孫雪，侯春華

1.西南石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，四川成都610500，2.中國石化勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營257015

灰色聚類分析在油田經(jīng)濟(jì)效益評價中的應(yīng)用

孫雪1*，侯春華2

1.西南石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，四川成都610500，2.中國石化勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營257015

隨著油田開發(fā)的深入，進(jìn)入中后期開發(fā)的油田由于綜合含水量增加，會導(dǎo)致油氣產(chǎn)量遞減，增產(chǎn)措施費(fèi)用增加，不同油田的經(jīng)濟(jì)效益也就有所不同，因此有效準(zhǔn)確地評價油田經(jīng)濟(jì)效益十分重要。本文運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論的聚類分析方法，結(jié)合某油田開發(fā)的實(shí)際情況，以某油田作業(yè)區(qū)的6個區(qū)塊為例，選取單井核實(shí)日產(chǎn)油、單井核實(shí)日產(chǎn)液、綜合含水、地質(zhì)開采速度、開井率、老井措施有效率和單位生產(chǎn)成本7個代表性因素進(jìn)行灰色聚類分析和研究，得到6個區(qū)塊的評價結(jié)果，為評價油田經(jīng)濟(jì)效益提供了一種方法。

灰色理論；聚類分析；某油田；經(jīng)濟(jì)效益

孫雪，侯春華．灰色聚類分析在油田經(jīng)濟(jì)效益評價中的應(yīng)用[J]．西南石油大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2014，16（6）：6-10．

SUN Xue,HOU Chunhua．Application of Grey Clustering Analysis in Oilfield Econom ic Investment Evaluation[J]．Journalof Southwest Petroleum University：SocialSciences Edition，2014，16（6）：6-10．

引言

我國石油資源豐富，主要分布在東部地區(qū)，但油藏的類型復(fù)雜，自然稟賦差異較大，我國油氣勘探開發(fā)技術(shù)還處于初級階段，油藏開采較為落后。為了開采獲得更多的油藏，需要深入了解油田開發(fā)的理論知識，正確評價油田的經(jīng)濟(jì)效益，選出較好的油區(qū)，優(yōu)化勘探開發(fā)的成本。通過油區(qū)經(jīng)濟(jì)效益評價選擇有利區(qū)塊開發(fā)是油田開采的基礎(chǔ)，評價時將每個油藏區(qū)塊作為勘探開發(fā)的單元，不同單元區(qū)塊，油藏類型可能相同，影響油田開發(fā)的因素也有可能相同，因此，為了能夠科學(xué)合理地進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評價，需要對影響油田開發(fā)的因素進(jìn)行詳細(xì)地分析和研究，搞清這些因素對油田開發(fā)的影響程度。

1 灰色聚類分析法的基本原理

油田開發(fā)的投入主要包括各種要素費(fèi)用，如工資福利、材料費(fèi)、措施費(fèi)用、生產(chǎn)過程費(fèi)用（如油氣提升費(fèi)）等。經(jīng)濟(jì)效益好的油田產(chǎn)出大于投入，可以獲益，經(jīng)濟(jì)效益較差的油田若投入過大，就會虧損，因此油田在制定經(jīng)營計劃時要考慮不同經(jīng)濟(jì)效益的油田。

油田的經(jīng)濟(jì)效益評價具有灰色特性。在油田經(jīng)濟(jì)效益評價中，不僅要考慮到成本因素，還要考慮開發(fā)因素。各種影響因素中一部分信息能夠通過地質(zhì)、物探等方法獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，如年產(chǎn)油量、采油井?dāng)?shù)、操作費(fèi)用成本等；另一部分信息具有不確定性，如剩余油分布、產(chǎn)量預(yù)測、地質(zhì)滲透率等。因此可以把油田經(jīng)濟(jì)效益評價作為一個灰色系統(tǒng)，運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論對其評價分析。人們用“白”指信息確定、數(shù)據(jù)完整，“黑”代表信息很不確定，數(shù)據(jù)缺失，對應(yīng)也就有白色系統(tǒng)和黑色系統(tǒng)。“灰”是介于“白”和“黑”之間的概念，是數(shù)據(jù)少和信息不確定的整合[1]3。

