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胜利油田产量成本分配方法研究 姜少慧( 管理科学与工程) 指导教师：张在旭教授 摘要 石油对于一个国家的经济发展乃至社会安定有着至关重要的作用，它 直接关系到国家的富强和民族的昌盛。目前，我国大多数油田已进入开发 中后期，都面l 临着后备储量不足，含水上升，产量递减的问题，开发成本 不断上升，形势越来越严峻，实现老油田的经济开发是油田企业面临的现 实问题，因此油田公司如何将产量成本合理地分配到二级单位，实现利润 最大化将是关系企业生死存亡的根本问题。 论文利用功能模拟原理，建立生产油田各项产量和对应的各项工作量 以及其它开发指标的关联关系。应用这些关联关系建立了多目标产量分配 优化模型，这些优化模型成功地解决了油田的总产量及对应的工作量、成 本等其它开发指标如何分配到各二级开采单位的最优分配问题。本文采用 经验法进行预测，选择了简单易求的回归预测模型、较为常用的灰色模型 以及具有智能性的人工神经网络模型进行预测，并对得到结果进行相关分 析得出最优产量成本分配方案。同时可将模型及算法运用于国内某中后期 开发油田的开发规划中以便产生较好的经济效益。 关键词：胜利油田，产量成本分配，区间规划 n m e t h o d s t u d yo f d i s t r i b u t ei ny i e l da n d c o s t o f s h e n g l io i lf i d d j i a n gs h a o h u i ( a d m i n i s t r a t i v es c i e n c ea n de n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rz h a n gz a i - x u a b s t r a c t p e t r o l e u mp l a y sm i m p o r t a n tp a r ti nc o u n t r i e s e c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n d e v c l ls o c i a ls t a b i l i z a t i o n ，i td i r e c t l yr e l a t e st oc o u n t r i e s s t r o n ga n dn a t i o n s p r o s p e r o u s c u r r e n t l y ，m o s to fo i lf i e l d si no u rc o u n t r yh a v eb e e ni n t ot h em i d a n dl a t ee x p l o i t a t i o n ，a n dt 1 1 e ya f a c e dw i t ht h es a m eq u e s t i o n s ：d e f i c i e n ti n r e s g t v e s ，d s ei nw a t e rc o n t a i n i n g ，d e c r e a s ei no u t p u ta n dd e v e l o pc o s t sr i s e c o n t i n u o u s l y t h es i t u a t i o ni sm o r ea n dm o r er i g o r o u s ，h o wt oc a r r yo u to l do i l f i e l d e c o n o m i cd e v e l o p m e n ti st h er e a l i s t i cp r o b l e mt h a to i l f i e l de n t e r p r i s e s f a c e d s o ，h o wt oa s s i g nt h ey i e l da n dc o s tt os e c o n dc l a s sa n dm a k ep r o f i t st o m a x i m i z ei st h eb a s eo f o i lf i e l dc o m p a n i e s l i f e i nt h et e x t ，t h em o d e lt h a tc o n t a i n so u t p u t ，w o r k l o a da n do t h e re x p l o i t a t i o n t a r g e t s h a sb e e n m a d e u s i n gt h e s ea s s o c i a t e dr e l a t i o n s ，w eb u i l du p m u l t i - o b j e c t i v ed i s t r i b u t em o d e l s , t h e ys u c c e s s f u l l ys o l v et h eq u e s t i o nt h a th o w t oa s s i g no i l f i e l d s 7t o t a ly i e l d ，w o r k l o a d c o s ta n do t h e re x p l o i t i n gt a r g e t st ot h e s e c o n dc l a s s i tu s e se x p e r i e n c em e t h o d st oe s t i m a t e ，c h o o s et h ee a s yr e g r e s s e s t i m a t em o d e l 、c o m m o nu s e dg r e ym o d e la n da p t i t u d ei n t e l l i g e n c en e t w o r k m o d e lt oc a l t yo na ne s t i m a t e ，a n dg e tt h es u p e r i o ry i e l d - c o s ta l l o t m e n tp r o j e c t a f t e ra n a l y z i n gt h er e l a t e dr e s u l t s m e a n w h i l e ，t h em o d e la n da r i t h m e t i cc a nb e u s e di no i l - f i e l d si no ro u to f t h ec o u n t r yt om a k eb e t t e re c o n o l l l i cb e n c f i t k e yw o r d s ：s h e n g l io i lf i e l d ，d i s t r i b u t ei ny i e l da n dc o s t ，s p a np r o g r a m m i n g i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油大 学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 夕口d 7 年6 月乡e t 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以 公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 导师签名： 问年 月；日 易瘁月专日釜 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 第1 章前言 1 1 研究背景及意义 石油是一种战略物资，对一个国家的经济甚至是国家安全都具有非常 重要的作用。我国有着丰富的油藏，同时又是一个石油消费的大国，加入 世界贸易组织对我国石油工业或油田企业的发展产生直接的影响，不仅国 内原油市场受到冲击，油田企业将与国外石油公司展开直接竞争，因此原 油成本高低是决定生存发展的关键。企业的成本水平高低，可以综合反映 企业竞争能力强弱，在这样的内外环境下，油田企业要想在激烈的市场竞 争中立于不败之地，并不断发展壮大，就必须重视和切实加强各项工作的 经济效益分析，努力提高决策的科学性。显然，成本产量决策研究问题将 被摆在极高的位置。 随着计划经济向市场经济过渡在各大油田的推进，油田机制与机构改 革的完善，国内大多数油田已进入开发中后期，都是经过多年开发的老油 田，目前大都面临着后各储量不足，含水上升，产量递减的问题，特别是 东部油田，开发成本呈直线上升趋势，开发形式越来越严峻。为了降低成 本、确保稳产，使油田自身效益最大化，有必要根据油田自身动态变换规 律制定科学合理的开发规划，如何尽快使老油田实现经济开发，是油田企 业面临的现实问题。因此油田总公司如何将产量成本分配到二级单位最终 取得利润最大化显得至关重要。同时，加强油田企业的成本分析与控制， 实施产量成本分配战略是关系企业生死存亡的根本问题，是提高投资决策、 经营决策、技术决策和价格决策正确性的主要依据，是提高企业经济效益 的重要途径。 1 2 研究现状 19 5 8 年，j s a r o n o f s k y 和a s l e e 在o o u m a lo f p e t r o l e u mt e c h n o l o g y 上发表了“al i n e a rp r o g r a m m i n gm o d e lf o rs c h e d u l i n gc r u d eo i lp r o d u c t i o n ”， 文中运用线性规划方法研究了以生产效益最大化为目标的有限个均质油藏 的生产规划问题，这被认为是运用优化方法研究油田开发决策问题的最早 的文章。随后，他们又在o o u m a lo f p e t r o l e u mt e c h n o l o g y ) ) 、m a n a g e m e n t s c i e n c e ) ) 、( t r a n s a c t i o n so f t h ea m e r i c a ni n s t i t u t eo f p e t r o l e u me n g i n e e r s ) ) 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 等杂志上发表了类似的探索性文章。 