劉 芬，蘇 健，李竹林，許 淳，廖方茵

(1.延安大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院；2.陜西廣電網(wǎng)絡(luò)延安分公司，陜西延安716000)

采油廠油井生產(chǎn)計(jì)劃分解數(shù)學(xué)模型的研究

劉 芬1，蘇 健2，李竹林1，許 淳1，廖方茵1

(1.延安大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院；2.陜西廣電網(wǎng)絡(luò)延安分公司，陜西延安716000)

科學(xué)合理的對采油生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行管理，是實(shí)現(xiàn)原油穩(wěn)產(chǎn)的必要途徑。采油廠油井的生產(chǎn)能力及狀態(tài)存在動態(tài)變化的情況，因此了解掌握各油井生產(chǎn)狀況并對原油生產(chǎn)實(shí)行計(jì)劃管理才能確保按期完成原油生產(chǎn)任務(wù)。依據(jù)油井生產(chǎn)動態(tài)分析并建立了采油計(jì)劃分解模型，將原油的生產(chǎn)計(jì)劃分為年、季、月、日四類，很好的解決了采油廠生產(chǎn)計(jì)劃管理中存在的問題。

油井生產(chǎn)動態(tài)；數(shù)學(xué)模型；計(jì)劃管理

七里村采油廠是中國陸上第一口油井的所在地。目前，采油廠開發(fā)已逾百年，并且所在的地段油層淺，且油的儲量也較低，所以原油生產(chǎn)的難度越來越大。隨著市場競爭的日趨激烈，深入了解掌握各油井生產(chǎn)狀況，探索出科學(xué)合理的生產(chǎn)計(jì)劃管理方法迫在眉睫，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)原油穩(wěn)產(chǎn)的目的。因此，本文針對現(xiàn)狀對問題進(jìn)行描述與分析，從而建立了采油計(jì)劃分解模型并給出了實(shí)現(xiàn)流程。

1 問題描述

油井原油的生產(chǎn)計(jì)劃分為年、季、月、日四類，油田公司(采油廠的上級公司)只負(fù)責(zé)年度計(jì)劃的制定與下達(dá)，其它三類計(jì)劃由各采油廠制定并負(fù)責(zé)實(shí)施。具體生產(chǎn)任務(wù)分解業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)如下圖1所示：

圖1 油井生產(chǎn)任務(wù)分解業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)

2 問題分析

在理想狀況下，若各生產(chǎn)油井在計(jì)劃實(shí)施周期內(nèi)，日產(chǎn)液量及含水率基本固定不變，沒有新井投產(chǎn)，沒有停產(chǎn)井，各抽油機(jī)不產(chǎn)生故障且功率不變，那么要按計(jì)劃完成抽油生產(chǎn)任務(wù)，問題顯然是比較容易解決的。

然而在實(shí)際情況下，由于在完成計(jì)劃的過程中存在諸多的不確定性，都可能導(dǎo)致生產(chǎn)計(jì)劃的變化[1]。因此，首先必須搞清楚存在哪些不確定的因素，通過對各業(yè)務(wù)流程的認(rèn)真分析，歸結(jié)為：公司計(jì)劃調(diào)整，引起的生產(chǎn)計(jì)劃多次分解問題；隨著油井抽油時間的延伸，抽油井的產(chǎn)液量下降和含水率上升問題[2]；由于抽油井減產(chǎn)過快需要對其實(shí)施措施，從而引起產(chǎn)油能力提升問題；新井的不斷投產(chǎn)問題和由于道路壞使得儲油罐中的存油無法泵走而影響抽油井無法生產(chǎn)問題[3]；抽油機(jī)故障無法抽油問題等。

針對上述存在的問題，其問題的關(guān)鍵是當(dāng)抽油井的生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生變化而導(dǎo)致生產(chǎn)計(jì)劃必須變化，這就要求各種抽油生產(chǎn)計(jì)劃的分解必須是一個動態(tài)分解過程[4]。因此，就必須搞清楚生產(chǎn)業(yè)務(wù)與哪些因素有關(guān)，只有這樣才能保證生產(chǎn)計(jì)劃分解的合理[5]。具體分析如下：

