蒙特卡罗模拟在页岩气开发项目经济评价中的应用

2017-01-13肖磊袁剑秦涛

天然气技术与经济 2016年6期

关键词：均匀分布蒙特卡罗经济评价

肖磊袁剑秦涛

（中国石油浙江油田公司财务处，浙江杭州 310023）

蒙特卡罗模拟在页岩气开发项目经济评价中的应用

肖磊袁剑秦涛

（中国石油浙江油田公司财务处，浙江杭州 310023）

蒙特卡罗模拟法是进行项目不确定性分析的一种常用方法，而页岩气开发项目由于投资大、风险高，需加强经济评价的风险分析工作。根据页岩气开发特点，在考虑投资、页岩气产量、销售价格以及操作成本基础上，采用蒙特卡罗模拟方法对页岩气开发方案经济评价进行了风险分析，测算出了一个合理的内部收益率数值，提高了决策的可靠性。

页岩气蒙特卡罗模拟开发项目经济评价

0 引言

页岩气作为非常规能源，必须采取非常规理念才能实规规模有效开发，虽然国内取得了一定的突破，但页岩气开发属于资金和技术密集型产业，现阶段工程技术企业在页岩段大位移水平井钻完井、体积压裂、微地震监测等核心工程技术方面，还不完全成熟，其开发难度要比一般的油气藏复杂、建设成本高、风险大。因此，需要对页岩气开发项目加强风险分析。经济评价风险分析方法主要有盈亏平衡分析、敏感性分析、蒙特卡罗模拟分析等［1］。目前实际运用中，一般都采用盈亏平衡分析和敏感性分析。然而，在页岩气开发中，由于评价指标往往受到多个因素共同变化的影响，所以用盈亏平衡分析和敏感性分析存在一定的局限性，而蒙特卡罗模拟能够考虑多个因素，结果更加准确可靠。笔者采用了蒙特卡罗模拟方法对页岩气开发项目进行了风险分析，考虑了投资、产量到位率、销售价格以及操作成本风险因素。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内部收益率及其分布的概率，最后来判断页岩气开发项目的风险。

1 蒙特卡罗模拟法风险分析

1.1 蒙特卡罗模拟分析原理

蒙特卡罗模拟法是一种概率统计法或统计模拟法。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［2］。蒙特卡罗模拟的基本思路：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。

1.2 蒙特卡罗模拟分析实现步骤

1.2.1 确定页岩气开发项目经济评价模型

用现金流量法建立页岩气开发项目经济评价模型，页岩气开发建设项目经济评价核心效益指标为内部收益率，以此来判定该项目是否具有经济效益，内部收益率是净现金流量等于零时的折现率，计算公式如下：

式中，CI表示现金流入量，主要包括销售收入、补贴收入、回收固定资产余值和流动资金；CO表示现金流出量，主要包括投资、操作成本、管理费用、销售费用、税金、弃置费［3］；IRR为内部收益率。

1.2.2 分析影响效益指标的风险因素及其概率分布

风险因素一般遵循均匀分布、三角分布、正态分布，当风险变量已知一个范围，可采用均匀分布公式来描述；当风险变量已知外，还已知最有可能的一个值，可采用三角分布来描述；当风险变量获得少量随机数，符合正态分布特征，可按正态分布特征来描述。在页岩气开发项目经济评价模型的基础上，通过进行敏感性分析发现，影响页岩气开发项目效益指标的因素主要有4个，产量到位率和气价最为敏感，其次是投资和操作成本。根据页岩气开发特性，产量到位率不同于产能到位率，是指每年实际产量与开发方案产量的比值，由于产量到位率、气价、操作成本3个变量很可能在某个区间波动，因此将产量到位率、气价、操作成本描述为均匀分布，单井投资假设最可能下达投资，因此单井投资描述为三角分布，具体如表1所示。

表1 影响页岩气经济效益参数的分布函数表

1.2.3 模拟计算

根据风险变量产生的随机数代入页岩气开发项目经济评价模型，进行n次以上试验，为保证精确度，一般1 000次以上，得到n个内部收益率，由于计算工作量较大，通常可采用excel表中的模拟运算表功能，可以达到目的。

1.2.4 统计分析

对试验得到的个内部收益率进行数理统计，计算出内部收益率的均值、标准差、最大值、最小值，以及内部收益率的频次、频率和大于某值的概率，并绘出概率分布图［4］。

2 应用实例分析

四川盆地某页岩气开发项目，当气价服从均匀分布，最小值1.188元/m3，最大值1.31元/m3；单井投资服从三角分布，最小值5 000万，最有可能值5 500万，最大值6 000万；产量到位率服从均匀分布，最小值90%，最大值100%；操作成本服从均匀分布，最小值0.2元/m3，最大值0.3元/m3；评价期21 a，实施102口井，评价期累计产量85×108m3，2014-2020年考虑补贴，分别为2014-2015年0.4元/m3， 2016-2018年0.3元/m3，2019-2020年0.2元/m3，2020年以后不考虑补贴。模拟次数为1 000次，对这1 000次的模拟结果进行统计分析，结果如表2。

表2 页岩气开发项目蒙特卡罗模拟计算结果表

平均的内部收益率为5.87%，标准差1.39%，最大值9.5%，最小值1.79%。然后将这1 000次的计算结果形成页岩气开发项目内部收益率的概率分布，概率分布分为30个区间，根据分布情况绘制出分布图，具体见图1和图2。

图1 页岩气开发项目内部收益率—概率分布图

图2 页岩气开发项目内部收益率—累计概率分布图

计算得出，通过对该页岩气开发项目进行蒙特卡罗风险分析，该方案的内部收益率大于5%的概率为69.8%，大于6%的概率为43%，大于7%的概率为17%，大于8%的的概率为4.1%，因此在目前天然气价格下降的情况下，项目达到总部规定的8%内部收益率效益指标是有难度的，概率仅为4.1%，需要进一步降低投资成本，优化调整。