李 斌，畢永斌，高廣亮，袁立新，劉振林

(中國石油冀東油田分公司，河北 唐山 063004)

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油田開發(fā)規(guī)劃風(fēng)險評估與分析

李 斌，畢永斌，高廣亮，袁立新，劉振林

(中國石油冀東油田分公司，河北 唐山 063004)

在油田開發(fā)各種方案中，應(yīng)對油田開發(fā)風(fēng)險進行全面、系統(tǒng)的評估。評估的目的不僅使方案或規(guī)劃評價內(nèi)容更完善、全面，且能引起油田開發(fā)管理者、操作者對風(fēng)險重視，進而找出規(guī)避風(fēng)險的方向，采取有針對性的防護措施，提高油田開發(fā)效果、減少經(jīng)濟損失和增強社會效益，可進一步突顯方案或規(guī)劃實施的有效性。評估的關(guān)鍵是風(fēng)險識別、設(shè)定評估指標(biāo)、確定指標(biāo)權(quán)重、選定評價方法組合及規(guī)避與防護風(fēng)險措施的制訂。所提出的風(fēng)險評估原則、流程、16項評估指標(biāo)、多方法組合評估、風(fēng)險預(yù)警和重要提示等，是對油田開發(fā)方案尤其是油田開發(fā)規(guī)劃風(fēng)險評估的一種嘗試。在風(fēng)險評估實例中，采用比重法、理想距離法、灰關(guān)聯(lián)法、TOPSIS法等多方法組合，風(fēng)險評估證明了結(jié)果的可靠性與可信性。同時指出，由于長期對風(fēng)險評估不重視，使有關(guān)風(fēng)險評估所需資料極度缺乏，建議今后應(yīng)系統(tǒng)、完整地搜集、整理相關(guān)資料，尤其是環(huán)保與社會風(fēng)險方面的資料，以備所需。

風(fēng)險評估；風(fēng)險識別；風(fēng)險預(yù)警；不確定性；綜合評價；油田開發(fā)；J油田

0 引 言

人類在求生存、謀發(fā)展的進程中，就伴隨著風(fēng)險。自20世紀(jì)中葉，美國對風(fēng)險的管理逐漸形成專業(yè)化、科學(xué)化，隨后擴展到法、英、德、日等國。中國起步較晚，直至21世紀(jì)初才正式推出風(fēng)險管理體系，之后，石油行業(yè)對一些項目，尤其是海外投資項目，進行了風(fēng)險分析與管理，相關(guān)企業(yè)與院校亦進行了研究[1-7]?？v觀已發(fā)表的關(guān)于油田開發(fā)規(guī)劃的論文，很少涉及到風(fēng)險評估問題，只是在規(guī)劃編制的理念、理論、方法等方面逐步形成一套標(biāo)準(zhǔn)體系，但其規(guī)劃重點基本是儲量、產(chǎn)能、產(chǎn)量，經(jīng)濟評價和風(fēng)險分析等，僅是在確定規(guī)劃產(chǎn)量的基礎(chǔ)上進行輔助性的論證，在已實施標(biāo)準(zhǔn)中，對規(guī)劃方案的地質(zhì)風(fēng)險、技術(shù)風(fēng)險、預(yù)測方法風(fēng)險、經(jīng)濟風(fēng)險、財務(wù)風(fēng)險和不確定性仍估計不足。中國石油天然氣集團公司“十三五”規(guī)劃編制工作領(lǐng)導(dǎo)小組第一次會議指出：“以更寬的視野、更高的層次、更多的角度，準(zhǔn)確研判形勢，規(guī)避風(fēng)險、發(fā)揮優(yōu)勢，統(tǒng)籌謀劃好‘十三五’期間的發(fā)展大局”。

要規(guī)避風(fēng)險，首先要識別風(fēng)險，進而評估風(fēng)險、預(yù)警風(fēng)險，提出有針對性的規(guī)避措施。因此，對規(guī)劃方案中的風(fēng)險識別、評估應(yīng)是必做的工作之一。

