灰色聚類(lèi)分析在油田經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

孫雪，侯春華

1.西南石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，四川成都610500，2.中國(guó)石化勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營(yíng)257015

灰色聚類(lèi)分析在油田經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

孫雪1*，侯春華2

1.西南石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，四川成都610500，2.中國(guó)石化勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營(yíng)257015

隨著油田開(kāi)發(fā)的深入，進(jìn)入中后期開(kāi)發(fā)的油田由于綜合含水量增加，會(huì)導(dǎo)致油氣產(chǎn)量遞減，增產(chǎn)措施費(fèi)用增加，不同油田的經(jīng)濟(jì)效益也就有所不同，因此有效準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)油田經(jīng)濟(jì)效益十分重要。本文運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論的聚類(lèi)分析方法，結(jié)合某油田開(kāi)發(fā)的實(shí)際情況，以某油田作業(yè)區(qū)的6個(gè)區(qū)塊為例，選取單井核實(shí)日產(chǎn)油、單井核實(shí)日產(chǎn)液、綜合含水、地質(zhì)開(kāi)采速度、開(kāi)井率、老井措施有效率和單位生產(chǎn)成本7個(gè)代表性因素進(jìn)行灰色聚類(lèi)分析和研究，得到6個(gè)區(qū)塊的評(píng)價(jià)結(jié)果，為評(píng)價(jià)油田經(jīng)濟(jì)效益提供了一種方法。

灰色理論；聚類(lèi)分析；某油田；經(jīng)濟(jì)效益

孫雪，侯春華．灰色聚類(lèi)分析在油田經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]．西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2014，16（6）：6-10．

SUN Xue,HOU Chunhua．Application of Grey Clustering Analysis in Oilfield Econom ic Investment Evaluation[J]．Journalof Southwest Petroleum University：SocialSciences Edition，2014，16（6）：6-10．

引言

我國(guó)石油資源豐富，主要分布在東部地區(qū)，但油藏的類(lèi)型復(fù)雜，自然稟賦差異較大，我國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)還處于初級(jí)階段，油藏開(kāi)采較為落后。為了開(kāi)采獲得更多的油藏，需要深入了解油田開(kāi)發(fā)的理論知識(shí)，正確評(píng)價(jià)油田的經(jīng)濟(jì)效益，選出較好的油區(qū)，優(yōu)化勘探開(kāi)發(fā)的成本。通過(guò)油區(qū)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)選擇有利區(qū)塊開(kāi)發(fā)是油田開(kāi)采的基礎(chǔ)，評(píng)價(jià)時(shí)將每個(gè)油藏區(qū)塊作為勘探開(kāi)發(fā)的單元，不同單元區(qū)塊，油藏類(lèi)型可能相同，影響油田開(kāi)發(fā)的因素也有可能相同，因此，為了能夠科學(xué)合理地進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)，需要對(duì)影響油田開(kāi)發(fā)的因素進(jìn)行詳細(xì)地分析和研究，搞清這些因素對(duì)油田開(kāi)發(fā)的影響程度。

1 灰色聚類(lèi)分析法的基本原理

油田開(kāi)發(fā)的投入主要包括各種要素費(fèi)用，如工資福利、材料費(fèi)、措施費(fèi)用、生產(chǎn)過(guò)程費(fèi)用（如油氣提升費(fèi)）等。經(jīng)濟(jì)效益好的油田產(chǎn)出大于投入，可以獲益，經(jīng)濟(jì)效益較差的油田若投入過(guò)大，就會(huì)虧損，因此油田在制定經(jīng)營(yíng)計(jì)劃時(shí)要考慮不同經(jīng)濟(jì)效益的油田。

油田的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)具有灰色特性。在油田經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)中，不僅要考慮到成本因素，還要考慮開(kāi)發(fā)因素。各種影響因素中一部分信息能夠通過(guò)地質(zhì)、物探等方法獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，如年產(chǎn)油量、采油井?dāng)?shù)、操作費(fèi)用成本等；另一部分信息具有不確定性，如剩余油分布、產(chǎn)量預(yù)測(cè)、地質(zhì)滲透率等。因此可以把油田經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)作為一個(gè)灰色系統(tǒng)，運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論對(duì)其評(píng)價(jià)分析。人們用“白”指信息確定、數(shù)據(jù)完整，“黑”代表信息很不確定，數(shù)據(jù)缺失，對(duì)應(yīng)也就有白色系統(tǒng)和黑色系統(tǒng)?！盎摇笔墙橛凇鞍住焙汀昂凇敝g的概念，是數(shù)據(jù)少和信息不確定的整合[1]3。

