馮于恬

摘要：頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中提質(zhì)增效成本過(guò)高是制約其發(fā)展的主要瓶頸，迫切需要對(duì)頁(yè)巖氣單井成本進(jìn)行剖析，建立系統(tǒng)性經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法。以川南地區(qū)G頁(yè)巖氣區(qū)塊結(jié)算井參數(shù)為基礎(chǔ)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，揭示了鉆井系統(tǒng)工程投資成本變動(dòng)規(guī)律，結(jié)果顯示鉆井井深、水平段長(zhǎng)、壓裂段數(shù)是影響單井總費(fèi)用的主要因素，足以解釋48%的費(fèi)用變化情況。通過(guò)建立投資預(yù)測(cè)模型，并利用未實(shí)施井定額測(cè)算結(jié)果驗(yàn)證，二者間相對(duì)誤差值僅-3.48%，有效預(yù)測(cè)了油氣開(kāi)采投資水平。

Abstract： At present， the high cost of upgrading and improving efficiency in shale gas development is the main bottleneck of restricting its development. It urgently needs an in-depth analysis of the cost of a single well to establish a systematic economic evaluation method. Based on the parameters of the settled wells of the G shale gas block in southern Sichuan， the mathematical statistics method is used to reveal the change in the investment cost of the drilling system. The results show that the depth of the drilling well， the length of the horizontal section and the number of fracturing sections are the main influencing factors of the total cost of a single well. The mathematical statistics method can sufficiently explain 48% of the change in the total cost of a single well. Furthermore， a regression analysis method is used to establish an investment predicting model. The model is verified by the result of the cost calculation of the unimplemented well quota. The relative error -3.48% effectively predicts the level of the oil and gas production investment.

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣;鉆井工程;投資分析;多元回歸;預(yù)測(cè)模型

Key words： shale gas;drilling engineering;investment analysis;multiple regression;prediction model

中圖分類號(hào)：P618.13;P631.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）08-0183-04

0 ?引言

近些年我國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)，呈現(xiàn)出巨大供應(yīng)缺口，頁(yè)巖氣作為儲(chǔ)量巨大的天然氣資源，具備極大發(fā)展?jié)摿1-2]。我國(guó)南方普遍發(fā)育上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組及下寒武統(tǒng)牛蹄塘組兩套優(yōu)質(zhì)烴源巖[3]，與北美五大頁(yè)巖氣層系具有類似的地層特性[4-5]，是國(guó)家高度重視的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)區(qū)域[6-7]。中國(guó)石油公司在川南區(qū)塊有長(zhǎng)寧-威遠(yuǎn)和昭通兩個(gè)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)?？碧郊皽y(cè)算結(jié)果顯示，四川盆地龍馬溪組埋藏深度低于3500m的頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量為1.19萬(wàn)億立方米，埋深3500～4000m的為3.52萬(wàn)億立方米，埋深4500m以內(nèi)的為9.85萬(wàn)億立方米[8-9]。從川南頁(yè)巖氣實(shí)際地質(zhì)資源量出發(fā)，預(yù)測(cè)川南龍馬溪組頁(yè)巖氣可建頁(yè)巖氣年產(chǎn)能250億～300億立方米，且穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)可達(dá)到20～30年[10]。因此川南地區(qū)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)對(duì)于優(yōu)化我國(guó)油氣資源格局，緩解油氣資源短缺，保障國(guó)家能源安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展都有十分重要的意義。

但是，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)面臨著復(fù)雜的地質(zhì)條件、地面環(huán)境及更高的技術(shù)裝備要求，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)與提質(zhì)增效成本過(guò)高、投資國(guó)際化經(jīng)營(yíng)是制約其發(fā)展的主要瓶頸。以中石油為例，2015年大多數(shù)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)還處于虧損狀態(tài)，僅昭通區(qū)塊的虧損達(dá)1.7個(gè)億。目前頁(yè)巖氣建井成本雖已由早期的1億降至6000萬(wàn)元左右，但仍顯著超出北美的水平[11-12]。在我國(guó)加大天然氣開(kāi)發(fā)、國(guó)際油價(jià)低位運(yùn)行、公司盈利壓力增大的形勢(shì)下，中石油面臨著推動(dòng)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)上產(chǎn)和縮減投資成本的兩難處境，亟需通過(guò)結(jié)合技術(shù)、資源對(duì)頁(yè)巖氣單井成本進(jìn)行深入剖析，建立經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)體系，摸清成本變化規(guī)律，預(yù)測(cè)成本走勢(shì)，尋求降本空間，使投資決策、預(yù)算管控及降本手段更具科學(xué)性及可操作性[13-14]。

鉆井是石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中投資最大的工程，對(duì)鉆井工程進(jìn)行成本管控，能從根源上提高勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目資金的利用效率。基于此，本文以川南地區(qū)頁(yè)巖氣的實(shí)際工程、經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用數(shù)據(jù)分析方法，探索投資預(yù)測(cè)模型，模型成果為預(yù)測(cè)鉆井工程投資成本提供了依據(jù)，為下一步工作提供了降本增效的決策參考。