1 風(fēng)險評估

所謂油田開發(fā)風(fēng)險評估，是指對油田開發(fā)過程中固有的或潛在的危險因素、危險源進行定性和定量分析，掌控過程中發(fā)生危險的可能性及評價其危害程度，并在此基礎(chǔ)上提出風(fēng)險預(yù)警、監(jiān)控、規(guī)避和防護措施。在油田開發(fā)風(fēng)險評估時，要遵循客觀性、公正性、科學(xué)性、全面性、重點性、政策性、針對性、可信性等原則。

1.1 風(fēng)險評估流程

在方案或規(guī)劃基本完成油田地質(zhì)研究和油藏工程、鉆井工程、采油工程、經(jīng)濟評價以后，根據(jù)其內(nèi)容與要求進行風(fēng)險評估，流程如下：熟知方案或規(guī)劃及其附件的內(nèi)容與要求—按內(nèi)容與要求進行風(fēng)險識別(找風(fēng)險源、查風(fēng)險因素)—優(yōu)選風(fēng)險評估指標(biāo)—搜集、整理評估指標(biāo)相關(guān)資料—計算評估指標(biāo)值—評估指標(biāo)預(yù)處理—確定指標(biāo)權(quán)重—優(yōu)選與組合風(fēng)險評估方法—風(fēng)險評估計算—分析風(fēng)險評估結(jié)果—進行風(fēng)險預(yù)警評估—通報風(fēng)險識別、評估結(jié)果和預(yù)警提示給相關(guān)單位—相關(guān)單位細化風(fēng)險因素、風(fēng)險源—提出監(jiān)控、防護、規(guī)避風(fēng)險措施—督促實施—總結(jié)實施效果。

1.2 風(fēng)險評估指標(biāo)設(shè)定與計算

正確設(shè)定風(fēng)險評估指標(biāo)關(guān)系到評估結(jié)果的可靠與否。指標(biāo)應(yīng)能體現(xiàn)風(fēng)險的不利或損失程度，并反映風(fēng)險的基本特性。

設(shè)定二級指標(biāo)，包括油田地質(zhì)風(fēng)險、油藏工程風(fēng)險、鉆采工程風(fēng)險、地面工程風(fēng)險、油田管理風(fēng)險、油田經(jīng)濟風(fēng)險、人員安全風(fēng)險等7項，設(shè)定三級指標(biāo)35項(圖1)。三級指標(biāo)還可以進一步劃分為若干四級指標(biāo)[8-11]。

在這些指標(biāo)中，有些屬于預(yù)測性指標(biāo)，有些屬于實際發(fā)生的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，其中人員傷亡指標(biāo)應(yīng)賦予高權(quán)重，如果一個新項目在未實施前就預(yù)測有人員傷亡，且作業(yè)危險度特高，則要強化規(guī)避措施，防止發(fā)生風(fēng)險。否則，該項目就應(yīng)該無條件停止，禁止實施，實行“一票否決制”。35項風(fēng)險評估指標(biāo)依方案不同有所取舍，如果為概念設(shè)計方案，綜合遞減率、含水上升率等指標(biāo)就可酌情取舍。

圖1 風(fēng)險評估指標(biāo)示意圖

通過多種方法篩選，最終確定了16項風(fēng)險評估指標(biāo)，其中縱向地質(zhì)異常風(fēng)險率、地質(zhì)特征認知程度為首次提出。

(1) 縱向地質(zhì)異常風(fēng)險率(Dfx)。在某一開發(fā)區(qū)域內(nèi)，縱向上有可能發(fā)生異常地質(zhì)變化，如存在疏松或破碎層、斷層發(fā)育層、地應(yīng)力集中層、高傾角層、裂縫、溶洞、氣層、高氣油比層、含H2S層、異常水層，高、低壓力異常層等狀況[12-15]，鉆井過程中可能出現(xiàn)氣侵、井漏、井涌、井塌、井下落物、卡鉆、儲層污染與傷害等風(fēng)險事故，甚至發(fā)生中毒、井噴、著火等大風(fēng)險。其定義為：限制深度地質(zhì)異常厚度與限制深度的比值，稱之為縱向地質(zhì)異常風(fēng)險率，表達式為：

