投资和市场在页岩气区块优选中的影响分析

杨红昌 张 立

1.北京市燃气集团有限责任公司投资中心 2.北京市燃气集团有限责任公司

我国页岩气资源丰富，全国页岩气可采资源量为26×1012m3［1］，其中南方和西北是成藏条件有利区和主要富集区。作为非常规气源的一种，随着我国城市燃气消耗的日益增长才逐步进入我们的视野。国家能源局发布的《页岩气发展规划（2011—2015年）》提出2015年我国的页岩气产量目标65×108m3／a。为了鼓励更多的企业参与页岩气区块的勘探和开发，尽快实现页岩气产业化，2011年和2012年国土资源部推出一些相对成熟的区块进行页岩气区块招标，越来越的城市燃气企业和能源应用企业愿意并积极参与到招标当中去。

目前尚未形成一套完善的页岩气优选评价方法。中国石油、中国石化等国内相关单位在目标区优选时制定了各自的评价标准，为建立区块综合优选提供了参考。但是页岩气勘探开发是一个复杂的系统工程，地质资源条件是前提，区块所在地区离城市燃气负荷中心较远，投资规模和燃气市场条件对于后期的开发和利用至关重要，而关于后者的论述较少。因此对于参加投标的大多数非常规油气企业而言尚不足以用作投标区块选择的依据。

本文参考文献［2］较为系统地提出了页岩气区块优选方法，评价指标体系中包含了资源地质条件和开发利用条件。但是对于较难量化的地形条件、市场需求和基础设施等开发利用条件作为一个指标进行了赋值，在综合评价中被过度弱化，不能全面客观地反映投资规模和燃气市场条件在投标区块选择中的作用和影响。

笔者以国土资源部第二轮页岩气招标区块为例，将投资规模和燃气市场条件量化6个具体指标，采用CRITIC客观权重赋权方法，系统分析了投资规模和燃气市场条件对于页岩气多区块目标综合优选结果的影响，提出了多指标综合优选模型，并从投标区块竞争热度角度证明了该模型客观合理，能够较好地进行投标区块综合评价，为相关企业进行后续的页岩气投标区块选择提供了参考。

1 选取优选指标和影响条件

1.1 地质资源禀赋优选指标

区块的资源禀赋条件是进行页岩气勘探开发的基础，是进行后续工作的前提。国内学者对资源评价指标进行了深入研究［3－6］。

如国土资源部油气资源战略研究中心和中国地质大学（北京）《页岩气资源潜力评价方法与有利区优选标准操作手册》（讨论稿）（2011）；中国石油化工股份有限公司《中国石化页岩油气资源评价及选区专项技术方案》。

本文参考文献［2］提出了资源丰度、有效厚度、有机质丰度、成熟度、渗透率、原地应力、吸附量、裂缝发育程度等八项指标，相关指标在多个文献中都有详细论述［6－8］，笔者不再详述。

综合考虑各指标的重要性和备选区块的基础资料的翔实度，选取岩层厚度、有机质含量（TOC）、硅质含量、储层物性（孔隙度）、含气量、有机质成熟度（Ro）等6项作为页岩气优选分析的主要资源禀赋条件指标。

以2012年国土资源部发布的第二轮页岩气探矿权招标公告数据为例，此次招标共推出20个招标区块，分布在8个省（市），每个区块面积从369.23～2 306.71km2不等，总面积超过2×104km2。

选择其中的10个典型区块作为备选样本，其中上扬子地区贵州绥阳、岑巩、重庆酉阳、湖南花垣区块，中扬子地区湖南保靖、湖北鹤封区块，中扬子地区江西修武、安徽南陵、浙江临安区块，南华北地区河南温县区块。指标基础数据如表1所示，对于区间值数据，取平均值，定义各评价指标分别为F1、F2……F6。

表1 区块基础数据表

1.2 投资规模影响分析

在我国，页岩气的储藏层较深，区块一般所处区域多丘陵山地，同时不同区块地质条件也差别较大，这些指标对于后期开采的投资影响较大。

1.2.1 页岩气含气层埋深

美国目前获得商业性气产量的开发深度一般小于3 000m，过深则目前的开采技术成本过高，不具有经济价值，商业规模开发的五大含气页岩系统埋藏深度为183～2 591m［5－6］。埋藏越深，投入越大，因此该指标为负指标。

