凝析气藏开发方案蒙特卡洛风险分析方法研究及应用

●符琼芬 罗敏 彭海军 杨俊丰 董江萍

凝析气藏开发方案蒙特卡洛风险分析方法研究及应用

●符琼芬 罗敏 彭海军 杨俊丰 董江萍

油气开发项目由于投资大、风险高，需加强开发方案经济评价的风险分析工作。根据凝析气藏特点，在考虑建设投资、油和气的产量、销售价格以及经营成本基础上，采用蒙特卡洛模拟方法对凝析气藏开发方案经济评价进行风险分析，并实现了分析工具。通过利用该方法进行应用分析，分析结果表明蒙特卡洛模拟方法能够综合考虑多种风险因素对评价指标的影响，并能计算出相应概率，增强了风险分析的合理性，提高了决策可靠性。

凝析气藏 蒙特卡洛模拟 开发方案 经济评价 风险分析

一、前言

凝析气藏作为一种特殊类型的油气藏类型，在世界气田开发中占有特殊重要的地位。塔里木盆地作为我国油气资源的重要产地，凝析气分布广泛，成因复杂，以富、特富凝析气藏为主，具有很高的经济价值。由于凝析气藏特殊的流体相态特征，导致开发难度要比一般油气藏复杂、建设投资高、风险大。因此为了避免决策失误，对于凝析气藏的项目开发应该做好开发方案的经济评价工作，加强开发方案的风险分析。

经济评价风险分析方法主要有盈亏平衡分析、敏感性分析、蒙特卡洛模拟分析等。目前我国石油行业经济评价一般采用盈亏平衡和敏感性分析。传统的盈亏平衡分析和敏感性分析都是考虑单因素变动对评价指标影响，是一种简化的分析方法。在现实生产中，评价指标往往受到多个因素共同变化的影响，所以传统的方法对于风险分析具有局限性和不合理性。相比于传统的方法，蒙特卡洛模拟能综合考虑多种风险因素，不仅能得到评价结果，也能得到对应的发生概率，风险结果更可靠、更贴近实际、更能体现经济评价的合理性。因此，本文采用了基于蒙特卡洛模拟方法进行凝析气藏开发方案的经济评价风险分析，并编程实现了该风险分析工具。结合凝析气藏油气同采的特点，该方法考虑了对凝析气藏开发重要的建设投资、经营成本、凝析油和天然气产量、销售价格风险因素。通过模拟各风险因素的随机分布数值，根据现金流量法计算经济评价指标值及其概率。经济评价指标采用税后财务内部收益率（FIRR）和净现值（FNPV）。最后利用量化的经济评价指标概率分布结果来判断开发方案的风险情况。

二、蒙特卡洛模拟风险分析

（一）蒙特卡洛模拟分析原理

蒙特卡洛模拟分析又称统计模拟法、随机抽样技术。它是一种随机模拟方法，是一类通过随机抽样和统计试验来求近似解的数值方法。蒙特卡洛模拟的基本思路：首先建立分析指标值的计算模型；分析与指标值相关的影响因素，并分析建立影响因素的概率分布模型；依据模拟次数，模拟产生相应批次的影响因素随机数，带入分析指标值的计算模型，计算出相应的指标值；最后对模拟试验结果加以分析统计，计算评价指标值的统计特征量或概率分布。模拟次数越多，概率分布越接近真实的分布。

（二）蒙特卡洛模拟风险分析工具实现步骤

结合凝析气藏开发建设项目特点，凝析气藏开发方案经济评价蒙特卡洛模拟风险分析具体实现步骤如下：

1.确定经济评价指标模型。油田开发建设项目经济评价指标主要包括：财务内部收益率（FIRR）和财务净现值（FNPV），利用现金流量法计算。财务内部收益率是指能使项目计算期内净现金流量现值累计等于零时的折现率，计算公式如下所示。

