石油钻井物料清单的模糊数量模型研究.pdf

2 0 1 0年 3月 第 2 5卷第 2期 西安石油大学学报 自然科学版 J o u rna l o f X i a n S h i y o u U n i v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n Ma r ．2 01 0 Vo 1 ． 2 5 N o ． 2 文章编号 1 6 7 3 - 0 6 4 X 2 0 1 0 0 2 - 0 0 8 4 - 0 4 石油钻井物料清单的模糊数量模型研究 康维佳， 方 明 西安石油大学 经济管理学院， 陕西 西安 7 1 0 0 6 5 摘要 针对石油钻井物料成本高、 损耗模糊不确定、 管理控制难的现状 ， 采用企业资源计划物料清单 的概念构建了石油钻井物料清单， 并运用模糊数 学和期望值方法建立 了损耗数量为模糊数 的石油 钻井物料清单的模糊数量模型， 给 出了模型相应的求解过程． 该模型的建立对模糊环境下石油钻 井 企业优化采购、 降低库存成本、 有效实施企业资源计划系统有一定的意义． 关键词 石油钻井； 企业资源计划； 物料清单； 模糊数量模型 中图分类号 T P 3 1 9 F 2 7 文献标识码 A 石油钻井工程是石油天然气勘探开发不可缺少 和最直接的手段 ， 其生产规模大、 投资多 、 风险高， 需 要花费大量的人力 、 物力和财力， 是石油天然气工业 各项成本中所 占比例最高、 耗资最大的工程项 目． 现 有钻井过程中的物料管理一般是根据企业当年的钻 井任务计划， 参照以往的管理经验和目前库存现状， 以单井成本来确定企业的钻井物料需求， 没有考虑 到物料之问的相互关系和物料供应的优化 ， 这种管 理模式在一定程度上会导致物料的积压 、 资金的 占 用、 增加企业成本、 降低生产运作效率． 此外， 由于油 气藏深埋于地下 ， 不 同地区的地质条件 、 地理环境复 杂多变 ， 使钻井器材 的损耗存在较大的模糊性和随 机性 ， 给钻井器材的供应和优化管理模型的构建造 成困难． 近年来 ， 模糊数学理论在库存控制领域中的 应用已引起 国内外专家学者的广泛重视 ， 并提出了 一 些有效 的方 法_ 】 ． 本文通过将 E R PE n t e r p ri s e R e s o u r c e P l a n n i n g 物料清单概念应用于石油钻井物 料清单的构建 ， 并针对钻井器材的可重复使用 和损 耗模糊性的特点， 运用模糊数学方法和期望值方法， 构建石油钻井物料 清单的模糊数量模型， 以达到降 低库存 、 缩短周期 、 节约成本 的 目的， 实现对钻井物 料的优化管理． 1 石油钻 井物料清单模 型的构建 1 ． 1 石油钻井物料清单结构 物料清单是 E R P系统进行物料库存控制的核 心 ， 在 E R P系统 中起着关键作用． 在制造业 E R P系 统中， 产品的物料消耗数量是通过一种呈现树状结 构的、 表示零部件之间的所属装配关系和数量的产 品物料清单 B i l l o f Ma t e ri a l ， B O M 来反映 ． 在钻 井生产过程 中， 每口油井钻井所需物料是 由钻井设 计所形成的钻具组合、 套管组合 、 钻井液和其他主要 辅助材料等来确定． 与传统制造业 B O M构造方式类 似 ， 利用 E R P相关需求 的概念 ， 将一 口井看作为一 个虚拟最终产品 ， 根据钻井设计方案所确定 的物料 使用及 其 相互 关 系可相 应构 造 出类 似 于制 造业 E R P中 B O M的钻井物料清单 D ri l l i n g B i l l o f Ma t e r i a l ， D B O M ． 以钻具组 合 中各 种钻井 器材使 用 为 例 ， 该井的施工过程是根据地层情况， 由多次开钻顺 序组成 ， 每次开钻钻进过程中使用的各种钻井器材 ， 按照钻具组合设计 ， 这些材料如钻头 、 钻铤 、 钻杆等 收稿 日期 2 0 0 9 1 1 - 0 2 基金项目陕西省科技计划项 目“ 网络化钻井企业资源计划系统的研究” 编号 2 0 0 7 k 0 71 5 资助 作者简介 康维佳 1 9 8 4 一 ， 女， 硕士研究生， 主要从事管理信息系统研究． E - m a i l k a n g k a 8 8 g m a i l ． c o m 康维佳等 石油钻井物料清单的模糊数量模型研究 一8 5一 器材之间是 以一定 的方式形成连接组合关系 ， 例 如下面是某一 口井一开钻进 的钻具组合 4 6 MP 2 0 ． 