叢式井平臺位置優(yōu)選評價研究與應(yīng)用

王 贊，王曉琪，陳立強，吳占民，徐培鈞

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300450)

叢式井組是井口集中在一個有限范圍內(nèi)的眾多口油氣井，具有節(jié)約井場面積或平臺規(guī)模、提升油氣井管理效率與質(zhì)量、減少集輸流程、利于安全環(huán)保等優(yōu)點，在陸地與海上油氣資源開發(fā)中應(yīng)用廣泛，其中鉆井平臺位置優(yōu)選是油田開發(fā)前期的重要決策內(nèi)容，也是降低叢式井鉆井投資與作業(yè)風(fēng)險、提高油田勘探開發(fā)效益的關(guān)鍵前提。關(guān)于平臺位置優(yōu)選問題，相關(guān)學(xué)者進行了深入研究，取得了一定的成果，閆鐵等[1]通過建立不相交水平位移最小距離法計算模型進行井口和靶點的優(yōu)選及分配；李濱等[2]建立了以鉆井時間和費用為標(biāo)準(zhǔn)的海上油田叢式井平臺位置優(yōu)化方法；李文飛等[3]建立最小控制靶點位移之和或最小井眼長度之和或最小鉆井成本之和為指標(biāo)的鉆井平臺位置優(yōu)選數(shù)學(xué)模型；史玉才等[4]建立了以最小靶點水平位移平方和為指標(biāo)的鉆井平臺位置優(yōu)選數(shù)學(xué)模型；和鵬飛等[5]、萬圣良等[6]利用Landmark或DecisionSpace軟件，綜合考慮總進尺數(shù)和作業(yè)難度優(yōu)選平臺位置。通過對前期研究成果分析發(fā)現(xiàn)，以總水平位移之和、總井深或整體鉆井難度等作為評價指標(biāo)進行研究時，憑借研究人員的經(jīng)驗對評價指標(biāo)進行定性分析與綜合評價，沒有形成科學(xué)的定量分析方法與手段，因此，筆者基于熵權(quán)法構(gòu)建平臺位置優(yōu)選模型，完全依據(jù)各項評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)差異程度計算權(quán)重，最終根據(jù)得分優(yōu)選平臺位置。

1 平臺位置優(yōu)選原則

平臺位置需以提高油田綜合效益為目標(biāo)，在滿足油藏開發(fā)方案和油氣集輸?shù)那疤嵯?，有利于提高工程建設(shè)速度，降低鉆井整體作業(yè)難度及風(fēng)險，因此平臺位置優(yōu)選需綜合考慮油田的地質(zhì)特征、油藏條件、地理地形條件、構(gòu)造特征、靶點深度、開發(fā)與油氣井管理、自然環(huán)境、鉆井工藝及配套技術(shù)、環(huán)境保護、成本控制等因素，還應(yīng)考慮單井的工程風(fēng)險及以下情況[7，18-19]：

(1)盡可能考慮潛力區(qū)并兼顧周邊油田開發(fā)。

(2)避開易發(fā)生復(fù)雜地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域與國內(nèi)外法律法規(guī)限制區(qū)域，比如海上平臺位置需避開古河道、斷層、淺層氣、航道、海洋管道、管線、航運設(shè)施、軍事禁區(qū)、保護區(qū)、水下設(shè)施等區(qū)域。

(3)充分利用周邊條件或依托周邊已有工程設(shè)施，如陸地上盡量減少井場修路及地面平整等鉆前施工作業(yè)，海上盡量依托周邊海管及附近可利用的生產(chǎn)設(shè)施。

(2)數(shù)據(jù)歸一化處理和異質(zhì)指標(biāo)同質(zhì)化。由于各項指標(biāo)的計量單位并不統(tǒng)一，如井深的單位為m，方位的單位為度(°)，因此需把指標(biāo)的絕對值轉(zhuǎn)化為相對值。另外，矩陣中負向指標(biāo)數(shù)值越小對方案越有利，指向用1表示，采用式(2)進行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，且標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)需大于0且小于1。

液壓脈沖式儲油罐(HIS)是一種高效的解決方案。HIS是一個專用的儲油罐，帶有電子機械式鎖緊裝置。它的作用是瞬間為換擋元件提供可傳輸?shù)膲毫Α＠肏IS可以將起步響應(yīng)時間控制在350ms以內(nèi)(比松開剎車踩到油門的時間還要短)，做到無縫對接(圖4)。

