劉若蕾 劉鍵燁 羅東坤

中國石油大學(xué)(北京)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 北京 102249

0 前言

2018年,中國石油進(jìn)口量4.4×108t,同比增長11%,對外依存度高達(dá)69.8%;天然氣進(jìn)口量1 254×108m3,同比增長31.7%,對外依存度為45.3%,預(yù)計(jì)進(jìn)口量和對外依存度將持續(xù)攀升。隨著國際油價(jià)劇烈波動,海外優(yōu)質(zhì)資源量不斷減少,保障能源安全、優(yōu)化海外投資已提升至國家高度,但是海外項(xiàng)目的資源擁有者、經(jīng)濟(jì)性、風(fēng)險(xiǎn)因素、合同模式、開發(fā)時(shí)效等與國內(nèi)相比都大不相同,國內(nèi)常規(guī)的評價(jià)方法無法完全適用,因此,需要設(shè)計(jì)一個(gè)針對海外項(xiàng)目特殊性的油氣勘探優(yōu)選模型,為投資決策做好充足準(zhǔn)備。

在油氣選區(qū)影響因素方面,現(xiàn)有研究主要分為兩個(gè)方向,一是從地質(zhì)成藏條件、資源條件和開發(fā)條件出發(fā),黨婧文等人[1-5]將影響因素歸納為資源儲量、資源豐度、儲層埋深、地表地理情況和配套產(chǎn)業(yè)情況等;二是從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā),劉鍵燁等人[6]將煤層氣選區(qū)影響因素歸納為區(qū)塊建設(shè)投資、經(jīng)營成本、最終銷售量和利率等。

在油氣選區(qū)方法方面,研究主要集中在指標(biāo)量化和權(quán)重確定上,指標(biāo)量化方法主要有專家打分法[7]、類比法、模糊數(shù)轉(zhuǎn)化法[8]和概率分析法[9];權(quán)重確定方法主要有層次分析法[10]、熵值法[11]、敏感性分析[12]、灰色關(guān)聯(lián)法[13]、主成分分析法[14]和變權(quán)模型[15]。

本文針對海外陸上常規(guī)油氣勘探項(xiàng)目建立區(qū)塊優(yōu)選模型,將油氣選區(qū)的影響因素歸納為經(jīng)濟(jì)價(jià)值、風(fēng)險(xiǎn)和戰(zhàn)略價(jià)值,基于效用理論和投影法對區(qū)塊進(jìn)行綜合評價(jià),根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊與理想?yún)^(qū)塊的接近程度進(jìn)行區(qū)塊排序并給出區(qū)塊的投資優(yōu)先級,石油公司根據(jù)評價(jià)結(jié)果對不同類型的資產(chǎn)采取不同的投資策略。

1 區(qū)塊優(yōu)選評價(jià)體系構(gòu)建

海外油氣勘探項(xiàng)目是一項(xiàng)復(fù)雜多變的系統(tǒng)工程,受經(jīng)濟(jì)效益、投資風(fēng)險(xiǎn)、資源規(guī)模等方面因素影響。風(fēng)險(xiǎn)的存在使決策者不能一味地追求高效益,與此同時(shí)也要保障中國能源安全和人民就業(yè)問題,這對資源的戰(zhàn)略價(jià)值提出了要求?；诖?本文從經(jīng)濟(jì)價(jià)值、風(fēng)險(xiǎn)和戰(zhàn)略價(jià)值三方面構(gòu)建海外油氣區(qū)塊評價(jià)體系。

海外油氣勘探區(qū)塊優(yōu)選評價(jià)體系見圖1，經(jīng)濟(jì)價(jià)值、風(fēng)險(xiǎn)和戰(zhàn)略價(jià)值一級指標(biāo)下包括17個(gè)二級指標(biāo)。

圖1 海外油氣勘探區(qū)塊優(yōu)選評價(jià)體系圖Fig.1 Evaluation system of overseas oil and gas exploration block selection

