油田产量优化的目标规划模型.docx

1、油田产量优化的目标规划模型1. 引 言产量优化研究就是在对油田、 区块或单井进行工程评价和地质评价的基础上 , 结合多年来的油田开发数据、 现有的勘探、开发技术水平以及各生产要素的可投入情况和不同的油价水平 ,确定经济效益最大时的产量或产量组合 ,即最佳经济产量。根据油田的生产特点 ,油田产量优化研究必须遵循强化地质研究原则、坚持可持续发展原则和利润最大化原则。 笔者在此基础上建立油田产量优化的目标规化模型。2. 影响最佳经济产量的因素分析最佳经济产量与一定的地质条件和技术经济环境相联系 ,影响经济产量的因素很多 ,既有资源因素、技术因素、经济因素 ,也有国家政策因素和社会环境因素 ,这些因素

2、通过影响石油生产的投入和产出来影响石油最佳经济产量。(1)剩余可采储量和合理的采油速度。石油企业是从事石油资源勘探、开发的企业 ,地下的石油资源是有限的 ,要想使有限资源带来最大收益 ,企业的经营就必须遵循一定的自然规律 (如不能过度开采 ),这样才能保证最终的采出程度和长期利润达到最大值。因此 ,原油年产量不能大于剩余可采储量与合理采油速度的乘积。(2)原油价格。经济产量对油价的反映是非常敏感的 ,在成本不变的条件下 ,油价越高 ,效益越好 ,原本不经济的产量也可能变为经济产量 ,使得经济产量增加。(3)国内外经济环境。油价、银行利率和税金等构成了经济环境的主要内容,它们从影响收入和成本费用

3、两方面来影响经济产量。(4)开发投资效果。单位投资建设原油生产能力越大 ,吨油分摊的产能建设综合投资越少 ,吨油成本越低 ,效益越好 ,则经济产量越高。(5)操作费用。在油价、税金一定的条件下 ,操作费用直接影响油田经济效益 , 因此吨油操作费用越低 ,吨油成本就越低 ,效益越好 ,则经济产量越高。(6)技术进步。开发技术的发展可能使开采成本降低 ,增加经济效益 ,或使原本不经济的开采变为经济的开采 ,增加经济产量。3. 利润最大化目标函数的理论分析在市场经济条件下 ,企业可以被假定为理性的经济人,企业提供产品的目的在于获得最大利润。当各种生产要素的组合调整到利润不能再增加时 ,所对应的产量为

4、最优产量。用数学语言描述就是利润总额对各种原油产量的一阶导数等于零时的产量为最佳经济产量 ,即边际收益等于边际成本时的产量为最优产量。由此可见 ,边际分析法与利润最大化法在本质上是一致的 ,但利润最大化法是从总量的角度进行分析 ,而边际分析法是从增量的角度进行分析 ,须有较为准确的成本函数为基础。实际操作中 ,由于成本函数不易确定 ,常用原油产量按批量变动时出现的单位成本变动额作为边际成本的近似值。 油田产量优化的最终目的应是长期利润最大化 ,但由于远期原油价格、 成本等参数不易准确预测 ,因此在建立模型时 ,单纯追求长期利益最大不太现实。 比较现实、可行的目标应是追求最终采出程度最大基础上的

5、短期利润最大。 利润的公式为利润 =油价原油产量原油商品率 (1-单位原油税金 )-原油产量单位变动成本 -固定成本。从理论上讲 ,不同品质、不同来源的原油价格和变动成本均不相同 ,但我国暂时实行的是原油混输 ,因此在模型设计时 ,没有考虑原油品质的差别 ,只考虑了原油产量的不同来源。原油产量按存在形态和来源可作如下分类:老井产量是指已钻的井所能产出的产量,包括自然产量和措施产量两部分。 其中 ,自然产量是按现有生产能力 ,既不打新井也不上新措施的情况下所能产出的产量 ;措施产量是指上新措施后老井预期将增加的产量。新建产能产量则特指当年新钻井产出的产量。增加或减少一个单位的产量不会改变原来的固