灰色系統(tǒng)理論是20世紀(jì)70年代末鄧聚龍?zhí)岢龅?，是以部分信息已知、部分信息未知的少?shù)據(jù)、貧信息的不確定性系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)已知數(shù)據(jù)的分析探尋系統(tǒng)的規(guī)律。該理論自創(chuàng)立以來(lái)廣泛應(yīng)用于油氣資源、礦產(chǎn)資源探查、經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)等領(lǐng)域[1]7。在日常的生產(chǎn)和工作中，人們總是習(xí)慣將相似相像的事物歸為一類(lèi)，聚類(lèi)分析就是將事物按照性質(zhì)和規(guī)律進(jìn)行分類(lèi)。在油田經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)中，可以將若干區(qū)塊按照油氣資源的自然稟賦分類(lèi)。評(píng)價(jià)效益時(shí)，從滲透率、埋深、動(dòng)液面等方面進(jìn)行分析，并對(duì)這些分析進(jìn)行歸納總結(jié)，得到一個(gè)整體的結(jié)論?；疑垲?lèi)分析法是將聚類(lèi)對(duì)象對(duì)不同指標(biāo)所擁有的灰類(lèi)白化函數(shù)，按幾個(gè)灰類(lèi)進(jìn)行歸納，以判斷該聚類(lèi)對(duì)象屬于哪一類(lèi)。灰色聚類(lèi)分析法是定量的評(píng)價(jià)方法，給出一個(gè)確切的數(shù)字結(jié)論，比定性的評(píng)價(jià)方法更具有準(zhǔn)確性和客觀(guān)性。灰色系統(tǒng)中，灰數(shù)是指信息不完全的數(shù)，是一個(gè)區(qū)間范圍，灰數(shù)包括下界灰數(shù)、上界灰數(shù)、閉區(qū)間灰數(shù)、開(kāi)區(qū)間灰數(shù)和離散灰數(shù)。灰數(shù)可以通過(guò)信息補(bǔ)充轉(zhuǎn)化為白化值，白化函數(shù)是灰數(shù)取值的偏愛(ài)函數(shù)[2]，常見(jiàn)的白化函數(shù)主要有三種：即上類(lèi)白化函數(shù)、中類(lèi)白化函數(shù)和下類(lèi)白化函數(shù)。一個(gè)已知白化函數(shù)的灰數(shù)，通過(guò)白化函數(shù)找出對(duì)應(yīng)的灰統(tǒng)計(jì)值（即白化函數(shù)系數(shù)），再乘以白化函數(shù)，得到白化函數(shù)生成值?；疑垲?lèi)的分析方法就是建立在白化函數(shù)基礎(chǔ)上的，聚類(lèi)對(duì)象根據(jù)不同的白化函數(shù)歸為不同的灰色類(lèi)型[3]。

2 灰色聚類(lèi)分析法的步驟

油田經(jīng)濟(jì)效益的灰色聚類(lèi)分析法是將灰色聚類(lèi)方法應(yīng)用于效益評(píng)價(jià)中，將油田開(kāi)發(fā)成本指標(biāo)中的參數(shù)，如開(kāi)井率、含水率等指標(biāo)作為聚類(lèi)指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)評(píng)價(jià)[4]。

灰色聚類(lèi)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)法的分析步驟為：設(shè)有n個(gè)聚類(lèi)對(duì)象，m個(gè)參數(shù)指標(biāo)，第i個(gè)聚類(lèi)對(duì)象在第j個(gè)指標(biāo)下的白化值為dij(i=1,2···n,j=1,2···m)，fjk(dij)為第j個(gè)指標(biāo)k灰類(lèi)的白化函數(shù)[5]。

（1）根據(jù)給出的dij構(gòu)造樣本矩陣D=(dij)n×m。

（2）確定灰類(lèi)白化函數(shù)。

常見(jiàn)的灰類(lèi)白化函數(shù)主要有以下三種，其中c1,ci,cn為不同灰類(lèi)的界限值。

上類(lèi)白化函數(shù)：即dij取值大于c1的白化函數(shù)

中類(lèi)白化函數(shù)：dij取值在ci左右的白化函數(shù)

末類(lèi)白化函數(shù)：即dij取值小于cn的白化函數(shù)

（3）求聚類(lèi)權(quán)重第j個(gè)參數(shù)指標(biāo)的k灰類(lèi)權(quán)重ηjk為：

sjk為第j個(gè)指標(biāo)對(duì)第k個(gè)灰類(lèi)的灰數(shù)，s0k是第j個(gè)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)參考標(biāo)準(zhǔn)。cjk為第j個(gè)指標(biāo)對(duì)第k個(gè)灰類(lèi)的白化函數(shù)fjk的閥值。

