筛选评价指标的综合方法(完稿)全解

油田开发效果综合评价指标筛选的组合方法 李 斌 1 毕永斌2 潘欢2 樊会兰2 1 中国石油冀东油田公司 2 中国石油冀东油田公司勘探开发研究院 摘要摘要 随着油田开发工程的发展 需要改变过去对油田开发效果单一评价及确定评价 指标凭经验的状况 必须要进行综合评价 而筛选评价指标又是进行综合评价的前提 筛选的正确与否 关系到评价结果的可靠与可信 在简单分析了筛选方法的利弊后 采用简化的专家一次打分法 比重法和聚类分析法的组合方法 组合筛选方法将定性 与定量指标相结合 技术 经济 管理等方面指标相结合 从系统论的整体性出发 在影响油田开发效果的因素中优化筛选出具有代表性 独立性 并能反映评价油田开 发效果指标 避免了因量纲 单位 数值量级的不同 而造成的筛选前需进行评价指 标一致化与无因次化处理 降低了计算量 提高了工作效率 简单便捷 从筛选评价 指标两种方法的结果看 应该说是可行的 关键词关键词 油田开发 影响因素 筛选指标 综合评价 组合方法 The combination method of screening in comprehensive evaluation index of Oilfield development effect LI Bin Biyongbin panhuan jidong oilfield company of CNPC Abstract It is necessary to carry out comprehensive evaluation and need to change the past in oilfield exploitation effect a single evaluation and the evaluation indexes of the situation with experience along with the development of oilfield development project Screening evaluation index is the premise of the comprehensive evaluation The screening of the correct or not related to the evaluation results reliable and credible Use combination method of simplified experts a scoring method method of specific gravity and Clustering analysis after analyzes the advantages and disadvantages of screening method Combination screening method combined the qualitative and quantitative and combined with technology economy management and so on various index From the viewpoint of the integrity of the system theory optimization Selected representative independence and can reflect the evaluation index of oilfield development effect from Influence factors of oilfield development effect It avoids uniformization and non dimensional processing because of the different of Dimension unit orders of magnitude different It reduces the computational complexity improve work efficiency simple and convenient It is feasible from the results of the two methods screening evaluation index Key words oilfield development influence factors screening index comprehensive evaluation combination method 综合评价是日常生活中经常遇到的问题 它已渗透到政治 经 济 军事 文化 体育 医学等各个领域 涉及到统计学 经济 学 数学 工程学 信息学 计算机学等诸多学科 逐步形成一 个多学科交叉的新领域 评价方法也不断发展 愈来愈丰富 由 单指标向多指标 由定性向定量 由传统方法向多元统计 运筹 学 模糊数学 信息论 灰色理论等方面发展 所谓综合评价 Comprehensive evaluation CE 简单的说就是 运用科学的方法从不同侧面对评价对象进行整体性评价 CE 方 法大致分为九类 定性评价法 技术经济分析法 多属性决策法 运筹学法 