页岩气田经济评价风险参数区间计量分析——蒙特卡洛模拟方法的运用

温真桃，袁东山，陈兰，刘叶

(中石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川 成都 610041)

页岩气田经济评价风险参数区间计量分析
——蒙特卡洛模拟方法的运用

温真桃，袁东山，陈兰，刘叶

(中石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川 成都 610041)

页岩气由于其特殊的气藏地质及开发特征，开发建设具有较大风险，做好经济评价为决策者提供更科学的决策依据就显得尤为重要。目前国内针对页岩气田经济评价研究较少，据此开展了以蒙特卡洛模拟方法为基础的页岩气田经济评价区间计量分析研究。所取得的成果包括：①建立了一套页岩气田经济分析的新思路、流程和方法；②在主要风险参数上，选定了价格与投资作为引入风险参数，明确了其分析形态；③以某页岩气田为例，构建了该页岩气田价格与投资的经济评价图版。对比常规方法，该方法更能体现经济评价的准确性及合理性，可为企业开发页岩气田提供经济性分析的流程。

页岩气田；蒙特卡洛模拟；区间计量；风险参数；价格与投资；评价版图

中国页岩气资源量丰富，其储量世界排名第一[1]。但页岩气由于其特殊的气藏地质条件，需要进行长水平段的水平钻进及大规模的体积压裂改造，建设投资比常规气田大；同时，页岩气又具有单井初期产量高、后期递减迅速和生产周期长等开发特征[2，3]。因此,页岩气田的经济评价显得尤为重要，认真做好页岩气田经济评价，为决策者提供判断页岩气田开发建设是否具有可行性的参考依据意义重大。

蒙特卡洛模拟，也可称为随机模拟、统计模拟，是利用随机数进行统计试验，以求得待解决问题的数值解的统计特征，其本质就是从概率分布中重复抽样以建立输出变量的分布。广泛用于核物理、生物化学、航空航天、水利水电、石油储量、金融、管理等实践领域，国际大石油公司普遍采用该方法对油气项目进行经济评价。其优点在于，可以反映多参数的不确定性，改变常规方法单次计算的片面性，从而能更好地符合项目投资的实际情况，更具有科学性。

目前，国内油气田经济评价普遍采用多参数确定下的净现值单次计算的常规方法，较为简单，没有考虑如价格、投资等主要风险参数的不确定性。在少部分常规油田及海上油气田有使用蒙特卡洛方法进行经济评价[4～7]，但只做到评价指标的累计概率统计，没有进一步分析引入风险参数的经济边界，且到目前为止，页岩气田的开发建设还没有使用过该方法进行经济评价。为此，有必要首先使用蒙特卡洛模拟方法进行多风险下的经济效益初步判断，然后得出页岩气田开发建设具有可行性的引入风险参数区间，最终为决策者提供参考依据。

1 蒙特卡洛模拟方法评价过程设计

1.1 风险参数及确定参数的分析

在页岩气田经济评价中，存在众多的风险参数，其主要风险参数为销售价格、建设投资、商品量及经营成本等，加强对风险参数的识别与分析，是合理进行经济评价的前提[8]。

1.1.1 销售价格

天然气销售价格直接决定页岩气田开发建设在生产周期内的每年收入水平，是影响项目效益最敏感的因素之一，且随着天然气价格的市场化及政府对页岩气气价补贴政策的变化，天然气价格波动较大，在对未来相当长一段时期的天然气价水平预期存在着较多的主观性、不确定性和不可控性，因此，如何更合理地选取价格有利于降低投资风险，是经济评价中的一项重要工作。为此,选定销售价格为蒙特卡洛模拟引入风险参数之一。

1.1.2 建设投资

页岩气田由于其特殊的地质条件，水平段长度与产量的相关性需要进行长水平段钻进及大规模的体积压裂改造，导致钻井及压裂投资普遍偏高；同时，该文是在新区块取得页岩气勘探突破后进行经济评价，建设投资费用是在勘探突破井实际发生费用上进行优化及加上对地面建设的投资规划，因此增加了建设投资的不确定性。为此，选定建设投资为蒙特卡洛模拟引入风险参数之一。

