凝析氣藏開發方案蒙特卡洛風險分析方法研究及應用

●符瓊芬 羅敏 彭海軍 楊俊豐 董江萍

凝析氣藏開發方案蒙特卡洛風險分析方法研究及應用

●符瓊芬 羅敏 彭海軍 楊俊豐 董江萍

油氣開發項目由于投資大、風險高，需加強開發方案經濟評價的風險分析工作。根據凝析氣藏特點，在考慮建設投資、油和氣的產量、銷售價格以及經營成本基礎上，采用蒙特卡洛模擬方法對凝析氣藏開發方案經濟評價進行風險分析，并實現了分析工具。通過利用該方法進行應用分析，分析結果表明蒙特卡洛模擬方法能夠綜合考慮多種風險因素對評價指標的影響，并能計算出相應概率，增強了風險分析的合理性，提高了決策可靠性。

凝析氣藏 蒙特卡洛模擬 開發方案 經濟評價 風險分析

一、前言

凝析氣藏作為一種特殊類型的油氣藏類型，在世界氣田開發中占有特殊重要的地位。塔里木盆地作為我國油氣資源的重要產地，凝析氣分布廣泛，成因復雜，以富、特富凝析氣藏為主，具有很高的經濟價值。由于凝析氣藏特殊的流體相態特征，導致開發難度要比一般油氣藏復雜、建設投資高、風險大。因此為了避免決策失誤，對于凝析氣藏的項目開發應該做好開發方案的經濟評價工作，加強開發方案的風險分析。

經濟評價風險分析方法主要有盈虧平衡分析、敏感性分析、蒙特卡洛模擬分析等。目前我國石油行業經濟評價一般采用盈虧平衡和敏感性分析。傳統的盈虧平衡分析和敏感性分析都是考慮單因素變動對評價指標影響，是一種簡化的分析方法。在現實生產中，評價指標往往受到多個因素共同變化的影響，所以傳統的方法對于風險分析具有局限性和不合理性。相比于傳統的方法，蒙特卡洛模擬能綜合考慮多種風險因素，不僅能得到評價結果，也能得到對應的發生概率，風險結果更可靠、更貼近實際、更能體現經濟評價的合理性。因此，本文采用了基于蒙特卡洛模擬方法進行凝析氣藏開發方案的經濟評價風險分析，并編程實現了該風險分析工具。結合凝析氣藏油氣同采的特點，該方法考慮了對凝析氣藏開發重要的建設投資、經營成本、凝析油和天然氣產量、銷售價格風險因素。通過模擬各風險因素的隨機分布數值，根據現金流量法計算經濟評價指標值及其概率。經濟評價指標采用稅后財務內部收益率（FIRR）和凈現值（FNPV）。最后利用量化的經濟評價指標概率分布結果來判斷開發方案的風險情況。

二、蒙特卡洛模擬風險分析

（一）蒙特卡洛模擬分析原理

蒙特卡洛模擬分析又稱統計模擬法、隨機抽樣技術。它是一種隨機模擬方法，是一類通過隨機抽樣和統計試驗來求近似解的數值方法。蒙特卡洛模擬的基本思路：首先建立分析指標值的計算模型；分析與指標值相關的影響因素，并分析建立影響因素的概率分布模型；依據模擬次數，模擬產生相應批次的影響因素隨機數，帶入分析指標值的計算模型，計算出相應的指標值；最后對模擬試驗結果加以分析統計，計算評價指標值的統計特征量或概率分布。模擬次數越多，概率分布越接近真實的分布。

（二）蒙特卡洛模擬風險分析工具實現步驟

結合凝析氣藏開發建設項目特點，凝析氣藏開發方案經濟評價蒙特卡洛模擬風險分析具體實現步驟如下：

1.確定經濟評價指標模型。油田開發建設項目經濟評價指標主要包括：財務內部收益率（FIRR）和財務凈現值（FNPV），利用現金流量法計算。財務內部收益率是指能使項目計算期內凈現金流量現值累計等于零時的折現率，計算公式如下所示。