1 ?川南地區(qū)頁(yè)巖氣鉆井投資分析

在石油工業(yè)中，油氣鉆井工程占據(jù)重要位置。油氣鉆井工程投資占油氣勘探開(kāi)發(fā)投資比例達(dá)60%-70%，每口井的鉆井投資從幾百萬(wàn)到幾千萬(wàn)不等，甚至數(shù)億元[15]。國(guó)外石油公司目前已利用信息化平臺(tái)對(duì)投資成本進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，而我國(guó)各油氣田公司的大數(shù)據(jù)分析方法研究運(yùn)用較為滯后，但油氣田企業(yè)每年的物探、鉆井工程計(jì)劃結(jié)算項(xiàng)目在全年投資計(jì)劃中的占比逐年增高，傳統(tǒng)的成本分析方式已不能滿足處理龐大數(shù)據(jù)的時(shí)效性、邏輯性和準(zhǔn)確性的要求[16]。基于此，本文以川南地區(qū)G頁(yè)巖氣區(qū)塊結(jié)算72口井費(fèi)用參數(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)相關(guān)性分析，并據(jù)此建立預(yù)測(cè)模型。

對(duì)于頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)，影響鉆井工程造價(jià)的三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)為井深、水平段長(zhǎng)及壓裂段數(shù)，對(duì)于工程造價(jià)的高低起到?jīng)Q定性作用。為簡(jiǎn)化預(yù)測(cè)模型，使模型操作性更強(qiáng)，本文選取這三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)開(kāi)展分析。

川南地區(qū)G頁(yè)巖氣區(qū)塊結(jié)算72口井的施工參數(shù)及結(jié)算費(fèi)用情況如表1、圖1所示。井深數(shù)據(jù)總體呈正偏態(tài)，分布較平滑;水平段長(zhǎng)數(shù)據(jù)集中分布于1500米左右;壓裂段數(shù)數(shù)據(jù)峰度高集中分布于20到25之間，總體呈正偏態(tài)，部分?jǐn)?shù)據(jù)超過(guò)40段遠(yuǎn)離平均值。單井總費(fèi)用數(shù)據(jù)分布偏度較小，峰度接近于0，數(shù)據(jù)接近于正態(tài)分布。

圖2為井深X1、水平段長(zhǎng)X2、壓裂段數(shù)X3和單井總費(fèi)用Y數(shù)據(jù)作相關(guān)性分析圖，其中右上角部分為變量之間的相關(guān)系數(shù)與顯著評(píng)級(jí)，對(duì)角線部分為變量的數(shù)據(jù)分布，左下角部分為變量間的散點(diǎn)圖和擬合曲線。由圖可知目前井深與水平段長(zhǎng)、水平段長(zhǎng)與壓裂段數(shù)相關(guān)性最強(qiáng)，呈高顯著的正相關(guān)關(guān)系;單井總費(fèi)用與三者的相關(guān)性也比較強(qiáng)。即單井總井深隨著水平段的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，相應(yīng)地壓裂段數(shù)也增多，同時(shí)也驗(yàn)證了井深、水平段長(zhǎng)及壓裂段數(shù)是影響工程造價(jià)高低的關(guān)鍵參數(shù)這一論斷。

2 ?投資預(yù)測(cè)模型建立

回歸分析法是通過(guò)在掌握大量預(yù)測(cè)對(duì)象數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，找出自變量與因變量的因果關(guān)系，并建立兩者之間相關(guān)性較好的回歸關(guān)系函數(shù)表達(dá)式（回歸方程式），用于預(yù)測(cè)未來(lái)數(shù)值的一種定量預(yù)測(cè)分析法。在油氣開(kāi)采成本的預(yù)測(cè)應(yīng)用中，人們通常是根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)對(duì)油氣開(kāi)采成本進(jìn)行質(zhì)的分析，確定各因素間的因果關(guān)系及因變量與自變量，以此來(lái)選擇建立何種數(shù)學(xué)模型。通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算，得到參數(shù)間的數(shù)量關(guān)系，并建立預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)油氣開(kāi)采成本的水平，揭示其內(nèi)在聯(lián)系的規(guī)律性[17]。

2.1 多元線性回歸模型

在研究了大量前人建立的成本預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)上，筆者擬采用多元回歸預(yù)測(cè)的方法來(lái)預(yù)測(cè)川南地區(qū)G頁(yè)巖氣區(qū)塊鉆井工程投資。結(jié)合頁(yè)巖氣鉆井的實(shí)際情況及前述相關(guān)性分析結(jié)果，提出了如下假設(shè)：鉆井成本和鉆井井深、水平段長(zhǎng)、壓裂段數(shù)均存在一定比例關(guān)系，且井深越大、水平段越長(zhǎng)、壓裂段數(shù)越多，鉆井投資就越高。本文旨在構(gòu)建一個(gè)頁(yè)巖氣鉆井投資預(yù)測(cè)模型，也即是構(gòu)造一個(gè)頁(yè)巖氣鉆井成本和鉆井井深、水平段長(zhǎng)及壓裂段數(shù)間的比例關(guān)系模型。擬以川南地區(qū)G頁(yè)巖氣區(qū)塊已結(jié)算的72口井參數(shù)作為樣本來(lái)預(yù)測(cè)和分析這4個(gè)變量之間的假設(shè)和回歸關(guān)系。

