李 婷

中國石油化工股份有限公司勘探開發(fā)研究院，北京 100083

國內(nèi)外對油氣效益產(chǎn)量經(jīng)營決策技術(shù)的研究較少，主要集中在投資優(yōu)化組合方法研究、基于油價(jià)與成本分級的簡單對比效益配產(chǎn)方案、基于油氣創(chuàng)效綜合指標(biāo)的資產(chǎn)配置管理等方面.實(shí)際生產(chǎn)中海外油氣產(chǎn)量構(gòu)成變化快，投資風(fēng)險(xiǎn)和復(fù)雜程度均較高[1]，因此，對現(xiàn)有的基于海外項(xiàng)目特點(diǎn)的效益產(chǎn)量經(jīng)營決策綜合技術(shù)研究較少.經(jīng)過大量調(diào)研及分析，本研究所創(chuàng)建的“效益產(chǎn)量全局滿意解集模型”和“油氣項(xiàng)目效益產(chǎn)量 ‘二步?jīng)Q策法’優(yōu)選技術(shù)模型”尚未在已有文獻(xiàn)中被涉及.前者可以考慮全效益層級，以覆蓋油價(jià)高低全波段的邊際效益、現(xiàn)金流、利潤優(yōu)化目標(biāo)為目標(biāo)決策點(diǎn)，在兼顧收益性與風(fēng)險(xiǎn)性的同時(shí)，創(chuàng)建客觀科學(xué)的模型求取全局滿意帕累托解集及滿意決策區(qū)間，以增加決策者的選擇范圍[2]；在此基礎(chǔ)上，形成“油氣項(xiàng)目效益產(chǎn)量 ‘二步?jīng)Q策法’優(yōu)選技術(shù)模型”，整體建成基于全局滿意解集的“二步?jīng)Q策法”.

關(guān)于“效益產(chǎn)量全局滿意解集模型”，俞啟泰[3]與胡建國[4]總結(jié)了油井產(chǎn)量的預(yù)測方法，并將其歸納為遞減曲線法、回歸分析法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等；劉鍵燁等[5]構(gòu)建了基于線性優(yōu)化的效益產(chǎn)量優(yōu)化模型，采用0-1規(guī)劃方法構(gòu)建效益產(chǎn)量優(yōu)化組合方法；趙旭[6]結(jié)合海外油氣投資項(xiàng)目的特點(diǎn)，將灰色評價(jià)理論融入到了油氣投資篩選的模型之中，并開發(fā)設(shè)計(jì)了對應(yīng)的決策系統(tǒng)對海外油氣項(xiàng)目進(jìn)行遴選.由于在優(yōu)化各個(gè)投資組合時(shí)，排隊(duì)過濾法、遺傳算法、線性優(yōu)化法均存在一定不足，如排隊(duì)過濾法不大可能求出最優(yōu)解，線性優(yōu)化法和遺傳算法不便于決策者理解.因此，王光蘭等[7]設(shè)計(jì)了新型遺傳算法求取參數(shù)以確定最優(yōu)估計(jì)值，并通過應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證了該方法在油氣產(chǎn)量預(yù)測中具備較強(qiáng)的操作性；曲德斌和武若霞[8]設(shè)計(jì)了用于油田開發(fā)規(guī)劃預(yù)測的軟件系統(tǒng)；劉斌等[9]以單井效益評價(jià)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在油田內(nèi)部打破采油單位界限，通過盈虧分析建立配產(chǎn)優(yōu)化模型，從而實(shí)現(xiàn)油田公司的效益配產(chǎn)，該方法為油田配產(chǎn)提供了一種思路，可以實(shí)現(xiàn)從能力配產(chǎn)到效益配產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，使油田達(dá)到最佳生產(chǎn)規(guī)模；呂肖東和張濤[10]在企業(yè)勘探、開發(fā)以及財(cái)務(wù)部門提供的數(shù)據(jù)資料基礎(chǔ)之上，依據(jù)油氣投入產(chǎn)出平衡的基本原理，探討了效益儲量及效益產(chǎn)量的計(jì)算方法，并建立效益產(chǎn)量模型.Rodriguez等[11]對中石油海外資產(chǎn)進(jìn)行了優(yōu)化方法研究，通過對不同合同模式的經(jīng)濟(jì)效果分析，提出優(yōu)化后的建議及經(jīng)營策略，為低油價(jià)環(huán)境下的效益經(jīng)營管理決策提供了基礎(chǔ)；Nicoletti和You[12]建立了一個(gè)上中下游全產(chǎn)業(yè)鏈的油氣線性優(yōu)化模型，對影響效益產(chǎn)量的內(nèi)在平衡點(diǎn)做了深入解析，以確定性利潤及預(yù)期利潤之間的潛在空間來預(yù)測效益產(chǎn)量規(guī)模；Echendu等[13]對幾內(nèi)亞灣(GOG)的安哥拉、赤道幾內(nèi)亞、加蓬和尼日利亞的產(chǎn)量分成合同的結(jié)構(gòu)、實(shí)施和績效進(jìn)行了評估，發(fā)現(xiàn)尼日利亞深水投資風(fēng)險(xiǎn)隨著水深的增加而增加，投資回報(bào)率也隨之上升.