1.1.3 商品量

商品量是根据油气产量和油气商品率计算得出的；油气商品率一般是根据油气生产过程中发生的损耗和自用情况综合确定。气产量的预测方法主要有数值模拟法、数学模型法和递减曲线分析法等，不同方法结果均是在理论上最佳逼近于真实产量。笔者根据勘探突破井的试采动态分析，认为产量预测相对准确，因此，该风险参数在经济评价中作为确定参数。

1.1.4 经营成本

经营成本是根据现有油田的规模和已有油田的相关参数，按照分项类比，分项估计的方法预测出拟开发油气田的经营成本，受国内宏观经济、单位管理理念及技术发展的影响，经营成本具有浮动性。但是经营成本数额相对投资与收入来讲较小，对评价结果影响较小。因此，该风险参数在经济评价中作为确定参数。

1.2 分布规律的确定

在大多数情况下，选用最多的概率分布有4种：均匀分布、三角分布、正态分布及贝塔分布。当风险变量选择范围值内等可能出现，可采用均匀分布公式来描述；当风险变量除取得范围值，还知道最可能值，则用三角分布公式来描述；当风险变量具有向均值靠拢、集中，还知道最有可能值域，可用为正态或对数正态分布公式来描述；当风险变量变动具有灵活性，可以向任何一方偏斜，可选用贝塔分布来描述[9]。

笔者认为销售价格为正态分布，建设投资为均匀分布。

1.3 评价指标的确定

财务内部收益率是指能使项目在评价期内净现金流量现值累计等于零时的折现率，它反映项目所占用资金的盈利率，是反映项目盈利能力的主要动态评价指标。财务内部收益率的计算公式[10，11]如下：

式中：IRR为内部收益率，1；CI为现金流入量，万元；CO为现金流出量，万元；t为计算时间，a。

选取最能反映投资效果的内部收益率(IRR)为评价指标。

1.4 评价指标的计算

采用蒙特卡洛模拟法，根据所选风险参数及分布规律，确定好模拟次数后，用随机变量求取所引入风险参数的随机值，作为以后指标计算的输入变量，计算出评价指标值，整理出评价指标的累计概率。

1.5 结果分析

根据评价指标的累计概率对页岩气田经济效益进行初步判断，然后详细分析所引入风险参数的关系边界值，确保项目可行性的最终分析结果。

2 实证分析

某页岩气田勘探获得重大突破，准备进入开发阶段，对其进行经济评价，评价期20年(建设期为1年)。稳产期2年，稳产期结束后年递减率20%，累计产气量0.782×108m3。结合近年来该公司天然气平均销售价格，采用撬装LNG方式销售的销售市场价格及国家政策对页岩气价格的补贴等因素综合考虑，天然气销售价格1.7～2.8元/m3，最可能的价格区间为2.1～2.4元/m3。建设投资在勘探井实际施工费用的基础上进行优化，同时加上地面工程建设投资，全部总投资的可能变动范围为6150～8200万元。

图1 销售价格正态分布图

图2 建设投资均匀分布图

图3 内部收益率概率分布图

图4 内部收益率累计概率分布图

图5 销售价格和建设投资对收益率的影响

2.1 一般经济评价方法

建设投资采用均值7175万元，天然气销售价格采用均值2.25元/m3，计算税前内部收益率为11.6%，说明从财务分析角度项目不具有可行性，即页岩气田没有商业开发价值。该评价方法是各风险参数确定下净现值法的单次计算，较为简单，对项目分析体现不足。

2.2 引入蒙特卡洛模拟方法进行经济评价

1)引入风险参数的确定 选用销售价格与建设投资作为引入风险参数。

2)分布规律的确定 天然气销售价格1.7～2.8元/m3，最可能的价格区间为2.1～2.4元/m3，满足于正态分布(图1)。

建设投资全部总投资的可能变动范围为6150～8200万元，呈均匀分布(图2)。

3)评价指标的确定 确定IRR为评价指标，目前中石化气田开发建设项目税前基准收益率定为15%。

4)评价指标的计算 采用蒙特卡洛模拟方法测算(模拟1000次)，内部收益率大于15%的累计概率为18%(图3、图4),表明该页岩气田开发建设需要非常谨慎，要达到行业内部收益率时，销售价格与建设投资控制空间范围较窄。