2 熵權(quán)法評價模型

根據(jù)信息論基本原理，熵是系統(tǒng)無序程度的度量，若某項評價指標(biāo)值相差較大時，熵值較小，該指標(biāo)提供的有效信息量較大，權(quán)重也較大；反之權(quán)重較小，特別是當(dāng)某項指標(biāo)值完全相同時，熵值最大，說明該指標(biāo)為無效信息，不能作為評價指標(biāo)[8-11]。熵權(quán)法主要是根據(jù)各評價指標(biāo)傳遞給決策者的信息內(nèi)容的充分度和質(zhì)量來確定權(quán)重，消除德爾菲法、專家評分法、層次分析法等人為主觀因素的影響，從而確保權(quán)重與評判結(jié)果的可靠性與合理性，在多個領(lǐng)域均有應(yīng)用[12-17]。

基于以上信息熵認識，結(jié)合平臺位置優(yōu)選原則，制定總進尺等評價指標(biāo)，并按下述計算步驟編寫Matlab程序，計算各指標(biāo)的權(quán)重與綜合得分。

通過對該油田已鉆井情況進行分析論證，由于8口井(除了A1井)靶點在航運區(qū)邊界東南側(cè)，因此平臺位置僅從靶點區(qū)域西北方向進行粗選。在A8井與 A4井靶點延長線所包絡(luò)區(qū)域內(nèi)劃分12個(4×3)網(wǎng)格，網(wǎng)格間距500 m×500 m，網(wǎng)格中心位置為平臺位置，如圖1所示，利用Landmark軟件進行不同平臺位置的10口井軌道設(shè)計，結(jié)果如表1所示。通過分析可以看出，雖然平臺位置1～6、7、9、10無扭方位或扭方位的井?dāng)?shù)較少，但是總進尺較多且最大井深較深，因此不予考慮；平臺位置12雖然總進尺較少，但是深層扭方位度數(shù)大于100°的井共有3口，扭方位50～90°的井有4口，現(xiàn)場作業(yè)風(fēng)險高，不予考慮；平臺位置8與平臺位置 11相比，進尺僅減少233 m，但是深層扭方位度數(shù)大于50°的井?dāng)?shù)增加3口，現(xiàn)場施工難度大，因此通過綜合分析對比，平臺位置11為粗選結(jié)果。

聞一多講初唐詩鞭辟入里，《類書與詩》和《宮體詩的自贖》理清了唐詩的構(gòu)成程序和發(fā)展階段?！跋壬v唐詩還有一個特點，就是最重視一批走在時代前面的開新作家，像對初唐四杰、張若虛、陳子昂、孟浩然等人的詩，都大講特講，津津樂道，贊揚他們?yōu)槭⑻圃姼钂咔宓缆?、開新局面的不朽功績?！保?1］7

(1)

(4)盡可能減少或避免繞障和中靶前的軌跡調(diào)整作業(yè)。

海外項目施工所需要的各項資源匱乏，尤其是高素質(zhì)的勞動力資源。海外工程所在國大多數(shù)是一些欠發(fā)達的國家，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，環(huán)境惡劣，資源匱乏，民眾受教育水平低，屬地化員工素質(zhì)較低。例如：在筆者所參與的馬來西亞RAPID 煉廠建設(shè)項目中，技術(shù)工種都是以中國工人為主，輔以部分屬地工人配合。大量雇傭當(dāng)?shù)毓と溯o助施工雖然能在很大程度上緩解項目的勞動力需求，并且滿足當(dāng)?shù)氐膭诠けＷo政策，但是屬地工人的勞動習(xí)慣、與中國工人的交流障礙也給安全管理帶來了很大困難。

(2)

(3)計算第j項指標(biāo)下第i個方案占該指標(biāo)的比重：

(3)

(4)計算各指標(biāo)的信息熵：

(4)

5.微量元素：對于高職院校的學(xué)生來說，身體趨于成熟期，要保證鈣、鐵、鋅、碘的攝入；并且要控制食鹽的攝入，每天不超過6g。同時要保證蔬菜、水果的攝入，以便補充充足的維生素和膳食纖維。

dj=1-ej

(5)