（4）求聚類(lèi)系數(shù)第i個(gè)聚類(lèi)對(duì)象屬于k灰類(lèi)（好，中，差）的系數(shù)為：

由此得到第i個(gè)對(duì)象的灰聚類(lèi)系數(shù)的行向量σj=(σ1,σ2,σ3)

（5）確定聚類(lèi)對(duì)象的灰類(lèi)。

根據(jù)得到的n個(gè)行向量，選出每個(gè)行向量中的最大值，則第i個(gè)對(duì)象屬于第k個(gè)灰類(lèi)。

通過(guò)灰色聚類(lèi)分析，可評(píng)價(jià)油田總體的經(jīng)濟(jì)效益屬于好、中、差哪一類(lèi)，對(duì)油田進(jìn)行優(yōu)劣排序，了解油田的經(jīng)濟(jì)效益。

3 灰色聚類(lèi)效益評(píng)價(jià)

本文選取我國(guó)某油田的6個(gè)油藏區(qū)塊，對(duì)這6個(gè)勘探區(qū)進(jìn)行灰色聚類(lèi)分析，評(píng)價(jià)油田的經(jīng)濟(jì)效益和排列優(yōu)劣。

3.1 參數(shù)指標(biāo)選取

在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，影響經(jīng)濟(jì)效益的主要是產(chǎn)值和成本。產(chǎn)值又包括年產(chǎn)油量、年產(chǎn)液量和措施增油量等，成本包括操作成本、勘探成本和生產(chǎn)成本等。在對(duì)油田經(jīng)濟(jì)消息評(píng)價(jià)時(shí)不僅要考慮到成本和產(chǎn)值，還要考慮油田開(kāi)發(fā)情況。選取參數(shù)指標(biāo)時(shí)要遵循全面性、動(dòng)態(tài)性和可對(duì)比性的原則，從生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)和經(jīng)濟(jì)效益三個(gè)方面指標(biāo)進(jìn)行篩選。通過(guò)對(duì)大量文獻(xiàn)調(diào)研分析得到綜合含水率、地質(zhì)采油速度、開(kāi)井率和老井措施有效率等4項(xiàng)指標(biāo)，這4項(xiàng)指標(biāo)影響油田開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)（表1）。

表1 某油田6個(gè)區(qū)塊經(jīng)濟(jì)效益參數(shù)表

此外，生產(chǎn)成本是油田生產(chǎn)過(guò)程中直接發(fā)生的費(fèi)用，能夠反映油田經(jīng)濟(jì)效益，選用單位生產(chǎn)成本是為了剔除生產(chǎn)規(guī)模對(duì)成本的影響，使指標(biāo)具有可對(duì)比性。核實(shí)產(chǎn)油/液量是油田生產(chǎn)指標(biāo)，反映油田產(chǎn)值情況，從生產(chǎn)指標(biāo)方面進(jìn)行油田經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)，單井核實(shí)日產(chǎn)油/液剔除了不同區(qū)塊生產(chǎn)井和生產(chǎn)天數(shù)對(duì)產(chǎn)油/液量的影響，使指標(biāo)具有可比性。選取某油田BX、CD、CH、DB、DW、DX共6個(gè)區(qū)塊進(jìn)行灰色聚類(lèi)分析，采用的參數(shù)指標(biāo)為單井核實(shí)日產(chǎn)油、單井核實(shí)日產(chǎn)液、綜合含水、地質(zhì)采油速度、開(kāi)井率、老井措施有效率和單位生產(chǎn)成本7個(gè)指標(biāo)：?jiǎn)尉藢?shí)日產(chǎn)油/液，是指每口生產(chǎn)井每天的產(chǎn)油/液量，以每口生產(chǎn)井的產(chǎn)量為基礎(chǔ)，刨除了不同生產(chǎn)井對(duì)產(chǎn)量的影響，在油田經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中具有穩(wěn)定性；綜合含水，是指油田月產(chǎn)水量與月產(chǎn)液量的重量比值的百分?jǐn)?shù)，是反映油田原油含水高低的指標(biāo)和進(jìn)行油藏、開(kāi)發(fā)區(qū)、井組動(dòng)態(tài)分析的重要指標(biāo)。對(duì)比不同的綜合含水量，可以分析綜合含水對(duì)油田經(jīng)濟(jì)效益的影響；地質(zhì)開(kāi)采速度，是指年采油量與其相應(yīng)地質(zhì)儲(chǔ)量比值的百分?jǐn)?shù)，表示每年采出的油量占地質(zhì)儲(chǔ)量的百分?jǐn)?shù)，是衡量油田開(kāi)采速度快慢的指標(biāo)；開(kāi)井率，是指油田當(dāng)年開(kāi)井?dāng)?shù)與油田總井?dāng)?shù)比值的百分?jǐn)?shù)，是反映當(dāng)年油田的成產(chǎn)規(guī)模的指標(biāo)；老井措施有效率，是指老井年度措施增產(chǎn)中有增產(chǎn)效果的井次與增產(chǎn)措施總井次比值的百分?jǐn)?shù)，是衡量措施是否有效的指標(biāo)；單位生產(chǎn)成本，是指生產(chǎn)單位油氣而平均耗費(fèi)的生產(chǎn)成本，反映油田產(chǎn)品的費(fèi)用水平。

