指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法在氣藏開發(fā)效果評價(jià)體系中的應(yīng)用

曾 敏 郝 煦 莊小菊 胡 南 劉媛媛

中國石油天然氣集團(tuán)公司天然氣成藏與開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

0 引言

近年來，針對碳酸鹽巖氣藏進(jìn)入開發(fā)中后期，受水侵、低滲等因素影響，氣藏開發(fā)效果差異明顯等問題，逐步形成了氣藏開發(fā)效果評價(jià)體系。從體系發(fā)展歷程來看，早在1998年，原四川石油管理局率先從氣藏分類、技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)化和體系建立、目標(biāo)分級等方面入手，針對四川碳酸鹽巖氣田初步建立了一套氣藏評估體系，2003年在氣藏開發(fā)技術(shù)指標(biāo)變化規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，以四川不同類型氣藏的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和開采效果為依據(jù)，對各類氣藏各個開發(fā)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分級的量化指標(biāo)進(jìn)行了分析和討論，最終確定了六大類氣藏的分級量化綜合指標(biāo)[1]。隨著評價(jià)體系的推廣和應(yīng)用，相繼在2015年、2016年逐步形成較為全面的評價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)了氣田上產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、遞減全生命周期各階段的開發(fā)效果評價(jià)[1-4]。然而，體系的評價(jià)方法及評價(jià)思路是否科學(xué)合理，是否客觀有效，乃為主要一環(huán)節(jié)。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，目前體系的評價(jià)方法普遍運(yùn)用綜合評分法，該方法存在評價(jià)指標(biāo)、評價(jià)尺度差異性大，某些指標(biāo)受主觀因素影響大等諸多問題[5-7]。如何更加直觀、有效、科學(xué)地評價(jià)氣藏開發(fā)效果？ 是亟待解決的一個難題。因此，基于綜合評分法評價(jià)思路，通過大量文獻(xiàn)調(diào)研，開展氣藏評價(jià)指標(biāo)對標(biāo)研究，引入氣藏開發(fā)效果評價(jià)體系指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法。

1 綜合評分法

綜合評分法根據(jù)指標(biāo)值屬于某個等級區(qū)間，將指標(biāo)真實(shí)值轉(zhuǎn)化為指標(biāo)得分，繼而結(jié)合指標(biāo)權(quán)重計(jì)算所有指標(biāo)總得分，根據(jù)評價(jià)結(jié)果相對應(yīng)的質(zhì)量等級做出相應(yīng)評價(jià)結(jié)果[8-9]。計(jì)算公式如下：

式中Y表示指標(biāo)總得分；Xi表示指標(biāo)得分；Ki表示指標(biāo)權(quán)重。

綜合評分法方法簡單，應(yīng)用較廣泛，但存在兩個方面的缺陷：一是評價(jià)結(jié)果是否客觀，評分嚴(yán)重依賴指標(biāo)和評價(jià)結(jié)果的等級劃分，對于根據(jù)專家主觀判斷所賦權(quán)的指標(biāo)，存在受主觀因素影響較大，缺少科學(xué)、合理性的缺陷；二是評分結(jié)果是否完整、準(zhǔn)確，該方法在數(shù)據(jù)處理過程中，將實(shí)際值直接轉(zhuǎn)換為某一得分，數(shù)據(jù)值是離散的，將丟失一些信息，數(shù)據(jù)的完整度不能充分保證[10-11]。

2 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法

鑒于綜合評分存在的諸多缺陷，引入了指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法，該方法是在綜合評分法基礎(chǔ)上，對評價(jià)指標(biāo)得分參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，將評價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化[12-13]。即對式（1）中評價(jià)指標(biāo)得分參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，將參數(shù)改進(jìn)后得到各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化取值，繼而根據(jù)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算總得分，確定評價(jià)等級。計(jì)算公式如下：

式中Ds表示指標(biāo)總得分；Ni表示指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化取值；Ki表示指標(biāo)權(quán)重。

指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法的引入使得評價(jià)過程中無需再劃分指標(biāo)等級，操作簡單，不僅消除了主觀劃分指標(biāo)和評價(jià)等級帶來的主觀影響，同時也避免了常規(guī)離散數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中造成的信息丟失現(xiàn)象。

指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法的思路是，將不同量綱的評價(jià)指標(biāo)，通過數(shù)學(xué)相關(guān)式適當(dāng)變換，轉(zhuǎn)化為無量綱的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)[12-13]。

為了科學(xué)、合理地統(tǒng)一評價(jià)尺度，根據(jù)指標(biāo)反映的相關(guān)性，將指標(biāo)分為正向型、逆向型、極值型三類：①正向型。指標(biāo)數(shù)值與開發(fā)效果成正相關(guān)關(guān)系。②逆向型。指標(biāo)數(shù)值與開發(fā)效果成負(fù)相關(guān)關(guān)系。③極值型。指標(biāo)數(shù)值在某一區(qū)間內(nèi)為最優(yōu)[14-16]。該三類型指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理方法如下所述。

2.1 正向型指標(biāo)

正向型指標(biāo)值越大反映氣藏開發(fā)效果越好，該類指標(biāo)一般為：可采儲量豐度、滲透性、儲量動用程度、穩(wěn)產(chǎn)期末采出程度、采收率、治水效果[17]。

標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

式中Xi表示指標(biāo)原始值 ；Xmax表示Xi中最大值。

2.2 逆向型指標(biāo)

逆向型指標(biāo)值越小反映氣藏開發(fā)效果越好，該類指標(biāo)一般為：儲量偏差率、穩(wěn)產(chǎn)期末累產(chǎn)偏差率、水侵活躍程度[18]。

