油氣預探目標評價優選決策方法

閆相賓，李 娜，蔡利學，楊 雙，李 軍，馬曉娟

(中國石化 石油勘探開發研究院，北京，100083)

油氣預探目標評價優選決策方法

閆相賓，李 娜，蔡利學，楊 雙，李 軍，馬曉娟

(中國石化 石油勘探開發研究院，北京，100083)

預探目標是指部署油氣預探井的一個圈閉或者是縱向上疊置的多個圈閉。不同地區、不同領域的預探目標評價優選決策是優化勘探投資、實現高效勘探關鍵所在。通常勘探家主要從預探目標的含油氣性、資源規模、鉆探工程工藝技術適應性和資源帶動戰略意義等因素決定預探目標。如何量化表征上述關鍵要素，實現不同地區、不同領域的預探目標統一評價優選決策是油氣勘探面臨技術難點。文中建立了基于風險分析技術的“風險分析-資源價值”模型和指標體系，實現了預探目標的統一評價優選決策。對優選上的預探目標用其風險后價值指標由大到小排序。預探目標的鉆探決策是根據油公司投資規模限定的鉆探目標數目求出風險后價值門檻值，并在“風險分析-資源價值”模型上優選位于風險后價值門檻值弧線右上方的目標優先鉆探。

風險后價值；預探目標成功概率；預期收益；含油氣概率；預探目標;勘探方法

預探目標是指針對油氣預探階段部署預探井的一個圈閉或者是縱向上疊置的多個圈閉，通常以油氣勘探的新區和老區三新領域(新層系、新區帶、新類型)三級圈閉為著眼點[1-5]。圈閉評價優選及相關參數計算是預探目標評價優選的基礎，但在預探目標評價優選決策時除考慮圈閉評價所需參數外，還要考慮鉆探時的工程工藝技術條件適應性和對油公司資源帶動的戰略意義。

預探目標評價優選排隊是油公司制定年度勘探計劃、中長期規劃和勘探項目管理的基礎與關鍵，其核心就是對公司儲備的目標進行含油氣性、風險和經濟的綜合評價，指明勘探的重點和次序。通過對比分析國際大油公司關于圈閉評價優選決策的方法，結合中石化勘探經營理念，本文建立了以“風險分析-資源價值”為核心的預探目標優選決策二維模型與指標體系，利用預期收益和風險后價值對眾多預探目標優選排隊決策，實現了不同地區、不同領域的預探目標在統一平臺上的評價優選，進而為油公司確定勘探的重點和次序、優化投資以及制定規劃計劃提供依據。

1 預探目標評價優選

1.1 國內外研究現狀

目前,國內外油公司通常認為油氣預探目標和圈閉是同一個術語，而且評價優選思路、方法、參數完全相同[1-2]。本文認為油氣預探目標和圈閉雖有成因聯系但兩者有顯著差異。國內外針對圈閉評價優選決策的方法已較為成熟(表1)，也建立了相應的評價技術規范標準[1-2，4，6]。

通常國內油公司大多只注重圈閉的含油氣性評價，主要是對成藏的“生、儲、蓋、圈、運、保”要素進行定性分析，對圈閉資源量和相關參數的定量研究不夠，很少開展經濟評價，無法實現不同地區、不同領域、不同資源類型圈閉的統一評價和優選排隊；中海油引進風險分析技術和投資組合理念，但采用的是系數法對圈閉和預探目標進行地質風險分析。國外油公司均采用概率法風險分析技術，注重圈閉的經濟評價，實現了不同地區、不同領域、不同資源類型的圈閉統一評價優選排隊，但圈閉鉆探時鉆井成功的風險考慮較少，而且存在地質風險評價參數量化準則不統一等問題[7-10]。

1.2 預探目標優選決策模型及參數

以勘探風險分析技術和投資組合理論為依據，將預探目標優選決策的含油氣性、資源規模(或經濟價值)、鉆探戰略意義(或油公司發展戰略需求)和鉆探的工程工藝技術適應性等關鍵要素在二維坐標系上進行定量表征。建立以“風險分析-資源價值”為核心的評價優選決策模型和指標體系(圖1;表1)。圖1中縱軸預探目標成功概率表示預探目標的含油氣性好壞和鉆井工程工藝技術的適應性，橫軸資源價值表示目標資源規模或經濟效益和鉆探的戰略意義。

圖1 預探目標優選決策“風險分析-資源價值”模型Fig.1 ‘Risk analysis-resources value’ model of preliminary exploration prospect evaluation and screening