式中：CI—现金流入量

CO—现金流出量

(CI-CO)t—第t期的净现金流量

n—项目评价周期

财务净现值（FNPV）是指按设定的折现率，一般采用基准收益率（ic）计算的项目期内净现金流量的现值之和，计算公式如下所示。

现金流量法计算的关键内容是要计算项目评价周期内各年现金流入和现金流出值。针对油气开发建设项目，现金流入包括：营业收入、增值税销项税、补贴收入、回收油气资产余值以及回收流动资金；现金流出包括：利用探井评价井投资、建设投资、流动资金、经营成本、增值税进项税、营业税金及附加、增值税、维持运营投资以及弃置费。

2.分析影响经济评价指标的风险因素。由于凝析气藏油气同采的特点，该类油气藏的开发建设经济评价不同于一般油气项目。凝析气藏是介于油藏和纯气藏之间的复杂类型的特殊油气藏。凝析气田开发，具有投资大、经营成本高、风险大的特点，并且更为突出的特点是油气同采。油气同采的特点决定了油和气产量及其销售价格都会对项目最终效益产生影响，因此油和气产量及价格都是重要的不确定性因素。并且不同油气比的项目，油、气对项目的影响程度是不同的。结合凝析气藏开发项目特点和实际情况，我们分析影响FIRR和FNPV的主要因素包括：建设投资、石油产量、石油销售价格、天然气销售产量、天然气价格以及经营成本六个因素。

建设投资：包括开发井投资和地面工程投资。对于油气开发建设项目，建设投资非常大，投资估算存在不确定性。建设投资作为现金流出的一个重要项目，同时也会影响其他项目。受建设投资影响的项目包括：现金流入的回收油气资产余值、现金流出的增值税和弃置费。

石油产量：凝析气田开采伴随着产出凝析油。由于受到反凝析影响，凝析油产量具有不确定性。对于凝析油产量高的气藏，凝析油产量对项目的效益影响很大。石油产量直接影响现金流入中的营业收入，同时影响开发方案的操作成本估算，从而影响现金流出的经营成本。间接导致现金流入的增值税销项税，现金流出的增值税、营业税金及附加等项目变化。

石油销售价格：石油销售价格受国际油价影响，波动较大，具有不确定性，往往是影响项目效益最敏感的因素之一。石油价格直接影响营业收入和吨油特别收益金的计算。并间接影响其他项目计算。

天然气产量：凝析气藏开发主要商品是天然气，由于受到油藏地质条件、开发方案等影响，天然气实际产量往往与设计产量存在一定的偏差。因此在利用设计的方案产量进行评价时需要考虑天然气产量的不确定性。天然气产量与石油产量类似，直接影响着营业收入和操作成本。

天然气销售价格：目前我国天然气销售价格是由政府定价决定，对于未来年份价格估计需要考虑到不确定性。天然气价格直接影响营业收入。

经营成本：油气经营成本受到生产工艺、产量、措施、市场、管理等各方面因素影响，不确定性很大。经营成本的变化直接影响流动资金和回收流动资金。

3.建立风险因素随机模型。结合开发项目实际情况和历史开发数据，考虑各风险因素的随机模型。风险变量的概率分布模型主要包括均匀分布、三角分布和正太分布等。随机模型选取方法：当风险变量只能获得一个范围值时，可采用均匀分布公式来描述；当风险变量除取得范围值外，还知道最可能值，则用三角分布公式来描述，三角分布是采用较多的；当风险变量获得少量的随机值，则根据多数风险变量具有正态分布或对数正态分布的特征，可模拟为正太或对数正太分布公式来描述。

4.模拟计算。首先根据开发方案的基础参数计算出项目基本的FIRR和FNPV。然后根据风险因素随机函数产生随机数，利用随机数与开发方案基础数据计算评价指标，并根据设定的模拟次数（N次）完成计算，得到N个FIRR和FNPV。

5.分析统计。对得到的N个FIRR和FNPV进行数理统计，分析计算出评价指标的均值、标准差、最大值、最小值、经济风险值等数据，绘制概率分布图。设定界限值，计算大于或小于界限值概率。