標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

式中Xi表示指標(biāo)原始值 ；Xmin表示Xi中最小值。

水稻是黑龍江墾區(qū)主要栽培作物之一，它具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、高效益等特點(diǎn)。但是北方寒地水稻無霜期短、收獲季節(jié)晚，且秋季氣溫低、水份蒸發(fā)量小、機(jī)械收獲困難。同時，由于籽粒和莖稈含水率高(籽粒的含水率為20%～25%，莖稈含水率為33%～75%)，采用聯(lián)合收獲脫谷損失率和夾帶損失率比較高[1]。因此，依據(jù)北方寒地水稻收獲季節(jié)短的特點(diǎn)，合理選擇最適宜的收獲方式和收獲機(jī)械，實(shí)現(xiàn)最佳的綜合經(jīng)濟(jì)效益有著十分重要的意義。

2.3 極值型指標(biāo)

極值型指標(biāo)值越趨于某一規(guī)定值反映氣藏開發(fā)效果越好，該類指標(biāo)一般為：穩(wěn)產(chǎn)期采速。

標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

式中Xi表示指標(biāo)原始值 ；X0表示Xi中邊界值。

3 實(shí)例評價(jià)

通過選取整裝型中高滲活躍水侵氣藏[19-22]穩(wěn)產(chǎn)階段為評價(jià)對象，評價(jià)指標(biāo)分為技術(shù)指標(biāo)（儲量動用率、采氣速度、階段采出程度、地面工程建設(shè)規(guī)模生產(chǎn)負(fù)荷率）和管理指標(biāo)（動態(tài)監(jiān)測完成率、老井措施有效率、氣井綜合生產(chǎn)時率、操作成本控制率）。綜合評分法評價(jià)明細(xì)見表1。

分別采用綜合評分法和指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法對典型氣藏進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)結(jié)果見表2、3。指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法不僅評價(jià)結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果相吻合，而且較綜合評分法還存在以下幾個方面的優(yōu)勢。

表1 中高滲活躍水侵氣藏（穩(wěn)產(chǎn)期）綜合評分法評價(jià)明細(xì)表

表2 典型氣藏（穩(wěn)產(chǎn)期）綜合評分法評價(jià)開發(fā)效果統(tǒng)計(jì)表

1）指標(biāo)評價(jià)得分客觀化

表1中，綜合評分法根據(jù)指標(biāo)值屬于某個等級區(qū)間，將指標(biāo)真實(shí)值轉(zhuǎn)化為指標(biāo)得分，繼而計(jì)算所有指標(biāo)總得分，根據(jù)評價(jià)結(jié)果相對應(yīng)的質(zhì)量等級做出相應(yīng)評價(jià)結(jié)果。其中指標(biāo)等級區(qū)間的界定是通過相關(guān)管理辦法及標(biāo)準(zhǔn)、類比法、敏感性分析法 、統(tǒng)計(jì)分析法等方法，但是仍然存在一定的人為因素。

而指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法，無需對評價(jià)指標(biāo)劃分等級，直接將各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理。從而確保了評價(jià)結(jié)果的客觀性。

表3 典型氣藏（穩(wěn)產(chǎn)期）指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法評價(jià)開發(fā)效果統(tǒng)計(jì)表

2）評價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)完整化

綜合評分法各評價(jià)指標(biāo)等級區(qū)間存在一定的干擾性，取值區(qū)間過于寬泛，在各指標(biāo)數(shù)據(jù)處理過程中容易造成數(shù)據(jù)發(fā)生離散，易于丟失。而對于該取值區(qū)間如何界定目前還有沒有一個合理的確定方法。

比如表1中，開發(fā)效果好的記為1.0分，開發(fā)效果一般的記為0.8分，開發(fā)效果差的記為0.6分，再通過各項(xiàng)指標(biāo)加權(quán)計(jì)算，分值超過0.9為開發(fā)效果好，分值在0.7～0.9之間為開發(fā)效果中，分值低于0.7則視為開發(fā)效果差。受等級區(qū)間影響，采用綜合評分法來評價(jià)萬順場石炭系和沙坪場石炭系兩個氣藏開發(fā)效果，評價(jià)結(jié)果均劃分開發(fā)效果中等；但是，通過指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法評價(jià)得出萬順場石炭系氣藏明顯優(yōu)于沙坪場石炭系氣藏的開發(fā)效果。這樣使得評價(jià)結(jié)果更加定量化。

3）評價(jià)手段高效化

對于綜合評分法各指標(biāo)評分取值必須根據(jù)指標(biāo)等級區(qū)間而定。如表4，這樣大大降低了工作效率。而指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法完全可以通過Excel完成，評價(jià)手段高效化。

因此，指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法能夠快速地評價(jià)氣藏開發(fā)效果并作出相應(yīng)的評分排序，與綜合評分方法對比，更為客觀、合理。

表4 綜合評分法評價(jià)平落壩須家河氣藏穩(wěn)產(chǎn)階段開發(fā)效果表

4 結(jié)論

1）基于綜合評分存在的諸多缺陷，引入指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法。該方法是在綜合評分法基礎(chǔ)上，對評價(jià)指標(biāo)得分參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，將評價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化，繼而根據(jù)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算總得分，確定評價(jià)等級。指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法不僅克服了綜合評分法的主觀因素和數(shù)據(jù)離散性，而且簡單、省時且易操作。

2）通過對比分析綜合評分法及指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法評價(jià)典型氣藏開發(fā)效果。發(fā)現(xiàn)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法評價(jià)結(jié)果更為客觀可靠。不僅實(shí)現(xiàn)了得分制的綜合評價(jià)結(jié)果，而且讓決策者能夠科學(xué)、直觀快速的評價(jià)氣藏開發(fā)效果，為氣藏合理、有效開發(fā)提供指導(dǎo)。