趙赫展（沈陽第四橡膠（廠）有限公司,沈陽 110027）

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油田射孔排炮新方法的應(yīng)用

趙赫展
（沈陽第四橡膠（廠）有限公司,沈陽 110027）

摘 要：在油田射孔排炮中，當(dāng)油田深度較深，地層數(shù)據(jù)較復(fù)雜時(shí)，對(duì)油田射孔的排序進(jìn)行優(yōu)化，可以降低工作人員的工作壓力，減少槍支彈藥的浪費(fèi)，提高油田的產(chǎn)量。全文將基于回溯的蟻群算法用于油田射孔槍支的排序。

關(guān)鍵詞：蟻群算法；回溯法；射孔槍；排炮；優(yōu)化

0 引言

目前國內(nèi)外石油射孔的輸送主要是通過油管和電纜兩種方法進(jìn)行施工。油管輸送射孔是國外從20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種射孔施工方法，20世紀(jì)80年代逐漸才完善起來的一種常用射孔方法。所有的基本原理是將井射孔槍射孔系列,從管柱的最后努力形成一個(gè)連鎖管柱,加載相應(yīng)的水庫槍,到好位置和穿孔。這種射孔方法主要用在一些井段較長(zhǎng)或者是地層層段較多的場(chǎng)合?，F(xiàn)在的油層一般不會(huì)說是像以前一樣是大范圍的，都存在油層跟地層的交替出現(xiàn)。射孔槍之間是通過接頭相連接的，而且接頭處不能裝彈藥，如果是油層（產(chǎn)層）與接頭相對(duì)應(yīng)的話，必然會(huì)造成彈藥的浪費(fèi)以及產(chǎn)層射開空數(shù)的減少，油的產(chǎn)量必然會(huì)下降。因此油層對(duì)應(yīng)的接頭數(shù)最少是油管輸送式射孔排炮需要解決的問題。

油管輸送式射孔排炮優(yōu)化的問題，就是要找到各種不同長(zhǎng)度的射孔槍之間的一種最優(yōu)排列，然后排炮，下井，放炮[1]。當(dāng)射孔井段長(zhǎng)、射孔槍系列多、地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)，如超厚層、超薄層、射夾多層等復(fù)雜地層結(jié)構(gòu)，人類是無法完成最優(yōu)解決方案的設(shè)計(jì)，利用計(jì)算機(jī)計(jì)算方法是暴力組合爆炸問題，因此需要對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化。本文建立了油管輸送射孔問題的優(yōu)化模型，本文應(yīng)用后面的蟻群算法進(jìn)行了深入的討論來解決這個(gè)問題。

蟻群算法（Ant Colony Algorithm ,ACA）是一種源于生物世界的一種仿生學(xué)隨機(jī)搜索算法，最早是由意大利的學(xué)者,M Dorigo V 等人在20世紀(jì)90年代從真實(shí)的螞蟻群體的覓食機(jī)制中得到啟發(fā)而提出的。

1 油田射孔排炮的數(shù)學(xué)模型

油田射孔排炮分為油管輸送式的和電纜輸送式的排炮。電纜輸送式射孔的射孔方式是采用電纜輸送射孔槍到地下進(jìn)行定位并射孔，電纜每次只輸送一根射孔槍，因此在射孔槍之間并沒有接頭。電纜輸送式射孔的優(yōu)化目標(biāo)應(yīng)該是，所有射孔槍的總槍長(zhǎng)最小[2]。目標(biāo)函數(shù)為射孔槍總長(zhǎng)度最小，數(shù)學(xué)表達(dá)式為

其中，f表示的是目標(biāo)函數(shù)，lij表示第i根槍位置上選擇的槍型j的槍長(zhǎng)，m表示的是槍型的總數(shù)，n表示一口井中要用到的所有的射孔槍的總數(shù)。約束條件是：每一個(gè)射孔槍的槍尾深度都不能超過油頂值。在滿槍的情況下要選擇次長(zhǎng)槍。槍尾的位置應(yīng)該不在油層中（滿槍除外）。而油管輸送射孔槍到地下是串接的射孔槍，射孔槍之間是用接頭連接，相互連接的射孔槍同時(shí)點(diǎn)爆。油管輸送式射孔的優(yōu)化目標(biāo)是與油層相對(duì)應(yīng)的接頭總長(zhǎng)最小。目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

其中，i表示所排列的槍的序號(hào)， j 表示槍的型號(hào)個(gè)數(shù)，n 表示總槍數(shù)，m 表示槍的型號(hào)總數(shù)，Lij表示在搜索中第 i 根使用型槍 j 的槍長(zhǎng)，oillength 表示整個(gè)油層總厚度，為常數(shù)表示第 i 根使用型槍 j 的接頭長(zhǎng)度，Xij是個(gè)變量，如果槍型j在第i根槍調(diào)度的位置就取1，否則為0.

對(duì)于油田射孔排炮規(guī)劃模型的求解方法很多，當(dāng)油田深度過大，會(huì)導(dǎo)致槍的個(gè)數(shù)大大增加，對(duì)于槍串的排列順序全排列的情況有n！種，因此，當(dāng)n個(gè)數(shù)較多的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量大大增加，出現(xiàn)數(shù)據(jù)爆炸的情況。所以算法很重要。

2 基于回溯的蟻群算法

算法描述。

回溯蟻群算法是在蟻群算法上的一個(gè)改進(jìn)，它用到了嵌套分割中的概念。

3 算法仿真

文章中回溯算法與蟻群算法中用的是同一組數(shù)據(jù)，為的是更好的看出哪種算法的效率更高。文中給出來多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)算法的計(jì)算時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1

從表1中可以看出，當(dāng)油層厚度比較小時(shí)，數(shù)據(jù)較簡(jiǎn)單時(shí)，使用回溯法的效率要高于蟻群算法，但是當(dāng)油層厚度增加時(shí)，數(shù)據(jù)較復(fù)雜時(shí)，蟻群算法的計(jì)算時(shí)間明顯要快于回溯法。尋找最優(yōu)解時(shí)，會(huì)將所有解搜索。蟻群算法是一種智能優(yōu)化算法，能夠利用啟發(fā)信息，各個(gè)螞蟻之間的信息反饋及揮發(fā)因子的協(xié)調(diào)找到問題的最優(yōu)解。

文中的算法既用到了回溯的遍歷又用到了蟻群的尋優(yōu)。是比較先進(jìn)的實(shí)用的算法。

4 結(jié)論

文章中通過對(duì)油田射孔排炮優(yōu)化問題進(jìn)行分析，以及回溯蟻群算法的描述，建立了油田射孔排炮優(yōu)化模型，提出了油田射孔排炮優(yōu)化改進(jìn)方案，提高了效率，節(jié)約了成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]王輝,李國家.基于Hausdorff距離的測(cè)井曲線尖峰深度校正.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用[J].2012,21(09).

[2]孫麗丹，王愛華，閻樹汶，常峰．利用測(cè)井資料預(yù)測(cè)射孔穿透深度[J].測(cè)井技術(shù),2004(06):196-198.

作者簡(jiǎn)介：趙赫展（1989-），男，遼寧鐵嶺人，研究方向：機(jī)械。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.050