1)油田公司制定、分解、調(diào)整、下達(dá)抽油年度生產(chǎn)計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)考慮的因素：油田公司的年度計(jì)劃；油田公司所屬各采油廠的年生產(chǎn)能力和油田公司所屬各采油廠各季度的實(shí)際生產(chǎn)狀況。

2)采油廠分解、調(diào)整、下達(dá)抽油季度生產(chǎn)計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)考慮的因素：公司年度生產(chǎn)計(jì)劃的調(diào)整；各個采油大隊(duì)的實(shí)際采油能力；各個采油大隊(duì)的油井生產(chǎn)動態(tài)和各采油大隊(duì)的月生產(chǎn)計(jì)劃的完成情況。

3)采油大隊(duì)分解、調(diào)整、下達(dá)抽油月生產(chǎn)計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)考慮的因素：采油廠季度生產(chǎn)計(jì)劃的調(diào)整；各個采油區(qū)隊(duì)的實(shí)際采油能力；各個采油區(qū)隊(duì)的油井生產(chǎn)動態(tài)和各采油區(qū)隊(duì)的月生產(chǎn)計(jì)劃的完成情況。

4)采油區(qū)隊(duì)分解、調(diào)整、上報(bào)抽油日生產(chǎn)任務(wù)應(yīng)重點(diǎn)考慮的因素：采油大隊(duì)月生產(chǎn)計(jì)劃的調(diào)整；各個采油點(diǎn)的實(shí)際采油能力和各個采油點(diǎn)的油井生產(chǎn)動態(tài)。

5)采油點(diǎn)的主要工作：按電力供應(yīng)科下達(dá)的日抽油時段實(shí)施方案組織實(shí)施抽油任務(wù)；如實(shí)地向采油區(qū)隊(duì)上報(bào)各抽油井實(shí)際產(chǎn)液量及含水率；上報(bào)各抽油井的實(shí)際生產(chǎn)狀況；預(yù)測各抽油井的可能狀況和上報(bào)新投抽油井情況。

3 模型建立

通過前面的分析可知，該問題的本質(zhì)是在滿足各種約束的前提下，如何合理地分解計(jì)劃，使得在保證完成原油生產(chǎn)計(jì)劃，該問題的解決可歸結(jié)為多約束條件下的分步優(yōu)化問題[6]。根據(jù)采油廠實(shí)際情況對油井生產(chǎn)計(jì)劃分解建立如下相應(yīng)的優(yōu)化模型。

符號說明參考文獻(xiàn)[6]。

計(jì)劃分解模型

(1)季度生產(chǎn)計(jì)劃制定與下達(dá)

(1)

1)年初各采油大隊(duì)的季度生產(chǎn)計(jì)劃

(2)

2)調(diào)整季度生產(chǎn)計(jì)劃

其中k=2，3，4

(3)

(2)月生產(chǎn)計(jì)劃的制定與下達(dá)

(4)

1)年初各采油區(qū)隊(duì)的月生產(chǎn)計(jì)劃

其中：k=1，l=1

(5)

2)調(diào)整月生產(chǎn)計(jì)劃

其中：k=2，3，4，l=2，

(6)

(3)采油點(diǎn)日生產(chǎn)計(jì)劃任務(wù)的制定與下達(dá)

(4)采油點(diǎn)日單井生產(chǎn)計(jì)劃任務(wù)的制定與上報(bào)

1)對于舊井日生產(chǎn)計(jì)劃制定與上報(bào)

(8)

否則需進(jìn)行調(diào)整。具體的調(diào)整策略如下：

(9)

2)對于新投油井日生產(chǎn)計(jì)劃的制定與上報(bào)

(10)

4 實(shí)現(xiàn)流程

為了能夠?qū)崿F(xiàn)采油生產(chǎn)計(jì)劃的合理分配，提高原油生產(chǎn)效率，系統(tǒng)在具體實(shí)現(xiàn)中按照以下步驟組織實(shí)施，即：

