油田射孔排炮新方法的应用

赵赫展（沈阳第四橡胶（厂）有限公司,沈阳 110027）



油田射孔排炮新方法的应用

赵赫展
（沈阳第四橡胶（厂）有限公司,沈阳 110027）

摘 要：在油田射孔排炮中，当油田深度较深，地层数据较复杂时，对油田射孔的排序进行优化，可以降低工作人员的工作压力，减少枪支弹药的浪费，提高油田的产量。全文将基于回溯的蚁群算法用于油田射孔枪支的排序。

关键词：蚁群算法；回溯法；射孔枪；排炮；优化

0 引言

目前国内外石油射孔的输送主要是通过油管和电缆两种方法进行施工。油管输送射孔是国外从20世纪70年代发展起来的一种射孔施工方法，20世纪80年代逐渐才完善起来的一种常用射孔方法。所有的基本原理是将井射孔枪射孔系列,从管柱的最后努力形成一个连锁管柱,加载相应的水库枪,到好位置和穿孔。这种射孔方法主要用在一些井段较长或者是地层层段较多的场合。现在的油层一般不会说是像以前一样是大范围的，都存在油层跟地层的交替出现。射孔枪之间是通过接头相连接的，而且接头处不能装弹药，如果是油层（产层）与接头相对应的话，必然会造成弹药的浪费以及产层射开空数的减少，油的产量必然会下降。因此油层对应的接头数最少是油管输送式射孔排炮需要解决的问题。

油管输送式射孔排炮优化的问题，就是要找到各种不同长度的射孔枪之间的一种最优排列，然后排炮，下井，放炮[1]。当射孔井段长、射孔枪系列多、地层结构复杂时，如超厚层、超薄层、射夹多层等复杂地层结构，人类是无法完成最优解决方案的设计，利用计算机计算方法是暴力组合爆炸问题，因此需要对算法进行优化。本文建立了油管输送射孔问题的优化模型，本文应用后面的蚁群算法进行了深入的讨论来解决这个问题。

蚁群算法（Ant Colony Algorithm ,ACA）是一种源于生物世界的一种仿生学随机搜索算法，最早是由意大利的学者,M Dorigo V 等人在20世纪90年代从真实的蚂蚁群体的觅食机制中得到启发而提出的。

1 油田射孔排炮的数学模型

油田射孔排炮分为油管输送式的和电缆输送式的排炮。电缆输送式射孔的射孔方式是采用电缆输送射孔枪到地下进行定位并射孔，电缆每次只输送一根射孔枪，因此在射孔枪之间并没有接头。电缆输送式射孔的优化目标应该是，所有射孔枪的总枪长最小[2]。目标函数为射孔枪总长度最小，数学表达式为

其中，f表示的是目标函数，lij表示第i根枪位置上选择的枪型j的枪长，m表示的是枪型的总数，n表示一口井中要用到的所有的射孔枪的总数。约束条件是：每一个射孔枪的枪尾深度都不能超过油顶值。在满枪的情况下要选择次长枪。枪尾的位置应该不在油层中（满枪除外）。而油管输送射孔枪到地下是串接的射孔枪，射孔枪之间是用接头连接，相互连接的射孔枪同时点爆。油管输送式射孔的优化目标是与油层相对应的接头总长最小。目标函数：

约束条件：

其中，i表示所排列的枪的序号， j 表示枪的型号个数，n 表示总枪数，m 表示枪的型号总数，Lij表示在搜索中第 i 根使用型枪 j 的枪长，oillength 表示整个油层总厚度，为常数表示第 i 根使用型枪 j 的接头长度，Xij是个变量，如果枪型j在第i根枪调度的位置就取1，否则为0.

对于油田射孔排炮规划模型的求解方法很多，当油田深度过大，会导致枪的个数大大增加，对于枪串的排列顺序全排列的情况有n！种，因此，当n个数较多的时候会导致计算量大大增加，出现数据爆炸的情况。所以算法很重要。

2 基于回溯的蚁群算法

算法描述。

回溯蚁群算法是在蚁群算法上的一个改进，它用到了嵌套分割中的概念。

3 算法仿真

文章中回溯算法与蚁群算法中用的是同一组数据，为的是更好的看出哪种算法的效率更高。文中给出来多组实验数据对算法的计算时间进行测试，测试结果如表1所示。

表1

从表1中可以看出，当油层厚度比较小时，数据较简单时，使用回溯法的效率要高于蚁群算法，但是当油层厚度增加时，数据较复杂时，蚁群算法的计算时间明显要快于回溯法。寻找最优解时，会将所有解搜索。蚁群算法是一种智能优化算法，能够利用启发信息，各个蚂蚁之间的信息反馈及挥发因子的协调找到问题的最优解。

文中的算法既用到了回溯的遍历又用到了蚁群的寻优。是比较先进的实用的算法。

4 结论

文章中通过对油田射孔排炮优化问题进行分析，以及回溯蚁群算法的描述，建立了油田射孔排炮优化模型，提出了油田射孔排炮优化改进方案，提高了效率，节约了成本。

参考文献：

[1]王辉,李国家.基于Hausdorff距离的测井曲线尖峰深度校正.计算机系统应用[J].2012,21(09).

[2]孙丽丹，王爱华，阎树汶，常峰．利用测井资料预测射孔穿透深度[J].测井技术,2004(06):196-198.

作者简介：赵赫展（1989-），男，辽宁铁岭人，研究方向：机械。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.050