三、方法应用分析

塔里木盆地某开发建设项目，评价周期为20年，其中建设周期为2年，运营周期为18年。资本金比例为55%，流动资金贷款比例为70%，经营成本资金率为20%。原油商品率为96%，天然气商品率为94%。石油销售价格为3577元/吨，天然气销售价格为1060元/千方。税后基准收益率为12%，还款方式采用等额本金，还款期为8年。建设投资分为两年投入，总额为58亿元，其中开发井投资为46亿，地面工程投资为12亿。维持运营投资48亿元。生产经营参数根据开发方案计算给出评价周期内每年的产量、产液量、开井数等参数。其中评价周期内石油总产量为898万吨，天然气产量为16亿立方米。

为了分析计算，本文所有的影响因素均采用三角分布模拟。经过专家估算，风险因素的模拟参数为：建设投资模拟建设期总投资，最小值为56亿元，最大值为60亿元，最可能值为58亿元；石油价格模拟生产期第一年销售价格，最小值为3400元/吨，最大值为3650元/吨，最可能值为3577元/吨；石油产量模拟生产期平均产量，数据为生产期年均产量，最小值为43万吨/年，最大值为48万吨/年，最可能值为45万吨/年；天然气价格模拟生产期第一年销售价格，最小值为800元/千方，最大值为1200元/千方，最可能值为1060元/千方；天然气产量模拟生产期平均产量，数据为生产期年均产量，最小值为0.6亿方/年，最大值为0.9亿方/年，最可能值为0.78亿方/年。模拟次数为10000次。通过Excel宏编程，实现了基于蒙特卡洛模拟的凝析气藏开发方案经济评价风险分析计算工具。利用该工具进行模拟，模拟结果如图1和表1所示。

图1 蒙特卡洛模拟净现值和内部收益率概率分布

表1 蒙特卡洛模拟统计结果

计算得出，该项目方案的税后投资财务内部收益率为14.32%，投资财务净现值为4.97亿元。通过模拟计算，净现值小于4.97亿元的概率为43.68%，均值为53514万元，虽然净现值最小值为负值，但是通过计算小于0的概率只有1.8%，经济风险=27188/53514=0.51＞0.5，说明项目经济风险较低；内部收益率超过14.32%的概率是57.1%，大于税后基准收益率12%的概率为98.2%，最大值为18.43%，最小值为10.38%，平均内部收益率为14.55%高于税后基准收益率，经济风险=1.31/14.55=0.09＜0.12，项目经济效益较低。由此可以得出，该项目的净现值大于0、收益率大于基准收益率的可能性很大，因此该项目盈利能力可能性很大，项目经济风险相对较小，但是该项目的经济效益较低，评估需谨慎。

四、结论

油气开发项目存在很大风险和不确定性，因此油气开发项目经济评价必须要做好风险分析工作。凝析气藏由于其油气同采特点，经济评价风险分析考虑的风险因素与一般油气藏不同，需充分考虑凝析气藏石油和天然气产量及价格对方案风险的影响作用。本文采用了蒙特卡洛模拟方法进行凝析气藏开发方案经济评价风险分析，通过以上应用分析表明，蒙特卡洛模拟方法更加适合应用于油气开发项目风险分析，它实现了多风险因素同时变化对评价指标的影响，通过对评价指标概率计算，提高了决策可靠性。

[1]郭平，李士伦，杜志敏，孙雷等.凝析气藏开发技术现状及问题[J].新疆石油地质，2002（3）

[2]孙志道等.凝析气藏早期开发气藏工程研究[M].北京:石油工业出版社，2003

[3]孙龙德，宋文杰，江同文.塔里木盆地凝析气田开发[M].北京:石油工业出版社，2003

[4]朱伟，刘益超.石油建设项目投资风险评价方法探讨[J].天然气工业，2000（6）

[5]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，2006（2）

[6]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，2012（4）

[7]许文星，顾祥柏.基于蒙特卡洛模拟的项目费用风险分析[J].石油化工设计，2007（1）

（作者单位：符琼芬，罗敏，彭海军，杨俊丰，塔里木油田分公司勘探开发研究院；董江萍，塔里木油田公司概预算管理部 新疆库尔勒 841000）

（责编：贾伟）

F407.22

A

1004-4914（2014）06-069-02