3.2 原始數(shù)據(jù)處理

科研人員大多擅長(zhǎng)科研，不擅長(zhǎng)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)，因而科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力就受到很大的影響，因此需要大量的專(zhuān)業(yè)化技術(shù)轉(zhuǎn)移人才幫助科研人員實(shí)現(xiàn)成果的轉(zhuǎn)化。雖然江蘇省的技術(shù)經(jīng)紀(jì)人隊(duì)伍已經(jīng)形成了一定規(guī)模，但總的來(lái)說(shuō)技術(shù)經(jīng)紀(jì)工作仍處于起步階段，專(zhuān)業(yè)化的人才隊(duì)伍仍然極度缺乏，尤其是既具有較強(qiáng)科研能力，又具有較強(qiáng)經(jīng)營(yíng)管理能力，懂市場(chǎng)運(yùn)作的專(zhuān)業(yè)化、復(fù)合型人才隊(duì)伍。

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，各指標(biāo)不是同向指標(biāo)，有成本型指標(biāo)，如綜合含水，單位生產(chǎn)成本，越小越好；有效益型指標(biāo)，如單井核實(shí)日產(chǎn)油、開(kāi)井率，越大越好。這就要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，把成本型指標(biāo)變?yōu)樾б嫘椭笜?biāo)，即將成本型指標(biāo)取倒數(shù)轉(zhuǎn)化為效益型指標(biāo)，得到聚類(lèi)分析矩陣。

3.3 灰色聚類(lèi)方法應(yīng)用

下面應(yīng)用灰色聚類(lèi)分析法對(duì)某油田的6個(gè)區(qū)塊進(jìn)行聚類(lèi)分析。

3.3.1 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)油田的情況，將油田經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)等級(jí)定為三級(jí)，灰類(lèi)k取V={I,II,III}。根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，將6個(gè)區(qū)塊的各個(gè)指標(biāo)的平均值加上標(biāo)準(zhǔn)差(ˉdj+σj)作為I類(lèi)界限值；每個(gè)指標(biāo)的平均值(ˉdj)作為II類(lèi)界限值；每個(gè)指標(biāo)的平均值減去標(biāo)準(zhǔn)差(ˉdj-σj)作為III類(lèi)界限值[6]；聚類(lèi)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表如表2所示。

表2 聚類(lèi)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表

3.3.2 建立各指標(biāo)的白化函數(shù)

表3 BX區(qū)塊各指標(biāo)白化函數(shù)計(jì)算表

3.3.3 計(jì)算灰類(lèi)權(quán)

將I類(lèi)效益評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)定為參考標(biāo)準(zhǔn)，用公式（4）進(jìn)行無(wú)量綱處理，結(jié)果如表4所示。

表4 聚類(lèi)指標(biāo)處理結(jié)果表

計(jì)算灰類(lèi)權(quán)重ηjk：

3.3.4 聚類(lèi)

根據(jù)公式6計(jì)算聚類(lèi)系數(shù)，得到各區(qū)塊對(duì)各類(lèi)的聚類(lèi)系數(shù)組成的矩陣K：

3.3.5 灰色聚類(lèi)結(jié)果

根據(jù)聚類(lèi)系數(shù)組成的矩陣K，得到表5所示的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，根據(jù)計(jì)算得到的聚類(lèi)系數(shù)可知，6個(gè)區(qū)塊中DB和DW油田的灰類(lèi)1的聚類(lèi)系數(shù)最大，因此屬于灰類(lèi)1，BX、CD、CH和DX油田的灰類(lèi)3的聚類(lèi)系數(shù)最大，因此屬于灰類(lèi)3（表5）。