灰色系統(tǒng)理論是20世紀(jì)70年代末鄧聚龍?zhí)岢龅?，是以部分信息已知、部分信息未知的少?shù)據(jù)、貧信息的不確定性系統(tǒng)為研究對象，通過對已知數(shù)據(jù)的分析探尋系統(tǒng)的規(guī)律。該理論自創(chuàng)立以來廣泛應(yīng)用于油氣資源、礦產(chǎn)資源探查、經(jīng)濟(jì)預(yù)測等領(lǐng)域[1]7。在日常的生產(chǎn)和工作中，人們總是習(xí)慣將相似相像的事物歸為一類，聚類分析就是將事物按照性質(zhì)和規(guī)律進(jìn)行分類。在油田經(jīng)濟(jì)效益評價中，可以將若干區(qū)塊按照油氣資源的自然稟賦分類。評價效益時，從滲透率、埋深、動液面等方面進(jìn)行分析，并對這些分析進(jìn)行歸納總結(jié)，得到一個整體的結(jié)論?；疑垲惙治龇ㄊ菍⒕垲悓ο髮Σ煌笜?biāo)所擁有的灰類白化函數(shù)，按幾個灰類進(jìn)行歸納，以判斷該聚類對象屬于哪一類?；疑垲惙治龇ㄊ嵌康脑u價方法，給出一個確切的數(shù)字結(jié)論，比定性的評價方法更具有準(zhǔn)確性和客觀性?；疑到y(tǒng)中，灰數(shù)是指信息不完全的數(shù)，是一個區(qū)間范圍，灰數(shù)包括下界灰數(shù)、上界灰數(shù)、閉區(qū)間灰數(shù)、開區(qū)間灰數(shù)和離散灰數(shù)。灰數(shù)可以通過信息補(bǔ)充轉(zhuǎn)化為白化值，白化函數(shù)是灰數(shù)取值的偏愛函數(shù)[2]，常見的白化函數(shù)主要有三種：即上類白化函數(shù)、中類白化函數(shù)和下類白化函數(shù)。一個已知白化函數(shù)的灰數(shù)，通過白化函數(shù)找出對應(yīng)的灰統(tǒng)計值（即白化函數(shù)系數(shù)），再乘以白化函數(shù)，得到白化函數(shù)生成值?；疑垲惖姆治龇椒ň褪墙⒃诎谆瘮?shù)基礎(chǔ)上的，聚類對象根據(jù)不同的白化函數(shù)歸為不同的灰色類型[3]。

2 灰色聚類分析法的步驟

油田經(jīng)濟(jì)效益的灰色聚類分析法是將灰色聚類方法應(yīng)用于效益評價中，將油田開發(fā)成本指標(biāo)中的參數(shù)，如開井率、含水率等指標(biāo)作為聚類指標(biāo)進(jìn)行分類評價[4]。

灰色聚類經(jīng)濟(jì)效益評價法的分析步驟為：設(shè)有n個聚類對象，m個參數(shù)指標(biāo)，第i個聚類對象在第j個指標(biāo)下的白化值為dij(i=1,2···n,j=1,2···m)，fjk(dij)為第j個指標(biāo)k灰類的白化函數(shù)[5]。

（1）根據(jù)給出的dij構(gòu)造樣本矩陣D=(dij)n×m。

（2）確定灰類白化函數(shù)。

常見的灰類白化函數(shù)主要有以下三種，其中c1,ci,cn為不同灰類的界限值。

上類白化函數(shù)：即dij取值大于c1的白化函數(shù)

中類白化函數(shù)：dij取值在ci左右的白化函數(shù)

末類白化函數(shù)：即dij取值小于cn的白化函數(shù)

（3）求聚類權(quán)重第j個參數(shù)指標(biāo)的k灰類權(quán)重ηjk為：

sjk為第j個指標(biāo)對第k個灰類的灰數(shù)，s0k是第j個指標(biāo)經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)參考標(biāo)準(zhǔn)。cjk為第j個指標(biāo)對第k個灰類的白化函數(shù)fjk的閥值。

（4）求聚類系數(shù)第i個聚類對象屬于k灰類（好，中，差）的系數(shù)為：

由此得到第i個對象的灰聚類系數(shù)的行向量σj=(σ1,σ2,σ3)

