指标标准化方法在气藏开发效果评价体系中的应用

曾 敏 郝 煦 庄小菊 胡 南 刘媛媛

中国石油天然气集团公司天然气成藏与开发重点实验室

0 引言

近年来，针对碳酸盐岩气藏进入开发中后期，受水侵、低渗等因素影响，气藏开发效果差异明显等问题，逐步形成了气藏开发效果评价体系。从体系发展历程来看，早在1998年，原四川石油管理局率先从气藏分类、技术指标、经济指标优化和体系建立、目标分级等方面入手，针对四川碳酸盐岩气田初步建立了一套气藏评估体系，2003年在气藏开发技术指标变化规律分析的基础上，以四川不同类型气藏的开发经验和开采效果为依据，对各类气藏各个开发技术经济指标的分级的量化指标进行了分析和讨论，最终确定了六大类气藏的分级量化综合指标[1]。随着评价体系的推广和应用，相继在2015年、2016年逐步形成较为全面的评价体系，实现了气田上产、稳产、递减全生命周期各阶段的开发效果评价[1-4]。然而，体系的评价方法及评价思路是否科学合理，是否客观有效，乃为主要一环节。经过研究发现，目前体系的评价方法普遍运用综合评分法，该方法存在评价指标、评价尺度差异性大，某些指标受主观因素影响大等诸多问题[5-7]。如何更加直观、有效、科学地评价气藏开发效果？ 是亟待解决的一个难题。因此，基于综合评分法评价思路，通过大量文献调研，开展气藏评价指标对标研究，引入气藏开发效果评价体系指标标准化方法。

1 综合评分法

综合评分法根据指标值属于某个等级区间，将指标真实值转化为指标得分，继而结合指标权重计算所有指标总得分，根据评价结果相对应的质量等级做出相应评价结果[8-9]。计算公式如下：

式中Y表示指标总得分；Xi表示指标得分；Ki表示指标权重。

综合评分法方法简单，应用较广泛，但存在两个方面的缺陷：一是评价结果是否客观，评分严重依赖指标和评价结果的等级划分，对于根据专家主观判断所赋权的指标，存在受主观因素影响较大，缺少科学、合理性的缺陷；二是评分结果是否完整、准确，该方法在数据处理过程中，将实际值直接转换为某一得分，数据值是离散的，将丢失一些信息，数据的完整度不能充分保证[10-11]。

2 指标标准化方法

鉴于综合评分存在的诸多缺陷，引入了指标标准化方法，该方法是在综合评分法基础上，对评价指标得分参数进行了改进，将评价指标标准化[12-13]。即对式（1）中评价指标得分参数进行改进，将参数改进后得到各项评价指标标准化取值，继而根据指标权重计算总得分，确定评价等级。计算公式如下：

式中Ds表示指标总得分；Ni表示指标标准化取值；Ki表示指标权重。

指标标准化方法的引入使得评价过程中无需再划分指标等级，操作简单，不仅消除了主观划分指标和评价等级带来的主观影响，同时也避免了常规离散数据在数据转换过程中造成的信息丢失现象。

指标标准化方法的思路是，将不同量纲的评价指标，通过数学相关式适当变换，转化为无量纲的标准化指标[12-13]。

为了科学、合理地统一评价尺度，根据指标反映的相关性，将指标分为正向型、逆向型、极值型三类：①正向型。指标数值与开发效果成正相关关系。②逆向型。指标数值与开发效果成负相关关系。③极值型。指标数值在某一区间内为最优[14-16]。该三类型指标标准化处理方法如下所述。