统计分析法 系统工程法 模糊数学法 对话式评价 法 智能化评价法等 但这些方法仍存在着多方法评价结论的非 一致性 评价方法的适应性限制 理论研究与实际应用脱节等问 题 1 CE 体系的基本要素应包含评价人员 评价对象 评价原 则 评价目的 评价指标 评价模型 评价环境 含上级要求 政策变化 设备支持系统等 它们有机组合 构成了一个 CE 系 统 然而 这种有机组合当前仍有一定难度 因此 今后 CE 的 研究方向应是多评价方法集成 并综合评价对象集 评价目标集 评价人员集 评价方法及与其他先进技术于一体 2 形成 人 机 评价对象 评价方法 一体化评价模式 各种评价在石油工业的勘探 开发 运输 炼制等亦广泛应 用 然而 这种 评价 并未体现系统的整体性 油田开发效果 是需要评价或评估的 但以往的评价往往是单项的 或侧重于油 藏工程 或侧重于钻采工程 或侧重于经济评价 或侧重于油藏 管理等 而且这些评价或寓于开发方案编制中 或寓于油藏动态 分析中 或寓于规划计划中 等等 很少进行从整体性出发的油 田开发效果综合评价 有些研究虽然提到 综合评价 3 4 5 但从文中评价指标看仍是纯技术性指标 那么 要进行综合评价 就要建立评价体系 其中有一个必不可少的步骤是评价指标的筛 选 优化 1 影响油田开发效果的因素 油 气 田开发系统是开放的灰色的复杂巨系统 油 气 田 开发系统是由自然界自行组织与人为构筑相结合的共建系统 是 一个复合系统 3 它具有社会性与自然性的二重特性 4 因此 在设计评价系统时 就应从整体性 综合性 系统性考虑 进行 油田开发效果的综合评价 CE 具有多层次 多评价对象 多方 案 多开发阶段的特点 从油田开发系统论的整体性和二重性出发 可影响开发效果的 技术 管理 经济指标达数十个之多 粗略统计大约有开发地质 油藏工程 钻采工程 开发管理 开发经济等类 其中部分因素 如图 1 所示 这些因素仍可继续分为更多低层次因素 充分体现了油田开发 系统的层次性 动态性 系统性 开放性 同时各因素间具有相 互联系 相互约束的特性 图图 1 1 影响油田开发效果因素图影响油田开发效果因素图 Figure 1 factor map of affect oil field development effect 2 评价指标筛选方法的问题 图 1 列出的影响因素有的具有相关性 有的具有相似性 它们 不可能都是反映油田开发效果的指标 因此不可能也没必要全选 为评价指标 过去有相当多的人筛选指标往往是经验性的 很少 按照科学的数学方法进行筛选 在数学方法中 专家评选法 最小均方差法 极大极小离差法 相关系数法 回归分析法 主成分分析法 因子分析法 对应分 析法 聚类分析法等都可以作为筛选方法 由于这些被筛选指标 具有不同特性与要求 有些指标如油藏类型 构造复杂程度 地 层能量保持水平 水驱油状况 健康安全环保等基本上是定性类 的指标 而定性类的指标往往带有一定的模糊性或者灰性 有些 指标如储量控制程度 储量动用程度 地质储量采出程度 剩余 可采储量采出程度 月平均产量 年累积产油量 最终采收率 净现值等 期望它们的取值越大越好 称之为极大型指标 有些 指标如自然递减率 综合递减率 综合含水 含水上升率 采油 成本 投资回收期等 期望它们的取值越小越好 称之为极小型 指标 有些指标如地质储量采油速度 剩余可采储量采油速度 地层能量保持水平 注采比 井网密度 储采比等 既不期望其 值越大 也不期望其值越小 而是期望它们的取值能在某一范围 内 称之为区间型指标 它们不仅有量纲 单位的不同 而且有 时数值的数量级也相差很大 因而 在筛选评价指标前必需进行 评价指标一致化 无因次化处理 只有进行了科学的技术处理以 后使用 才能使 CE 的结果不被歪曲或失真 但是 一是这些被 筛选指标的不确定性和动态变化特征 使评价指标一致化 无因 次化处理增加了难度 二是初选指标往往很多 处理工作量很大 三是这些筛选方法本身也存在不足与局限性 而且大部分方法又 相对复杂 限制了方法的使用 如专家评选法 专家调研法 专 家打分法 德尔菲法等其实质上是一样的 基本上都是向专家发 函 征求意见的调研方法 评价者可根据评价目的的要求 评价 对象的特征 在设计的调查表在列出若干评价指标 分别征询专 家的意见 将征询结果进行数理统计处理 并反馈给专家 经多 次征询 若意见比较集中则将这些指标再次反馈给专家 最后确 定评价指标 这些方法实际是一种定性方法 除了主观性较强 评价结论难收敛外 还存在需多次反复 实际操作难度大 仅能 用于静态评价等问题 而最小均方差法 极大极小离差法 相关 系数法 聚类分析法等其他方法多属于统计分析方法 需要统计 大量的数据 限制了它的适用性 因此 为了扬长避短 方便快 捷 适用有效 采取多方法的组合 并加以改进 形成了一种新 的综合方法 3 组合筛选方法 筛选时应遵循少而精 科学性 可行性 经济性等 其中可 行性主要体现可操作性 可比性 指标可量化性与普适性等技术 性指标 原则 并从系统论的整体性出发 优化筛选出具有代表 性 独立性 并能反映油田开发效果的指标体系 组合筛选方法主要采用定性与定量相结合 技术 经济 管理 等方面指标相结合的方法 将图 1 影响油田开发效果的因素设计 为调查表 进行初选 此时 筛选对象众多 存在处理难度大 工作量大 单方法局限性等问题 