1 9 9 1 年，葛家理、赵立彦教授在总结国外有关成组气田开发模型的基 础上，建立了成组气田开发静态最优配产规划模型。模型以成组气田的产 气量和采气成本的费效比作为目标函数，约束条件包括成组气田总产气量、 单个气田的极限产气量等【j 】，运用非线性混合整数规划方法进行求解，获得 各个气田的最优配产。 常军、李宗信将原油成本与总产液量、总产油量、采油井数、注水井 数进行回归，形成四维成本函数，以原油成本最小为目标函数，以总开发 井投资、综合含水上升率、老井自然产量、各区块总产能、产液量、最大 排液量、综合含水、注水井数、采油井数、注采井数比等为约束，建立油 田优化配产模型，将约束问题通过构造拉格朗日函数转化为无约束问题， 采用最小二乘法进行求解，获得各采油厂配产结果。 冯英俊、张杰等建立了油田规划指标的大系统多目标规划模型，模型 包括两个层次，分别为全局系统目标规划模型和各区块目标规划模型，约 束条件均为产油目标函数、产水目标函数和费用目标函数【2 1 。同时给出了三 种具体的指标分配模型：一是按比例分配模型，该模型充分考虑了各区块 生产能力的上限和下限，但未考虑各区块采油成本的高低；二是经济分配 模型，该模型考虑了产油成本，但未充分考虑最大生产能力，会导致成本 低的区块很快采完，影响油田可持续发展；三是成本产能分配模型，该模 型克服了上述两种模型的缺点，兼顾了整个油田的规划指标、各区块的采 油成本和最大采油能力等三方面因素，最终通过串式调优法给出各区块的 产油量、产水量、费用、含水等分配指标值。 刘志斌、赵金洲、张锦良等以产量、成本、投资为目标函数，以油气 田总产量、操作成本以及各二级单位产量上、下限为约束，建立了油气田 开发多目标产量分配模型。首先依据油田开发历史数据用功能模拟原理获 得各分项产量与对应影响因素的关联关系，然后采用内点法或外点法进行 求解，给出各采油厂或气矿的规划产量、成本和投资等。 李斌、张国旗、刘伟等提出了边际函数相等法和线性规划两种方法解 决分区的技术经济配产问题。边际函数相等法以一定数量的历史资料为依 据，建立成本、收益与产量的函数关系，然后应用边际函数相等原理，结 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 合区块盈亏平衡点产量范围，给出各区块的分配产量。线性规划方法则以 油田总利润为目标函数，以各区块产量限制为约束建立线性规划模型，并 运用单纯形法进行求解。 1 3 论文的基本思路及框架结构 油田公司开发规划所面临的首要问题是降低成本，确保稳产，使自身 效益最大化。对于油田企业而言，真正实施控制是在各二级开采单位进行 的，因此要使全油田的效益最大化，首先就要将全油田的年产油量、单位 产量成本等各项指标最优地分配到各二级开采单位。所以要建立油田产量 的最优分配模型，建立油田各二级单位产量与其对应影响因素间的关联关 系。 首先对产量成本分配的相关理论进行了详细的阐述，在对目前胜利油 田的发展现状进行分析的基础上选择回归预测、灰色预测、人工神经网络 等模型对产量指标和生产成本指标进行预测，然后建立产量最大化、成本 最小化、利润最大化以及净现值最大化模型，最终对得到的结果进行比较 和相关分析，得出胜利油田最优的产量成本分配方案。 本文的框架结构如图卜1 ： 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 产量分配相关理论基础 上 胜利油田现状分析 上 寓 成 量 本 指指 标标 预预 测测 图卜1 文章结构 4 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油田企业产量成本分配相关理论 第2 章油田企业产量成本分配相关理论 2 1 油田企业的生产经营特点 当今世界，石油、天然气资源仍然是不可替代的最主要能源，同时也 是主要的化工材料来源。油气资源的勘探开发是石油工业最根本和核心的 业务，也是投资的重点和投资收益的关键所在。由于石油工业是一个投资 大、风险高的采掘行业，而采掘工业是物质生产中的一个特殊领域，随着 油气藏开发的深入，油气资源量必将发生递减，开采难度以及生产成本也 随之发生变化，石油工业的特点决定油田企业的生产经营具有如下一些特 点。 ( 1 ) 投资大、工程量大 油气田开发建设是技术密集、知识密集和资金密集型产业，其一个主 要特征是依靠资金的巨额投入，通过开发建设和生产过程，获取油气资源 的有效产出；同时，油气产区的自然环境多数比较恶劣，建设一个油气田 除油气田基本建设之外，还要考虑系统配套工程的建设投资，这些都需要 花费巨额投资。 ( 2 ) 高风险 石油工业属于资源开发型产业，一切生产建设活动都是围绕开发油气 资源进行的，石油资源埋藏于地下，看不见，摸不着，而且不同地区的地 质条件更是千差万别，虽然经过勘探测试和试采等对底层的地质数据有了 大体的认识，即便如此，在油气田开发建设项目的开发建设设计时，仍然 难以对地下的油气水分分布和产能大小认识清晰，油气的实际产能可能会 被逐渐认识清楚，但一般都会与前期的产能预测产生一定的差异。这使得 石油行业投资建设具有相当高的风险性。 ( 3 ) 资源制约性和油气产量的自然递减规律 石油、天然气属于不可再生资源，油气产量与资源储量的关系十分密 切。随着开发力度的加大，剩余储量逐渐减少。