(1)

(2) 地質(zhì)特征認知程度(Rz)。油藏本身存在著復(fù)雜性和不可入性，其中復(fù)雜性有眾多的不確定因素，在生產(chǎn)管理中存在眾多的不確定性，人們由于種種原因?qū)ζ湔J知程度存在差異，何況認知是一個相當(dāng)長的過程。這種認知若存在方向上、時間上的差異，將會出現(xiàn)較大的風(fēng)險。

對某一事物的認知程度一般取決于2個方面，即事物隨時間的暴露程度和“人”認知的綜合水平。對于油田來說，事物隨時間的暴露程度以油田開發(fā)年限表征；“人”認知的綜合水平以技術(shù)職稱、工作經(jīng)驗?zāi)晗藓臀幕奖碚?。?dāng)然在實際生活中，確實存在事物暴露不充分，職稱高、年限長，水平不高的現(xiàn)象，但這不是普遍現(xiàn)象。

事物暴露程度(Rsw)為目前油田開發(fā)年限與最高油田開發(fā)年限之比，Rsw≤1。其中，最高油田開發(fā)年限指可充分認知油田所需年限，一般為20 a。

技術(shù)職稱程度(Rzc)指“人”平均技術(shù)職稱與最高技術(shù)職稱之比，Rzc≤1。技術(shù)職稱序列為技術(shù)員、助理工程師、工程師、高級工程師、教授級高級工程師，分別賦值1、2、3、4、5。

工作經(jīng)驗水平(Rjy)指“人”平均工作年限與該專業(yè)最高工作年限之比，最高工作年限一般為20 a，Rjy≤1。

學(xué)歷程度(RxL)指“人”平均學(xué)歷與最高學(xué)歷之比，RxL≤1。學(xué)歷序列為初中、高中、大學(xué)、碩士、博士，分別賦值1、2、3、4、5。

地質(zhì)特征認知程度(Rz)的表達式為：

(2)

其中，大于20 a者，以20 a計。地質(zhì)特征認知程度愈低，開發(fā)風(fēng)險愈大。RZ也可采用其他平均方法。

(3) 工程綜合風(fēng)險系數(shù)(GGC)。石油工程主要包括建井(鉆井、完井)工程、測試(測井、試井、試油、試采)工程、采油(氣)工程和油氣田地面(水、電、訊、路、橋、防等)工程。工程綜合風(fēng)險系數(shù)指在建井、測試工程和采油工程中發(fā)生風(fēng)險的概率與造成損失的乘積，表達式為：

(3)

式中：M為石油工程(除地面工程外)年均可能發(fā)生風(fēng)險數(shù)；N為石油工程(除地面工程外)風(fēng)險因素數(shù)；Css為可能發(fā)生風(fēng)險損失值，104元/a；CQY為企業(yè)產(chǎn)值，104元/a。

(4) 設(shè)備綜合風(fēng)險系數(shù)(Ssb)。設(shè)備綜合風(fēng)險系數(shù)指存在風(fēng)險的設(shè)備臺數(shù)與設(shè)備總臺數(shù)之比，表達式為：

(4)

式中：Nwh為完好設(shè)備臺數(shù)，包含更新、保養(yǎng)合格設(shè)備；Nz為生產(chǎn)設(shè)備總臺數(shù)，應(yīng)包括企業(yè)在用的、備用的、停用的以及正在檢修的全部生產(chǎn)設(shè)備，但不包括尚未安裝、使用以及由基建部門或物資部門代管的設(shè)備。

考核設(shè)備時，必須按完好標(biāo)準(zhǔn)逐臺衡量，不能采取抽查推算的辦法。設(shè)備完好率一般考核主要生產(chǎn)設(shè)備。Ssb愈大，則風(fēng)險愈大。