为了在筛选指标时避免这些问 题 采用将影响因素划分为 5 类即开发地质 油藏工程 钻采工 程 开发管理 分为 2 组 开发经济 便于油田开发专家一次 分类打分法 专家仅对具体指标进行打分 不涉及具体指标的量 纲 单位 数值等 也不需要反复多次 在此基础上 再采用 比重法与聚类分析法进行筛选计算 故本文的方法是简化的专家 打分法 比重法与聚类分析法的优化组合 设 n 个油田开发专家 p 个评价指标 构成矩阵 n p X 1 11121 21222 12 1 2 3 1 2 3 p p ij nnnp injp xxx xxx Xx xxx 确定专家加权系数 由于油田开发专家的综合能力的差异 则赋予相应的加权系数 所谓综合能力 指观察能力 实践能力 思维能力 整合能力 和交流 包括文字 语言 网络交流 能力 是对人们的德 智 体各方面的素质进行的评估和检测 但这种综合能力难以 量化 笔者认为 在科技计算中应仅从技术角度考虑 综合能 力可以工作经验 技术职称 最终学历 科学技术水平四方面体 现 其中工作经验以工作年限 N 表示 科学技术水平以获各级 别奖为准 虽然不能完全体现其能力 但便于量化且一目了然 因此 对工作经验 技术职称 最终学历 科学技术水平 4 方面 赋予能表示其相对强弱的数值 以便考核某专家的综合能力 其 标准如表 1 表表 1 专家综合能力评估指标表专家综合能力评估指标表 Table1 index table of experts comprehensive ability evaluation index table 工作经验技术职称最终学历科学技术水平指 标 N 30 年 20 N 3 0 年 10 N 2 0 年 教授 高级 工程 师 工程 师 博士硕士学士 获国 家级 奖 获省 部级 奖 获局 级 奖 标准 k a 321321321321 计算加权系数 i w 2 1 11 k k k ink ik ik a w a 构建权矩阵A 3 11121 21222 12 12 p p in nnnp xxx xxx AXww ww xxx 分别计算列和与总和 1 n ij i xw 11 pn ij ij x 计算比重 4 1 11 n ij i jp n ij ij xw x 进行给定置信水平 的聚类分析 在油田开发各指标中 有相当多的指标间关系是模糊关系 因 此 可利用模糊分类法对进行分类 将 4 式的计算结果按 j 大小排序 给定置信水平 后 使 j 进行聚类 此处简化了建立各指标间模糊关系与经多次合成运算 求对应的模糊等价关系等步骤 若分类计算筛选评价指标 则采用 5 max j jj x 4 方法应用 4 1 整体计算 设 油藏类型 x1 油藏物性 x2 流体性质 x3 构造复 杂程度 x4 储量丰度 x5 综合含水 x6 单井控制地质储 量 x7 储量动用程度 x8 剩余可采储量变化率 x9 油水分 布或剩余油分布 x10 地质储量采油速度 x11 剩余可采储量采 油速度 x12 地层能量保持水平 x13 水驱油状况 x14 钻井成 功率 x15 措施有效率 x16 机采系统效率 x17 完井方式 x18 自然递减率 x19 综合递减率 x20 含水上升率 x21 最终采收 率 x22 地质储量采出程度 x23 剩余可采储量采出程度 x24 季平均产量 x25 累积产油量 x26 注采比 x27 储采比 x28 储量替换率 x29 水平井与直井井数比 x30 井网密度 x31 井 网形式 x32 开发管理方法与政策 x33 油水井综合时率 x34 健康安全环保 x35 采油成本 x36 净现值 x37 内部收益率 x38 产出投入比 x39 投资回收期 x40 百万吨产能投资 x41 本次特请 6 位油田开发专家给初选指标打分 打分结果见表 2 计算专家加权值 2332 2322 2332 1222 1222 3312 ik a 按 2 式计算 得 0 1923 0 1731 0 1923 0 1346 0 1346 0 1723 T i w 表表 2 专家一次打分表专家一次打分表 Table 2 the table of experts a scoring 开发地质类油藏工程类钻采工程类类别 1 组 指标x1x2x3x4x5x6x7x8x9x10 x11x12x13x14x15x16x17x18x19x20 x21 专家 1 8668881010010101088106801068 专家 2 4635008800800010406858 专家 3 868 59 589 58 58 5698 88 868 595608 569 专家 4 850957770588778000878 专家 5 55331010101035221582205310 专家 6 864888101065995587305910 开发管理类开发经济类类别 2 组 指标x22x23x24x25x26x27x28x29x30 x31x32x33x34x35x36x37x38x39x40 x41 专家 1 100000810088108105881001010 专家 2 77608000005700608770 专家 3 9 58 58 5555666 5777 56 5666686 57 专家 4 87009000070000088770 