圖1中經(jīng)濟(jì)價(jià)值評價(jià)采用折現(xiàn)現(xiàn)金流法,后文中凈現(xiàn)值指數(shù)的權(quán)重確定中將剔除凈現(xiàn)值的權(quán)重,僅體現(xiàn)資金利用效率;資源風(fēng)險(xiǎn)中假設(shè)儲量服從對數(shù)正態(tài)分布,通過蒙特卡洛模擬法對預(yù)測探明儲量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,根據(jù)模擬得到方差衡量風(fēng)險(xiǎn),產(chǎn)量風(fēng)險(xiǎn)同理;國際風(fēng)險(xiǎn)中的變異系數(shù)是多個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差與均值之比,可以反映油價(jià)和匯率的波動情況;資源國風(fēng)險(xiǎn)根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)的評分確定;經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)中承包商所得比例的計(jì)算直接采用郭瑞[16]給出的計(jì)算過程;資源規(guī)模的量化采用預(yù)測探明儲量表示;油氣資源豐度=預(yù)測探明儲量/有效含油面積;比價(jià)是指不同品質(zhì)油氣的價(jià)格比率,假定某一種油氣的品質(zhì)為基準(zhǔn)品質(zhì),并將其價(jià)格設(shè)定為基準(zhǔn)價(jià)格,其他油氣根據(jù)品質(zhì)對比確定比價(jià)系數(shù);資源結(jié)構(gòu)可以根據(jù)陸海、油氣的投資比例評價(jià)分?jǐn)?shù)量化。

2 目標(biāo)區(qū)塊綜合評價(jià)

同樣的獲得對不同的人滿足程度不同,這涉及到效用的概念,效用是決策者偏好態(tài)度,可以衡量人們對某種獲得的滿意程度或?qū)δ撤N損失的不滿意程度。

效用理論在方案優(yōu)選中應(yīng)用廣泛,郝帥[17]基于多屬性效用理論對交通信息發(fā)布方式進(jìn)行優(yōu)選,藍(lán)元沛等人[18]基于效用理論解決飛機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的選材問題,陸兆倫等人[19]基于效用函數(shù)確定民機(jī)客艙布局的概念設(shè)計(jì),羅圓等人[20]基于效用理論設(shè)計(jì)鐵路選線方案比選模型。

油氣區(qū)塊優(yōu)選實(shí)際上是一個(gè)多目標(biāo)決策的過程,決策者偏好在很大程度上會影響評價(jià)結(jié)果,故本文以效用理論為基礎(chǔ)建立海外油氣勘探區(qū)塊優(yōu)選模型。

2.1 建立初始決策矩陣

本文綜合評價(jià)的過程都將以矩陣形式為基礎(chǔ)完成,基于圖1的海外油氣勘探區(qū)塊優(yōu)選評價(jià)體系可以建立初始決策矩陣。經(jīng)濟(jì)價(jià)值的初始決策矩陣X1見表1,風(fēng)險(xiǎn)和戰(zhàn)略價(jià)值的初始決策矩陣X2、X3以同樣形式建立,這里不再列出。

表1 經(jīng)濟(jì)價(jià)值初始決策矩陣表

Tab.1 Initial decision matrix of economic value

經(jīng)濟(jì)價(jià)值評價(jià)指標(biāo)待評區(qū)塊ⅠⅡ……n凈現(xiàn)值x111x112……x11n凈現(xiàn)值指數(shù)x121x122……x12n內(nèi)部收益率x131x132……x13n投資回收期x141x142……x14n 注:x14n為經(jīng)濟(jì)價(jià)值下第n個(gè)區(qū)塊的第4個(gè)二級指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)。

2.2 確定加權(quán)效用矩陣

2.2.1 定義效用函數(shù)

本文中效用函數(shù)定義如下:

(1)

保守型決策者對損失很敏感,但對收入增長較遲鈍;中間型決策者認(rèn)為收入增長與效用值的增長成等比關(guān)系;冒險(xiǎn)型決策者對損失較遲鈍,但對收入增長很敏感。綜合導(dǎo)數(shù)的數(shù)學(xué)性質(zhì)和不同類型決策者的心理,效用曲線見圖2。