1.2.1 預探目標鉆探成功概率

對于一個圈閉，其“生、儲、蓋、圈、運、保”6大要素是油氣成藏的相互獨立、缺一不可的地質事件，所以圈閉的含油氣概率(Pg,小數)用上述6個事件同時發生的各自概率的乘積表示[11-15]。通常可以把“生、儲、蓋、圈、運、保”6大成藏要素簡化為圈閉、充注、儲層和保存4個主因子，故圈閉的含油氣概率表達為4個主因子概率乘積，即：Pg=Pi。其中：Pi為單項成藏地質因子發生的概率，小數；P1為圈閉概率，小數；P2為充注概率，小數；P3為儲層概率，小數；P4為保存概率，小數。圈閉的含油氣概率越大，鉆探時的地質風險(1-Pg)越低。對包含多個目的層圈閉的含油氣概率是指至少有一層發現油氣的概率，計算時需注意不同層圈閉是否有共同地質風險的因子。

對于一個油氣預探目標來講，能否獲得工業油氣流取決圈閉的含油氣性和鉆探時的工程工藝技術適應性，這兩個要素是相互獨立、缺一不可的隨機事件，因此預探目標油氣發現成功概率(P)用上述兩個事件同時發生的各自概率的乘積表示。預探目標油氣發現成功概率通常小于以往同一地區、相同領域的鉆井成功率，而鉆井成功概率主要是根據鉆井地質需求與目前的工程工藝技術的適應性給出的主觀概率。

1.2.2 預探目標可采資源量

預探目標可采資源量與圈閉資源量的估算思路和估算方法基本相同，只是需要注意不同條件下預探目標資源量表征的地質含義和差異。由于預探目標鉆前受地質認識程度限制，資源量計算所需各種參數的不確定性極大，因此對其資源量計算表征用不確定性蒙特卡洛模擬更為適合[13-14]。

對僅有一個目的層的預探目標資源量計算，首先應該求出相關參數的數值和分布模型，然后通過蒙特卡洛模擬求出可采資源量分布，其計算精度與可信度取決于相關參數(含油面積、油氣層厚度、采收率等)的數值和分布模型(通常是對數正態、正態、Beta等分布)。如果草率地選擇計算參數分布模型并賦值將導致資源量分布范圍的錯誤判斷。資源量計算結果合理性檢驗從3個方面考慮：一是計算參數分布模型合理性檢驗；二是計算參數的端值校驗；三是用資源量的P10/P90比值檢驗[8]。

縱向上多個圈閉組成的預探目標資源量表征是指至少有一個圈閉發現油氣后的資源量及分布，在計算表征此類目標時必須要考慮各個圈閉的不同風險和資源量。此類目標資源量大小與分布是通過各個圈閉的資源量分布與含油氣概率經蒙特卡洛模擬求得，不宜用多個圈閉資源量算術相加來表征某個鉆探目標的資源量。

另外，在油氣預探階段對平面上包含多個四級圈閉的預探目標資源量進行表征時需注意常見的兩種錯誤：一是用所有四級圈閉資源量的算術相加來表征,其實質是所有四級圈閉鉆探均獲成功時對應的資源量,而沒有考慮每個四級圈閉的風險所在；二是用所有四級圈閉的資源量分布和含油氣概率通過蒙特卡洛模擬結果來表征。這雖然考慮了每個四級圈閉的資源量分布和風險，其實質是指至少有一個四級圈閉發現油氣的資源量分布，表示的地質含義是同時對所有四級圈閉鉆探評價前的資源量進行估算，但在實際勘探中往往是首先優選一個四級圈閉鉆探評價，然后再根據鉆探結果決定是否鉆探評價其余的四級圈閉，而非同時鉆探評價所有的四級圈閉。尤其是如果個別四級圈閉資源量較小，但含油氣概率較高時，這種算法會造成預探目標(三級圈閉)資源量通常小于資源規模較大的四級圈閉資源量，與實際勘探評價目的不符。

為解決上述難題，本文提出：首先用風險分析技術表征出每個四級圈閉含油氣概率和資源量分布；其次依據每個四級圈閉含油氣概率和資源量分布特征確定出準備首鉆的四級圈閉；最后將每個四級圈閉資源量分布和含油氣概率通過蒙特卡洛模擬計算出所有包含確定首鉆四級圈閉成功條件下的資源量分布，具體算術表達式為：