由表5可以看出，DB、DW都?xì)w為灰類(lèi)1，即經(jīng)濟(jì)效益好，BX、CD、CH、DX歸類(lèi)于灰類(lèi)3，即經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較差。將表5和表1對(duì)比可看出，經(jīng)濟(jì)效益較好的DB、DW區(qū)塊的綜合含水率最小，老井措施有效率和開(kāi)井率較高，表明油田的生產(chǎn)規(guī)模較大，措施增產(chǎn)效果較好。另外，DB、DW油田的地質(zhì)開(kāi)采速度較大，說(shuō)明油田的開(kāi)發(fā)速度快，單位成本較低，因此經(jīng)濟(jì)效益較好。BX油田綜合含水率高，單位成本也高，老井措施有效率為0，措施增產(chǎn)的效果為0，因此BX油田屬于經(jīng)濟(jì)效益較差的油田。將原始數(shù)據(jù)和得出結(jié)論對(duì)比，可知評(píng)價(jià)結(jié)果符合實(shí)際，具有一定的可靠性。

表5 某油田6個(gè)區(qū)塊灰色聚類(lèi)分析結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

灰色聚類(lèi)分析方法具有所需數(shù)據(jù)少，評(píng)價(jià)結(jié)果質(zhì)量好的特點(diǎn)，對(duì)油田經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)時(shí)綜合考慮了各種影響效益的因素，能準(zhǔn)確反映油田經(jīng)濟(jì)效益的等級(jí)。

(1）油田經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)是一個(gè)較為復(fù)雜的灰色系統(tǒng)，能夠通過(guò)選取一定的參數(shù)指標(biāo)運(yùn)用灰色理論給出客觀(guān)的評(píng)價(jià)結(jié)果。參數(shù)指標(biāo)越精確，評(píng)價(jià)結(jié)果可靠性越高，因此，在采用灰色理論評(píng)價(jià)時(shí)要合理、客觀(guān)地選取指標(biāo)，參數(shù)指標(biāo)信息越完善，評(píng)價(jià)結(jié)果精度也會(huì)越高。

(2）灰色聚類(lèi)分析法通過(guò)白化函數(shù)進(jìn)行灰類(lèi)的判定，在油田經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)中具有適應(yīng)性。利用白化函數(shù)評(píng)價(jià)油田經(jīng)濟(jì)效益，為油田開(kāi)發(fā)決策提供依據(jù)，對(duì)油田制定經(jīng)營(yíng)計(jì)劃有一定指導(dǎo)意義。

（3）灰色聚類(lèi)的結(jié)果和原始數(shù)據(jù)對(duì)比基本符合。研究得到DB、DW油田經(jīng)濟(jì)效益好，BX、CD、CH、DX經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較差。通過(guò)與原始參數(shù)指標(biāo)的對(duì)比，說(shuō)明聚類(lèi)結(jié)果具有可靠性和較高的實(shí)用性，能夠通過(guò)對(duì)經(jīng)濟(jì)效益不同區(qū)塊的投入增加油田的收入，并為管理者提供了決策的依據(jù)。

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App lication of Grey Clustering Analysis in Oilfield Econom ic Investment Evaluation

SUN Xue1*,HOU Chunhua2

1.Schoolof Econom icsand Management，SouthwestPetroleum University，Chengdu Sichuan，610500，China
2.Research InstituteofGeology Science，ShengliOilfield Branch Co.，Sinopec，Dongying Shandong，257015，China

In the processof oilfield development，thewater cutof crude oil increase continuously at themiddle or late stage of development.Itwould，on the one hand，lead to the decline of production，and on the other hand，result in the increase in investment in oil recovery enhancement.Therefore，econom ic benefits of different oilfields differ w idely，and it is very important to evaluate the benefitof the oilfield w ith efficiency and preciseness.With cluster analysis of grey system theory，and combinedw ith theactualsituation ofoilfield development，we picked seven representative factors to do thegrey clustering analysisand research，which include:singlewellverified daily oiloutput，singlewellverified daily fluid production，average water cut，geologicalm ining speed，wellworking rate，effective rate for old wellmeasures and unit production cost in six blocksof SL oilfield.Theevaluation resultsmay provideanew method foroilfield economic benefitevaluation..

grey theory，clusteranalysis，oilfield，econom ic benefit

10.11885/j.issn.1674-5094.2014.06.19.02

1674-5094（2014）06-0006-05

F407.22

A

編輯：鐘青

編輯部網(wǎng)址：http：//sk.swpuxb.com

2014-06-19

孫雪，1991年生，女（漢族），黑龍江青岡人，碩士研究生，研究方向：管理科學(xué)。

中國(guó)石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院資助項(xiàng)目（經(jīng)管B123）。