油田射孔排炮新方法的應(yīng)用

趙赫展（沈陽第四橡膠（廠）有限公司,沈陽 110027）

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油田射孔排炮新方法的應(yīng)用

趙赫展
（沈陽第四橡膠（廠）有限公司,沈陽 110027）

摘 要：在油田射孔排炮中，當油田深度較深，地層數(shù)據(jù)較復(fù)雜時，對油田射孔的排序進行優(yōu)化，可以降低工作人員的工作壓力，減少槍支彈藥的浪費，提高油田的產(chǎn)量。全文將基于回溯的蟻群算法用于油田射孔槍支的排序。

關(guān)鍵詞：蟻群算法；回溯法；射孔槍；排炮；優(yōu)化

0 引言

目前國內(nèi)外石油射孔的輸送主要是通過油管和電纜兩種方法進行施工。油管輸送射孔是國外從20世紀70年代發(fā)展起來的一種射孔施工方法，20世紀80年代逐漸才完善起來的一種常用射孔方法。所有的基本原理是將井射孔槍射孔系列,從管柱的最后努力形成一個連鎖管柱,加載相應(yīng)的水庫槍,到好位置和穿孔。這種射孔方法主要用在一些井段較長或者是地層層段較多的場合?，F(xiàn)在的油層一般不會說是像以前一樣是大范圍的，都存在油層跟地層的交替出現(xiàn)。射孔槍之間是通過接頭相連接的，而且接頭處不能裝彈藥，如果是油層（產(chǎn)層）與接頭相對應(yīng)的話，必然會造成彈藥的浪費以及產(chǎn)層射開空數(shù)的減少，油的產(chǎn)量必然會下降。因此油層對應(yīng)的接頭數(shù)最少是油管輸送式射孔排炮需要解決的問題。

油管輸送式射孔排炮優(yōu)化的問題，就是要找到各種不同長度的射孔槍之間的一種最優(yōu)排列，然后排炮，下井，放炮[1]。當射孔井段長、射孔槍系列多、地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜時，如超厚層、超薄層、射夾多層等復(fù)雜地層結(jié)構(gòu)，人類是無法完成最優(yōu)解決方案的設(shè)計，利用計算機計算方法是暴力組合爆炸問題，因此需要對算法進行優(yōu)化。本文建立了油管輸送射孔問題的優(yōu)化模型，本文應(yīng)用后面的蟻群算法進行了深入的討論來解決這個問題。

蟻群算法（Ant Colony Algorithm ,ACA）是一種源于生物世界的一種仿生學隨機搜索算法，最早是由意大利的學者,M Dorigo V 等人在20世紀90年代從真實的螞蟻群體的覓食機制中得到啟發(fā)而提出的。

1 油田射孔排炮的數(shù)學模型

油田射孔排炮分為油管輸送式的和電纜輸送式的排炮。電纜輸送式射孔的射孔方式是采用電纜輸送射孔槍到地下進行定位并射孔，電纜每次只輸送一根射孔槍，因此在射孔槍之間并沒有接頭。電纜輸送式射孔的優(yōu)化目標應(yīng)該是，所有射孔槍的總槍長最小[2]。目標函數(shù)為射孔槍總長度最小，數(shù)學表達式為

其中，f表示的是目標函數(shù)，lij表示第i根槍位置上選擇的槍型j的槍長，m表示的是槍型的總數(shù)，n表示一口井中要用到的所有的射孔槍的總數(shù)。約束條件是：每一個射孔槍的槍尾深度都不能超過油頂值。在滿槍的情況下要選擇次長槍。槍尾的位置應(yīng)該不在油層中（滿槍除外）。而油管輸送射孔槍到地下是串接的射孔槍，射孔槍之間是用接頭連接，相互連接的射孔槍同時點爆。油管輸送式射孔的優(yōu)化目標是與油層相對應(yīng)的接頭總長最小。目標函數(shù)：

約束條件：

其中，i表示所排列的槍的序號， j 表示槍的型號個數(shù)，n 表示總槍數(shù)，m 表示槍的型號總數(shù)，Lij表示在搜索中第 i 根使用型槍 j 的槍長，oillength 表示整個油層總厚度，為常數(shù)表示第 i 根使用型槍 j 的接頭長度，Xij是個變量，如果槍型j在第i根槍調(diào)度的位置就取1，否則為0.

對于油田射孔排炮規(guī)劃模型的求解方法很多，當油田深度過大，會導(dǎo)致槍的個數(shù)大大增加，對于槍串的排列順序全排列的情況有n！種，因此，當n個數(shù)較多的時候會導(dǎo)致計算量大大增加，出現(xiàn)數(shù)據(jù)爆炸的情況。所以算法很重要。

2 基于回溯的蟻群算法

算法描述。

回溯蟻群算法是在蟻群算法上的一個改進，它用到了嵌套分割中的概念。

3 算法仿真

文章中回溯算法與蟻群算法中用的是同一組數(shù)據(jù)，為的是更好的看出哪種算法的效率更高。文中給出來多組實驗數(shù)據(jù)對算法的計算時間進行測試，測試結(jié)果如表1所示。

表1

從表1中可以看出，當油層厚度比較小時，數(shù)據(jù)較簡單時，使用回溯法的效率要高于蟻群算法，但是當油層厚度增加時，數(shù)據(jù)較復(fù)雜時，蟻群算法的計算時間明顯要快于回溯法。尋找最優(yōu)解時，會將所有解搜索。蟻群算法是一種智能優(yōu)化算法，能夠利用啟發(fā)信息，各個螞蟻之間的信息反饋及揮發(fā)因子的協(xié)調(diào)找到問題的最優(yōu)解。

文中的算法既用到了回溯的遍歷又用到了蟻群的尋優(yōu)。是比較先進的實用的算法。

4 結(jié)論

文章中通過對油田射孔排炮優(yōu)化問題進行分析，以及回溯蟻群算法的描述，建立了油田射孔排炮優(yōu)化模型，提出了油田射孔排炮優(yōu)化改進方案，提高了效率，節(jié)約了成本。

參考文獻：

[1]王輝,李國家.基于Hausdorff距離的測井曲線尖峰深度校正.計算機系統(tǒng)應(yīng)用[J].2012,21(09).

[2]孫麗丹，王愛華，閻樹汶，常峰．利用測井資料預(yù)測射孔穿透深度[J].測井技術(shù),2004(06):196-198.

作者簡介：趙赫展（1989-），男，遼寧鐵嶺人，研究方向：機械。

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