1.2.2 区块地质构造条件

在页岩气勘探开采的过程中，地质构造条件对于钻井和开发的影响较大，复杂条件可能导致钻井或是压裂、排采失败，产气无法达到预期甚至采不出气。

根据区块条件赋值，就目前推出的页岩气区块而言，地质构造越复杂，风险投入越大，赋值越小，复杂构造赋值60，较复杂构造赋值80，中等条件赋值100，该指标为正指标。

1.2.3 区块所在地形地貌

笔者选取的区块涵盖了上、中、下扬子地区以及南华北地区，所在区域包括山地、丘陵、平原等多种地形地貌，开采条件和开发难度各不相同。

根据区块条件赋值，平原条件最好，按满分100赋值，地形越复杂，投入越大，赋值越小，丘陵赋值80，山地赋值60，该指标为正指标。

1.3 市场条件影响分析

天然气作为一种清洁能源，由于目前常规天然气的开采在西部地区，中东部各省份在经济发展和节能减排的压力推动下，都不同程度地提出了天然气发展规划。因此区块所在省份经济发展水平、管网输配条件以及市场缺口对于非常规的页岩气的后期开发将会产生一定影响。

在我国同属于非常规天然气的煤层气产业发展早于页岩气，煤层气目标区优选评价方法对于页岩气而言具有很强的借鉴性。本文参考文献［9－10］在考虑煤层地质资源条件的同时也考虑了开发基础条件等因素。本文参考文献［11］将煤层气目标区的因素分为五类，主要包括几何因素、煤储层因素、封闭因素、资源因素及开发基础因素，其中开发基础因素包括：地区经济发展程度、与中心城市距离、地形地貌。

综上，本文选取了经济发展水平、现有管网条件、市场需求等3个因素作为市场条件进行分析。

1.3.1 经济发展水平

由于我国各地经济发展水平不同，天然气的价格相比煤炭仍然相对较高，越是经济发达地区，对于天然气的接收程度越大，天然气的市场开发难度越小。

根据国家统计局公布的数据，对区块所在省份2011年人均GDP进行了排名，排名越靠前，说明天然气的消费潜力越大，为负指标。

1.3.2 现有管网条件

页岩气的开发一般都远离市区，页岩气开采出来以后需要通过管输至下游用户，因此需要进行管道敷设，若周边已有天然气主干管道，则可以将开发出的天然气直接供入天然气主干网，将大大缩短页岩气的产销时间差，加快燃气市场的推广。

该条件需要对区块周边天然气干网情况进行统计，区块与干网距离越近，市场开发越有利，为负指标。

1.3.3 市场需求

根据区块所在省份《天然气发展规划》，并根据现状供气情况，计算出区块所在省份某一年度的天然气需求缺口，天然气缺口越大，市场开发越有利，为正指标。

选择第二轮招标中的10个区块，结合招标文件提供的数据如表2所示，定义各评价指标分别为F7、F8……F12。其中F7、F9为根据区块不同的构造条件、地形地貌条件给予的人为赋值，F10、F11、F12为根据区块不同的地域分布，结合相关数据进行赋值。

2 CRITIC客观权重赋权法模型

矩阵综合决策方法［12］、层次分析与模糊决策相结合的优选评价方法［13］被用于煤层气地质资源条件指标的评价。本文参考文献［2］采用层次分析法确定权重，但是层次分析法在构造各层因素的权重判断矩阵时，需要分级定量法赋值，容易造成同一系统中一因素是另一因素的5倍、7倍，甚至9倍，从而影响权重的合理性［14］。

多指标综合评价问题关键在于如何合理确定各指标的权重。笔者选择CRITIC客观权重赋权法进行分析。CRITIC法是由Diakoulaki提出的另一种客观权重赋权方法［15］。它的基本思路是确定指标的客观权数以两个基本概念为基础。本文参考文献［16］在对3种不同的客观权重法进行了对比分析后指出CRITIC法是一种能够比较客观反映指标客观权重的计算方法。CRITIC法的基本思路是确定指标的客观权数以评价指标间的对比强度和冲突性为基础，该法既考虑了指标变异大小对权重的影响，又考虑了各指标间的冲突性。当标准差一定时，指标间的冲突性越小，权重越小；冲突性越大，权重也越大［16］。

