丛式井平台位置优选评价研究与应用

王 赞，王晓琪，陈立强，吴占民，徐培钧

(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300450)

丛式井组是井口集中在一个有限范围内的众多口油气井，具有节约井场面积或平台规模、提升油气井管理效率与质量、减少集输流程、利于安全环保等优点，在陆地与海上油气资源开发中应用广泛，其中钻井平台位置优选是油田开发前期的重要决策内容，也是降低丛式井钻井投资与作业风险、提高油田勘探开发效益的关键前提。关于平台位置优选问题，相关学者进行了深入研究，取得了一定的成果，闫铁等[1]通过建立不相交水平位移最小距离法计算模型进行井口和靶点的优选及分配；李滨等[2]建立了以钻井时间和费用为标准的海上油田丛式井平台位置优化方法；李文飞等[3]建立最小控制靶点位移之和或最小井眼长度之和或最小钻井成本之和为指标的钻井平台位置优选数学模型；史玉才等[4]建立了以最小靶点水平位移平方和为指标的钻井平台位置优选数学模型；和鹏飞等[5]、万圣良等[6]利用Landmark或DecisionSpace软件，综合考虑总进尺数和作业难度优选平台位置。通过对前期研究成果分析发现，以总水平位移之和、总井深或整体钻井难度等作为评价指标进行研究时，凭借研究人员的经验对评价指标进行定性分析与综合评价，没有形成科学的定量分析方法与手段，因此，笔者基于熵权法构建平台位置优选模型，完全依据各项评价指标的数据差异程度计算权重，最终根据得分优选平台位置。

1 平台位置优选原则

平台位置需以提高油田综合效益为目标，在满足油藏开发方案和油气集输的前提下，有利于提高工程建设速度，降低钻井整体作业难度及风险，因此平台位置优选需综合考虑油田的地质特征、油藏条件、地理地形条件、构造特征、靶点深度、开发与油气井管理、自然环境、钻井工艺及配套技术、环境保护、成本控制等因素，还应考虑单井的工程风险及以下情况[7，18-19]：

(1)尽可能考虑潜力区并兼顾周边油田开发。

(2)避开易发生复杂地质灾害的区域与国内外法律法规限制区域，比如海上平台位置需避开古河道、断层、浅层气、航道、海洋管道、管线、航运设施、军事禁区、保护区、水下设施等区域。

(3)充分利用周边条件或依托周边已有工程设施，如陆地上尽量减少井场修路及地面平整等钻前施工作业，海上尽量依托周边海管及附近可利用的生产设施。

(2)数据归一化处理和异质指标同质化。由于各项指标的计量单位并不统一，如井深的单位为m，方位的单位为度(°)，因此需把指标的绝对值转化为相对值。另外，矩阵中负向指标数值越小对方案越有利，指向用1表示，采用式(2)进行数据标准化处理，且标准化处理后的数据需大于0且小于1。

液压脉冲式储油罐(HIS)是一种高效的解决方案。HIS是一个专用的储油罐，带有电子机械式锁紧装置。它的作用是瞬间为换挡元件提供可传输的压力。利用HIS可以将起步响应时间控制在350ms以内(比松开刹车踩到油门的时间还要短)，做到无缝对接(图4)。

2 熵权法评价模型

根据信息论基本原理，熵是系统无序程度的度量，若某项评价指标值相差较大时，熵值较小，该指标提供的有效信息量较大，权重也较大；反之权重较小，特别是当某项指标值完全相同时，熵值最大，说明该指标为无效信息，不能作为评价指标[8-11]。熵权法主要是根据各评价指标传递给决策者的信息内容的充分度和质量来确定权重，消除德尔菲法、专家评分法、层次分析法等人为主观因素的影响，从而确保权重与评判结果的可靠性与合理性，在多个领域均有应用[12-17]。

