗結(jié)果表明可以通過信度檢驗，進行主成分分析，具體結(jié)果見表2。

表2 KMO與Bartlett檢驗Table 2 KMO and Bartlett test

投入指標(biāo)旋轉(zhuǎn)后提取三個主成分，方差累計貢獻(xiàn)率85.845%，能夠概括原始指標(biāo)的大部分信息。措施費投入指標(biāo)的第一個主成分主要為大修費，反映區(qū)塊對生產(chǎn)井的維護措施投入；第二個主成分包括壓裂費和補孔返層費，該主成分主要反映區(qū)塊所采取的提高產(chǎn)油量的措施費用；第三個主成分包括機械堵（隔）水費和降黏費，主要是區(qū)塊為提高石油采收率所采取的措施費用（表3）。

表3 投入指標(biāo)主成分矩陣與主成分得分矩陣Table 3 Input indicator principal component matrix and principal component score matrix

2.2.2 數(shù)據(jù)處理

通過PCA方法提取之后，在單井措施費投入指標(biāo)中選出三個主成分，進一步計算各主成分得分；對于區(qū)塊未實施投入的措施，原始投入指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)一記為0。在進行效率評價前需要對數(shù)據(jù)進行正向化處理，具體處理方式參照式（5），主成分得分與歸一化處理結(jié)果見表4。

表4 主成分得分與歸一化結(jié)果Table 4 Principal component scores and normalization results

2.3 模型運算結(jié)果與分析

2.3.1 基于BCC模型與Super-SBM模型的靜態(tài)分析

表5為2021年和2022年單井措施費投入產(chǎn)出效率評價結(jié)果。由表5可知，Super-SBM模型相較于BCC模型測算的單井措施效率較低，例如2021年的區(qū)塊9和區(qū)塊12、2022年的區(qū)塊10。Super-SBM模型的評價結(jié)果角度高于傳統(tǒng)的BCC模型，而且還可以解決多個評價單元效率評價結(jié)果顯示均為有效時無法給出具體排序的問題，這也印證了本文選用Super-SBM模型進行評價的合理性。

表5 2021年和2022年單井措施費投入產(chǎn)出效率評價結(jié)果Table 5 Evaluation results of input-output efficiency of single well measure costs in 2021 and 2022

對于BCC模型的評價結(jié)果，考慮技術(shù)效率和規(guī)模效率，2021年絕大多數(shù)區(qū)塊未達(dá)到DEA有效，約占樣本總數(shù)的83.3%，且整體效率偏低。區(qū)塊11的技術(shù)效率和規(guī)模效率最低，但是達(dá)到了DEA有效，這是由于該區(qū)塊開發(fā)時間久，已經(jīng)進入開發(fā)后期；2022年有5個區(qū)塊達(dá)到DEA有效，約占樣本總數(shù)的41.7%。說明隨著區(qū)塊生產(chǎn)運營管理能力的提升，有25%的區(qū)塊由原來的DEA無效達(dá)到DEA有效。對于Super-SBM模型的評價結(jié)果，2021年和2022年分別只有16.7%和8.3%的樣本未達(dá)到DEA有效，這意味著這些區(qū)塊整體未達(dá)到最有效的生產(chǎn)前沿，資源過度浪費和嚴(yán)重環(huán)境污染的問題導(dǎo)致這些區(qū)塊效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他區(qū)塊。此外，在2021年和2022年分別均僅有3個區(qū)塊的效率高于平均效率水平，占樣本總數(shù)75%的區(qū)塊措施費效率水平低于平均值，樣本間效率水平差距過大，大多數(shù)區(qū)塊效率水平落后于頭部區(qū)塊，這可能是由于生產(chǎn)設(shè)備先進性和區(qū)塊開發(fā)時間不同所造成的。

從兩年效率水平的平均值排名來看：區(qū)塊7（2.4070）、區(qū)塊4（2.1504）、區(qū)塊6（1.4989）分列前三位，區(qū)塊10（0.9930）、區(qū)塊9（0.7991）、區(qū)塊12（0.8568）分列后三位。需要進一步說明的是，DEA本身測算的是相對效率，不是絕對效率，因此根據(jù)測算結(jié)果得到的排名也不是絕對的，這與所選取的樣本數(shù)據(jù)和容量大小有直接關(guān)系。

2.3.2 基于Malmquist指數(shù)的動態(tài)分析

使用Malmquist指數(shù)分析方法對2021—2022年各區(qū)塊的單井措施費效率動態(tài)實證分析，運用Dearun軟件得到12個區(qū)塊的Malmquist 指數(shù)及其技術(shù)效率變化指標(biāo)和技術(shù)進步變化指數(shù)的平均值，見表6。