在开发过程中，油气层的 自然生产能力不断下降，地下能量逐步减少。当储层能量得不到应有的补 充，就会使一个油气层或一口产油、产气井的产量逐步下降，另外，这种 自然递减的情况，还将随着原油含水的上升和采出程度的增加而逐步增强。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油田企业产量成本分配相关理论 因此说石油产量的自然递减具有不随人们的意志而转移的客观规律。 ( 4 ) 后期生产难度变大，生产成本递增 油气开发早期，由于地层压力旺盛，单井产量和生产井的增加，导致 总产量的上升。过了这一高峰期后，地层压力递减，油气流动能力递减， 必然会导致产量递减。由于递减规律的存在，就必然要增加各种措施弥补 自然递减，从而增加了生产难度。因此随着开发的持续进行，到了油气田 开发的后期，开发成本将呈上升趋势口1 。 2 2 油田企业与上下属单位的经营关系 油田企业经营管理体制是按股份公司、分( 子) 公司、采油厂、采油 矿、采油队五个等级划分的。 股份公司总体而言定位于利润中心，是油气开发管理的主管部门，负 责油气经营管理实施办法、相关规定和相关定额的制定；负责对分( 子) 公司经营管理工作的指导和监督，并负责分( 子) 公司勘探部署方案、开 发建设方案、大型单项公用工程方案和资金的审查、审批以及对分( 子) 公司经营管理目标的审查、审批和考核 4 1 。 分( 子) 公司职能定位于模拟利润中心，是油气开发的具体组织机构。 它负责对油田企业二级单位进行组织、指导和监督，以及开发建设方案、 单项公用工程方案的编制和审批后的实施，同时负责油藏经营管理单元开 发技术方案、单项工程方案的审查评估以及油藏经营管理方案和经营管理 目标的审查、审批和考核，对分( 子) 公司内辅助生产单位资产的增值保 值、油藏经营管理责任主体、分( 子) 公司内辅助生产单位和外部服务单 位之间经济活动的市场管理进行监督。 而采油厂职能则定位于成本中心，是油气开发经营管理责任主体，它 与分( 子) 公司之间是经营承包的关系。是油气开发的具体的实施机构， 它具有油藏经营管理主体的行为能力，负责油气开发生产过程的油藏经营 管理 它们之间的关系可以通过图2 - 1 来体现： 6 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油田企业产量成本分配相关理论 市场化运作市场化运作 图2 - 1 油田企业各级关系图 2 3 产量成本分配方法的相关思路 为了获得最大利润，油田公司要对原油产量及其结构的配置问题进行 详细的预测和论证。国内几个主要的石油企业、石油院校从不同的分析角 度进行研究论证。根据掌握的资料，比较有代表性的产量决策思路和方法 如下： ( 1 ) 油田拟合成本函数和成本曲线 为解决特定时期油田生产多少原油最理想的问题，一个自然的想法是 建立起该时期生产成本和油气产量的数量关系。对一般的工业制造项目而 言，困难并不太大，因为生产过程没有明显的产量递减问题，研究期的成 本费用和上一期或下一期有较好的可比性1 5 j 。寻找该类行业的成本产量关 系时，可以使用近期的历史数据，并对变动因素加以修正，只要不超出一 定的时间跨度，得到的数量关系一般能够比较准确地反映生产过程的内部 联系。 资源工业则不同，产量递减是必然规律。开发后期的油田产量水平逐 年降低，但总成本费用未必同步下降，甚至有所上升，产量和成本表现出 难以描述的不规则关系。如果直接据此建立所谓的成本函数，会是一个单 调的减函数，即原油产量越大，总成本费用越少，边际成本处于不断下降 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油田企业产量成本分配相关理论 的趋势当中。对边际成本下降的企业，当然应该尽可能地扩大规模，但常 识告诉我们的是，油田的产量决不会无限地提高，也难以长时间维持，石 油企业所能做的，只有努力减缓产量递减的速度。所以，石油工业成本尤 其是开发中后期成本变化规律的量化表达问题，人们往往加以回避【6 j 。 为绕过这一障碍，有人提出把油气生产假设为产出稳定的过程，先建 立实际产量加递减产量与成本水平之间的关系，实际应用的时候再把递减 因素还原回去的做法 7 1 。但是这样仍不能保证所建立的模型能够反映目前， 尤其是未来开发阶段的成本费用与产量的关系，因为它不能解释为什么。 即使在原油生产的稳产期，开发的成本费用也处于不断上升的过程。这从 反面提示我们，不要设想建立一个能够同时描述稳产期和开发后期成本一 产量关系的统一计量经济模型。如果想让根据公式计算出来的结果和实际 情况的差距尽可能小，就该针对不同的开发阶段建立对应描述的模型。 确立阶段性成本函数模型需要解决的一个基本问题是不同时期的成本 费用和产量数据转化成同期的截面数据。为此，产量的自然递减、投入要 素的价格水平变化、自然资源的不断劣化、技术进步和管理革新、财务制 度和统计口径等变化的影响应予以消除。在成本费用和产量数据样本的选 择上，时间跨度不能太大，太大会发生数据失真的情况；也不能太小，小 了不能保证模型的数学可信性，所以对地域广阔、环境多变、生产经营过 程复杂的的大型油气田，通过找到一个或几个简单函数描述一段相当长的 时间跨度内成本和产量关系以指导生产的想法和做法，很难取得实质性的 效果。 ( 2 ) 通过调整油气田主要部门的投资比例而确定产量成本规模的目标 规划模型。 