溫真桃，袁東山，陳蘭，劉葉

(中石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川 成都 610041)

頁(yè)巖氣田經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)區(qū)間計(jì)量分析
——蒙特卡洛模擬方法的運(yùn)用

溫真桃，袁東山，陳蘭，劉葉

(中石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川 成都 610041)

頁(yè)巖氣由于其特殊的氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)特征，開(kāi)發(fā)建設(shè)具有較大風(fēng)險(xiǎn)，做好經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)為決策者提供更科學(xué)的決策依據(jù)就顯得尤為重要。目前國(guó)內(nèi)針對(duì)頁(yè)巖氣田經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)研究較少，據(jù)此開(kāi)展了以蒙特卡洛模擬方法為基礎(chǔ)的頁(yè)巖氣田經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)區(qū)間計(jì)量分析研究。所取得的成果包括：①建立了一套頁(yè)巖氣田經(jīng)濟(jì)分析的新思路、流程和方法；②在主要風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)上，選定了價(jià)格與投資作為引入風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)，明確了其分析形態(tài)；③以某頁(yè)巖氣田為例，構(gòu)建了該頁(yè)巖氣田價(jià)格與投資的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)圖版。對(duì)比常規(guī)方法，該方法更能體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性及合理性，可為企業(yè)開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣田提供經(jīng)濟(jì)性分析的流程。

頁(yè)巖氣田；蒙特卡洛模擬；區(qū)間計(jì)量；風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)；價(jià)格與投資；評(píng)價(jià)版圖

中國(guó)頁(yè)巖氣資源量豐富，其儲(chǔ)量世界排名第一[1]。但頁(yè)巖氣由于其特殊的氣藏地質(zhì)條件，需要進(jìn)行長(zhǎng)水平段的水平鉆進(jìn)及大規(guī)模的體積壓裂改造，建設(shè)投資比常規(guī)氣田大；同時(shí)，頁(yè)巖氣又具有單井初期產(chǎn)量高、后期遞減迅速和生產(chǎn)周期長(zhǎng)等開(kāi)發(fā)特征[2，3]。因此,頁(yè)巖氣田的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)顯得尤為重要，認(rèn)真做好頁(yè)巖氣田經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，為決策者提供判斷頁(yè)巖氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)是否具有可行性的參考依據(jù)意義重大。

蒙特卡洛模擬，也可稱為隨機(jī)模擬、統(tǒng)計(jì)模擬，是利用隨機(jī)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)，以求得待解決問(wèn)題的數(shù)值解的統(tǒng)計(jì)特征，其本質(zhì)就是從概率分布中重復(fù)抽樣以建立輸出變量的分布。廣泛用于核物理、生物化學(xué)、航空航天、水利水電、石油儲(chǔ)量、金融、管理等實(shí)踐領(lǐng)域，國(guó)際大石油公司普遍采用該方法對(duì)油氣項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。其優(yōu)點(diǎn)在于，可以反映多參數(shù)的不確定性，改變常規(guī)方法單次計(jì)算的片面性，從而能更好地符合項(xiàng)目投資的實(shí)際情況，更具有科學(xué)性。

目前，國(guó)內(nèi)油氣田經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)普遍采用多參數(shù)確定下的凈現(xiàn)值單次計(jì)算的常規(guī)方法，較為簡(jiǎn)單，沒(méi)有考慮如價(jià)格、投資等主要風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)的不確定性。在少部分常規(guī)油田及海上油氣田有使用蒙特卡洛方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)[4～7]，但只做到評(píng)價(jià)指標(biāo)的累計(jì)概率統(tǒng)計(jì)，沒(méi)有進(jìn)一步分析引入風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)的經(jīng)濟(jì)邊界，且到目前為止，頁(yè)巖氣田的開(kāi)發(fā)建設(shè)還沒(méi)有使用過(guò)該方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。為此，有必要首先使用蒙特卡洛模擬方法進(jìn)行多風(fēng)險(xiǎn)下的經(jīng)濟(jì)效益初步判斷，然后得出頁(yè)巖氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)具有可行性的引入風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)區(qū)間，最終為決策者提供參考依據(jù)。

1 蒙特卡洛模擬方法評(píng)價(jià)過(guò)程設(shè)計(jì)

1.1 風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)及確定參數(shù)的分析

在頁(yè)巖氣田經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中，存在眾多的風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)，其主要風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)為銷售價(jià)格、建設(shè)投資、商品量及經(jīng)營(yíng)成本等，加強(qiáng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)的識(shí)別與分析，是合理進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的前提[8]。

