采油厂油井生产计划分解数学模型的研究

刘 芬，苏 健，李竹林，许 淳，廖方茵

(1.延安大学数学与计算机科学学院；2.陕西广电网络延安分公司，陕西延安716000)

采油厂油井生产计划分解数学模型的研究

刘 芬1，苏 健2，李竹林1，许 淳1，廖方茵1

(1.延安大学数学与计算机科学学院；2.陕西广电网络延安分公司，陕西延安716000)

科学合理的对采油生产计划进行管理，是实现原油稳产的必要途径。采油厂油井的生产能力及状态存在动态变化的情况，因此了解掌握各油井生产状况并对原油生产实行计划管理才能确保按期完成原油生产任务。依据油井生产动态分析并建立了采油计划分解模型，将原油的生产计划分为年、季、月、日四类，很好的解决了采油厂生产计划管理中存在的问题。

油井生产动态；数学模型；计划管理

七里村采油厂是中国陆上第一口油井的所在地。目前，采油厂开发已逾百年，并且所在的地段油层浅，且油的储量也较低，所以原油生产的难度越来越大。随着市场竞争的日趋激烈，深入了解掌握各油井生产状况，探索出科学合理的生产计划管理方法迫在眉睫，从而达到实现原油稳产的目的。因此，本文针对现状对问题进行描述与分析，从而建立了采油计划分解模型并给出了实现流程。

1 问题描述

油井原油的生产计划分为年、季、月、日四类，油田公司(采油厂的上级公司)只负责年度计划的制定与下达，其它三类计划由各采油厂制定并负责实施。具体生产任务分解业务流转如下图1所示：

图1 油井生产任务分解业务流转

2 问题分析

在理想状况下，若各生产油井在计划实施周期内，日产液量及含水率基本固定不变，没有新井投产，没有停产井，各抽油机不产生故障且功率不变，那么要按计划完成抽油生产任务，问题显然是比较容易解决的。

然而在实际情况下，由于在完成计划的过程中存在诸多的不确定性，都可能导致生产计划的变化[1]。因此，首先必须搞清楚存在哪些不确定的因素，通过对各业务流程的认真分析，归结为：公司计划调整，引起的生产计划多次分解问题；随着油井抽油时间的延伸，抽油井的产液量下降和含水率上升问题[2]；由于抽油井减产过快需要对其实施措施，从而引起产油能力提升问题；新井的不断投产问题和由于道路坏使得储油罐中的存油无法泵走而影响抽油井无法生产问题[3]；抽油机故障无法抽油问题等。

针对上述存在的问题，其问题的关键是当抽油井的生产状态发生变化而导致生产计划必须变化，这就要求各种抽油生产计划的分解必须是一个动态分解过程[4]。因此，就必须搞清楚生产业务与哪些因素有关，只有这样才能保证生产计划分解的合理[5]。具体分析如下：

1)油田公司制定、分解、调整、下达抽油年度生产计划应重点考虑的因素：油田公司的年度计划；油田公司所属各采油厂的年生产能力和油田公司所属各采油厂各季度的实际生产状况。

2)采油厂分解、调整、下达抽油季度生产计划应重点考虑的因素：公司年度生产计划的调整；各个采油大队的实际采油能力；各个采油大队的油井生产动态和各采油大队的月生产计划的完成情况。

3)采油大队分解、调整、下达抽油月生产计划应重点考虑的因素：采油厂季度生产计划的调整；各个采油区队的实际采油能力；各个采油区队的油井生产动态和各采油区队的月生产计划的完成情况。

4)采油区队分解、调整、上报抽油日生产任务应重点考虑的因素：采油大队月生产计划的调整；各个采油点的实际采油能力和各个采油点的油井生产动态。

5)采油点的主要工作：按电力供应科下达的日抽油时段实施方案组织实施抽油任务；如实地向采油区队上报各抽油井实际产液量及含水率；上报各抽油井的实际生产状况；预测各抽油井的可能状况和上报新投抽油井情况。