如果从投入产出的角度，油气田的生产经营目标是通过销售收入、净 产值、增加值和油气产量等指标体现的，将其作为企业总体规划的目标。 各企业部门的工作量或者投资就可以作为研究的决策变量，这样多个目标、 多个决策变量，就能够构成一个目标规划的总体模型。西南石油学院按照 这一思想建立了针对整个油气田的模型【s j ，目的是为在各主要部门间合理安 排工作量、分配投资提供依据，其中的目标优先级确定为： 一级目标：各决策变量小于上限，大于下限，即不超范围。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油田企业产量成本分配相关理论 二级目标：原油产量接近一定值。 三级目标：企业总投资规模不超过一定值。 四级目标：销售收入、增加值、净产值越大越好。 在计划经济时代，上述模型对中国的大型石油企业来讲是有一定代表 性的，因为这些企业对投资并不是全部出于追求回报，勘探投入则主要服 从于企业发展的长远战略，完成产量指标的重要性要超过核算利润的重要 性，目标规划模型能够较好地反映出这种情况。但是，随着计划经济向市 场经济的转轨，石油企业的运行方式发生了很大的变化，对利润的重视程 度空前提高。对多数油气田而言，油气初始产品构成了企业产值和利润的 主要来源，用于油气的开发投入和操作成本也占到每年支出的最大部分， 油气产量构成和开发投资分配理应成为编制下年计划时需要着重考虑的关 键之点。 由于对问题研究角度不同等原因，上面的模型非常粗略，缺乏对这一 至关重要的部分的描述，成为导致它不能直接用于配产的根本缺陷。 ( 3 ) 区块思路：等级产量一等级成本一产能模型 等级产量和等级成本 在油气田企业拥有的众多产量区块中，由于油藏类型、油品性质、地 理环境以及所处的开发阶段、采用的工艺技术的不同，导致每一区块及其 不同开发阶段的油气成本互不相同。如果将地质单元或产能建设单元划分 为各自独立的生产作业区，并以生产作业区作为油气成本核算或测算的单 位，则在每一作业区内，原油物性、开采工艺等趋于相同，对特定的研究 期，有唯一的油气成本值。所有生产作业区的单位成本值组成一个集合， 在该集合中选取一个值，都有与其对应的油气产量相匹配，这就是等级产 量和等级成本的概念。对同一成本水平的产量进行叠加，就生成了油气田 整体水平上的产量分布函数，进一步推演出期间费用、税收和销售收入的 表达式，就能解出利润额最大的总产量，并确定该产量由哪些区域形成。 这就是通过等级产量和等级成本安排生产计划的基本思路1 9 1 。 等级产量一等级成本方法注意到了油气产品生产成本的差异性，它从 区块或地质单元的层次考虑问题，与单井分析相比，综合程度有了提高， 但它有两个问题：一是成本的选择口径。在旧的石油企业财务制度中，尽 9 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油田企业产量成本分配相关理论 管规定油气生产成本应按区块核算，但实际工作中一般人为地以行政经营 管理区域为主，尤其是储量使用费、油田维护费和折旧费的核算，基本上 按照采油采气行政单位以及区块油品性质的平均水平，采用相同的成本标 准计算，完全掩盖了勘探和开采过程中工作难度、投入力度的差别，不能 准确具体地反映企业在各开发区块以及区块各开发阶段生产过程中的真实 耗费水平。剔除了油维、油储、折旧之后的制造成本，有人称其为操作费 用，虽能反映个体的微观性，但只适用于己投产的区块和已有的开发井， 把当年利益作为唯一的追求目的，没把待建产能和投资过程统一纳入考虑 范围之内，不反映资金分别用于已有生产能力和新钻井的相对效率，因此 也难以体现决策部门对短期目标和长期目标之间的权衡关系，以及满足企 业面临的多种现实的约束条件。该思路存在的第二个问题是：它没有反映 石油产量中自然产量、措施产量和新井产量三部分投入产出构成的差异性 质，以及油藏工程人员从技术上配置产量的常规过程。 实际上，如果查阅一下有关的财务报表就会发现，即便当国际市场原 油价格处于谷底时，几乎所有区块的吨油操作成本也仍在该价格之上，也 就是说，若以通常的区块为单位，所有的生产单元都会表现正的边际收益， 继续开采都会有正的现金流入。除非所划分的每区块负担的产量都足够 小，这种方法对生产计划的调整优化不会有多大的启示作用。真实的情况 是：生产平均成本高的区域存在低成本的油井；平均成本低的区域也存在 高成本的油井；作为测算单元的同一个生产作业区，一样同时存在日产悬 殊、单位成本悬殊的油井，在实际的操作当中，根据这一思路做出大面积 地开关某一区域的全部油井的决定，增加或放弃其产量几乎是不可能的， 这不仅仅是决心的问题，需要有足够充分的依据。某些特定性质的油藏停 产后会在地下和井筒中发生一系列的物理、化学过程，使得重新开启会遇 到意想不到的难度和投入。因此，这种等级产量等级成本的思路，和油 气田安排调整产量配置的工作实际有一定距离。 区块间产量分配的成本产能模型 针对油田产油指标分配问题，哈尔滨工业大学应用数学系在与大庆油 田的合作中提出了一种产能一成本模型【jo 】，并给出了相应的算法。这是个 具有方块角形结构的大系统目标规划模型，通过引入成本一产能指数的概 l o 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油田企业产量成本分配相关理论 念，即把某区块产量上限与该区块规划产量指标值之差对区块产油成本的 比值，定义为成本产能指数，用以指示该区块产量应当并能够加以提高 的优先程度。