(5) 地面工程綜合風(fēng)險系數(shù)(Gdm)。油田開發(fā)地面工程包含了自然環(huán)境、水電訊路橋防、設(shè)備與裝置、管網(wǎng)、施工、操作、集輸、管理和總體設(shè)計等諸多方面，是個大系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)充滿了風(fēng)險。地面工程風(fēng)險為自然風(fēng)險、工程風(fēng)險、管理風(fēng)險、設(shè)計風(fēng)險、經(jīng)濟風(fēng)險的集合。地面工程項多面廣，故采用綜合風(fēng)險系數(shù)。其計算方法一般為多方法組合。

(6) 安全風(fēng)險系數(shù)(GAQ)。安全管理完善程度指安全管理規(guī)章制度完善程度(GGZ)與執(zhí)行度(GZX)的乘積。其風(fēng)險體現(xiàn)為規(guī)章制度的不完善度與違規(guī)違章程度，稱之為安全風(fēng)險系數(shù)(GAQ)，表達式為：

GAQ=1-GGZGZX

(5)

(7) 在噸油綜合利潤(Wz)中，油價是最不確定的因素，很難準(zhǔn)確預(yù)測未來油價的變化與高低。油價的不確定性使投資某項目的風(fēng)險性增加。該指標(biāo)有時也采用國際油價波動率[16]表示。當(dāng)Wz≤0(Wz=0時為盈虧平衡點)時，就出現(xiàn)了經(jīng)濟風(fēng)險。

1.3 風(fēng)險評估方法

風(fēng)險評估發(fā)展至今已有許多方法，結(jié)合行業(yè)特點形成一套風(fēng)險評估體系，但油田開發(fā)系統(tǒng)尚處于摸索階段。研究擬采用多目標(biāo)多方法的綜合風(fēng)險評估模型。為了計算方便，將上述16項指標(biāo)分為地質(zhì)、工程、經(jīng)濟3類，進行分層次綜合評估。

1.3.1 評估指標(biāo)預(yù)處理

在16項指標(biāo)中，地質(zhì)特征認知程度(Rz)、指標(biāo)預(yù)測精度(Ryc)、儲量可靠程度(RN)、安全管理完善程度(Gws)、噸油綜合利潤(Wz)、內(nèi)部收益率(IPR)6項指標(biāo)屬效益型指標(biāo)，越大越好。其余屬成本型指標(biāo)，愈小愈好。

1.3.2 評估指標(biāo)權(quán)重的確定

常用層次分析法、熵值法或灰關(guān)聯(lián)法的組合分層確定權(quán)重。

1.3.3 確定風(fēng)險評估方法組合

風(fēng)險評估常用方法有事故樹法、指數(shù)法、因果法、概率法、危險源法等，亦可采用定性定量結(jié)合的多方法組合。這些方法包含了頭腦風(fēng)暴法、德爾菲法、專家會議法、層次分析法、模糊評判法[16-17]、灰色評判法、蒙特卡洛法、熵值法、最小二乘法、目標(biāo)差異程度法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等數(shù)十種。各種方法均有各自的優(yōu)缺點，可依評估對象、重點、內(nèi)容之不同進行組合，取長補短、優(yōu)勢互補，以利于達到客觀、合理的風(fēng)險評估結(jié)果。

1.3.4 風(fēng)險的預(yù)警、應(yīng)對與控制

(1) 風(fēng)險的預(yù)警。所謂預(yù)警，就是預(yù)測風(fēng)險、事先警告。預(yù)警級別的制訂要遵循適應(yīng)性、科學(xué)性、先進性、預(yù)防性、以人為主等原則。結(jié)合企業(yè)特點，參照國家、總公司相關(guān)規(guī)定，按性質(zhì)、嚴重程度、可控性和影響范圍等因素將風(fēng)險級別分為5級(表1)。

表1 預(yù)警級別分級

(2) 風(fēng)險的應(yīng)對與控制。結(jié)合風(fēng)險評估結(jié)果，提出相應(yīng)的措施和控制辦法。

2 應(yīng)用實例

以J油田的“十二五”規(guī)劃為例，進行風(fēng)險評估。

2.1 J油田風(fēng)險識別

風(fēng)險識別是評估的前提，也是規(guī)避與防護的基礎(chǔ)。根據(jù)逆向思維的思路，結(jié)合“十二五”規(guī)劃具體內(nèi)容，進行風(fēng)險識別。