表2 投资规模及市场条件指标汇总表

2.1 标准无量纲处理

设已获得m个区块样本的n个评价指标的初始数据矩阵，对样本的初始数据做无量纲化处理。

定义标准无量纲指标dij，若指标越大越好则为正指标，反之则为负指标，计算公式如下：

本文中fij表示第i个区块的第j项指标，对选取的区块样本进行标准无量纲化处理，无量纲化处理后的标准化矩阵为：D ＝ ｛dij｝m×n。

2.2 CRITIC法计算［16］

式中σj为第j项指标的标准差。

Cj越大，第j项指标所包含的信息量越大，该指标的相对重要性就越大。

第j指标的权重为：

2.3 综合评价值排序

定义综合评价值为Vi，计算出备选页岩气区块Vi，计算公式如下：

对各样本区块的综合评价值Vi的数值大小进行排序，排序结果即可作为综合优选依据。

3 优选排序模型分析

3.1 评价值指标影响分析

根据指标的不同设定3种不同情况，对排序结果进行分析。

情况一：根据式（3）和（4）首先计算出样本区块资源禀赋指标的Cj和权重Wj，如表3所示。

表3 各指标的Cj和权重Wj表

根据式（5），可以计算出10个样本区块的综合评价值Vi，根据Vi的由大到小进行排序，即为优选结果。

情况二：选取仅有市场条件3项指标。

情况三：投资规模及市场条件指标6项指标。分别计算出指标的Cj和权重Wj，对样本区块进行排序，结果如图1所示。

由图1中可以看出，3种不同的情况，排序结果差别较大。在资源禀赋指标排序中贵州岑巩区块排序第一，而情况二和情况三中该区块排在第十位，表明该区块尽管资源禀赋条件较好，但是贵州燃气市场条件较差，一定程度上将抵消资源禀赋条件的优势；浙江临安在资源禀赋指标排序中位列第五，而情况二和情况三中该区块排在第一位，表明浙江良好的燃气市场应用条件将提升该区块的竞争力。

图1 不同评价指标情况下的排序结果图

3.2 综合优选模型

根据评价指标的不同，构建三个优选评价模型，即，模型一：仅考虑资源禀赋条件；模型二：考虑资源禀赋条件＋投资规模；模型三：资源禀赋条件＋投资规模＋市场条件。

模型一、模型二、模型三分别考虑了6项、9项、12项评价指标，将各区块排序离散点连接成三种模型折线，如图2所示。

图2 3种模型的优选排序结果图

从图2中可以看出，投资规模和市场条件的引入影响了排序，但是模型二和模型三总趋势相近，排序差不超过二。而模型一指标较模型三少一半，排序折线存在较大波动。

图3中贵州和湖南分别有两个区块，虽属同一省份，模型中以省为单位的市场经济条件评价指标趋于相近，但是因投资规模和资源禀赋条件差异较大，进而对优选排序结果产生较大影响。

对于排名靠后的区块，由于资源禀赋条件的影响降低，三种模型排序趋于相同，但是鉴于每家企业投标区块不超过两个，除非从投标技巧角度考虑，否则仍以排序考前的区块为优选结果。对前四名进行排序，作为备选目标区块。模型一：贵州岑巩＞江西修武＞贵州绥阳＞湖南保靖；模型二：江西修武＞湖南保靖＞浙江临安＞贵州岑巩；模型三：浙江临安＞江西修武＞湖南保靖＞湖北鹤封。

在本轮投标中，来自全国各地共83家企业参与了20个区块的角逐，其中湖北鹤峰和湖南保靖区块参与投标的单位最多为11家，浙江临安、江西修武参与投标的单位也紧随其后为8家，安徽南南陵2家。从区块竞争热度来看，模型三匹配度较高，前四名区块资源禀赋条件并非最好，处于中等偏上的水平。因此该模型综合考虑其他因素，能客观全面地反映实际情况。

4 结论

随着国家对页岩气勘探开发的大力支持，企业对于页岩气区块招投标的热度与日俱增，页岩气区块的选择将逐渐趋于科学和理性。

笔者从非常规油气开发企业的角度出发，在充分考虑地质资源禀赋条件的基础上，提出并量化得出投资规模和燃气市场条件等6项指标，采用CRITIC客观权重赋权方法，对备选区块地质资源禀赋条件、投资规模和燃气市场条件因素进行分析，得出以下结论。

1）资源禀赋条件是页岩气区块优选的主要原则，但是投资规模、市场经济条件等因素也对页岩气投标区块的选择排序产生较大影响。

2）同一省份或地理位置接近的区块，在市场经济条件相近的情况下，投资规模和资源禀赋条件较好的区块更具有投资价值。

3）在多因素影响条件下的页岩气区块优选中，采用CRITIC客观权重赋权法构建的3方面因素综合优选模型具有较好的适用性。

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