圖2 三種典型的效用曲線圖Fig.2 Three typical utility curves

效用函數(shù)中偏好調(diào)整因子r取值將直接影響效用值大小,本文將r取值設(shè)定為矩陣,稱為偏好調(diào)整因子矩陣R,這樣設(shè)定的好處是可以體現(xiàn)決策者對各評價(jià)指標(biāo)態(tài)度的不同,可以將效用理論的意義更深層次地體現(xiàn)出來。

2.2.2 主客觀組合賦權(quán)法確定權(quán)重

本文采用主客觀組合賦權(quán)法確定權(quán)重,主觀權(quán)重Si采用專家打分法,對多位專家的打分求平均值得到主觀權(quán)重;客觀權(quán)重Oi采用變異系數(shù)法,變異系數(shù)是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差與平均數(shù)的比,可以反映數(shù)據(jù)的離散程度,基本原理是:某項(xiàng)指標(biāo)的觀測值間變異程度越大,表明該項(xiàng)指標(biāo)對于評價(jià)結(jié)果不均衡的貢獻(xiàn)程度越大,就應(yīng)該賦予該項(xiàng)指標(biāo)較大的權(quán)重。本文對初始決策矩陣中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到客觀權(quán)重。

組合權(quán)重wi計(jì)算公式如下:

(2)

式中:m為評價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

2.2.3 計(jì)算加權(quán)效用矩陣

根據(jù)式(2)可以計(jì)算出二級指標(biāo)的權(quán)重即wi(i=1,2,3)，分別表示經(jīng)濟(jì)價(jià)值、風(fēng)險(xiǎn)、戰(zhàn)略價(jià)值下屬二級指標(biāo)的權(quán)重。

根據(jù)區(qū)塊優(yōu)選影響因素建立初始決策矩陣X,初始決策矩陣經(jīng)過效用函數(shù)處理得到效用矩陣U,效用矩陣和二級指標(biāo)權(quán)重wi相乘得到加權(quán)效用矩陣F,其流程見圖3。

圖3 區(qū)塊優(yōu)選模型中矩陣處理流程圖Fig.3 Flowchart of matrix processing in block optimizing selection model

2.3 投影法確定投資優(yōu)先級

2.3.1 目標(biāo)區(qū)塊在理想?yún)^(qū)塊上的投影值

投影法可以用來計(jì)算兩向量之間的接近程度,向量a在向量b上的投影見圖4。

圖4 向量a在向量b上的投影圖Fig.4 The projection of vector a onto vector b

投影值計(jì)算公式如下:

(3)

式中:Prjb(a)為向量a在向量b上的投影值，Prjb(a)值越大表明向量a與向量b越接近。

正理想?yún)^(qū)塊是指各評價(jià)指標(biāo)在所有目標(biāo)區(qū)塊中最優(yōu)值構(gòu)成的方案,負(fù)理想?yún)^(qū)塊則是最劣值構(gòu)成的方案。如果將每個(gè)區(qū)塊的加權(quán)效用值當(dāng)做一個(gè)行向量,那么可以采用投影法計(jì)算待評區(qū)塊與正負(fù)理想?yún)^(qū)塊的接近程度。正理想?yún)^(qū)塊上的投影用Prjb+(aj)表示,負(fù)理想?yún)^(qū)塊上的投影用Prjb-(aj)表示。

投影值得到后,通過下式可以得到各區(qū)塊在一級指標(biāo)下與理想?yún)^(qū)塊的相對貼近度:

(4)

2.3.2 計(jì)算綜合相對貼近度

(5)

式中:j為目標(biāo)區(qū)塊；w1、w2、w3分別為經(jīng)濟(jì)價(jià)值、風(fēng)險(xiǎn)、戰(zhàn)略價(jià)值的權(quán)重。