Q三級圈閉=Q上鉆的四級圈閉+P(i-1)獨立Qi-1

式中：Q為資源量,104t(油)，108m3(氣)；P為含油氣概率，小數；i為四級圈閉的個數，i≥2;(i-1)獨立為風險因素相互獨立的圈閉個數。

1.2.3 最小商業(或經濟)儲量

預探目標最小商業儲量是根據經濟評價模型測算其現金流量，當凈現值為零時對應的儲量規模為目標最小商業儲量。該儲量規模投產后獲得的稅后凈現值僅能償還建成盈利性生產所需的所有投入；當投產后獲得的稅后凈現值僅能償還除勘探投入以外所有成本時的儲量規模為目標最小商業儲量。因此鉆探目標的最小商業(經濟)可采儲量本質上為評價期內實現投入產出平衡的最低界限儲量，儲量的經濟性取決于其品位和外在經濟條件。在鉆探目標評價中，含油氣面積和油氣藏類型可作為已知對象，在一定的經濟條件下至少需要探明多大規模可采儲量才具有開發(或勘探開發)效益，這個界限儲量規模即為最小商業(經濟)儲量。鉆探目標的最小商業(或經濟)儲量是開發方案和經濟條件約束下應用現金流法反求獲得，即對于一個鉆探目標其開發方案、井網密度、井數及投資參數是唯一的。根據上述定義，利用現金流法求出鉆探目標發現油氣并成功開發后稅后經現值等于零對應的儲量即為最小商業(經濟)儲量。

1.2. 4 預探目標稅后凈現值

以預探目標可采資源量為基礎,通過類比分析確定對應的勘探、開發投資和產能指標后用現金流方法計算評價目標的凈現值、預期收益、內部收益率和最小經濟可采資源規模。影響其合理性的關鍵參數是單井初始日產、產量模式和油氣價格等。

1.2.5 預探目標預期收益

預探目標的預期收益是其鉆探成功概率與鉆探成功時稅后凈現值之積減去目標的風險概率與鉆探成本之積。其中預探目標的鉆探成功概率與風險概率之和等于1。如果預探目標預期收益大于零,表明此類目標鉆探經濟風險相對較小；如果目標預期收益小于零，則表明此類目標鉆探經濟風險相對較大。

1.2.6 預探目標價值系數

預探目標的價值系數是指鉆探該目標后對油公司相對而言的戰略意義大小，通常有兩種劃分方案：一是按預探目標鉆探屬性即是新區還是老區“三新”領域；二是按鉆探成功后對所在含油氣區帶的帶動意義，即資源規模大小。

1.2.7 風險后價值

風險后的價值是指預探目標的成功概率與其稅后凈現值及價值系數的乘積,表示在對不同預探目標進行優選排隊時考慮其地質風險、資源效益和戰略意義因素結果。

1.3 預探目標優選決策

預探目標優選決策首先是用預探目標的最小商業可采資源量(或最小商業儲量)和油氣發現成功概率的5%作為門檻進行初選；其次是對符合門檻的預探目標計算出相應的預期收益和風險后的價值，并用該指標對不同地區預探目標進行排序和初步優選，通常首選位于第一象限的預探目標(即預期收益、風險后價值均大于零目標),如公司承擔風險能力較大時也可優選少部分位于第四象限的資源規模或戰略意義較大預探目標(即預期收益小于零但風險后價值較大目標)，原則上不會優選稅后凈現值小于零的目標；最后，根據油公司的投資規模確定準備預探的目標的數目，并計算出用于決策時的風險后價值門檻值，利用該門檻值在“風險分析-資源價值”二維模型上結合油公司的戰略需求優選決策油氣預探目標。影響鉆探目標優選決策的關鍵因素是公司發展戰略、預探目標成功概率、鉆井成本和成功后的凈現值及分布。預探目標優選排隊的步驟是首先計算出需要評價預探目標的相關參數,諸如預探目標的鉆探成功概率、可采資源量、最小經濟儲量、稅后凈現值、預期收益、風險后價值等;然后再分別作出預探目標成功概率-稅后凈現值、預期收益(EMV)-風險后價值等交匯圖(圖2，圖3),利用上述交匯圖在相應區帶評價認識的基礎上結合公司發展戰略對目標進行優選排隊。

圖2 預探目標“成功概率-稅后凈現值”優選模型Fig.2 ‘Probability of success-after-tax net present value’ optimization model of preliminary exploration prospects

圖3 預探目標“預期收益-風險后價值”優選模型Fig.3 ‘EMV-risked value’ optimization model of preliminary exploration prospects