5)结果分析 分析IRR大于15%的销售价格与建设投资控制空间范围(图5绿色部分为项目可行性部分)。

当单井投资在8200万元/井时，销售价格需要大于2.75元/m3；当单井投资在7150万元时，销售价格需要2.45元/m3；当单井投资在6150万元时，销售价格需要大于2.1元/m3。

当销售价格为2.1元/m3时，要求单井投资小于6150万元；当销售价格为2.25元/m3时，要求单井投资小于6500万元；当销售价格为2.4元/m3时，要求单井投资小于7000万元。

该页岩气田开发建设要具有经济效益，在单井投资变动范围内，项目有效的销售确保目标价格为2.1元/m3，力争目标为2.45元/m3,努力目标为2.75元/m3。在最有可能达成的价格区间内，项目有效的单井控制投资确保目标为7000万元，力争目标为6500万元,努力目标为6150万元。

3 结论与展望

3.1 基本结论

1)在页岩气田开发建设可行性研究中，经济评价的结果对其投资决策的影响很重要。页岩气田具有投资大、生产周期长，同时又受销售价格、建设投资、商品量及经济成本等多种风险因素影响的特点，因此，技术人员需要为决策者提供更为科学的决策依据，尽量降低投资的风险。

2)以建设投资和销售价格为引入风险参数，运用蒙特卡洛模拟方法进行详细综合分析，最终得出页岩气田建设投资与销售价格的区间计量，并以此作为最终决策依据,避免一般经济评价方法带来决策简单的问题。

3.2 研究展望

蒙特卡洛模拟方法能更多考虑多种风险变化因素，这里只进行了销售价格和投资区间的计量分析，把商品量和经营成本等其他风险参数作为确定参数进行计算，但其也有一定的不确定性，下一步研究中，应作为引入风险参数一起考虑；同时，政府对页岩气的政策鼓励、适合页岩气合理的基本收益率也会给经济评价带来很大误差，应在风险分析中开展研究。

[1]吕建中.国外石油科技发展报告(2012年)[M].北京：石油工业出版社,2013.

[2]陈云金,张明军,李微,等.体积压裂与常规压裂投资与效益的对比分析——以川南地区及长宁-威远页岩气示范区为例[J].天然气工业,2014,34(10):128～132.

[3]王南,钟太贤,刘兴元,等.复杂条件下页岩气藏生产特征及规律[J].断块油气田,2012,19(6):767～770.

[4]张明泉,钟雄.蒙特卡洛模拟在油田开发经济评价风险中的应用[J].西南石油大学学报(社会科学版),2012,14(4):6～10.

[5]张红,路鑫.基于蒙特卡洛模拟的海上边际油田开发经济评价[J].商场现代化，2012,675(6):81～82.

[6]雷利安,赵玉萍.应用蒙特卡洛法进行油气开发方案风险评价[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报), 2006,28(2):152～152.

[7]高世葵，朱文丽,殷诚.页岩气资源的经济性分析——以Marcellus页岩气区带为例[J].天然气工业,2014,34(6):141～148.

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[10]毛利锐,沈灌群.石油天然气项目可行性研究及经济评价手册[M].长春：吉林电子出版社,2002.

[11]中国石化.中国石油化工股份有限公司油气田开发项目经济评价参数(2007年版)[S/OL].(2013-03-06) [2015-03-08].http://www.doc88.com/p-0823985874700.html.

[编辑][编辑] 黄鹂

2016-10-24

温真桃(1983-)，女，工程师，现从事页岩气的综合研究及经济评价，zf_ly22@126.com。

TE375

A

1673-1409(2017)15-0077-05

[引著格式]温真桃，袁东山，陈兰，等.页岩气田经济评价风险参数区间计量分析[J].长江大学学报(自科版), 2017,14(15):77～81.