其中：j=1，2，3，…，n。

(6)根據(jù)熵冗余度計算各項指標(biāo)權(quán)重：

(6)

其中：j=1，2，3，…，n。

打破封閉性，可以從法官懲戒機制的創(chuàng)新開始。盡管“生產(chǎn)生活方式對于法律形式和內(nèi)容在很大程度上的決定性作用”［7］、單純的制度移植很可能會產(chǎn)生“橘生淮北則為枳”的窘境，但是將懲戒程序的啟動、懲戒結(jié)果的決定與被懲戒對象所在系統(tǒng)相分離應(yīng)當(dāng)是法官管理發(fā)展的方向。

(7)根據(jù)指標(biāo)權(quán)重計算各方案的綜合得分：

(7)

其中：i=1，2，3，…，m。

(5)基于目前鉆井設(shè)備能力和工藝技術(shù)水平，單井的最大水平位移和井深在可接受范圍內(nèi)，盡量減少三維定向井和大位移井，從而降低定向施工和井眼軌跡控制難度。

3 平臺位置優(yōu)選流程

以鉆井總進尺較少與整體鉆井難度較低為目標(biāo)，采用粗選法和細選法相結(jié)合的方式優(yōu)選平臺位置[18-19]。首先對叢式井最外圍的井位延長線所包絡(luò)的區(qū)域內(nèi)均勻劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格中心為初選的各個平臺位置，利用Landmark軟件進行叢式井軌道設(shè)計，通過熵權(quán)法對比分析各個平臺位置的叢式井總進尺和作業(yè)難度，根據(jù)得分粗選平臺位置；然后以粗選選出的平臺位置為中心，進一步均勻細分網(wǎng)格，精細多個平臺位置，再次利用Landmark軟件進行叢式井軌道設(shè)計，通過熵權(quán)法分析對比各個平臺位置的叢式井總進尺和作業(yè)難度，根據(jù)得分最終優(yōu)選平臺位置。

4 平臺位置優(yōu)選應(yīng)用實例

以渤海某油田為例，開發(fā)層位為沙河街，新建1個平臺，鉆10口叢式井。綜合分析雙靶點位置關(guān)系發(fā)現(xiàn)探井井斜較小，但是A1～A9井均是井斜大于75°的大斜度井且井深較深，作業(yè)難度較大且風(fēng)險較高，因此需對新建平臺位置進行精細化分析。

4.1 定性分析評價

(1)構(gòu)建評價指標(biāo)矩陣。由于在不同的平臺位置設(shè)計軌道時，通?？紤]相同的造斜點與全角變化率，因此造斜點與全角變化率不作為評價指標(biāo)。設(shè)計平臺位置共m個，評價指標(biāo)為n個，評價指標(biāo)矩陣為X=(xij)m×n，xij為第i個平臺位置的第j個指標(biāo)的數(shù)值。

從知識背景和工作內(nèi)容可以看出，青年編纂的工作除了具有服務(wù)性以外，還具有研究性和學(xué)術(shù)性。因此，編纂的任職經(jīng)歷也成為了這些青年職員治學(xué)道路上的重要環(huán)節(jié)。具體而言，青年編纂的治學(xué)呈現(xiàn)出三個特點。

表1 粗選平臺位置軌跡數(shù)據(jù)表Table 1 Approximate selection data of platform location

圖1 粗選平臺位置圖Fig.1 Approximate selection diagram of platform location

以平臺位置11為中心均勻細分8個網(wǎng)格，網(wǎng)格間距250 m×250 m，如圖2所示。再次利用Landmark軟件進行不同平臺位置的10口井軌道設(shè)計，結(jié)果如表2所示。通過分析可以看出，雖然平臺位置13、15、17、18扭方位井?dāng)?shù)較少(2～6口)，但是總進尺較多且最大井深較深，因此不予考慮；雖然平臺位置16、19總進尺相對較少，但是深層扭方位井?dāng)?shù)較多(7～8口)，現(xiàn)場施工難度大，不予考慮；平臺位置 14 與平臺位置20相比，扭方位井?dāng)?shù)少，最大水平位移小，最大井深小與總進尺小，綜合分析平臺位置14能兼顧井眼軌道總進尺較短與施工難度較低的要求，因此推薦平臺位置14為最優(yōu)平臺位置。