3 5 钻 头 6 3 0 ／ 4 3 0 0 ． 6 接头 4 1 1 ／ 4 3 1 0 ． 3 9 接头 1 7 2 D W 8 ． 0 3 螺杆 4 3 1 ／ 4 1 0 0 ． 4 5 接 头 1 6 7 N D C 9 ． 6 2 无 磁 钻 铤 1 1 6 0 D C 6 2 ． 4 1 钻 铤 4 6 1 ／ 4 1 0 lc 0 ． 5 接头 4 6 1 ／ 4 1 0I 0 ． 4 5 接头1 2 7 D Pl 1 1 5 ． 2 9 钻杆 5 2 0 ／ 4 1 1 I 1 ． 2 1 接头 1 3 3 K L lc 1 1 ． 7 方钻杆 这种关系类似制造业 B O M 中装配关系， 按照这种结 构关系， 结合 E R P中 B O M的思想 ， 可按开次构造 出 该井钻井过程中所需器材的 D B O M结构． 1 ． 2 石油钻井物料清单数量模型 石油钻井物料清单 D B O M 结构描述 了一 口油 井各种钻具 、 套管和消耗材料使用的钻井器材类别 和型号 ， D B O M还要有其数量模型用 以确定 D B O M 结构中的各种钻具、 套管和消耗材料所需要的数量． 结合钻井生产过程 自身特 点 ， 与制 造业对 比分 析， D B O M中消耗材料和部分器材的消耗数量与传统制 造业 B O M中物料的消耗数量计算方法及其数量模 型是一致的， 但是钻具组合 中的各种钻具在各次开 钻中是可以重复使用 的， 这与制造业零部件在产品 制造过程中都消耗或装配在部件和产品上 ， 不能再 用于其他部件和产品不同， 因此传统 B O M 中物料消 耗的计算方法不适用 于 D B O M 中的各种钻具所需 数量的计算， 需要建立新的 D B O M数量模型． 对在各开次重复使用 的钻具 ， 其所需数量需要 考虑 3个方面的因素， 一个是根据钻具组合设计该 钻具在各开次中所需 的数量 ， 二是这些数量 中的最 大值， 另一个是其在各开次中的损耗数量． 由于每个 开次的井深不同， 每开次所需钻具数量 和损耗量也 就不同． 不计损耗的理想情况下， 钻具所需数量为各 开次中所需数量的最大值． 实际计算时， 为保证每一 开次钻进的开钻需要 ， 要在所需最大数量基础上 ， 根 据损耗数量 ， 按开次分别计算所需要的补充数量 ， 并 最终合理 、 准确地确定该钻具的数量． 假设一 口井存在 几开次钻进 ， 这里仅考虑钻井 器材中某一钻具 如钻铤 ， 设Q 为第i 个钻具在第 k次开钻所需要的数量 ， Qlm ma x { Q } ， 为 Q 中的 最大值 ， 为钻具 i 在第 k次开钻中的损耗数量 ， 定 义状态变量 为第 k 次开钻后钻具 i 所剩数量 ， 变量 u 是为保证第 k1次开钻 i 钻具所需要补充 的数 量， 按开次分别计算 和 u 的公式为 ．_Q Im u 0， X‘k 一 u 一 一 ； 如果 Q时 ， 发生缺货 ， 缺货损失期 望值为 ∑ g r Q P r ； 总的损失期望值为 Q c Q ∑ Qr P r ∑g r Q P r ． 由此计算出使 C Q 取最小值 ， 应满足 P r 南 ， 从 中解出 Q即为最优补充数 引 ． 3 举 例 某油井共有 4个 开次 ， 其 中 d 1 6 0 D C钻铤在各 开次中的需要量和损耗量如表 1 所示 ， 当损耗数确 定时 ， 根 据 D B O M 确 定 型数量 模 型有 Q 【m 7 ， 7 ， 0 ， 并计算出各开次需要补充的数量u ， 最终补充数量为 4， 所需数量 Q ‘ 1 1 ． 当损耗数为模糊数时， 设 10 ． 8 ／ 01 ／ 1 表 1 某油井1 6 0 DC钻铤数量需求表 0 ． 3 ／ 2， 3 0． 7／ 2 1 ／3 0 ． 5 ／ 4， 3 0 ． 6 ／ 21 ／ 3 0 ． 7 ／ 4， 根据 D B O M模糊数量模型其求解 过程为 蟊 ；60 ． 3 ／ 51 ／ 60 ． 8 ／ 7 ； ～U 1 0． 8 ／ 0 1 ／1 0． 3 ／ 2； 十 五 7 l ／ 7 0． 8 ／ 8 0 ． 3 ／ 9； 元 面 豇 一 4 0． 5 ／ 3 1 ／ 4 0． 8 ／ 5 0 ． 7 ／ 6 0． 3 ／ 7； 豆 20 ． 7 ／0 0 ． 8 ／ 11 ／ 20 ． 