1.1.1 銷售價(jià)格

天然氣銷售價(jià)格直接決定頁(yè)巖氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)在生產(chǎn)周期內(nèi)的每年收入水平，是影響項(xiàng)目效益最敏感的因素之一，且隨著天然氣價(jià)格的市場(chǎng)化及政府對(duì)頁(yè)巖氣氣價(jià)補(bǔ)貼政策的變化，天然氣價(jià)格波動(dòng)較大，在對(duì)未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期的天然氣價(jià)水平預(yù)期存在著較多的主觀性、不確定性和不可控性，因此，如何更合理地選取價(jià)格有利于降低投資風(fēng)險(xiǎn)，是經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中的一項(xiàng)重要工作。為此,選定銷售價(jià)格為蒙特卡洛模擬引入風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)之一。

1.1.2 建設(shè)投資

頁(yè)巖氣田由于其特殊的地質(zhì)條件，水平段長(zhǎng)度與產(chǎn)量的相關(guān)性需要進(jìn)行長(zhǎng)水平段鉆進(jìn)及大規(guī)模的體積壓裂改造，導(dǎo)致鉆井及壓裂投資普遍偏高；同時(shí)，該文是在新區(qū)塊取得頁(yè)巖氣勘探突破后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，建設(shè)投資費(fèi)用是在勘探突破井實(shí)際發(fā)生費(fèi)用上進(jìn)行優(yōu)化及加上對(duì)地面建設(shè)的投資規(guī)劃，因此增加了建設(shè)投資的不確定性。為此，選定建設(shè)投資為蒙特卡洛模擬引入風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)之一。

1.1.3 商品量

商品量是根據(jù)油氣產(chǎn)量和油氣商品率計(jì)算得出的；油氣商品率一般是根據(jù)油氣生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的損耗和自用情況綜合確定。氣產(chǎn)量的預(yù)測(cè)方法主要有數(shù)值模擬法、數(shù)學(xué)模型法和遞減曲線分析法等，不同方法結(jié)果均是在理論上最佳逼近于真實(shí)產(chǎn)量。筆者根據(jù)勘探突破井的試采動(dòng)態(tài)分析，認(rèn)為產(chǎn)量預(yù)測(cè)相對(duì)準(zhǔn)確，因此，該風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)在經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中作為確定參數(shù)。

1.1.4 經(jīng)營(yíng)成本

經(jīng)營(yíng)成本是根據(jù)現(xiàn)有油田的規(guī)模和已有油田的相關(guān)參數(shù)，按照分項(xiàng)類比，分項(xiàng)估計(jì)的方法預(yù)測(cè)出擬開(kāi)發(fā)油氣田的經(jīng)營(yíng)成本，受國(guó)內(nèi)宏觀經(jīng)濟(jì)、單位管理理念及技術(shù)發(fā)展的影響，經(jīng)營(yíng)成本具有浮動(dòng)性。但是經(jīng)營(yíng)成本數(shù)額相對(duì)投資與收入來(lái)講較小，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響較小。因此，該風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)在經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中作為確定參數(shù)。

1.2 分布規(guī)律的確定

在大多數(shù)情況下，選用最多的概率分布有4種：均勻分布、三角分布、正態(tài)分布及貝塔分布。當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)變量選擇范圍值內(nèi)等可能出現(xiàn)，可采用均勻分布公式來(lái)描述；當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)變量除取得范圍值，還知道最可能值，則用三角分布公式來(lái)描述；當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)變量具有向均值靠攏、集中，還知道最有可能值域，可用為正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布公式來(lái)描述；當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)變量變動(dòng)具有靈活性，可以向任何一方偏斜，可選用貝塔分布來(lái)描述[9]。

筆者認(rèn)為銷售價(jià)格為正態(tài)分布，建設(shè)投資為均勻分布。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率是指能使項(xiàng)目在評(píng)價(jià)期內(nèi)凈現(xiàn)金流量現(xiàn)值累計(jì)等于零時(shí)的折現(xiàn)率，它反映項(xiàng)目所占用資金的盈利率，是反映項(xiàng)目盈利能力的主要?jiǎng)討B(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)。財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率的計(jì)算公式[10，11]如下：

式中：IRR為內(nèi)部收益率，1；CI為現(xiàn)金流入量，萬(wàn)元；CO為現(xiàn)金流出量，萬(wàn)元；t為計(jì)算時(shí)間，a。

選取最能反映投資效果的內(nèi)部收益率(IRR)為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算