(1)礦石有回收價值的元素是金，可綜合利用鎢。主要金礦物為自然金和碲金礦，載金礦物主要是黃鐵礦，鎢礦物主要為白鎢礦和少量黑鎢礦，黃銅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦和斑銅礦等硫化物礦物含量也都較低，綜合利用價值不大。

(5)計算熵冗余度：

表2 細選平臺位置軌跡數(shù)據(jù)表Table 2 Detailed selection data of platform location

圖2 細選平臺位置圖Fig.2 Detailed selection diagram of platform location

4.2 熵權(quán)法評價

根據(jù)平臺位置優(yōu)選原則，以總進尺較少與作業(yè)難度較低為優(yōu)化思路，結(jié)合該油田叢式井軌道情況，將評價指標(biāo)劃分為扭方位50～90°的井?dāng)?shù)、扭方位50～90°的平均度數(shù)、扭方位大于90°的井?dāng)?shù)、扭方位大于90°的平均度數(shù)、最大井深與總進尺等6項指標(biāo)。

根據(jù)表1的軌道數(shù)據(jù)，由于平臺位置1～6、7、9、10總進尺較多且最大井深較深，因此僅評價平臺位置8、11與12，采用熵權(quán)法進行粗選平臺位置評價，結(jié)果如表3所示。

表3 熵權(quán)法粗選平臺位置數(shù)據(jù)表Table 3 Data table of approximate selection platform location based on entropy weight method

基于各項評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)差異程度計算權(quán)重w=(0.18，0.24，0.13，0.13，0.14，0.18)，計算各平臺位置8、11與12的綜合得分依次為45.17、55.21、50.50，因此粗選結(jié)果平臺位置11為優(yōu)。同理結(jié)合表2的軌跡數(shù)據(jù)，由于平臺位置13總進尺較多，不予考慮，另外，平臺位置17與18無評價指標(biāo)扭方位50～90°的數(shù)據(jù)，不予考慮，因此僅評價平臺位置14、15、16、19與20，采用熵權(quán)法進行細選平臺位置評價，結(jié)果如表4所示。計算權(quán)重w=(0.17，0.23，0.13，0.16，0.17，0.14)，計算平臺位置14、15、16、19與20的綜合得分依次為80.12、62.61、50.42、52.80、42.72，因此，平臺位置14為最優(yōu)平臺位置，熵權(quán)法優(yōu)選結(jié)果與定性分析評價結(jié)果一致，表明該評價模型切實可行。

表4 熵權(quán)法細選平臺位置數(shù)據(jù)表Table 4 Data table of detailed selection platform location based on entropy weight method

5 結(jié)論

叢式井平臺位置優(yōu)選是油田開發(fā)前期的重要決策內(nèi)容與降低鉆井投資的關(guān)鍵前提。基于信息論基本原理，對叢式井平臺位置優(yōu)選原則、評價模型與優(yōu)選流程進行分析與研究，主要結(jié)論如下：

(1)叢式井平臺位置應(yīng)在避開易發(fā)生復(fù)雜地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域與國內(nèi)外法律法規(guī)限制區(qū)域的前提下，以鉆井總進尺較少與整體鉆井難度較低為目標(biāo)，采用粗選法和細選法相結(jié)合的方式進行優(yōu)選。

但是這些研究都無法很好的代表中國的情況，雖然在中國也有著上述所說的不同階層之間的壁壘和同一階層內(nèi)的認同，但是中國還有一些比較特殊的現(xiàn)象值得我們關(guān)注，流動人口就是其中一例。

(2)通過熵權(quán)法構(gòu)建平臺位置優(yōu)選模型，根據(jù)各項評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)差異程度計算權(quán)重與方案得分，排除了定性分析評價易受研究人員主觀經(jīng)驗因素的影響，實現(xiàn)對影響平臺位置選擇因素的綜合分析與定量評價。

(3)根據(jù)渤海油田某叢式井軌道情況，運用熵權(quán)法評價模型優(yōu)選出的平臺位置與定性分析評價的結(jié)論一致，實例分析表明該模型切實可行，從而為平臺位置優(yōu)選提供了新的指導(dǎo)思路與方法。