专家 5 8810326521628115385410 专家 6 98808008087895799989 计算列和 总和与比重 计算结果见表 3 表表 3 各指标比重值各指标比重值按大小排序表按大小排序表 j Table 3 sort table by size of Each index proportion value j 指标x15x8x21x22x38x11x19x40 x4x33x1 数值0 04640 04490 04320 04250 04060 03920 03730 03480 03320 03110 0310 指标x6x20 x23x5x12x2x39x36x7x31x32 数值0 02970 02730 02720 02670 02630 02560 02540 02500 02420 02420 0242 指标x24x41x37x14x10 x26x3x16x13x9x29 数值0 02360 02290 02260 02220 02130 02060 01800 01750 01670 01550 0151 指标x34x35x17x28x27x30 x25x18 数值0 01210 01160 01050 00990 00960 00750 00740 0056 聚类分析 在 0 0 0 5 区间内 设分别等于 0 4 0 3 0 2 当时 可将 x15 x8 x21 x22 x38即钻井成功率 储0 4 j 量动用程度 含水上升率 最终采收率 内部收益率分为一类 当时 可将 x11 x19 x40 x4 x33 x1即地质储量采油速0 3 j 度 自然递减率 投资回收期 构造复杂程度 开发管理方法与 政策 油藏类型分为一类 当时 可将0 2 j x6 x20 x23 x5 x12 x2 x39 x36 x7 x31 x32 x24 x41 x37 x14 x10 x26即综合含水 综合递减率 地质储量采出程度 储量丰度 剩余可采储量采油速度 油藏物性 产出投入比 采 油成本 单井控制地质储量 井网密度 井网形式 剩余可采储 量采出程度 百万吨产能投资 净现值 水驱油状况 油水分布 或剩余油分布 累积产油量分为一类 余者另分为一类 图 2 图图 2 筛选评价指标聚类谱系图筛选评价指标聚类谱系图 Figure 2 cluster dendritic diagram of screening evaluation index 4 2 分类计算 4 2 1 开发地质类 设 油藏类型 x1 油藏物性 x2 流体性质 x3 构造 复杂程度 x4 储量丰度 x5 综合含水 x6 单井控制地质 储量 x7 专家打分组成下列矩阵 11121314151617 21222324252627 31323334353637 41424344454647 51525354555657 61626364656667 86688810 4635000 868 59 589 59 8509579 553310105 86488 xxxxxxx xxxxxxx xxxxxxx X xxxxxxx xxxxxxx xxxxxxx 85 计算专家加权值 同上 计算列和与总和 5 7382 4 7367 3 3299 6 1583 4 9422 5 499 6 1 ij i xw 9 4 4806 1 2 3 7j 34 8858 67 11 ij ij x 计算比重 按 4 计算 0 16540 13580 09550 17650 14170 15770 1284 j 取最大值 若取 则0 16 0 1654 0 1765 0 16 max j jj x 即开发地质类筛选的评价指标为油藏类型 x1 构造复杂程 度 x4 油藏工程类 钻采工程类 开发管理类 开发经济类计算方 法与步骤同 4 2 1 不再重复 4 2 2分类筛选结果 分类筛选评价指标结果为油藏类型 构造复杂程度 储量动用 程度 地质储量采油速度 钻井成功率 措施有效率 含水上升 率 最终采收率 自然递减率 开发管理方法与政策 综合递减 率 地质储量采出程度 内部收益率 投资回收期 4 3 两种分类方法比较 两种筛选结果见表 4 表表 4 两种分类方法比较表两种分类方法比较表 Table 4 comparative statement of two classification method 相 同相异 整体筛选 0 27 j 油 藏 类 型 构 造 复 杂 程 度 储 量 动 用 程 度 地 质 储 量 采 油 速 度 钻 井 成 功 率 含 水 上 升 率 最 终 采 收 率 自 然 递 减 率 综 合 递 减 率 开 发 管 理 方 法 与 政 策 地 质 储 量 采 出 程 度 内 部 收 益 率 投 资 回 收 期 综 合 含 水 分类筛选 油 藏 类 型 构 造 复 杂 程 度 储 量 动 用 程 度 地 质 储 量 采 油 速 度 钻 井 成 功 率 含 水 上 升 率 最 终 采 收 率 自 然 递 减 率 综 合 递 减 率 开 发 管 理 方 法 与 政 策 地 质 储 量 采 出 程 度 内 部 收 益 率 投 资 回 收 期 措 施 有 效 率 从表 4 可看出 两种方法均筛选 14 个评价指标 其中有 13 个相同 说明两种筛选方法均可用 评价指标是 CE 的