这样利用串式调优法求解得到的产量分配指标，除了能够完 成规定的总产量任务，还能反映出采油成本的差异，并可以在一定程度上 避免对成本低的区块进行快速的压榨式开采。 利用这个模型对大庆油田某油区包括的六个区块进行规划指标的实际 计算，将结果反馈到实际操作现场后，油藏工程师认为其方案是可以实施 的，其结果有一定的合理性，可以在配产工作中作为一项参考。不过，这 个模型也不是站在整个油气田企业的角度建立的，它只针对老区产油规划 指标做工作，没有涉及新区的产能建设和投资分配，不反映资金在各部分 产量之间使用的相对效率，所以对油气田而言属于中观层次的模型，可以 应用于采油厂和采油区块，不能供油气田计划和油藏部门用来安排下一年 的总产量及其结构，为合理使用产能建设资金提供明确量化的指导意见。 在分析了几种思路和方法各自具有的优缺点之后，我们就基本能够明 了，为了减少产量和投资分配过程的随意成分，增加合理性，需要借助一 个能够量化的模型做工具，模型要站在油气田的角度建立，而不是仅仅着 眼于单井、区块或只涉及产量结构中的一部分。而且模型要体现多样性的 现实约束条件，体现人的主观判断，符合石油企业现阶段的实际情况。 这就需要从产量结构的纵向分解入手，也只有由此入手建立的规划模 型，才能满足上面的几点要求，并可能使石油企业在油田产量成本分配的 过程中发挥一定作用。 2 4 油田企业产量成本分配基本程序 产量成本分配即分配主体( 石油公司或分公司) 对分配客体( 分公司 或油藏经营管理责任主体) 进行产量、成本等指标的合理配置。合理性要 求，产量成本分配一方面应当最大限度的实现分配主体提高油气产量、降 低油气生产成本、获取经济最优等目标；另一方面应当充分考虑各分配客 体的客观实际，特别是油气生产能力和地质、地理条件，公平合理地进行 产量成本分配i l ”。 作为油藏经营管理的一项重要决策内容，产量成本分配具有油藏经营 管理系统决策的特征，是一项十分复杂的工作，应当遵从一定的程序，如 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油田企业产量成本分配相关理论 图3 1 所示。 确定分配目标 工 收集处理信息资料 上 i 选择预测方法，建立预测模型 上 l 评价预测模型，进行指标预测 0 建立分配模型进行求解 工 结果反馈与调整 图3 - 1 产量成本分配程序 ( 1 ) 确定分配目标 产量成本分配目标通常包括产量最大化、成本最小化以及利润最大化 等，在不同的环境条件下有着不同的目标，如油价较高的情况下，可选择 产量最大化作为目标；而油价较低时，可选择在完成产量要求的前提下成 本最小化作为目标；当然，在满足产量、成本约束前提下实现经济效益最 优是石油公司或分公司追求的首要目标，但油价的不确定性往往会限制这 一目标的预期。 ( 2 ) 收集处理信息资料 收集处理信息资料是产量成本分配的基础工作。收集的信息资料包括 公司发展规划，特别是产量、利润规划等；历年产量、成本、油价数据； 地质、技术、生产相关数据资料等。由于统计部门不同，同样的对象可能 有着不同的数据信息，这就需要对收集的信息资料进行科学处理、整理， 获得统一、真实、合理的数据信息。 ( 3 ) 选择预测方法，建立预测模型 预测是决策的前提和基础，选择的预测方法是否合适，建立的预测模 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油田企业产量成本分配相关理论 型是否准确，直接关系到产量成本分配的结果。目前，预测方法多达数百 种，应当按照预测目的和要求对预测方法进行优选，通常选择预测方法的 原则包括：一、适应性原则，每种预测方法有着不同的应用前提，应当结 合预测对象的特点选择预测方法；二、高精度原则，不同的预测方法得到 的预测结果和预测精度也不相同，一般来说，预测精度总是越高越好；三、 多方法预测原则，不同的预测方法有着不同的优缺点，反映的系统特征与 误差方面不同，通过不同预测方法的综合运用，有利于克服预测过程的系 统误差，提高预测可信度。选定预测方法后，以实际收集的资料、信息为 基础，建立相应的预测模型。 ( 4 ) 评价预测模型，利用预测模型进行预测 将预测模型得到的预测结果与实际情况进行对比，如果相符程度高， 说明预测模型精度高，误差小；反之精度低，误差大。有时，还需采用统 计检验的方法对模型进行检验，或者将原始样本分解为训练样本和验证样 本，通过训练样本建模，通过验证样本检验。只有通过检验且预测精度较 高的模型才可用以预测，否则就不能用其预测未来的情况。 ( 5 ) 建立产量成本分配模型并求解 将得到的预测结果代入产量成本分配模型中建立具体的产量成本分配 模型，并选择恰当的求解方法进行求解，寻求产量成本的最佳配置，同时 向分配主、客体提交产量成本分配报告。 ( 6 ) 结果反馈与调整 通常，并不是所有的因素都能量化在分配模型中，最终还需要决策者 决定是否采纳模型结果，必要时需对模型进行返回修正f 1 2 】。即使采纳实施 后，还需对现场情况进行及时跟踪，反馈、调整分配模型，重新计算分配 结果。 