式中：CI—現金流入量

CO—現金流出量

(CI-CO)t—第t期的凈現金流量

n—項目評價周期

財務凈現值（FNPV）是指按設定的折現率，一般采用基準收益率（ic）計算的項目期內凈現金流量的現值之和，計算公式如下所示。

現金流量法計算的關鍵內容是要計算項目評價周期內各年現金流入和現金流出值。針對油氣開發建設項目，現金流入包括：營業收入、增值稅銷項稅、補貼收入、回收油氣資產余值以及回收流動資金；現金流出包括：利用探井評價井投資、建設投資、流動資金、經營成本、增值稅進項稅、營業稅金及附加、增值稅、維持運營投資以及棄置費。

2.分析影響經濟評價指標的風險因素。由于凝析氣藏油氣同采的特點，該類油氣藏的開發建設經濟評價不同于一般油氣項目。凝析氣藏是介于油藏和純氣藏之間的復雜類型的特殊油氣藏。凝析氣田開發，具有投資大、經營成本高、風險大的特點，并且更為突出的特點是油氣同采。油氣同采的特點決定了油和氣產量及其銷售價格都會對項目最終效益產生影響，因此油和氣產量及價格都是重要的不確定性因素。并且不同油氣比的項目，油、氣對項目的影響程度是不同的。結合凝析氣藏開發項目特點和實際情況，我們分析影響FIRR和FNPV的主要因素包括：建設投資、石油產量、石油銷售價格、天然氣銷售產量、天然氣價格以及經營成本六個因素。

建設投資：包括開發井投資和地面工程投資。對于油氣開發建設項目，建設投資非常大，投資估算存在不確定性。建設投資作為現金流出的一個重要項目，同時也會影響其他項目。受建設投資影響的項目包括：現金流入的回收油氣資產余值、現金流出的增值稅和棄置費。

石油產量：凝析氣田開采伴隨著產出凝析油。由于受到反凝析影響，凝析油產量具有不確定性。對于凝析油產量高的氣藏，凝析油產量對項目的效益影響很大。石油產量直接影響現金流入中的營業收入，同時影響開發方案的操作成本估算，從而影響現金流出的經營成本。間接導致現金流入的增值稅銷項稅，現金流出的增值稅、營業稅金及附加等項目變化。

石油銷售價格：石油銷售價格受國際油價影響，波動較大，具有不確定性，往往是影響項目效益最敏感的因素之一。石油價格直接影響營業收入和噸油特別收益金的計算。并間接影響其他項目計算。

天然氣產量：凝析氣藏開發主要商品是天然氣，由于受到油藏地質條件、開發方案等影響，天然氣實際產量往往與設計產量存在一定的偏差。因此在利用設計的方案產量進行評價時需要考慮天然氣產量的不確定性。天然氣產量與石油產量類似，直接影響著營業收入和操作成本。

天然氣銷售價格：目前我國天然氣銷售價格是由政府定價決定，對于未來年份價格估計需要考慮到不確定性。天然氣價格直接影響營業收入。

經營成本：油氣經營成本受到生產工藝、產量、措施、市場、管理等各方面因素影響，不確定性很大。經營成本的變化直接影響流動資金和回收流動資金。

3.建立風險因素隨機模型。結合開發項目實際情況和歷史開發數據，考慮各風險因素的隨機模型。風險變量的概率分布模型主要包括均勻分布、三角分布和正太分布等。隨機模型選取方法：當風險變量只能獲得一個范圍值時，可采用均勻分布公式來描述；當風險變量除取得范圍值外，還知道最可能值，則用三角分布公式來描述，三角分布是采用較多的；當風險變量獲得少量的隨機值，則根據多數風險變量具有正態分布或對數正態分布的特征，可模擬為正太或對數正太分布公式來描述。

4.模擬計算。首先根據開發方案的基礎參數計算出項目基本的FIRR和FNPV。然后根據風險因素隨機函數產生隨機數，利用隨機數與開發方案基礎數據計算評價指標，并根據設定的模擬次數（N次）完成計算，得到N個FIRR和FNPV。

5.分析統計。對得到的N個FIRR和FNPV進行數理統計，分析計算出評價指標的均值、標準差、最大值、最小值、經濟風險值等數據，繪制概率分布圖。設定界限值，計算大于或小于界限值概率。