表6 2021—2022年單井措施費效率Malmquist指數(shù)變化與分解結(jié)果Table 6 Changes and decomposition results of Malmquist index of single well measures costs from 2021 to 2022

整體來看，2021—2022年Malmquist指數(shù)的平均值為1.186＞1，說明各區(qū)塊的單井措施費投入產(chǎn)出效率水平呈現(xiàn)較為明顯的改善。由于油田公司對于單井的生產(chǎn)運營管理正由傳統(tǒng)的粗放型向高效型轉(zhuǎn)變，對于措施費決策的把握更加精準(zhǔn)，且在措施費用投入的過程中更加關(guān)注對環(huán)境的影響，提高了單井措施費用投入轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量生產(chǎn)的效率。從Malmquist指數(shù)分解來看：技術(shù)水平存在下降的現(xiàn)象，但變化較小可以忽略不計；效率水平有較大幅度的提升，說明這兩年間各區(qū)塊的單井措施費投入產(chǎn)出效率水平的提升是整體生產(chǎn)效率提升的主要原因。

從個別區(qū)塊來看，有25%的區(qū)塊存在生產(chǎn)率指數(shù)的下降現(xiàn)象，分別是區(qū)塊4（0.719）、區(qū)塊10（0.851）和區(qū)塊2（0.981），且這三個區(qū)塊依次為后三位，下降原因主要是效率水平的降低。區(qū)塊9（2.039）、區(qū)塊6（1.540）、區(qū)塊3（1.422）和區(qū)塊12（1.299）的Malmquist指數(shù)高于平均水平（1.186），且這四個區(qū)塊依次位列前四名。Malmquist指數(shù)排名靠后區(qū)塊與排名靠前的區(qū)塊效率差距依然很大，說明區(qū)塊間存在生產(chǎn)效率變化的兩極分化。對于效率水平的變化，區(qū)塊12（1.645）、區(qū)塊6（1.810）、區(qū)塊9（2.077）的措施費投入效率遠(yuǎn)超過平均值（1.213），且遙遙高于其他各區(qū)塊，說明這些區(qū)塊效率水平存在較大的改善空間；對比技術(shù)效率水平可以發(fā)現(xiàn)總體差距較小，有一半的區(qū)塊實現(xiàn)技術(shù)水平的提升，但是提升幅度并不大。

2.4 評價結(jié)果原因分析

通過靜態(tài)評價和動態(tài)評價的結(jié)果來看：2021年相較于2022年，高效率和低效率區(qū)塊之間單井措施費投入產(chǎn)出效率水平差距很大，且在技術(shù)變化指數(shù)上2022年有一半的區(qū)塊出現(xiàn)了技術(shù)水平降低的現(xiàn)象。排除不同區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造、開發(fā)時間階段差異等客觀因素外，還包括以下原因。

1）技術(shù)水平需要進一步提高。各區(qū)塊在實際開采過程中進行多種措施費用的投入，這些措施技術(shù)在一定時間范圍內(nèi)是有效的。隨著開采進度的推進，不同類型措施之間的相互作用、發(fā)揮作用的順序可能并不明確，在措施投入的過程中出現(xiàn)互相抵消而失去增產(chǎn)增效的作用，甚至有些會產(chǎn)生不必要的浪費和環(huán)境污染。此外，對于區(qū)塊油藏的動態(tài)監(jiān)測不夠全面深入，這也導(dǎo)致所實施的區(qū)塊措施技術(shù)缺乏針對性，進而產(chǎn)生低效措施和無效措施。

2）管理水平改善空間較大。盡管評價結(jié)果顯示大多數(shù)區(qū)塊均已實現(xiàn)DEA有效，且兩年均已得到了提升，但依然存在單井措施費投入未達(dá)到DEA有效、兩極分化嚴(yán)重的問題。由于部分區(qū)塊地質(zhì)條件特殊、開發(fā)時間久，對于這一部分區(qū)塊的管理和效率評價需要特殊情況特殊對待。傳統(tǒng)的降本增油管理理念會限制油藏管理的提升，只考慮增油或者降本卻不綜合考慮增量成本會降低這些區(qū)塊的單井措施投入的有效性。