采用蒙特卡洛模擬法，根據(jù)所選風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)及分布規(guī)律，確定好模擬次數(shù)后，用隨機(jī)變量求取所引入風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)的隨機(jī)值，作為以后指標(biāo)計(jì)算的輸入變量，計(jì)算出評(píng)價(jià)指標(biāo)值，整理出評(píng)價(jià)指標(biāo)的累計(jì)概率。

1.5 結(jié)果分析

根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的累計(jì)概率對(duì)頁(yè)巖氣田經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行初步判斷，然后詳細(xì)分析所引入風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)的關(guān)系邊界值，確保項(xiàng)目可行性的最終分析結(jié)果。

2 實(shí)證分析

某頁(yè)巖氣田勘探獲得重大突破，準(zhǔn)備進(jìn)入開(kāi)發(fā)階段，對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)期20年(建設(shè)期為1年)。穩(wěn)產(chǎn)期2年，穩(wěn)產(chǎn)期結(jié)束后年遞減率20%，累計(jì)產(chǎn)氣量0.782×108m3。結(jié)合近年來(lái)該公司天然氣平均銷售價(jià)格，采用撬裝LNG方式銷售的銷售市場(chǎng)價(jià)格及國(guó)家政策對(duì)頁(yè)巖氣價(jià)格的補(bǔ)貼等因素綜合考慮，天然氣銷售價(jià)格1.7～2.8元/m3，最可能的價(jià)格區(qū)間為2.1～2.4元/m3。建設(shè)投資在勘探井實(shí)際施工費(fèi)用的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)加上地面工程建設(shè)投資，全部總投資的可能變動(dòng)范圍為6150～8200萬(wàn)元。

圖1 銷售價(jià)格正態(tài)分布圖

圖2 建設(shè)投資均勻分布圖

圖3 內(nèi)部收益率概率分布圖

圖4 內(nèi)部收益率累計(jì)概率分布圖

圖5 銷售價(jià)格和建設(shè)投資對(duì)收益率的影響

2.1 一般經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法

建設(shè)投資采用均值7175萬(wàn)元，天然氣銷售價(jià)格采用均值2.25元/m3，計(jì)算稅前內(nèi)部收益率為11.6%，說(shuō)明從財(cái)務(wù)分析角度項(xiàng)目不具有可行性，即頁(yè)巖氣田沒(méi)有商業(yè)開(kāi)發(fā)價(jià)值。該評(píng)價(jià)方法是各風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)確定下凈現(xiàn)值法的單次計(jì)算，較為簡(jiǎn)單，對(duì)項(xiàng)目分析體現(xiàn)不足。

2.2 引入蒙特卡洛模擬方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

1)引入風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)的確定 選用銷售價(jià)格與建設(shè)投資作為引入風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)。

2)分布規(guī)律的確定 天然氣銷售價(jià)格1.7～2.8元/m3，最可能的價(jià)格區(qū)間為2.1～2.4元/m3，滿足于正態(tài)分布(圖1)。

建設(shè)投資全部總投資的可能變動(dòng)范圍為6150～8200萬(wàn)元，呈均勻分布(圖2)。

3)評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定 確定IRR為評(píng)價(jià)指標(biāo)，目前中石化氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目稅前基準(zhǔn)收益率定為15%。

4)評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算 采用蒙特卡洛模擬方法測(cè)算(模擬1000次)，內(nèi)部收益率大于15%的累計(jì)概率為18%(圖3、圖4),表明該頁(yè)巖氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)需要非常謹(jǐn)慎，要達(dá)到行業(yè)內(nèi)部收益率時(shí)，銷售價(jià)格與建設(shè)投資控制空間范圍較窄。

5)結(jié)果分析 分析IRR大于15%的銷售價(jià)格與建設(shè)投資控制空間范圍(圖5綠色部分為項(xiàng)目可行性部分)。

當(dāng)單井投資在8200萬(wàn)元/井時(shí)，銷售價(jià)格需要大于2.75元/m3；當(dāng)單井投資在7150萬(wàn)元時(shí)，銷售價(jià)格需要2.45元/m3；當(dāng)單井投資在6150萬(wàn)元時(shí)，銷售價(jià)格需要大于2.1元/m3。

當(dāng)銷售價(jià)格為2.1元/m3時(shí)，要求單井投資小于6150萬(wàn)元；當(dāng)銷售價(jià)格為2.25元/m3時(shí)，要求單井投資小于6500萬(wàn)元；當(dāng)銷售價(jià)格為2.4元/m3時(shí)，要求單井投資小于7000萬(wàn)元。