三、方法應用分析

塔里木盆地某開發建設項目，評價周期為20年，其中建設周期為2年，運營周期為18年。資本金比例為55%，流動資金貸款比例為70%，經營成本資金率為20%。原油商品率為96%，天然氣商品率為94%。石油銷售價格為3577元/噸，天然氣銷售價格為1060元/千方。稅后基準收益率為12%，還款方式采用等額本金，還款期為8年。建設投資分為兩年投入，總額為58億元，其中開發井投資為46億，地面工程投資為12億。維持運營投資48億元。生產經營參數根據開發方案計算給出評價周期內每年的產量、產液量、開井數等參數。其中評價周期內石油總產量為898萬噸，天然氣產量為16億立方米。

為了分析計算，本文所有的影響因素均采用三角分布模擬。經過專家估算，風險因素的模擬參數為：建設投資模擬建設期總投資，最小值為56億元，最大值為60億元，最可能值為58億元；石油價格模擬生產期第一年銷售價格，最小值為3400元/噸，最大值為3650元/噸，最可能值為3577元/噸；石油產量模擬生產期平均產量，數據為生產期年均產量，最小值為43萬噸/年，最大值為48萬噸/年，最可能值為45萬噸/年；天然氣價格模擬生產期第一年銷售價格，最小值為800元/千方，最大值為1200元/千方，最可能值為1060元/千方；天然氣產量模擬生產期平均產量，數據為生產期年均產量，最小值為0.6億方/年，最大值為0.9億方/年，最可能值為0.78億方/年。模擬次數為10000次。通過Excel宏編程，實現了基于蒙特卡洛模擬的凝析氣藏開發方案經濟評價風險分析計算工具。利用該工具進行模擬，模擬結果如圖1和表1所示。

圖1 蒙特卡洛模擬凈現值和內部收益率概率分布

表1 蒙特卡洛模擬統計結果

計算得出，該項目方案的稅后投資財務內部收益率為14.32%，投資財務凈現值為4.97億元。通過模擬計算，凈現值小于4.97億元的概率為43.68%，均值為53514萬元，雖然凈現值最小值為負值，但是通過計算小于0的概率只有1.8%，經濟風險=27188/53514=0.51＞0.5，說明項目經濟風險較低；內部收益率超過14.32%的概率是57.1%，大于稅后基準收益率12%的概率為98.2%，最大值為18.43%，最小值為10.38%，平均內部收益率為14.55%高于稅后基準收益率，經濟風險=1.31/14.55=0.09＜0.12，項目經濟效益較低。由此可以得出，該項目的凈現值大于0、收益率大于基準收益率的可能性很大，因此該項目盈利能力可能性很大，項目經濟風險相對較小，但是該項目的經濟效益較低，評估需謹慎。

四、結論

油氣開發項目存在很大風險和不確定性，因此油氣開發項目經濟評價必須要做好風險分析工作。凝析氣藏由于其油氣同采特點，經濟評價風險分析考慮的風險因素與一般油氣藏不同，需充分考慮凝析氣藏石油和天然氣產量及價格對方案風險的影響作用。本文采用了蒙特卡洛模擬方法進行凝析氣藏開發方案經濟評價風險分析，通過以上應用分析表明，蒙特卡洛模擬方法更加適合應用于油氣開發項目風險分析，它實現了多風險因素同時變化對評價指標的影響，通過對評價指標概率計算，提高了決策可靠性。

[1]郭平，李士倫，杜志敏，孫雷等.凝析氣藏開發技術現狀及問題[J].新疆石油地質，2002（3）

[2]孫志道等.凝析氣藏早期開發氣藏工程研究[M].北京:石油工業出版社，2003

[3]孫龍德，宋文杰，江同文.塔里木盆地凝析氣田開發[M].北京:石油工業出版社，2003

[4]朱偉，劉益超.石油建設項目投資風險評價方法探討[J].天然氣工業，2000（6）

[5]雷利安，趙玉萍.應用蒙特卡洛法進行油氣開發方案風險評價[J].石油天然氣學報，2006（2）

[6]張明泉，鐘雄.,蒙特卡洛模擬在油田開發經濟評價風險中的應用[J].西南石油大學學報，2012（4）

[7]許文星，顧祥柏.基于蒙特卡洛模擬的項目費用風險分析[J].石油化工設計，2007（1）

（作者單位：符瓊芬，羅敏，彭海軍，楊俊豐，塔里木油田分公司勘探開發研究院；董江萍，塔里木油田公司概預算管理部 新疆庫爾勒 841000）

（責編：賈偉）

F407.22

A

1004-4914（2014）06-069-02