2.1 正向型指标

正向型指标值越大反映气藏开发效果越好，该类指标一般为：可采储量丰度、渗透性、储量动用程度、稳产期末采出程度、采收率、治水效果[17]。

标准化公式为：

式中Xi表示指标原始值 ；Xmax表示Xi中最大值。

2.2 逆向型指标

逆向型指标值越小反映气藏开发效果越好，该类指标一般为：储量偏差率、稳产期末累产偏差率、水侵活跃程度[18]。

标准化公式为：

式中Xi表示指标原始值 ；Xmin表示Xi中最小值。

水稻是黑龙江垦区主要栽培作物之一，它具有高产、稳产、高效益等特点。但是北方寒地水稻无霜期短、收获季节晚，且秋季气温低、水份蒸发量小、机械收获困难。同时，由于籽粒和茎秆含水率高(籽粒的含水率为20%～25%，茎秆含水率为33%～75%)，采用联合收获脱谷损失率和夹带损失率比较高[1]。因此，依据北方寒地水稻收获季节短的特点，合理选择最适宜的收获方式和收获机械，实现最佳的综合经济效益有着十分重要的意义。

2.3 极值型指标

极值型指标值越趋于某一规定值反映气藏开发效果越好，该类指标一般为：稳产期采速。

标准化公式为：

式中Xi表示指标原始值 ；X0表示Xi中边界值。

3 实例评价

通过选取整装型中高渗活跃水侵气藏[19-22]稳产阶段为评价对象，评价指标分为技术指标（储量动用率、采气速度、阶段采出程度、地面工程建设规模生产负荷率）和管理指标（动态监测完成率、老井措施有效率、气井综合生产时率、操作成本控制率）。综合评分法评价明细见表1。

分别采用综合评分法和指标标准化方法对典型气藏进行评价，评价结果见表2、3。指标标准化方法不仅评价结果与实际生产结果相吻合，而且较综合评分法还存在以下几个方面的优势。

表1 中高渗活跃水侵气藏（稳产期）综合评分法评价明细表

表2 典型气藏（稳产期）综合评分法评价开发效果统计表

1）指标评价得分客观化

表1中，综合评分法根据指标值属于某个等级区间，将指标真实值转化为指标得分，继而计算所有指标总得分，根据评价结果相对应的质量等级做出相应评价结果。其中指标等级区间的界定是通过相关管理办法及标准、类比法、敏感性分析法 、统计分析法等方法，但是仍然存在一定的人为因素。

而指标标准化方法，无需对评价指标划分等级，直接将各指标标准化处理。从而确保了评价结果的客观性。

表3 典型气藏（稳产期）指标标准化方法评价开发效果统计表

2）评价指标数据完整化

综合评分法各评价指标等级区间存在一定的干扰性，取值区间过于宽泛，在各指标数据处理过程中容易造成数据发生离散，易于丢失。而对于该取值区间如何界定目前还有没有一个合理的确定方法。

比如表1中，开发效果好的记为1.0分，开发效果一般的记为0.8分，开发效果差的记为0.6分，再通过各项指标加权计算，分值超过0.9为开发效果好，分值在0.7～0.9之间为开发效果中，分值低于0.7则视为开发效果差。受等级区间影响，采用综合评分法来评价万顺场石炭系和沙坪场石炭系两个气藏开发效果，评价结果均划分开发效果中等；但是，通过指标标准化方法评价得出万顺场石炭系气藏明显优于沙坪场石炭系气藏的开发效果。这样使得评价结果更加定量化。

3）评价手段高效化

对于综合评分法各指标评分取值必须根据指标等级区间而定。如表4，这样大大降低了工作效率。而指标标准化方法完全可以通过Excel完成，评价手段高效化。

因此，指标标准化方法能够快速地评价气藏开发效果并作出相应的评分排序，与综合评分方法对比，更为客观、合理。

表4 综合评分法评价平落坝须家河气藏稳产阶段开发效果表

4 结论

1）基于综合评分存在的诸多缺陷，引入指标标准化方法。该方法是在综合评分法基础上，对评价指标得分参数进行改进，将评价指标标准化，继而根据指标权重计算总得分，确定评价等级。指标标准化方法不仅克服了综合评分法的主观因素和数据离散性，而且简单、省时且易操作。

2）通过对比分析综合评分法及指标标准化方法评价典型气藏开发效果。发现指标标准化方法评价结果更为客观可靠。不仅实现了得分制的综合评价结果，而且让决策者能够科学、直观快速的评价气藏开发效果，为气藏合理、有效开发提供指导。