該頁(yè)巖氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)要具有經(jīng)濟(jì)效益，在單井投資變動(dòng)范圍內(nèi)，項(xiàng)目有效的銷售確保目標(biāo)價(jià)格為2.1元/m3，力爭(zhēng)目標(biāo)為2.45元/m3,努力目標(biāo)為2.75元/m3。在最有可能達(dá)成的價(jià)格區(qū)間內(nèi)，項(xiàng)目有效的單井控制投資確保目標(biāo)為7000萬(wàn)元，力爭(zhēng)目標(biāo)為6500萬(wàn)元,努力目標(biāo)為6150萬(wàn)元。

3 結(jié)論與展望

3.1 基本結(jié)論

1)在頁(yè)巖氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)可行性研究中，經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的結(jié)果對(duì)其投資決策的影響很重要。頁(yè)巖氣田具有投資大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，同時(shí)又受銷售價(jià)格、建設(shè)投資、商品量及經(jīng)濟(jì)成本等多種風(fēng)險(xiǎn)因素影響的特點(diǎn)，因此，技術(shù)人員需要為決策者提供更為科學(xué)的決策依據(jù)，盡量降低投資的風(fēng)險(xiǎn)。

2)以建設(shè)投資和銷售價(jià)格為引入風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)，運(yùn)用蒙特卡洛模擬方法進(jìn)行詳細(xì)綜合分析，最終得出頁(yè)巖氣田建設(shè)投資與銷售價(jià)格的區(qū)間計(jì)量，并以此作為最終決策依據(jù),避免一般經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法帶來(lái)決策簡(jiǎn)單的問(wèn)題。

3.2 研究展望

蒙特卡洛模擬方法能更多考慮多種風(fēng)險(xiǎn)變化因素，這里只進(jìn)行了銷售價(jià)格和投資區(qū)間的計(jì)量分析，把商品量和經(jīng)營(yíng)成本等其他風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)作為確定參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，但其也有一定的不確定性，下一步研究中，應(yīng)作為引入風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)一起考慮；同時(shí)，政府對(duì)頁(yè)巖氣的政策鼓勵(lì)、適合頁(yè)巖氣合理的基本收益率也會(huì)給經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)帶來(lái)很大誤差，應(yīng)在風(fēng)險(xiǎn)分析中開(kāi)展研究。

[1]呂建中.國(guó)外石油科技發(fā)展報(bào)告(2012年)[M].北京：石油工業(yè)出版社,2013.

[2]陳云金,張明軍,李微,等.體積壓裂與常規(guī)壓裂投資與效益的對(duì)比分析——以川南地區(qū)及長(zhǎng)寧-威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣示范區(qū)為例[J].天然氣工業(yè),2014,34(10):128～132.

[3]王南,鐘太賢,劉興元,等.復(fù)雜條件下頁(yè)巖氣藏生產(chǎn)特征及規(guī)律[J].斷塊油氣田,2012,19(6):767～770.

[4]張明泉,鐘雄.蒙特卡洛模擬在油田開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)中的應(yīng)用[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2012,14(4):6～10.

[5]張紅,路鑫.基于蒙特卡洛模擬的海上邊際油田開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)[J].商場(chǎng)現(xiàn)代化，2012,675(6):81～82.

[6]雷利安,趙玉萍.應(yīng)用蒙特卡洛法進(jìn)行油氣開(kāi)發(fā)方案風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)), 2006,28(2):152～152.

[7]高世葵，朱文麗,殷誠(chéng).頁(yè)巖氣資源的經(jīng)濟(jì)性分析——以Marcellus頁(yè)巖氣區(qū)帶為例[J].天然氣工業(yè),2014,34(6):141～148.

[8]焦方正.油氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析[M].北京:石油工業(yè)出版社,1999.

[9]盛驟,謝式千,潘承毅.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M].4版.浙江:高等教育出版社,2008.

[10]毛利銳,沈灌群.石油天然氣項(xiàng)目可行性研究及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)手冊(cè)[M].長(zhǎng)春：吉林電子出版社,2002.

[11]中國(guó)石化.中國(guó)石油化工股份有限公司油氣田開(kāi)發(fā)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)參數(shù)(2007年版)[S/OL].(2013-03-06) [2015-03-08].http://www.doc88.com/p-0823985874700.html.

[編輯][編輯] 黃鸝

2016-10-24

溫真桃(1983-)，女，工程師，現(xiàn)從事頁(yè)巖氣的綜合研究及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，zf_ly22@126.com。

TE375

A

1673-1409(2017)15-0077-05

[引著格式]溫真桃，袁東山，陳蘭，等.頁(yè)巖氣田經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)區(qū)間計(jì)量分析[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(15):77～81.