3 模型建立

通过前面的分析可知，该问题的本质是在满足各种约束的前提下，如何合理地分解计划，使得在保证完成原油生产计划，该问题的解决可归结为多约束条件下的分步优化问题[6]。根据采油厂实际情况对油井生产计划分解建立如下相应的优化模型。

符号说明参考文献[6]。

计划分解模型

(1)季度生产计划制定与下达

(1)

1)年初各采油大队的季度生产计划

(2)

2)调整季度生产计划

其中k=2，3，4

(3)

(2)月生产计划的制定与下达

(4)

1)年初各采油区队的月生产计划

其中：k=1，l=1

(5)

2)调整月生产计划

其中：k=2，3，4，l=2，

(6)

(3)采油点日生产计划任务的制定与下达

(4)采油点日单井生产计划任务的制定与上报

1)对于旧井日生产计划制定与上报

(8)

否则需进行调整。具体的调整策略如下：

(9)

2)对于新投油井日生产计划的制定与上报

(10)

4 实现流程

为了能够实现采油生产计划的合理分配，提高原油生产效率，系统在具体实现中按照以下步骤组织实施，即：

1)采油厂抽取上一季的实际生产情况，求得每个采油大队的季度生产能力，并依据油田公司下达的年度生产计划利用式(2)生成各采油大队的第一季度生产计划；对于第二、三、四季度的生产计划的制定时，首先要查看油田公司的年度计划是否有调整，如果有调整，则采油厂根据各采油大队的上一季度实际完成情况，求得每个采油大队的季度生产能力，利用式(3)并依据油田公司调整后的年度计划下达下一季度的生产计划。

2)采油大队抽取上一个月的实际生产情况，求得各采油区队的月生产能力，并依据采油大队的季度生产计划利用式(5)生成各采油区队的第一月生产计划；对于第二、三个月的生产计划的制定时，首先要查看采油大队的季度计划是否有调整，如果有调整，则采油大队根据各采油区队的上一个月实际完成情况，求得每个采油区队的月生产能力，利用式(6)并依据采油大队调整后的季度计划下达下一个月生产计划。

3)采油区队抽取上一天的实际生产情况，求得各采油点的日生产能力，并依据采油区队的月生产计划利用式(7)生成各采油点的单日生产计划。

4)采油点抽取当日各油井的生产动态，并依据采油区队下达的日生产计划，将计划利用式(9)和(10)分配到每一口可生产的油井。同时，采油区队在下达日生产计划时，必须考虑由于对某些井要实施措施而需要停井和新投油井。

5 结束语

在实际生产过程中，通过应用采油计划分解模型，很好的解决了采油厂生产计划管理中存在的一些主要问题，节约了生产运营成本，提高了生产效率，有力的推动了采油厂的发展。

[1]陈付平，凌宇，李文峰.大庆油田开发生产管理信息系统的设计与实现[J].计算机系统应用，2004(9)：12-14.

[2]谢绪权.油田开发综合含水经济极限研究[J].石油勘探与开发，2007，22(6)：40-41.

[3]周童，周祥国，鲍丙生.基于WebGIS的采油厂集输信息管理系统的设计与实现[J].内蒙古石油化工，2006(4)：44-45.

[4]陈武，张明泉.油田勘探总成本变动分析[J].西南石油学院学报，2006(3)：76-78.

[5]冯球业，曾保森，于东光，等.采油队成本信息管理系统的设计与实现[J].油气田地面工程，2003，21(2)：12-13.

[6]刘芬.七里村采油厂油井生产动态管理系统的设计与实现[D].西安：西安电子科技大学，2011：7.

[责任编辑 贺小林]

2015-03-16

延安大学校级青年项目(YDQ2014-46)

刘 芬(1982—)，女，陕西佳县人，延安大学讲师。

TP311.5

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