2.3.3 區(qū)塊排序和投資優(yōu)先級

綜合相對貼近度Pj越大,表明評價(jià)的目標(biāo)區(qū)塊越靠近正理想?yún)^(qū)塊,越遠(yuǎn)離負(fù)理想?yún)^(qū)塊,據(jù)此可以對所有參評區(qū)塊進(jìn)行排序。根據(jù)區(qū)塊排序情況確定投資優(yōu)先級,對處于不同水平的區(qū)塊給出不同的投資策略,排名靠前的優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)應(yīng)優(yōu)先投資并重點(diǎn)關(guān)注,對處于末端的邊際資產(chǎn)適時(shí)退出,對中游的普通資產(chǎn)保持觀望態(tài)度。利用投影法得到區(qū)塊投資優(yōu)先級的流程見圖5。

圖5 利用投影法得到區(qū)塊投資優(yōu)先級的流程圖Fig.5 Flowchart of block investment priority obtained by projection method

3 模型應(yīng)用實(shí)例

3.1 示例區(qū)塊基本情況

本文對A石油公司的10個(gè)海外油氣區(qū)塊進(jìn)行評價(jià),各目標(biāo)區(qū)塊的基本情況見表2。其中,劃分類型是根據(jù)勘探階段不同,將其劃分為滾動項(xiàng)目和風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目,滾動項(xiàng)目的特點(diǎn)是區(qū)塊已經(jīng)投產(chǎn),在生產(chǎn)區(qū)的周邊進(jìn)行拓邊勘探,采取邊勘探邊開發(fā)的生產(chǎn)模式,不用考慮地面工程投資;風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目的特點(diǎn)是未投產(chǎn),資源不確定性較大,只有在探明儲量達(dá)到一定程度時(shí)才考慮開發(fā)投產(chǎn),要考慮地面工程投資。

表2 待評價(jià)目標(biāo)區(qū)塊基本情況表

Tab.2 Basic information of the blocks to be evaluated

區(qū)塊合同類型油氣情況劃分類型K1產(chǎn)品分成油滾動K2產(chǎn)品分成油滾動K3產(chǎn)品分成氣風(fēng)險(xiǎn)K4礦稅制油滾動K5礦稅制油滾動K6礦稅制油滾動K7礦稅制油風(fēng)險(xiǎn)K8服務(wù)合同油滾動K9產(chǎn)品分成氣滾動K10服務(wù)合同氣滾動

3.2 確定初始決策矩陣和指標(biāo)權(quán)重

3.2.1 建立初始決策矩陣表

根據(jù)各目標(biāo)區(qū)塊的勘探參數(shù)和經(jīng)濟(jì)參數(shù)計(jì)算各評價(jià)指標(biāo)值,經(jīng)濟(jì)價(jià)值指標(biāo)評價(jià)結(jié)果匯總見表3,風(fēng)險(xiǎn)類指標(biāo)評價(jià)結(jié)果匯總見表4,戰(zhàn)略價(jià)值指標(biāo)評價(jià)結(jié)果匯總見表5,各匯總結(jié)果即初始決策矩陣表。

3.2.2 確定指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)評價(jià)結(jié)果的數(shù)據(jù)處理和專家打分,通過主客觀組合賦權(quán)法可以得到二級指標(biāo)的權(quán)重:

w1=(0.618,0.197,0.105,0.080)

w2=(0.516,0.173,0.065,0.060,0.045,0.024,0.022,0.012,0.083)

w3=(0.837,0.123,0.025,0.014)

根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊與理想?yún)^(qū)塊一級指標(biāo)下相對貼近度和專家打分,可以得到一級指標(biāo)權(quán)重:

w=(0.563 5,0.147 2,0.289 2)