2.1.1 地質(zhì)風(fēng)險

J油田是陸地油田，也是復(fù)雜斷塊油田，具有斷層多、斷塊小、層位多、含油井段長、油水關(guān)系復(fù)雜的特點。存在平面、層間、層內(nèi)、流體等嚴重非均質(zhì)性，影響油田開發(fā)，可能造成低產(chǎn)、超低產(chǎn)井，甚至空井風(fēng)險；在新建產(chǎn)能區(qū)塊、調(diào)整區(qū)塊或二次開發(fā)區(qū)塊中存在異常壓力油層、氣層、疏松儲層、含H2S油氣層等，鉆井過程中可能出現(xiàn)氣侵、井漏、井涌、井塌、井下落物、卡鉆、儲層污染與傷害等風(fēng)險事故，甚至發(fā)生井噴、著火、中毒等大風(fēng)險；在儲量計算中，由于儲量參數(shù)的不確定性，存在儲量預(yù)測有較大誤差的風(fēng)險。

2.1.2 技術(shù)風(fēng)險

在編制規(guī)劃中，采用數(shù)理統(tǒng)計法、水驅(qū)曲線法、遞減法、數(shù)學(xué)模型法、增長曲線法等預(yù)測開發(fā)指標(biāo)。由于未來影響因素的不確定性，可能存在指標(biāo)誤差大，導(dǎo)致開發(fā)部署不當(dāng)，影響開發(fā)效果和經(jīng)濟效益的風(fēng)險；在提高采收率的現(xiàn)場試驗中，可能存在方法選擇失誤、施工操作不當(dāng)?shù)娘L(fēng)險；測試中的放射性風(fēng)險；運用新采油裝備經(jīng)驗不足，出現(xiàn)效能低的風(fēng)險；地面工程中存在設(shè)計、施工等風(fēng)險。

2.1.3 經(jīng)濟風(fēng)險

“十二五”期間可能出現(xiàn)國際油價大幅波動，尤其是油價下降、成本上升導(dǎo)致利潤降低的風(fēng)險；可能出現(xiàn)安全事故，造成經(jīng)濟損失和賠償風(fēng)險。

2.1.4 社會風(fēng)險

可能出現(xiàn)對水(地面水、地表水、地下水、海水)、海灘、空氣、土壤等污染的環(huán)保風(fēng)險等。

2.1.5 自然風(fēng)險

該區(qū)屬地震Ⅶ度烈度區(qū)，為地震多發(fā)區(qū)域，每百年發(fā)生3級以上地震約150次。該區(qū)亦可能發(fā)生熱帶風(fēng)暴、風(fēng)暴潮和海冰等。

2.2 J油田風(fēng)險評估

2.2.1 風(fēng)險指標(biāo)計算、預(yù)處理與權(quán)重的確定

根據(jù)所搜集的歷史資料和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，按照1.2節(jié)相關(guān)方法計算16項評價指標(biāo)值，并采用熵值法和層次分析法確定權(quán)重(表2)。

表2 評估指標(biāo)處理后新值

2.2.2 風(fēng)險評估模型

根據(jù)定性與定量方法相結(jié)合、評價方法組合具有互補性、綜合評價方法與評價目的相適應(yīng)的原則[10]，采用比重法、理想距離法、灰關(guān)聯(lián)法、TOPSIS法等多方法組合進行評估(表3)。

表3 多方法評估結(jié)果

“十二五”風(fēng)險評估結(jié)果：各方法組合的均值為0.680 3，總體上劃分為Ⅲ級較大風(fēng)險，橙色預(yù)警。

2.3 J油田風(fēng)險的應(yīng)對與重點提示

由表3知，縱向地質(zhì)異常風(fēng)險率、千人負傷率、內(nèi)部收益率等指標(biāo)均大于0.95，屬Ⅰ級風(fēng)險，紅色預(yù)警，在規(guī)劃的實施中尤其要注重防護、規(guī)避風(fēng)險。