（5）確定聚類對象的灰類。

根據(jù)得到的n個行向量，選出每個行向量中的最大值，則第i個對象屬于第k個灰類。

通過灰色聚類分析，可評價油田總體的經(jīng)濟(jì)效益屬于好、中、差哪一類，對油田進(jìn)行優(yōu)劣排序，了解油田的經(jīng)濟(jì)效益。

3 灰色聚類效益評價

本文選取我國某油田的6個油藏區(qū)塊，對這6個勘探區(qū)進(jìn)行灰色聚類分析，評價油田的經(jīng)濟(jì)效益和排列優(yōu)劣。

3.1 參數(shù)指標(biāo)選取

在油田開發(fā)過程中，影響經(jīng)濟(jì)效益的主要是產(chǎn)值和成本。產(chǎn)值又包括年產(chǎn)油量、年產(chǎn)液量和措施增油量等，成本包括操作成本、勘探成本和生產(chǎn)成本等。在對油田經(jīng)濟(jì)消息評價時不僅要考慮到成本和產(chǎn)值，還要考慮油田開發(fā)情況。選取參數(shù)指標(biāo)時要遵循全面性、動態(tài)性和可對比性的原則，從生產(chǎn)、開發(fā)和經(jīng)濟(jì)效益三個方面指標(biāo)進(jìn)行篩選。通過對大量文獻(xiàn)調(diào)研分析得到綜合含水率、地質(zhì)采油速度、開井率和老井措施有效率等4項指標(biāo)，這4項指標(biāo)影響油田開發(fā)效果評價（表1）。

表1 某油田6個區(qū)塊經(jīng)濟(jì)效益參數(shù)表

此外，生產(chǎn)成本是油田生產(chǎn)過程中直接發(fā)生的費(fèi)用，能夠反映油田經(jīng)濟(jì)效益，選用單位生產(chǎn)成本是為了剔除生產(chǎn)規(guī)模對成本的影響，使指標(biāo)具有可對比性。核實(shí)產(chǎn)油/液量是油田生產(chǎn)指標(biāo)，反映油田產(chǎn)值情況，從生產(chǎn)指標(biāo)方面進(jìn)行油田經(jīng)濟(jì)效益評價，單井核實(shí)日產(chǎn)油/液剔除了不同區(qū)塊生產(chǎn)井和生產(chǎn)天數(shù)對產(chǎn)油/液量的影響，使指標(biāo)具有可比性。選取某油田BX、CD、CH、DB、DW、DX共6個區(qū)塊進(jìn)行灰色聚類分析，采用的參數(shù)指標(biāo)為單井核實(shí)日產(chǎn)油、單井核實(shí)日產(chǎn)液、綜合含水、地質(zhì)采油速度、開井率、老井措施有效率和單位生產(chǎn)成本7個指標(biāo)：單井核實(shí)日產(chǎn)油/液，是指每口生產(chǎn)井每天的產(chǎn)油/液量，以每口生產(chǎn)井的產(chǎn)量為基礎(chǔ)，刨除了不同生產(chǎn)井對產(chǎn)量的影響，在油田經(jīng)濟(jì)評價中具有穩(wěn)定性；綜合含水，是指油田月產(chǎn)水量與月產(chǎn)液量的重量比值的百分?jǐn)?shù)，是反映油田原油含水高低的指標(biāo)和進(jìn)行油藏、開發(fā)區(qū)、井組動態(tài)分析的重要指標(biāo)。對比不同的綜合含水量，可以分析綜合含水對油田經(jīng)濟(jì)效益的影響；地質(zhì)開采速度，是指年采油量與其相應(yīng)地質(zhì)儲量比值的百分?jǐn)?shù)，表示每年采出的油量占地質(zhì)儲量的百分?jǐn)?shù)，是衡量油田開采速度快慢的指標(biāo)；開井率，是指油田當(dāng)年開井?dāng)?shù)與油田總井?dāng)?shù)比值的百分?jǐn)?shù)，是反映當(dāng)年油田的成產(chǎn)規(guī)模的指標(biāo)；老井措施有效率，是指老井年度措施增產(chǎn)中有增產(chǎn)效果的井次與增產(chǎn)措施總井次比值的百分?jǐn)?shù)，是衡量措施是否有效的指標(biāo)；單位生產(chǎn)成本，是指生產(chǎn)單位油氣而平均耗費(fèi)的生產(chǎn)成本，反映油田產(chǎn)品的費(fèi)用水平。