3 結(jié)論與建議

基于油田區(qū)塊生產(chǎn)工藝措施投入的實際情況，采用PCA-DEA方法，選取考慮松弛變量的非導(dǎo)向Super-SBM模型對油田12個區(qū)塊2021—2022年單井措施費投入產(chǎn)出效率進行評價和研究，進一步運用Malmquist指數(shù)對單井措施費投入產(chǎn)出效率進行動態(tài)分析?；陟o態(tài)分析和動態(tài)分析的結(jié)果進一步明確當(dāng)前油田區(qū)塊單井措施投入效率水平，為油田區(qū)塊實現(xiàn)降本增效和減污降碳協(xié)同治理提供參考。

3.1 研究結(jié)論

1）從靜態(tài)評估結(jié)果來看，單井措施費投入產(chǎn)出效率水平整體較高，多數(shù)區(qū)塊能達(dá)到DEA有效，但仍然存在高效率區(qū)塊和低效率區(qū)塊效率水平差距較大的問題。從動態(tài)評估結(jié)果來看，單井措施效率水平總體得到一定幅度的提升，但技術(shù)變化指數(shù)仍然是制約區(qū)塊的單井措施生產(chǎn)率指數(shù)的主要因素。綜合來看，油田公司高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的實施取得了一定成效，區(qū)塊正在從粗放型生產(chǎn)逐步向集約型和環(huán)境友好型生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，但仍然要注意發(fā)展不平衡的問題。

2）PCA-DEA組合方法可以有效解決因區(qū)塊樣本數(shù)量較少而投入產(chǎn)出指標(biāo)較多所導(dǎo)致的DEA效率評價精度不高的問題。根據(jù)靜態(tài)分析結(jié)果，基于考慮松弛變量的非徑向Super-SBM模型基于徑向的傳統(tǒng)DEA模型的評價結(jié)果更加精準(zhǔn)且具體，本文對于單井措施投入的環(huán)境效率評價研究具有較好的適用性和借鑒價值。

3.2 單井措施費投入產(chǎn)出效率提升建議

3.2.1 優(yōu)化措施投入規(guī)模與結(jié)構(gòu)

根據(jù)BCC模型靜態(tài)分析結(jié)果可知，規(guī)模效率是影響各區(qū)塊單井措施費投入產(chǎn)出效率的重要因素。雖然大多數(shù)區(qū)塊實現(xiàn)規(guī)模效率的提升，但對于效率水平較為落后的區(qū)塊需要進一步優(yōu)化措施投入的規(guī)模和結(jié)構(gòu)。

規(guī)模因素并非量的增加，不同投入要素間的比例配置、投入與產(chǎn)出間的比例關(guān)系等同樣會起到規(guī)模效果。例如優(yōu)化油水井、老井與新井等的投入結(jié)構(gòu)，優(yōu)化運行維護措施、增產(chǎn)措施和提高采收率措施的投入結(jié)構(gòu)等，以及通過尋求不同投入與原油產(chǎn)出、環(huán)境影響的有機聯(lián)系，在降低投入成本的同時實現(xiàn)減污降碳，從而實現(xiàn)油田公司的高質(zhì)量發(fā)展。

3.2.2 加強技術(shù)提升

根據(jù)Malmquist指數(shù)動態(tài)分析結(jié)果可知，有一半的區(qū)塊存在技術(shù)水平降低的現(xiàn)象，且技術(shù)效率增長的幅度不大。因此應(yīng)該繼續(xù)加強技術(shù)研發(fā)，突破原有的生產(chǎn)技術(shù)瓶頸，提高生產(chǎn)技術(shù)水平。尤其是對于增產(chǎn)增效和維護的措施，要進一步提高措施投入的技術(shù)水平，注重措施之間的有效銜接，避免采取非連續(xù)性等的矛盾措施而消除了措施的長期效果。此外，還要注重老區(qū)塊措施技術(shù)的創(chuàng)新和措施有效性的論證工作，開展老區(qū)塊油藏開發(fā)機理和提高措施有效性的研究，實現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)的針對性。在減污降碳方面還需要加大對環(huán)境友好型與低污染措施的研究力度。

3.2.3 措施費用投入充分結(jié)合區(qū)塊開發(fā)條件

生產(chǎn)區(qū)塊在進行措施費投入的決策時，要提前充分調(diào)研和掌握區(qū)塊的油藏特性和地質(zhì)特性，對增產(chǎn)增效措施的實施效果可能造成的環(huán)境污染等影響進行科學(xué)論證，針對性地采取最佳手段，確保措施投入成本規(guī)模和結(jié)構(gòu)適合當(dāng)前各區(qū)塊的單井不同的條件和特點。