關(guān)于“油氣項(xiàng)目效益產(chǎn)量‘二步?jīng)Q策法’優(yōu)選技術(shù)模型”，在國內(nèi)外的文獻(xiàn)中少有類似研究.王永蘭等[14]將改進(jìn)的TOPSIS（Technique for order preference by similarity to ideal solution）方法應(yīng)用于某油田開發(fā)方案優(yōu)選的實(shí)例中，在綜合考慮油田開發(fā)效果指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)的基礎(chǔ)上建立方案優(yōu)選評價(jià)模型，將改進(jìn)的TOPSIS方法優(yōu)選結(jié)果與模糊決策方法優(yōu)選結(jié)果進(jìn)行對比，說明了改進(jìn)的TOPSIS方法在油氣田開發(fā)方案優(yōu)選中的有效性以及簡捷易操作性.崔志驊等[15]通過構(gòu)建油氣資源綜合潛力水平指標(biāo)體系，結(jié)合TOPSIS方法與熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重，從石油地質(zhì)基本條件、油氣儲量特征、勘探情況3個(gè)方面出發(fā),論證客觀選取權(quán)重對于決策的重要性，對非洲進(jìn)行油氣選區(qū)勘探投資與合作的建議具有一定效果.陳亞強(qiáng)等[16]在中石油海外復(fù)雜合同模式及經(jīng)營環(huán)境多變的情況下，針對如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量、投資、效益、風(fēng)險(xiǎn)等多個(gè)目標(biāo)優(yōu)化配置的問題，開展多目標(biāo)投資組合優(yōu)化研究，并驗(yàn)證了該優(yōu)化組合方法對于海外項(xiàng)目的適用性，為海外項(xiàng)目規(guī)劃方案設(shè)計(jì)提供了科學(xué)適用的思路和方法.黃山明和蔣麗維[17]將層次分析法和灰色關(guān)聯(lián)分析法相結(jié)合，構(gòu)建了關(guān)于油氣開發(fā)項(xiàng)目投資效果評估的評價(jià)指標(biāo)體系，并用關(guān)聯(lián)系數(shù)對投資效果的優(yōu)劣程度進(jìn)行區(qū)分，較好地規(guī)避了采用單一經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的弊端.楊宇和何則[18]深入分析了我國海外油氣面臨的地緣政治風(fēng)險(xiǎn)，分析了中國海外油氣的依存現(xiàn)狀及多方面風(fēng)險(xiǎn)因素.Abughazaleh[19]以國際石油公司、油服公司作為投資決策主體，兼顧風(fēng)險(xiǎn)及資本配置管理，建立資本決策模型，選取投資分析常用指標(biāo)來作為資本配置管理的決策指標(biāo)，該資本決策模型成為確保石油公司盈利能力及償付能力的必要抓手.

效益產(chǎn)量經(jīng)營決策方法技術(shù)是油氣行業(yè)的重要研究方面，油氣行業(yè)的盈利能力、創(chuàng)效能力以及增值保值能力與該項(xiàng)研究息息相關(guān)、密不可分.油氣行業(yè)的創(chuàng)效能力訴求牽引著優(yōu)化決策技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步，技術(shù)進(jìn)步又反過來推動(dòng)著油氣行業(yè)的創(chuàng)效能力發(fā)展，創(chuàng)效能力訴求與決策技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)步相輔相成、共同促進(jìn).