在鉆井過程中，注意地質(zhì)提示，如高深北區(qū)Es32+3、堡古1Es1等油藏存在異常高壓，高深南區(qū)部分斷塊Es32+3、堡古2Es1、南堡潛山等油藏H2S含量較高，需要加強防范，防止井涌、井噴及其他事故發(fā)生；在各項施工中，加強對職工的安全教育，提高安全意識，嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，防止職工負傷；同時，注意降本增效，降低投資，提高內(nèi)部收益率。

油藏復(fù)雜程度、地質(zhì)特征認知程度、指標(biāo)預(yù)測精度、百萬噸經(jīng)濟損失率、百萬噸產(chǎn)能建設(shè)投資屬Ⅱ級風(fēng)險，為橙色預(yù)警，也要引起足夠注意：一是J油田屬于典型的復(fù)雜斷塊油藏，油水關(guān)系復(fù)雜，砂體規(guī)模小，儲層變化快，鉆井風(fēng)險大；對新區(qū)要強化地質(zhì)認識，盡可能明確斷層與油氣水分布；對老區(qū)要深化精細油藏描述，重點刻畫儲層韻律特征、大孔道發(fā)育規(guī)律以及油水分布狀況，明確剩余油潛力，防止低能井、空井出現(xiàn)。二是產(chǎn)能建設(shè)對象逐步向中深層、深層低滲透油藏轉(zhuǎn)移，開發(fā)成本逐步上升，控制百萬噸產(chǎn)能建設(shè)規(guī)模、提高產(chǎn)能建設(shè)效益面臨一定的風(fēng)險；應(yīng)加大深層低滲透油藏優(yōu)快鉆井、低滲透儲層壓裂開發(fā)技術(shù)、復(fù)雜斷塊油藏經(jīng)濟注水開發(fā)配套技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)力度，為經(jīng)濟有效動用低滲難采儲量、中深層注水油藏提高控制與動用程度、降低投資風(fēng)險提供技術(shù)保障。三是噸油綜合利潤雖為Ⅲ級風(fēng)險，但也不能掉以輕心，油田固定資產(chǎn)規(guī)模大，資產(chǎn)結(jié)構(gòu)不合理，油氣生產(chǎn)規(guī)模與資產(chǎn)規(guī)模的結(jié)構(gòu)性矛盾非常突出，尤其是對國際油價的波動要高度重視，避免帶來重大經(jīng)濟損失。

3 結(jié)論與建議

(1) 風(fēng)險評估是方案或規(guī)劃編制過程中的重要組成部分，油田開發(fā)風(fēng)險因素眾多，其關(guān)鍵在于評估指標(biāo)的設(shè)定、權(quán)重的確定和方法的選定。

(2) 風(fēng)險評估結(jié)果與重點提示，可使油田開發(fā)管理者、操作者引起足夠的重視和找出規(guī)避風(fēng)險方向，采取有針對性的防護措施，提高油田開發(fā)效果，減少經(jīng)濟損失和增強社會效益。風(fēng)險評估具有必要性、實用性。

(3) 建議在方案或規(guī)劃編制中增加風(fēng)險評估部分。

(4) 由于長期對風(fēng)險評估不認識、不重視，使有關(guān)風(fēng)險評估所需資料極度缺乏，建議今后系統(tǒng)、完整地搜集、整理相關(guān)資料，以備所需。

(5) 鑒于該研究僅是油田開發(fā)風(fēng)險識別與評估的嘗試，可能存在不全、不準(zhǔn)、不完善之處，建議各油田今后加強研究。

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編輯 姜 嶺

20150729；改回日期：20160106

中國石油天然氣集團公司科研項目“南堡陸地斷塊油藏提高采收率關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”(2014B-1113)

李斌(1939-)，男，教授級高級工程師，1965年畢業(yè)于北京石油學(xué)院油田開發(fā)專業(yè)，現(xiàn)從事油田開發(fā)研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.02.015

TE323

A

1006-6535(2016)02-0063-06