3.2 原始數(shù)據(jù)處理

科研人員大多擅長科研，不擅長市場營銷，因而科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力就受到很大的影響，因此需要大量的專業(yè)化技術(shù)轉(zhuǎn)移人才幫助科研人員實(shí)現(xiàn)成果的轉(zhuǎn)化。雖然江蘇省的技術(shù)經(jīng)紀(jì)人隊伍已經(jīng)形成了一定規(guī)模，但總的來說技術(shù)經(jīng)紀(jì)工作仍處于起步階段，專業(yè)化的人才隊伍仍然極度缺乏，尤其是既具有較強(qiáng)科研能力，又具有較強(qiáng)經(jīng)營管理能力，懂市場運(yùn)作的專業(yè)化、復(fù)合型人才隊伍。

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，各指標(biāo)不是同向指標(biāo)，有成本型指標(biāo)，如綜合含水，單位生產(chǎn)成本，越小越好；有效益型指標(biāo)，如單井核實(shí)日產(chǎn)油、開井率，越大越好。這就要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，把成本型指標(biāo)變?yōu)樾б嫘椭笜?biāo)，即將成本型指標(biāo)取倒數(shù)轉(zhuǎn)化為效益型指標(biāo)，得到聚類分析矩陣。

3.3 灰色聚類方法應(yīng)用

下面應(yīng)用灰色聚類分析法對某油田的6個區(qū)塊進(jìn)行聚類分析。

3.3.1 經(jīng)濟(jì)效益評價標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)油田的情況，將油田經(jīng)濟(jì)效益評價等級定為三級，灰類k取V={I,II,III}。根據(jù)統(tǒng)計學(xué)理論，將6個區(qū)塊的各個指標(biāo)的平均值加上標(biāo)準(zhǔn)差(ˉdj+σj)作為I類界限值；每個指標(biāo)的平均值(ˉdj)作為II類界限值；每個指標(biāo)的平均值減去標(biāo)準(zhǔn)差(ˉdj-σj)作為III類界限值[6]；聚類指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)表如表2所示。

表2 聚類指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)表

3.3.2 建立各指標(biāo)的白化函數(shù)

表3 BX區(qū)塊各指標(biāo)白化函數(shù)計算表

3.3.3 計算灰類權(quán)

將I類效益評價標(biāo)準(zhǔn)定為參考標(biāo)準(zhǔn)，用公式（4）進(jìn)行無量綱處理，結(jié)果如表4所示。

表4 聚類指標(biāo)處理結(jié)果表

計算灰類權(quán)重ηjk：

3.3.4 聚類

根據(jù)公式6計算聚類系數(shù)，得到各區(qū)塊對各類的聚類系數(shù)組成的矩陣K：

3.3.5 灰色聚類結(jié)果

根據(jù)聚類系數(shù)組成的矩陣K，得到表5所示的綜合評價結(jié)果，根據(jù)計算得到的聚類系數(shù)可知，6個區(qū)塊中DB和DW油田的灰類1的聚類系數(shù)最大，因此屬于灰類1，BX、CD、CH和DX油田的灰類3的聚類系數(shù)最大，因此屬于灰類3（表5）。

由表5可以看出，DB、DW都?xì)w為灰類1，即經(jīng)濟(jì)效益好，BX、CD、CH、DX歸類于灰類3，即經(jīng)濟(jì)效益相對較差。將表5和表1對比可看出，經(jīng)濟(jì)效益較好的DB、DW區(qū)塊的綜合含水率最小，老井措施有效率和開井率較高，表明油田的生產(chǎn)規(guī)模較大，措施增產(chǎn)效果較好。另外，DB、DW油田的地質(zhì)開采速度較大，說明油田的開發(fā)速度快，單位成本較低，因此經(jīng)濟(jì)效益較好。BX油田綜合含水率高，單位成本也高，老井措施有效率為0，措施增產(chǎn)的效果為0，因此BX油田屬于經(jīng)濟(jì)效益較差的油田。將原始數(shù)據(jù)和得出結(jié)論對比，可知評價結(jié)果符合實(shí)際，具有一定的可靠性。

