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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
2、、经济因素,也有国家政策因素和社会环境因素,这些因素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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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:因此目标函数应该为：式中,Ｇ为吨油管理费用;Ｐ为原油价格;ρ为原油商品率;Ｓ为单位收入销售费用率;Ｉ为百万吨产能投资;Ａ1为当年新建产能转化为当年新增产量的比例;Ｐｒ为利润额;Ｔ为吨油税金率;Ｑ为原油产量;Ｘ1为当年新建产能;Ｘ2,…,Ｘ10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;Ａ2,…,Ａ10为相应增产措施的单井次年增油量
8、;Ｃ1为自然油操作费用;Ｃ2,…,Ｃ10为对应Ｘ2～Ｘ10的单位措施成本;ｆ为综合折旧率;Ｆ为固定资产总额;ｒ为基准收益率;ｎ为油井平均使用年限。4.产量优化模型的建立整理后的目标函数为约束条件为：式中,Ｑ0为计划年度上一年的原油产量;Ｒ为自然递减率;Ｂ1为投入开发资金;Ｂ2,…,Ｂ10为各种增产措施的最大措施井次;Ｂ11为最大措施总工作量;Ｑ剩余为上年末剩