从产量成本分配程序可以看出，要想取得较好的分配结果，有三个关 键：一是收集信息资料并进行整理加工分析，这是分配的基础；二是选择 恰当的预测方法，建立合理的预测模型，对各单位油气生产能力、单位生 产成本等进行有效预测，这是分配的关键；三是建立科学的产量成本分配 模型，进行求解，这是分配的核心。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章油田企业产量成本分配相关理论 2 5 小结 本章中，我们了解了油田企业的生产经营特点，行业的特殊性决定了 上下层级之间存在着特殊的利益关系，如何在生产过程中实现利润最大化 的目标是我们关注的主要问题，这就要求油田企业在生产经营的过程中采 取产量成本分配的原则，使开发成本和预期产量根据各个油田区块的实际 情况分配到各采油队，实现资金有效利用得到油田开发的最大产出。在对 目前出现的产量成本分配各种方法进行详细分析的基础上，我们得出了油 田企业产量成本分配的基本程序，为下面产量成本分配的具体实施方案做 了理论上的铺垫。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章胜利油田产量成本分配决策指标预测 第3 章胜利油田产量成本分配决策指标预测 3 1 胜利油田简介 胜利油田是我国东部重要的石油工业基地，是全国第二大油田，地处 渤海之滨的黄河三角洲地带，这里地理位置优越，基础设施完善，交通、 通讯发达，在环渤海经济圈和黄河流域经济带中发挥着巨大作用。胜利油 田隶属于中国石化集团公司，2 0 0 0 年5 月其油气勘探开发主体部分重组改制 为中国石化胜利油田有限公司，存续部分为胜利石油管理局。其工作区域 主要分布在山东省的东营、滨州等8 个市地2 8 个县区境内，主体部分在东营 市境内。 胜利油田自1 9 6 1 年发现、1 9 6 4 年正式投入开发建设以来，至i j 2 0 0 0 年底， 共打探井5 3 0 9 ，先后找到6 9 个不同类型的油气田，累计探明石油地质储 4 0 4 5 2 5 亿吨，天然气地质储量3 5 6 6 亿立方米；从1 9 8 3 年开始，已实现连续 1 7 年新增探明石油地质储量保持在1 亿吨左右，累计生产原油7 1 9 亿吨，生 产天然气3 3 3 8 8 亿立方米，实现工业总产值2 8 2 7 4 9 4 4 多亿元。至u 2 0 0 0 年， 动用石油地质储量3 2 3 5 亿吨。有油井1 8 8 8 2 口，原油年生产能力2 6 0 2 万吨左 右。全油田平均综合含水为8 9 9 ，自然递减1 3 9 1 ，综合递减6 2 9 ，可 采储量的采油速度为2 6 8 ，剩余可采储量的采油速度为1 1 2 4 。现有气井 3 5 3 口，年生产能力近1 0 亿立方米；有注水井6 8 0 2 i ，累计注采比0 7 9 。 中国石化胜利油田有限公司案承胜利油田原有的雄厚物质基础和生产 管理、科学技术等方面的优势，严格按照公司法的规定规范运作，不断增 强竞争实力和盈利能力，逐步向决策科学、运作协调、管理严密的现代企 业迈进。2 0 0 0 年，胜利油田有限公司的利润总额在全国5 0 0 强工业企业中列 第六名。 但是胜利油田在资源、财务、科技水平、队伍结构等方面还存在着不 足，有待于进一步的发展，尤其是资源接替不足、油气生产成本偏高已严 重制约了企业的生存和发展。重组改制上市之后，胜利油田有限公司的产 业结构和资本结构得到了进一步优化。全球经济一体化和我国加入w t o 等 环境的变化会使对外竞争日趋激烈，对石油企业来说，资源基础和成本的 高低是决定竞争力大小的综合体现，是进一步提高石油企业的经济效益、 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章胜利油田产量成本分配决策指标预测 参与国际竞争的能力，保持企业持续稳定发展的根本所在。 3 2 决策指标的预测方法选择 油气产量预测有多种方法，主要包括经验法和模型法等。经验法是指 将已发生的历史数据运用数学方法找出相应的规律建立数学模型，预测将 要发生的油气生产情况，而无需搞清各种因素对油气产量的影响与机理， 如经验公式法、a r p s 递减曲线法、数理统计法、时间序列法、灰色预测法、 人工神经网络法与类比法等 1 3 】。模型法是找出影响油气产量的因素，建立 油层地质模型与油气开采过程模型，研究地下流体的渗流与垂直管流或水 平管流的规律，预测将要发生的油气生产情况，其必须搞清影响油气产量 主要因素间的关系和机理，如物质平衡法、水动力学方法、油藏数值模拟 等。由于模型法需要建立机理模型，油气产量预测时还需知道各影响因素 预测值，因此本文不采用模型法进行预测，而采用经验法进行预测。 3 3 产量指标预测方法 对产量指标的预测，我们选择了经验法中简单易求的回归预测模型、 较为常用的灰色模型以及具有智能性的人工神经网络模型进行预测。 3 3 1 回归预测 ( 1 ) 回归预测的基本步骤 回归预测即将时间视为自变量，产量为因变量，通过回归分析，获得 产量与时间之间的关系式： x f j ( 0 ， 进而应用该回归方程进行未来年度的预测。常用的回归预测包括线性 回归、二次回归、指数回归等。下面以线性回归为例，说明回归预测的基 本步骤。 步骤l ：线性回归。设有一时间序列( ( 1 ，期) ，( 2 ，耽) ，( ，而) ， ( ，斟) ，其中，表示第f 年，* 表示第t 年的原油产量或单位操作成本，将所 有样本代入最小二乘估计方程式，得到参数a 、6 的最小二乘估计口和b 。 