1 “二步?jīng)Q策法”創(chuàng)新方法體系與技術(shù)路線

決策者在多目標(biāo)約束下確定最終的決策方案通?？紤]兩種思路.其一，將多目標(biāo)求解轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)求解；其二，求解得到帕累托解集，并根據(jù)特定的排序方式確定最終的最優(yōu)解.當(dāng)前存在的問題是：前者無法將決策者對項(xiàng)目的要求考慮在內(nèi)，使決策結(jié)果有較大的片面性；后者帕累托求解雖能規(guī)避此問題，但對于決策者而言“優(yōu)中選優(yōu)”是未知的.因此，本文首先求取油氣效益產(chǎn)量全局滿意解集，再應(yīng)用改進(jìn)的TOPSIS模型直觀展示帕累托解集即全局滿意解集的排序優(yōu)選過程，并且依據(jù)決策者對于項(xiàng)目的要求對排序的過程進(jìn)行調(diào)整，對于海外油氣項(xiàng)目的經(jīng)營決策管理有著重要意義.

海外油氣效益產(chǎn)量“二步?jīng)Q策法”技術(shù)路線圖如圖1所示.第一步，利用多目標(biāo)規(guī)劃模型求解得到帕累托解集，帕累托解集是指的是在多目標(biāo)優(yōu)化中，無法在不損失一個(gè)目標(biāo)的情況下優(yōu)化另一個(gè)目標(biāo)所對應(yīng)的解的集合，這里應(yīng)用帕累托解集是為了滿足第一步找到效益產(chǎn)量全局滿意解集；第二步，實(shí)現(xiàn)在全局滿意解集中“優(yōu)中選優(yōu)”，選取出符合石油公司戰(zhàn)略需求及決策者偏好的唯一最優(yōu)效益產(chǎn)量解.綜上所述，經(jīng)過第一步和第二步，最終實(shí)現(xiàn)石油公司海外油氣項(xiàng)目的“可全局可聚焦” 的效益產(chǎn)量決策滿意解集或唯一最優(yōu)效益產(chǎn)量解.

圖1 海外油氣效益產(chǎn)量“二步?jīng)Q策法”技術(shù)路線圖Fig.1 Roadmap of the two-step decision optimization technology for overseas oil and gas efficiency management

2 “二步?jīng)Q策法”技術(shù)模型構(gòu)建及應(yīng)用

2.1 創(chuàng)建全局滿意解集模型

侯春華等[20]在對油田效益開發(fā)優(yōu)化模型中已考慮了效益最大、投資與成本最小等目標(biāo)，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了全效益多維度產(chǎn)量決策模型可同時(shí)考慮產(chǎn)量最大化（目標(biāo)產(chǎn)量偏差最小化）、利潤最大化、現(xiàn)金流最大化、單位操作成本最小化、單位付現(xiàn)成本和風(fēng)險(xiǎn)最小化等多個(gè)目標(biāo).在第一步中，全局滿意解集技術(shù)能夠在多目標(biāo)條件下找到一個(gè)可選滿意解集，在這個(gè)解集中，反向要求設(shè)置目標(biāo)函數(shù)和約束條件時(shí)，可以同時(shí)考慮產(chǎn)量、利潤、現(xiàn)金流等指標(biāo)最大化，也可以要求設(shè)置操作成本、付現(xiàn)成本、完全成本、風(fēng)險(xiǎn)等指標(biāo)最小化.

研究全局滿意解集模型旨在改善多目標(biāo)規(guī)劃應(yīng)用在優(yōu)化求解方面的局限性，傳統(tǒng)的多目標(biāo)規(guī)劃求解，往往先將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)形式，再對單目標(biāo)規(guī)劃進(jìn)行求解.而多目標(biāo)向單目標(biāo)轉(zhuǎn)化的方式不能很好地解決多個(gè)目標(biāo)函數(shù)值的量級和量綱存在差異的問題，且轉(zhuǎn)換量綱后的多目標(biāo)規(guī)劃常用線性加權(quán)方法得到一個(gè)最優(yōu)解，難以滿足石油公司在現(xiàn)實(shí)中的多維條件綜合決策需求，一定程度上制約了石油公司在海外油氣資產(chǎn)效益經(jīng)營決策方面的可供選擇區(qū)間及實(shí)操性.

本文用遺傳算法求解得到效益產(chǎn)量全局滿意解集，對應(yīng)不同模型中的指標(biāo)，提供多組解決方案.石油公司進(jìn)行海外項(xiàng)目決策時(shí)可根據(jù)戰(zhàn)略考量進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)和約束條件的選擇，應(yīng)用非支配排序遺傳算法進(jìn)行求解，是一種進(jìn)步和優(yōu)化.該算法適合求解涵蓋多個(gè)目標(biāo)函數(shù)的模型，在各領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果，尤其是在油氣行業(yè)得到了一定的有效應(yīng)用，求解流程如圖2所示[2].