5 ／ 3 ； 6 1 ／ 6 0． 8 ／70． 5 ／ 9 0． 3 ／1 0； 面 一a 3 0． 7／ 2 1 ／3 0． 8 ／ 4 0 ． 7 ／ 5 0． 6 ／ 6 0． 5 ／7 0 ． 3 ／ 8 ～U 1 0． 8 ／ 0 1 ／1 0 ． 7 ／ 2； 4 0． 7 ／00 ． 8 ／1O ． 8 ／ 20 ． 8 ／ 3 1 ／ 4 0． 7 ／ 5 0． 5 ／ 6 0 ． 3 ／ 7 将 进行归一化处理得 Q ．_ z 三 -_ 鱼 ．_ 墨 三 一_ 鱼Q ．_ 墨 三 一_ 鱼 0． 8 ／ 5． 6 1 ／ 5． 6 0． 7 ／ 5． 6 0． 5 ／ 5． 6 0 ． 3／ 5． 6 一 广‘ 设h 6 ， g 8 ， 则 有∑P r 8 ／ 6 8 ∑P r ， 可 计 算出 补 货在3 4 之间， 经比 较， Q 更 接近 3 ， 故取 Q 3 ， 该钻具最终所需数量 为 Q Q Q 73 ． 4 结束语 本文将 E R P系统物料清单管理思想引入石油 钻井企业物料管理中， 针对钻井生产和物料组成特 点构造钻井物料 清单 D B O M 的模型． 考虑钻井物 康维佳等 石油钻井物料清单的模糊数量模型研究 一 8 7一 料在使用过程中存 在的损耗性和可重复使用性 ， 构 造与传统制造业产品 B O M不同的 D B O M 的数量模 型， 并 在 此 基 础 上 提 出 当损 耗 量 为 模 糊 数 时 的 D B O M模糊数量模型． 石油钻井物料清单模糊数量 模型的构造 ， 为钻井企业 E R P系统的有效实施 奠定 了基础 ， 为实现有计划 、 优化的采购与库存管理提供 高效可靠 的依据 ， 达到了满足钻井物料管理的需求 、 优化采购、 缩短钻井周期 、 降低库存 、 减少管理成本 的 目的． 参 考 文 献 [ 1 ] Y a o J S ， S u J S ． F u z z y i n v e n t o r y w i t h b a c k o r d e r f o r f u z z y t o t a l d e ma n d b a s e d o n i n t e r v al v al u e d f u z z y s e t[ J ] ． E u ． r o p e a n J o u r n a l o f O p e r a t i o n a l Re s e a r c h， 2 0 0 0， 1 2 4 3 9 0 40 8． 上接第8 3页 不影响监测结果的情况下减轻用户预计进程数 目的 负担． 4 结 论 本文从实际应用的角度 出发提出了一种分布式 程序监测工具模型 ， 并针对 向量时钟静态存储技术 的不足 ， 提出了一种动态更新存储空间的方法． 从测 试结果来看 ， 本文提 出的对监测工具的改进方案能 够减轻用户调试时 的负担 ， 较大地提高分布式程序 调试的效率． 关于动态存储空间分配的方法， 笔者还 将对它做进一步的研究 ， 在缩短执行时间方 面进行 尝试． 参 考 文 献 [ 1 ] 陈文宇， 桑楠． 分布式实时计算系统的一种调试方法 [ J ] ． 电子科技大学学报， 2 0 0 1 ， 3 0 5 5 0 3 5 0 6 ． [ 2 ] D i e t e r H a b a n ， Wo l f g a n g We i g e 1 ． G l o b a l E v e n t a n d G l o b a l B r e a k p o i n t i n D i s t ri b u t e d S y s t e m s [ J ] ． S y s t e m S c i e n c e ， 1 9 8 8， 2 1 6 6 1 7 5 ． [ 3 ] L a m p o r t L ． T i me ， C l o c k s ， and t h e O r d e ri n g o f E v e n t s i n a [ 2] I s h i i H， K o n n o T A s t o c h a s t i c i n v e n t o ry p r o b l e m w i t h f u z z y s h o r t a g e c o s t [ J ] ． E u r o p e a n J o u r n al o f O p e r a t i o n al Re s e a r c h， 1 9 9 8， 1 0 6 9 0 - 9 4 ． 