1 6 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章胜利油田产量成本分配决策指标预测 1 钙一析置 1 6 = 旦矿一 1f 2 一盯2 fr 1 1 忙= i - b i ，= t i n 墨= n 其中， 厶一t = l ，智。 ( 3 - 1 ) 将a 和6 代入回归方程式 i = a + b l f ：墨 跷( n 一2 ) 其中，晶= ( 毫一i ) 2 ，s 毳= ( 一量) 2 。 给定显著水平，若p r ( 1 ，n - 2 ) ，其中r ( 1 ，n - 2 ) 可由f 分布表查出，则 就是将未来年度t o ，栌 ，+ 1 ，卜2 ，代入回归方程，得到毛。区间预测 瓯嘞芦f 茹 f 劳 其中t w 2 可由t 分布表查出。 1 7 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章胜利油田产量成本分配决策指标预测 表3 - 1 东辛采油厂原油产量历年数据 1年度2 0 0 0 2 0 0 12 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 5 i产量2 9 3 7 2 3 0 0 o l 2 9 6 7 l2 9 4 72 7 4 0 32 6 1 2 4 应用线性回归得到回归方程：量，= - - 6 9 2 t + 3 1 0 9 7 。f 检验值- - 9 3 2 f 0 0 5 ( 1 ，1 8 ) = 4 4 1 ，可见该回归方程显著，可用于进行预测，代入，= 6 ，得到 2 0 0 6 年东辛采油厂原油产量预测值为2 6 2 5 万吨，置信度为9 5 的预测区 间为( 2 2 1 2 3 ，3 0 3 7 7 ) 。 3 3 2 灰色预测 ( 1 ) 灰色预测的原理与步骤 灰色预测是指基于灰色系统理论的预测模型。灰色系统理论是1 9 8 2 年 由我国著名学者邓聚龙教授创立的“以部分信息已知，部分信息未知的小 样本、贫信息”不确定系统为研究对象的一门系统学科，主要通过“部分” 已知信息的生成、开发，提取有价值的信息，实现对系统运行行为、演化 规律的正确描述和有效监控，灰色系统即指只能获得部分信息而难以获取 全部信息的系鲥1 4 1 。由于灰色系统建模所需信息少，建模精度相对较高， 在预测、决策、控制和优化等领域都取得了极为广泛的应用。 g m ( i ，1 ) 模型是应用灰色系统理论进行预测的基本模型【1 5 】，是指对具 有灰指数律的灰色系统单序列建立的一阶线性微分方程模型，其时间响应 函数为一指数函数。通常，系统的某行为特征量观测值未必具有灰指数律， 这就需要通过某种途径生成g m ( 1 ，1 ) 模型，常用的方法有累加生成建模法、 逐步优化直接建模法、级比建模法、累减比建模法等，其中尤以累加生成 建模法最为常用，这是由于正离散序列进行足够多次的累加生成，总可以 得到一个具有指数规律的生成函数。下面以一次累加生成建模为例说明应 用灰色系统理论进行建模预测的方法步骤。 步骤1 ：累加生成数列。设有一时间序列一o ) = ( 1 ) ，o ( 2 ) ，o ( d ) 。 作一次累加生成，得到1 - a g o 数列：一1 ) = 一1 ( 1 ) ，1 ( 2 ) ，1 ( 叼 。 其中， 工( 1 o ) = y z ( o ( 女) 。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章胜利油田产量成本分配决策指标预测 步骤2 ：建立时间驱动函数对累加生成的数列曩”( r ) 建立如下白化形 式的方程 学耐”( f ) = “。 其中，a 、“为模型系数，可由最小二乘法求得 a 扑矿博y ， b = 一三酽( 1 ) “。( 2 ) ) 一三( 2 ) 科) ( 3 ) ) ； ( 一1 ) 硝 l 铲【工i ( 0 ) ( 2 ) ，z l ( o ) ( 3 ) ，x l ( o ) 】7 。 得到灰参数口、“后，将其代入时间驱动函数 i ( 1 o + 1 ) ：( 工( o ( 1 ) 一兰) p 一+ 兰， 口口 得到所需的g m ( 1 ，1 ) 预测模型。 步骤3 ：还原累加生成数列。通过时间驱动函数得到的文( 1 是各期累加 值的预测，并非对各期发生值的预测，对其作累减还原，得到所需数列宕“， 公式如下： 量o o + 1 ) = 圣1 ( r + 1 ) 一1 ( ，) 。 步骤4 ：模型检验。灰色数列预测后，应对模型及其预测效果进行必要 的检验，以判断精度是否合乎要求，若精度不符合要求，还需采取残差修 正等其他方法对模型进行修正。模型检验的方法通常有残差检验、后验差 检验、关联度检验与级比偏差( 指数律差异值) 检验等，其中最为常用的 是残差检验和后验差检验。 残差检验是一种逐点检验方法，通过相对误差、平均相对误差与精 度进行模型检验，定义残差一( ，) 、相关误差p ( f ) 、平均相对误差e ( a v g ) 与精 1 9 中国石油大学( 华东) 硕士论文 第3 章胜利油田产量成本分配决策指标预测 度矿如下： 占o ( ，) = 工o o ) 一聋o ( ，) e ( t ) = f o ( f ) x o ( r )