表3 目標(biāo)區(qū)塊經(jīng)濟(jì)價(jià)值指標(biāo)評價(jià)結(jié)果匯總表

Tab.3 Summary of economic value evaluation results of target blocks

區(qū)塊凈現(xiàn)值/萬美元凈現(xiàn)值指數(shù)/(%)內(nèi)部收益率/(%)投資回收期/aK1644.6810.9233.155.80K28 933.8715.7033.455.33K349 083.0840.2016.258.26K47 965.9246.2043.734.52K51 518.7860.4033.785.59K63 576.2213.4038.494.72K75 886.851.409.0114.20K813 984.5837.7015.949.08K93 992.448.2019.958.27K10-800.53-8.216.039.56

表4 目標(biāo)區(qū)塊風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評價(jià)結(jié)果匯總表

Tab.4 Summary of risk index evaluation results of target blocks

區(qū)塊儲量變動產(chǎn)量變動油價(jià)波動匯率波動政治環(huán)境經(jīng)濟(jì)環(huán)境商業(yè)環(huán)境法律基礎(chǔ)合同條款K14 8568 8460.30.8014.014.716.016.00.50K2197 258359 3380.40.8018.018.718.018.70.88K3399 858728 4070.60.407.59.28.810.00.60K41 491 9982 717 9190.40.407.59.28.810.00.70K51 202 6522 190 8280.20.407.59.28.810.00.50K65 154 5932 863 6630.70.7614.014.014.014.00.72K79 213 2835 118 4910.50.407.59.28.810.00.60K8126 446230 3420.20.3012.014.716.016.00.60K91 341 2292 443 2680.90.089.08.08.08.00.23K103 2925 9970.80.1710.010.010.010.00.90

表5 目標(biāo)區(qū)塊戰(zhàn)略價(jià)值指標(biāo)評價(jià)結(jié)果匯總表

Tab.5 Summary of strategic value evaluation results of target blocks

區(qū)塊資源規(guī)模/104 t資源豐度資源品質(zhì)資源結(jié)構(gòu)K16980.080.880.30K216 9970.960.700.30K32 7472.420.680.18K47 2345.681.000.30K51 1231.801.000.30K66 7209.240.880.30K7215 04013.700.680.30K810 8223.941.040.30K93996.800.680.18K10791.400.680.18

3.3 情景分析

在初始決策矩陣和指標(biāo)權(quán)重的基礎(chǔ)上,按照圖3和圖5的流程可以計(jì)算出綜合相對貼近度并以此排序,根據(jù)效用函數(shù)中偏好調(diào)整因子矩陣R的不同進(jìn)行情景分析,不同的R取值會得到不同的區(qū)塊排序。偏好調(diào)整因子情景設(shè)計(jì)見表6,情景1～3中所有評價(jià)指標(biāo)的偏好調(diào)整因子值相同,其中情景1中偏好調(diào)整因子值均為0.4，取值小于1表示決策者對所有評價(jià)指標(biāo)持保守態(tài)度,情景2中偏好調(diào)整因子值均為1，表示決策者持中間態(tài)度,情景3中偏好調(diào)整因子值均為2，取值大于1，表示決策者持冒險(xiǎn)態(tài)度;情景4中經(jīng)濟(jì)價(jià)值下的4個(gè)二級指標(biāo)的偏好調(diào)整因子取值相同且均為0.4，風(fēng)險(xiǎn)下的9個(gè)二級指標(biāo)的偏好調(diào)整因子取值相同均為2，戰(zhàn)略價(jià)值下的4個(gè)二級指標(biāo)的偏好調(diào)整因子取值相同均為0.4；情景5中進(jìn)行隨機(jī)取值,各指標(biāo)的偏好調(diào)整因子取值均不同。各情景下勘探區(qū)塊排序見表7。

通過情景分析可以發(fā)現(xiàn),經(jīng)過效用函數(shù)處理的評價(jià)矩陣得到的區(qū)塊排序相比于未經(jīng)處理的情況(情景2)存在一定差異,也證實(shí)了效用理論的應(yīng)用對海外油氣區(qū)塊優(yōu)選確實(shí)有影響。