圖2 遺傳算法流程圖[2]Fig.2 Flowchart of the genetic algorithm[2]

2.2 建立“二步?jīng)Q策法”優(yōu)選技術(shù)模型

參考前人已總結(jié)的有關(guān)熵權(quán)-TOPSIS法的流程與方法[21-25]，本文構(gòu)建“二步?jīng)Q策法”優(yōu)選技術(shù)模型的基本流程是：通過熵權(quán)法確定不同評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，然后基于TOPSIS法對全局滿意解集中的各方案與理想方案間的接近程度進(jìn)行排序，最終完成唯一最優(yōu)效益產(chǎn)量解的推薦.

2.2.1 構(gòu)建初始決策矩陣

根據(jù)第一步得到的全局滿意解集和評價(jià)指標(biāo)，形成由m個(gè)方案和n個(gè)評價(jià)指標(biāo)組成的初始決策矩陣X=(χij)m×n，χij=(i=1,2,3,···,m,j=1,2,3,···,n)表示第i個(gè)方案關(guān)于第j個(gè)指標(biāo)的取值.其中：

2.2.2 矩陣標(biāo)準(zhǔn)化

由于紐特隨身攜帶的皮箱不慎打開，那些藏在箱子里的神奇動(dòng)物們將美國紐約攪得翻天覆地。紐特在尋回神奇動(dòng)物的過程中，發(fā)現(xiàn)了大魔王格林德沃尋求強(qiáng)大魔法力量，意圖發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭的陰謀。

考慮到海外油氣效益產(chǎn)量決策指標(biāo)涉及多經(jīng)濟(jì)評價(jià)、油田開發(fā)、風(fēng)險(xiǎn)評估、戰(zhàn)略規(guī)劃等多個(gè)專業(yè)，而各評價(jià)指標(biāo)的單位和量綱不同，為統(tǒng)一量綱進(jìn)行客觀科學(xué)地比選方案，需要對初始決策矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Y=(yij)m×n.其中，min(χi)和max(χi)為第i個(gè)指標(biāo)的最小值和最大值.

2.2.3 確定熵值及權(quán)重

首先，第j個(gè)指標(biāo)的熵值Ej的計(jì)算如式（3）和式（4）所示.其中，yij為標(biāo)準(zhǔn)化后的值，且0≤Ej≤1.

其次，由熵值可以得到第j項(xiàng)的權(quán)重ωj構(gòu)成的權(quán)重矩陣W，具體如式（5）所示.其中，ωj≥0，

2.2.4 構(gòu)建加權(quán)決策矩陣

已知各標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Y和權(quán)重矩陣W，將二者相乘則得到加權(quán)決策矩陣R=(γij)m×n，其中：

2.2.5 確定正負(fù)理想方案

通過加權(quán)決策矩陣，來確定正負(fù)理想方案，其中，正理想方案的表達(dá)式為：

負(fù)理想方案的表達(dá)式為：

2.2.6 確定加權(quán)歐式距離

加權(quán)歐氏距離即各方案與正理想方案的距離D+i=和各方案與負(fù)理想方案的距離

3 “二步?jīng)Q策法”技術(shù)模型應(yīng)用案例分析

建立 “二步?jīng)Q策法”技術(shù)模型后，對其進(jìn)行應(yīng)用效果實(shí)證分析，以某石油公司海外項(xiàng)目效益產(chǎn)量決策方案為例，驗(yàn)證“二步?jīng)Q策法”技術(shù)模型的應(yīng)用效果.

3.1 一步實(shí)證應(yīng)用效果

首先不設(shè)置約束條件，針對某石油公司下一年度關(guān)鍵開發(fā)生產(chǎn)效益指標(biāo)進(jìn)行單目標(biāo)優(yōu)化，形成各項(xiàng)經(jīng)營及風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)極值，如表1所示.