基于以上信息熵认识，结合平台位置优选原则，制定总进尺等评价指标，并按下述计算步骤编写Matlab程序，计算各指标的权重与综合得分。

通过对该油田已钻井情况进行分析论证，由于8口井(除了A1井)靶点在航运区边界东南侧，因此平台位置仅从靶点区域西北方向进行粗选。在A8井与 A4井靶点延长线所包络区域内划分12个(4×3)网格，网格间距500 m×500 m，网格中心位置为平台位置，如图1所示，利用Landmark软件进行不同平台位置的10口井轨道设计，结果如表1所示。通过分析可以看出，虽然平台位置1～6、7、9、10无扭方位或扭方位的井数较少，但是总进尺较多且最大井深较深，因此不予考虑；平台位置12虽然总进尺较少，但是深层扭方位度数大于100°的井共有3口，扭方位50～90°的井有4口，现场作业风险高，不予考虑；平台位置8与平台位置 11相比，进尺仅减少233 m，但是深层扭方位度数大于50°的井数增加3口，现场施工难度大，因此通过综合分析对比，平台位置11为粗选结果。

闻一多讲初唐诗鞭辟入里，《类书与诗》和《宫体诗的自赎》理清了唐诗的构成程序和发展阶段。“先生讲唐诗还有一个特点，就是最重视一批走在时代前面的开新作家，像对初唐四杰、张若虚、陈子昂、孟浩然等人的诗，都大讲特讲，津津乐道，赞扬他们为盛唐诗歌扫清道路、开新局面的不朽功绩。”［11］7

(1)

(4)尽可能减少或避免绕障和中靶前的轨迹调整作业。

海外项目施工所需要的各项资源匮乏，尤其是高素质的劳动力资源。海外工程所在国大多数是一些欠发达的国家，工业基础薄弱，环境恶劣，资源匮乏，民众受教育水平低，属地化员工素质较低。例如：在笔者所参与的马来西亚RAPID 炼厂建设项目中，技术工种都是以中国工人为主，辅以部分属地工人配合。大量雇佣当地工人辅助施工虽然能在很大程度上缓解项目的劳动力需求，并且满足当地的劳工保护政策，但是属地工人的劳动习惯、与中国工人的交流障碍也给安全管理带来了很大困难。

(2)

(3)计算第j项指标下第i个方案占该指标的比重：

(3)

(4)计算各指标的信息熵：

(4)

5.微量元素：对于高职院校的学生来说，身体趋于成熟期，要保证钙、铁、锌、碘的摄入；并且要控制食盐的摄入，每天不超过6g。同时要保证蔬菜、水果的摄入，以便补充充足的维生素和膳食纤维。

dj=1-ej

(5)

其中：j=1，2，3，…，n。

(6)根据熵冗余度计算各项指标权重：

(6)

其中：j=1，2，3，…，n。

打破封闭性，可以从法官惩戒机制的创新开始。尽管“生产生活方式对于法律形式和内容在很大程度上的决定性作用”［7］、单纯的制度移植很可能会产生“橘生淮北则为枳”的窘境，但是将惩戒程序的启动、惩戒结果的决定与被惩戒对象所在系统相分离应当是法官管理发展的方向。

(7)根据指标权重计算各方案的综合得分：

(7)

其中：i=1，2，3，…，m。

(5)基于目前钻井设备能力和工艺技术水平，单井的最大水平位移和井深在可接受范围内，尽量减少三维定向井和大位移井，从而降低定向施工和井眼轨迹控制难度。

3 平台位置优选流程

以钻井总进尺较少与整体钻井难度较低为目标，采用粗选法和细选法相结合的方式优选平台位置[18-19]。首先对丛式井最外围的井位延长线所包络的区域内均匀划分网格，网格中心为初选的各个平台位置，利用Landmark软件进行丛式井轨道设计，通过熵权法对比分析各个平台位置的丛式井总进尺和作业难度，根据得分粗选平台位置；然后以粗选选出的平台位置为中心，进一步均匀细分网格，精细多个平台位置，再次利用Landmark软件进行丛式井轨道设计，通过熵权法分析对比各个平台位置的丛式井总进尺和作业难度，根据得分最终优选平台位置。

4 平台位置优选应用实例

以渤海某油田为例，开发层位为沙河街，新建1个平台，钻10口丛式井。综合分析双靶点位置关系发现探井井斜较小，但是A1～A9井均是井斜大于75°的大斜度井且井深较深，作业难度较大且风险较高，因此需对新建平台位置进行精细化分析。

4.1 定性分析评价

(1)构建评价指标矩阵。由于在不同的平台位置设计轨道时，通常考虑相同的造斜点与全角变化率，因此造斜点与全角变化率不作为评价指标。设计平台位置共m个，评价指标为n个，评价指标矩阵为X=(xij)m×n，xij为第i个平台位置的第j个指标的数值。