表5 某油田6個區(qū)塊灰色聚類分析結(jié)果

4 結(jié)語

灰色聚類分析方法具有所需數(shù)據(jù)少，評價結(jié)果質(zhì)量好的特點(diǎn)，對油田經(jīng)濟(jì)效益評價時綜合考慮了各種影響效益的因素，能準(zhǔn)確反映油田經(jīng)濟(jì)效益的等級。

(1）油田經(jīng)濟(jì)效益評價是一個較為復(fù)雜的灰色系統(tǒng)，能夠通過選取一定的參數(shù)指標(biāo)運(yùn)用灰色理論給出客觀的評價結(jié)果。參數(shù)指標(biāo)越精確，評價結(jié)果可靠性越高，因此，在采用灰色理論評價時要合理、客觀地選取指標(biāo)，參數(shù)指標(biāo)信息越完善，評價結(jié)果精度也會越高。

(2）灰色聚類分析法通過白化函數(shù)進(jìn)行灰類的判定，在油田經(jīng)濟(jì)效益評價中具有適應(yīng)性。利用白化函數(shù)評價油田經(jīng)濟(jì)效益，為油田開發(fā)決策提供依據(jù)，對油田制定經(jīng)營計劃有一定指導(dǎo)意義。

（3）灰色聚類的結(jié)果和原始數(shù)據(jù)對比基本符合。研究得到DB、DW油田經(jīng)濟(jì)效益好，BX、CD、CH、DX經(jīng)濟(jì)效益相對較差。通過與原始參數(shù)指標(biāo)的對比，說明聚類結(jié)果具有可靠性和較高的實(shí)用性，能夠通過對經(jīng)濟(jì)效益不同區(qū)塊的投入增加油田的收入，并為管理者提供了決策的依據(jù)。

[1]郭秀英.預(yù)測決策的理論與方法[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[2]霍凱中，趙永軍，孫立冬.灰色聚類分析在煤層氣選區(qū)評價中的應(yīng)用[J].斷塊油氣田，2007，14（2）：14-17.

[3]譚河清，彭存?zhèn)}，武國華，等.灰色聚類分析在孤東地區(qū)油氣勘探中的應(yīng)用[J].石油與天然氣地質(zhì)，2003，24（1）：97-101.

[4]陳定元.灰色聚類分析在油砂體評價中的應(yīng)用[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2004，10（3）：57-59.

[5]唐其環(huán).灰色聚類灰類白化函數(shù)確定方法的探討[J].四川兵工學(xué)報，1996，17（4）：4-7.

[6]肖濤.新疆油田深層油藏儲量評價研究[D].成都：西南石油大學(xué)，2013.

App lication of Grey Clustering Analysis in Oilfield Econom ic Investment Evaluation

SUN Xue1*,HOU Chunhua2

1.Schoolof Econom icsand Management，SouthwestPetroleum University，Chengdu Sichuan，610500，China
2.Research InstituteofGeology Science，ShengliOilfield Branch Co.，Sinopec，Dongying Shandong，257015，China

In the processof oilfield development，thewater cutof crude oil increase continuously at themiddle or late stage of development.Itwould，on the one hand，lead to the decline of production，and on the other hand，result in the increase in investment in oil recovery enhancement.Therefore，econom ic benefits of different oilfields differ w idely，and it is very important to evaluate the benefitof the oilfield w ith efficiency and preciseness.With cluster analysis of grey system theory，and combinedw ith theactualsituation ofoilfield development，we picked seven representative factors to do thegrey clustering analysisand research，which include:singlewellverified daily oiloutput，singlewellverified daily fluid production，average water cut，geologicalm ining speed，wellworking rate，effective rate for old wellmeasures and unit production cost in six blocksof SL oilfield.Theevaluation resultsmay provideanew method foroilfield economic benefitevaluation..

grey theory，clusteranalysis，oilfield，econom ic benefit

10.11885/j.issn.1674-5094.2014.06.19.02

1674-5094（2014）06-0006-05

F407.22

A

編輯：鐘青

編輯部網(wǎng)址：http：//sk.swpuxb.com

2014-06-19

孫雪，1991年生，女（漢族），黑龍江青岡人，碩士研究生，研究方向：管理科學(xué)。

中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院資助項目（經(jīng)管B123）。