表1 某石油公司海外資產(chǎn)單目標(biāo)優(yōu)化極值結(jié)果Table 1 An oil company’s overseas asset single-objective optimization extreme value results

通過單目標(biāo)優(yōu)化各指標(biāo)極限值，再設(shè)置各種約束條件.為契合國際石油公司的低成本、抗油價(jià)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)營戰(zhàn)略目標(biāo)，選取以下兩項(xiàng)指標(biāo)設(shè)置組合目標(biāo)，即單位邊際貢獻(xiàn)最大，單位完全成本最低.應(yīng)用全局滿意解集模型及遺傳算法，求解運(yùn)算生成47套優(yōu)化方案，此47套方案均成為在滿足設(shè)定目標(biāo)、設(shè)定約束條件下，能夠兼顧所有目標(biāo)及約束條件的解集，即效益產(chǎn)量全局滿意解集，如表2所示.其生產(chǎn)經(jīng)營含義為，在某石油公司在當(dāng)年戰(zhàn)略經(jīng)營目標(biāo)條件下，能夠安排效益生產(chǎn)經(jīng)營的所有產(chǎn)量方案組合，即這47套方案各有優(yōu)劣，但總體均滿足條件，選擇其一，都可相比優(yōu)化前顯著提高某石油公司效益產(chǎn)量比例.

表2 某石油公司海外資產(chǎn)效益產(chǎn)量全局滿意解集Table 2 Overall satisfactory solution set of an oil company’s overseas asset efficiency management

3.2 二步實(shí)證應(yīng)用效果

求解得出全局滿意解集后，應(yīng)用“二步?jīng)Q策法”優(yōu)選技術(shù)模型來求取唯一最優(yōu)效益產(chǎn)量解.用“二步?jīng)Q策法”優(yōu)選技術(shù)模型對47個(gè)方案解進(jìn)行優(yōu)選排序，得出各方案貼進(jìn)度與排序，如表3所示，其中解41、解19、解29、解16、解43貼進(jìn)度相比其他解明顯更優(yōu)，位于47個(gè)方案中前5名，說明這5個(gè)解的可選性均優(yōu)于其他全局滿意解集中的解.經(jīng)過綜合比選，兼顧石油公司經(jīng)營戰(zhàn)略偏好，從全局滿意解集47個(gè)解中最終選擇方案解41，其貼近度為0.776，比其他解貼近度更高，更能體現(xiàn)石油公司當(dāng)年降本增效的經(jīng)營戰(zhàn)略.

表3 某石油公司海外資產(chǎn)效益產(chǎn)量全局滿意解集各單解貼近度Table 3 Closeness degree of each single solution to the global solution set of overseas assets of an oil company

總之，將效益產(chǎn)量“二步?jīng)Q策法”應(yīng)用到某石油公司海外項(xiàng)目決策實(shí)證研究中，其應(yīng)用結(jié)果實(shí)現(xiàn)了推薦效益產(chǎn)量決策方案的“可全局可聚焦”的雙維度可選空間；推薦后的效益產(chǎn)量最優(yōu)方案 ，經(jīng)石油公司海外項(xiàng)目生產(chǎn)經(jīng)營及降本增效工作的實(shí)踐驗(yàn)證，證明了效益產(chǎn)量“二步?jīng)Q策法”的較好應(yīng)用性，既能增加石油公司海外項(xiàng)目效益經(jīng)營決策的科學(xué)客觀性，又能夠綜合多元地體現(xiàn)石油公司的海外經(jīng)營戰(zhàn)略.

4 結(jié)論與建議

本文針對國內(nèi)石油公司提升海外效益及資產(chǎn)價(jià)值的經(jīng)營目標(biāo)，建立了一套全面系統(tǒng)的效益產(chǎn)量“二步?jīng)Q策法”技術(shù)模型，第一步創(chuàng)建效益產(chǎn)量全局滿意解集模型，第二步建立基于全局滿意解集的“二步?jīng)Q策法”優(yōu)選技術(shù)模型.這套方法技術(shù)的創(chuàng)建，為石油公司海外資產(chǎn)實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)保值增值及提效增效提供了科學(xué)可靠的技術(shù)支持.該方法近4年應(yīng)用于某石油公司海外項(xiàng)目效益配產(chǎn)、海外項(xiàng)目經(jīng)營策略制定、降本增效工作等方面，均取得了較好的應(yīng)用效果，使公司的效益產(chǎn)量比例提高5%以上.建議將“二步?jīng)Q策法”在海外項(xiàng)目應(yīng)用的基礎(chǔ)上繼續(xù)加深方法研究、拓寬應(yīng)用實(shí)踐領(lǐng)域，最終形成能夠兼容國內(nèi)油氣項(xiàng)目特點(diǎn)的整套效益產(chǎn)量決策研究方法體系，總體上未來創(chuàng)效前景可觀.