以情景2為例,根據(jù)綜合相對貼近度對資產(chǎn)進(jìn)行分類,投資優(yōu)先級結(jié)果見圖6。由圖6可以看出，目標(biāo)區(qū)塊K3為最優(yōu)資產(chǎn),應(yīng)將其放在戰(zhàn)略地位重點(diǎn)投資;K7、K2和K8為次優(yōu)資產(chǎn),應(yīng)優(yōu)先投資;K4、K9和K6為處于中游的普通資產(chǎn),對此保持觀望態(tài)度;K5、K1和K10為處于下游的邊際資產(chǎn),應(yīng)適時(shí)退出。

表6 偏好調(diào)整因子情景設(shè)計(jì)表

Tab.6 Scenario design of preference adjustment factor

評價(jià)指標(biāo)偏好調(diào)整因子情景設(shè)計(jì)情景1情景2情景3情景4情景5凈現(xiàn)值0.4120.42.0凈現(xiàn)值指數(shù)0.4120.44.0內(nèi)部收益率0.4120.40.6投資回收期0.4120.40.8儲量變動0.4122.02.0產(chǎn)量變動0.4122.04.0油價(jià)波動0.4122.00.8匯率波動0.4122.02.0政治環(huán)境0.4122.00.4經(jīng)濟(jì)環(huán)境0.4122.00.6商業(yè)環(huán)境0.4122.04.0法律基礎(chǔ)0.4122.00.4合同條款0.4122.04.0資源規(guī)模0.4120.42.0資源豐度0.4120.40.4資源品質(zhì)0.4120.44.0資源結(jié)構(gòu)0.4120.40.8

表7 各情景下勘探區(qū)塊排序結(jié)果表

Tab.7 Ranking results of exploration blocks in each scenario

情景勘探區(qū)塊排序結(jié)果情景1K3>K2>K8>K4>K7>K6>K9>K1>K5>K10情景2K3>K7>K2>K8>K4>K9>K6>K5>K1>K10情景3K7>K3>K8>K2>K9>K4>K6>K5>K10>K1情景4K3>K2>K8>K4>K7>K6>K9>K1>K5>K10情景5K3>K7>K8>K2>K4>K5>K9>K6>K10>K1

圖6 情景2目標(biāo)區(qū)塊投資優(yōu)先級結(jié)果圖Fig.6 Scenario 2 target block investment priority result

4 結(jié)論

以往的油氣選區(qū)大多從自然地質(zhì)因素、技術(shù)條件等方面分析,對區(qū)塊的價(jià)值分析停留在較淺層面。本文從區(qū)塊的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、風(fēng)險(xiǎn)和戰(zhàn)略價(jià)值角度入手,將反映決策者偏好態(tài)度的效用理論應(yīng)用其中,通過定義效用函數(shù)、主客觀組合賦權(quán)和投影法進(jìn)行綜合評價(jià),根據(jù)計(jì)算得到的綜合相對貼近度進(jìn)行區(qū)塊排序并給出投資優(yōu)先級,以達(dá)到海外油氣區(qū)塊優(yōu)選目的。

通過基于效用理論的海外油氣勘探區(qū)塊優(yōu)選模型應(yīng)用實(shí)例可以發(fā)現(xiàn)效用理論對區(qū)塊優(yōu)選結(jié)果確實(shí)有影響,評價(jià)結(jié)果也進(jìn)一步證明評價(jià)過程的合理性。在模型實(shí)際應(yīng)用過程中可以根據(jù)宏觀經(jīng)濟(jì)形勢和政策導(dǎo)向,以及微觀上石油公司的自身發(fā)展定位，確定效用函數(shù)中偏好調(diào)整因子矩陣R的數(shù)值,石油公司根據(jù)評價(jià)結(jié)果對不同類型的資產(chǎn)采取不同的投資策略。在本文研究的基礎(chǔ)上,后續(xù)可以根據(jù)投資總額限制、資源共享性、技術(shù)相關(guān)程度等因素,進(jìn)行項(xiàng)目的組合優(yōu)化研究。