1)采油廠抽取上一季的實(shí)際生產(chǎn)情況，求得每個采油大隊(duì)的季度生產(chǎn)能力，并依據(jù)油田公司下達(dá)的年度生產(chǎn)計(jì)劃利用式(2)生成各采油大隊(duì)的第一季度生產(chǎn)計(jì)劃；對于第二、三、四季度的生產(chǎn)計(jì)劃的制定時，首先要查看油田公司的年度計(jì)劃是否有調(diào)整，如果有調(diào)整，則采油廠根據(jù)各采油大隊(duì)的上一季度實(shí)際完成情況，求得每個采油大隊(duì)的季度生產(chǎn)能力，利用式(3)并依據(jù)油田公司調(diào)整后的年度計(jì)劃下達(dá)下一季度的生產(chǎn)計(jì)劃。

2)采油大隊(duì)抽取上一個月的實(shí)際生產(chǎn)情況，求得各采油區(qū)隊(duì)的月生產(chǎn)能力，并依據(jù)采油大隊(duì)的季度生產(chǎn)計(jì)劃利用式(5)生成各采油區(qū)隊(duì)的第一月生產(chǎn)計(jì)劃；對于第二、三個月的生產(chǎn)計(jì)劃的制定時，首先要查看采油大隊(duì)的季度計(jì)劃是否有調(diào)整，如果有調(diào)整，則采油大隊(duì)根據(jù)各采油區(qū)隊(duì)的上一個月實(shí)際完成情況，求得每個采油區(qū)隊(duì)的月生產(chǎn)能力，利用式(6)并依據(jù)采油大隊(duì)調(diào)整后的季度計(jì)劃下達(dá)下一個月生產(chǎn)計(jì)劃。

3)采油區(qū)隊(duì)抽取上一天的實(shí)際生產(chǎn)情況，求得各采油點(diǎn)的日生產(chǎn)能力，并依據(jù)采油區(qū)隊(duì)的月生產(chǎn)計(jì)劃利用式(7)生成各采油點(diǎn)的單日生產(chǎn)計(jì)劃。

4)采油點(diǎn)抽取當(dāng)日各油井的生產(chǎn)動態(tài)，并依據(jù)采油區(qū)隊(duì)下達(dá)的日生產(chǎn)計(jì)劃，將計(jì)劃利用式(9)和(10)分配到每一口可生產(chǎn)的油井。同時，采油區(qū)隊(duì)在下達(dá)日生產(chǎn)計(jì)劃時，必須考慮由于對某些井要實(shí)施措施而需要停井和新投油井。

5 結(jié)束語

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，通過應(yīng)用采油計(jì)劃分解模型，很好的解決了采油廠生產(chǎn)計(jì)劃管理中存在的一些主要問題，節(jié)約了生產(chǎn)運(yùn)營成本，提高了生產(chǎn)效率，有力的推動了采油廠的發(fā)展。

[1]陳付平，凌宇，李文峰.大慶油田開發(fā)生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2004(9)：12-14.

[2]謝緒權(quán).油田開發(fā)綜合含水經(jīng)濟(jì)極限研究[J].石油勘探與開發(fā)，2007，22(6)：40-41.

[3]周童，周祥國，鮑丙生.基于WebGIS的采油廠集輸信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2006(4)：44-45.

[4]陳武，張明泉.油田勘探總成本變動分析[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(3)：76-78.

[5]馮球業(yè)，曾保森，于東光，等.采油隊(duì)成本信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].油氣田地面工程，2003，21(2)：12-13.

[6]劉芬.七里村采油廠油井生產(chǎn)動態(tài)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2011：7.

[責(zé)任編輯 賀小林]

2015-03-16

延安大學(xué)校級青年項(xiàng)目(YDQ2014-46)

劉 芬(1982—)，女，陜西佳縣人，延安大學(xué)講師。

TP311.5

A

1004-602X(2015)02-0056-03