6、定资产折旧,因此单位自然产量的变动成本是自然油的操作费用与每吨油应负担的管理费用和销售费用之和;措施产量的单位变动成本是增加每吨措施产量所增加的成本,即自然油操作费用、措施油应分摊的措施成本及每吨油应负担的管理费用和销售费用之和;新建产能产量的单位变动成本指增加一个新建产能产量所增加的成本,即自然油操作费用、吨油新井产量所应负担的投资现值及每吨油应负担的管理费用和销售费用之和。具体测算公式如下 :C自然油C1G PS，C措施油 C1 Ci G PS（ i 210），C新建产能油GPA 1（）C1SI /100A / P, r ,n .因此目标函数应该为：10max PrP(1T )QC1 A1

7、X1I100 ( A/ P, r , n)Ai X i Cii 2F fGQSPQ,式中 ,为吨油管理费用 ;为原油价格 ;为原油商品率 ;为单位收入销售费用率 ;为百万吨产能投资 ;1 为当年新建产能转化为当年新增产量的比例 ;为利润额 ;为吨油税金率 ;为原油产量 ;1 为当年新建产能 ;2, ,10 为压裂、酸化、补孔改层、防砂、堵水、转抽下大泵、稠油热采、大修及其他措施井次 ; 2, , 10 为相应增产措施的单井次年增油量 ; 1 为自然油操作费用 ; 2, ,10 为对应 210 的单位措施成本 ;为综合折旧率 ;为固定资产总额 ; 为基准收益率 ;为油井平均使用年限。4.产量优化

8、模型的建立整理后的目标函数为maxPrFf P(1T )C1 GSPQ0 (1R) P(1T )C1I 100( A / P,r ,n)GS PA2 X2 .P (1 T)(C1C10)GSP AX1010其中10QQ0(1R)Ai X ii 1约束条件为：式中 ,0 为计划年度上一年的原油产量; 为自然递减率 ; 1 为投入开发资金 ;2, ,10 为各种增产措施的最大措施井次 ;11 为最大措施总工作量 ;剩余为上年末剩余可采储量 ;当年为当年新增的可采储量 ;为采油速度。4.主要参数的选取及测算5.1 自然油操作费用自然油产量是按现有生产能力,在既不钻新井也不上新措施的情况下所能产出的产

9、量。自然油操作费用是总的操作费用扣除增产措施成本以后 ,每吨油应分摊的操作费用。自然油操作费用可以作为老井自然产油和新井产油的操作费用。自然油操作费用 =(年操作费用 -年措施成本 )/年产油量。5.2 措施油措施成本措施产量是指上新措施预期将增加的产量。 措施油措施成本是指措施增油应负担的措施成本 ,在数值上应等于单井次增产措施成本除以单井次增产措施年增油量。措施油措施成本 =单井次增产措施成本 /单井次增产措施年增油量。6.模型的应用某油区某年的开发投资不超过 187888 万元 ,措施总井次不超过 2600 次 ,各项措施的最大井次及费用和增油量已知 ,油价、自然递减率等参数已知。建立如

10、下产量优化模型 :max(Pr246816)274.17X1118.02X 2251.32 X345.56X 411.68X572.63X 60.08 X 7 26.7X 84.67 X 96.59 X10约束条件求解得 1=75.15 104 ,2=105,3 =35,4=70,5=600,6=75,7=0, 8=1070, 9=300,10=38, =331469 万元 ,=686104.7. 结 论由上述模型可以得出利润最大时的产量及资源的最优组合。 如果上述模型中的某些条件发生变化 ,则须调整资源组合及最优产量 ,确保利润最大。此时可以借助于资源的影子价格分析资源量变化时对利润额的影响,为开发规划决策提供有价值的资料。影子价格是指某种资源在具体经济结构中的使用价值 ,或称该种资源的边际收益。上述模型中酸化、开发资金、压裂、堵水、稠油热采、转轴下大泵、大修、补孔改层、防砂、其他的影子价格分别为 228.25,216.49,105.57,65.96, 23.39,10.03,2.49,0.52,0,0 万元。由此可知 ,在条件许可时 ,应优先增加酸化工作量 , 其次是增加新建产能投资 ,再次是压裂等。这样可以保证产量最优 ,利润最大。参考文献：1 刘洪波对石油经济产量和最佳经济产量