从知识背景和工作内容可以看出，青年编纂的工作除了具有服务性以外，还具有研究性和学术性。因此，编纂的任职经历也成为了这些青年职员治学道路上的重要环节。具体而言，青年编纂的治学呈现出三个特点。

表1 粗选平台位置轨迹数据表Table 1 Approximate selection data of platform location

图1 粗选平台位置图Fig.1 Approximate selection diagram of platform location

以平台位置11为中心均匀细分8个网格，网格间距250 m×250 m，如图2所示。再次利用Landmark软件进行不同平台位置的10口井轨道设计，结果如表2所示。通过分析可以看出，虽然平台位置13、15、17、18扭方位井数较少(2～6口)，但是总进尺较多且最大井深较深，因此不予考虑；虽然平台位置16、19总进尺相对较少，但是深层扭方位井数较多(7～8口)，现场施工难度大，不予考虑；平台位置 14 与平台位置20相比，扭方位井数少，最大水平位移小，最大井深小与总进尺小，综合分析平台位置14能兼顾井眼轨道总进尺较短与施工难度较低的要求，因此推荐平台位置14为最优平台位置。

(1)矿石有回收价值的元素是金，可综合利用钨。主要金矿物为自然金和碲金矿，载金矿物主要是黄铁矿，钨矿物主要为白钨矿和少量黑钨矿，黄铜矿、方铅矿、磁黄铁矿和斑铜矿等硫化物矿物含量也都较低，综合利用价值不大。

(5)计算熵冗余度：

表2 细选平台位置轨迹数据表Table 2 Detailed selection data of platform location

图2 细选平台位置图Fig.2 Detailed selection diagram of platform location

4.2 熵权法评价

根据平台位置优选原则，以总进尺较少与作业难度较低为优化思路，结合该油田丛式井轨道情况，将评价指标划分为扭方位50～90°的井数、扭方位50～90°的平均度数、扭方位大于90°的井数、扭方位大于90°的平均度数、最大井深与总进尺等6项指标。

根据表1的轨道数据，由于平台位置1～6、7、9、10总进尺较多且最大井深较深，因此仅评价平台位置8、11与12，采用熵权法进行粗选平台位置评价，结果如表3所示。

表3 熵权法粗选平台位置数据表Table 3 Data table of approximate selection platform location based on entropy weight method

基于各项评价指标的数据差异程度计算权重w=(0.18，0.24，0.13，0.13，0.14，0.18)，计算各平台位置8、11与12的综合得分依次为45.17、55.21、50.50，因此粗选结果平台位置11为优。同理结合表2的轨迹数据，由于平台位置13总进尺较多，不予考虑，另外，平台位置17与18无评价指标扭方位50～90°的数据，不予考虑，因此仅评价平台位置14、15、16、19与20，采用熵权法进行细选平台位置评价，结果如表4所示。计算权重w=(0.17，0.23，0.13，0.16，0.17，0.14)，计算平台位置14、15、16、19与20的综合得分依次为80.12、62.61、50.42、52.80、42.72，因此，平台位置14为最优平台位置，熵权法优选结果与定性分析评价结果一致，表明该评价模型切实可行。

表4 熵权法细选平台位置数据表Table 4 Data table of detailed selection platform location based on entropy weight method

5 结论

丛式井平台位置优选是油田开发前期的重要决策内容与降低钻井投资的关键前提。基于信息论基本原理，对丛式井平台位置优选原则、评价模型与优选流程进行分析与研究，主要结论如下：

(1)丛式井平台位置应在避开易发生复杂地质灾害的区域与国内外法律法规限制区域的前提下，以钻井总进尺较少与整体钻井难度较低为目标，采用粗选法和细选法相结合的方式进行优选。

但是这些研究都无法很好的代表中国的情况，虽然在中国也有着上述所说的不同阶层之间的壁垒和同一阶层内的认同，但是中国还有一些比较特殊的现象值得我们关注，流动人口就是其中一例。

(2)通过熵权法构建平台位置优选模型，根据各项评价指标的数据差异程度计算权重与方案得分，排除了定性分析评价易受研究人员主观经验因素的影响，实现对影响平台位置选择因素的综合分析与定量评价。

(3)根据渤海油田某丛式井轨道情况，运用熵权法评价模型优选出的平台位置与定性分析评价的结论一致，实例分析表明该模型切实可行，从而为平台位置优选提供了新的指导思路与方法。