程控 ， 革扬． MR P I I ／ E R P原理与应用[ M] ． 2版． 北京 清华大学出版社， 2 0 0 6 ． 刘艳凯， 于明， 张斌， 等． E R P系统中 B O M构造方法研 究[ J ] ． 计算机集成制造系统， 2 0 0 3 ， 9 4 3 0 9 3 1 3 ． 周开吉， 郝俊芳． 钻井工程设计 [ M] ． 东营 石油大学 出版社 ， 1 9 9 6 ． 胡宝清． 模糊理论基础[ M] ． 武汉 武汉大学出版社 ， 2 0o 2． 彭祖赠 ， 孙韫玉． 模糊数学 F u z z y 及其应用[ M] ． 武 汉 武汉大学出版社， 2 0 0 2 ． 运筹学 教材编写组． 运筹学[ M] ． 3版． 北京 清华大 学 出版社 ， 2 0 0 8 ． 责 任编辑 张新 宝 D i s t ri b u t e d S y s t e m[ J ] ． C o m m u n i c a t i o n s o f t h e A C M， 1 9 7 8 ， 2 1 7 5 5 8 6 5 ． [ 4 ] Mc D o w e l l C E， He m b o l d D P ． D e b u g g i n g c o n c u r r e n t p r o 一 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] g r a ms [ J ] ． A C M C o m p u t i n g S u r v e y s ， 1 9 8 9， 2 1 4 5 9 3 62 2． 刘建， 王皓， 沈美明， 等． 一种具有快速条件断点的并 行程序调试器 [ J ] ． 软件学报 ， 2 0 0 3 ， 1 4 1 1 1 8 2 7 1 8 3 3 ． T AYLOR R N。A g e ne r al p ur po s e a l g o rit h m f o r a n a l y z i n g c o n c u r r e n t p r o gra m s [ J ] ．C A C M， 1 9 8 3 ， 2 6 5 3 6 2 7 6 ． Ya s u s h i S a i t o ． J o c k e y a u s e r s p a c e l i b r a r y f o r r e c o r d r e p l a y d e b u g g i n g [ C ] ／ ／ P r o c e e d i n g s of t h e s i x t h i n t e r n a t i o n al s y mpo s i u m o n Au t o ma t e d a n aly s i s d riv e n d e b u g g i n g ， S e p t e mb e r 1 9 - 2 1， Mo n t e r e y， C ali f o r n i a ， US A， 2 0 0 5 6 9 76． Ko n u rn R， S r i n i v asa n H， C h o i J ． D e t e r mi n i s t i c R e p l a y o f D i s t ri b u t e d J a v a A p p l i c a t i o n s [ C] ／ ／ P r o c 1 4 t h I n t ” l P ar a l t e l a n d Di s t ri b u t e d P r o c e s s i n g S y mp， 2 0 0 0 2 1 9 - 2 2 7 ． C u r r y T， P r o f i l i n g a n d T r a c i n g Dy n a mi c L i b r a r y Us ag e v i a I n t e r p o s i t i o n [ C ] ／ ／ P r o c ． S u m me r 1 9 9 4 U s e n i x C o n f ， U s e n i x， B e r k e l e y， C ali f ， J u n e 1 9 9 4 2 6 7 2 7 8 ． 责任编 辑 张新 宝 1 』1 {]J 1 J