2.2 工程參數(shù)對(duì)單井造價(jià)敏感性分析

敏感性分析所指的是每個(gè)因素的改變對(duì)影響指標(biāo)的程度進(jìn)行分析以及測(cè)定，對(duì)外在條件出現(xiàn)不利的改變時(shí)指標(biāo)（針對(duì)于某一項(xiàng)目）所能承受的能力進(jìn)行判斷?？刂破涔こ淘靸r(jià)的過(guò)程中，我們對(duì)該項(xiàng)目對(duì)于變化因素所能承受的能力不進(jìn)行討論，而是利用敏感性分析概念來(lái)找到最敏感的因素，以科學(xué)方式的調(diào)整其設(shè)計(jì)方案或是改變其施工方式等手段來(lái)進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到對(duì)造價(jià)進(jìn)行合理的降低的目的[18]。

以回歸模型中的關(guān)鍵參數(shù)為敏感因素，繪制敏感性分析圖（圖3），敏感性系數(shù)分別為井深1.1099、水平段長(zhǎng)0.5894、壓裂段數(shù)1.3219，工程參數(shù)中壓裂段數(shù)的變化對(duì)單井總費(fèi)用的影響相對(duì)較大，其次為鉆井井深，水平段長(zhǎng)的變化對(duì)總費(fèi)用的影響最小。

3 ?案例分析

利用所得預(yù)算模型對(duì)一些已完成預(yù)可研階段項(xiàng)目的單井投資進(jìn)行計(jì)算，并與定額測(cè)算造價(jià)進(jìn)行比較，以檢驗(yàn)估算模型的適用性。

檢驗(yàn)成果如表2所示，通過(guò)多元線性回歸方法得到的單井預(yù)算模型與定額測(cè)算造價(jià)相對(duì)誤差較小，最大為-11.92%，最小為0.16%，平均誤差值-3.48%?；究梢詽M足投資預(yù)測(cè)的精度要求。從而可以證明，本文提出的假設(shè)方法是可行的。隨著數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)不斷增容，建立回歸預(yù)測(cè)模型時(shí)，選取樣本的代表性將增強(qiáng)，將有利于降低預(yù)測(cè)時(shí)的誤差。

4 ?結(jié)論及建議

①針對(duì)四川盆地國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)，從川南地區(qū)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀出發(fā)，開(kāi)發(fā)成本過(guò)高成為亟需解決的問(wèn)題，其中鉆井工程作為石油開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一，其投資成本的控制將直接影響整體施工的資金投入。

②以川南地區(qū)G頁(yè)巖氣區(qū)塊結(jié)算72口井的施工參數(shù)及結(jié)算費(fèi)用為基礎(chǔ)進(jìn)行成本分析，顯示鉆井井深、水平段長(zhǎng)和壓裂段數(shù)是影響單井總費(fèi)用的因素，能解釋48%的單井總費(fèi)用變化情況，其中以壓裂段數(shù)對(duì)總費(fèi)用影響最大，其次為井深和水平段長(zhǎng)。通過(guò)成本分析，深入解釋了鉆井系統(tǒng)工程投資成本變動(dòng)規(guī)律，尋找降低投資項(xiàng)目工程成本的途徑，可對(duì)下一步成本控制提供結(jié)構(gòu)性的量化指標(biāo)。

③利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，建立了投資預(yù)測(cè)模型，并與未實(shí)施井定額測(cè)算結(jié)果間的相對(duì)誤差值僅-3.48%，基本可以滿足投資預(yù)測(cè)的精度要求，有效預(yù)測(cè)了油氣開(kāi)采投資水平，揭示其內(nèi)在聯(lián)系規(guī)律性;同時(shí)，隨著勘探開(kāi)發(fā)區(qū)域逐步擴(kuò)大，工程建設(shè)中復(fù)雜作業(yè)等情況增多，直接導(dǎo)致鉆井系統(tǒng)工程投資成本測(cè)算信息量劇增，利用投資預(yù)測(cè)模型進(jìn)行快速測(cè)算，可以達(dá)到提高工作效率的目的，并為下一步工作提供降本增效的決策參考。

④基于頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)投資成本數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用科學(xué)手段進(jìn)行成本分析和預(yù)測(cè)模型建立，可用于指導(dǎo)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)方案編制和論證審批，有利于合理確定和有效控制工程造價(jià)，有利于頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目投資決策水平、投資效益、投資成本管控水平的提高，以及頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展，為我國(guó)頁(yè)巖氣規(guī)模、高效開(kāi)發(fā)提供技術(shù)保障。

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