2 應用實例

以塔里木盆地的26個預探目標為例(分別用1—26號表示)，利用上述方法、模型、指標體系進行預探目標綜合評價優選決策。

2.1 26個預探目標發現油氣成功概率

由于這26個預探目標位于已知油氣區，根據圈閉地質條件和目前工程工藝技術適應性看鉆探這些圈閉的鉆井工程技術風險基本不存在，鉆井的風險為零即鉆井工程成功概率為1，所以26個預探目標發現油氣成功概率近似等于圈閉含油氣概率。用概率法對塔里木盆地26個圈閉進行含油氣性評價(表2)。按照圈閉風險分析主因子賦值標準分別對圈閉概率、充注概率、儲層概率和保存概率賦值，圈閉含油氣概率為此4項主概率因子乘積求得。

2.2 26個預探目標可采資源量計算

2.2.1 參數取值標準和依據

資源量計算參數均參照鄰區已發現油(氣)田的石油和天然氣地質儲量計算參數作為類似圈閉資源量計算的基礎參數。由于預探目標大多屬于三維地震發現的碳酸鹽巖巖溶縫洞型圈閉，本次圈閉資源量計算按以下流程(圖4)，參數賦值確定了以下4個原則。

表2 塔里木盆地26個圈閉含油氣概率Table 2 The Pg of 26 traps in Tarim Basin

圖4 圈閉可采資源量計算流程Fig.4 Flow chart of trap recoveable resources calculation

1) 含油(氣)面積

根據塔里木盆地已知碳酸鹽巖縫洞型油氣藏的含油氣面積均等于圈閉面積實鉆結果，本文中的26個目標的含油氣面積近似等于圈閉面積。

2) 單儲系數

采用鄰區相類似的油田單儲系數。統計了已知碳酸鹽巖縫洞型油藏、碎屑巖油藏和氣藏的單儲系數。碳酸鹽巖縫洞型油藏單儲系數大多分布在1.2～3，碎屑巖油藏單儲系數分布范圍在3～9，氣藏單儲系數分布范圍在0.04～0.16。

3) 油層有效厚度

已知油氣藏統計表明油藏碳酸鹽巖Ⅰ類(洞)有效儲層厚度范圍在12～35 m，平均20 m左右；氣藏有效儲層厚度范圍在12～70 m，平均30～35 m。

4) 采收率

采用鄰區相類似的油氣田采收率統計結果表明，油藏采收率為10%～8%，氣藏采收率為40%～70%。

2.2.2 目標可采資源量計算

在參數選取的基礎上，采用蒙特卡洛技術對各圈閉進行資源量計算，塔里木盆地26個圈閉可采資源量計算結果見表3。

2.3 26個目標經濟評價

2.3.1 參數取值標準和依據

1) 概念設計取值

油藏井數參考已提交探明或控制的相似區塊井控面積，氣藏井數依據采氣速度反推得出。目前該區奧陶系氣藏采氣速度平均3%左右，因此確定本次氣藏圈閉的采氣速度采用3%。單井產能和遞減模型參考已提交探明或控制的相似區塊，若臨近圈閉已有試采井，單井能力則參考試采井初期穩定日產油氣能力。第一年設計部署預探井，第二年部署開發井，且油井生產天數為150 d，評價期內其余各年為300 d；氣井第二年生產天數為165 d，評價期內其余各年為330 d；根據以往該區已完鉆井的建產率為90%左右，本次圈閉評價建產率按90%考慮。

2) 投資取值

勘探工程投資是依據勘探部署單位鉆井進尺成本和本圈閉設計井深估算投資;開發工程投資參考已提交探明或產建方案的相似區塊的單位鉆井進尺成本和本圈閉設計井深來估算投資;采油投資和地面投資則參考已提交探明或產建方案的相似區塊單井投資估算。

3) 成本取值

生產成本主要依據實際發生的油藏和氣藏開采成本進行綜合測算，其中石油操作成本取值289.01元/t，天然氣操作成本取值0.11元/m3，管理費用取值95.97元/t，其他費用取值為36.12元/t。

4) 油、氣價及稅費取值

油價取2012年1月—2012年12月的平均油價3 794元/t(不含稅)。天然氣價格取西氣東輸銷售價格1.07元/m3。

2.3.2 預探目標經濟評價結果

通過綜合分析位于塔里木盆地不同地區、不同領域的26個預探目標，價值系數賦值分布在0.4～1時依據以上參數對26個目標進行了經濟評價(表4)。

表3 塔里木盆地26個圈閉可采資源量計算結果Table 3 Estimated recoverable resources of 26 traps in Tarim basin

表4 塔里木盆地26個圈閉經濟評價結果Table 4 Economic evaluation of 26 traps in Tarim Basin

2.4 2014年預探目標優選排隊

利用26個目標稅后凈現值的正、負決定目標是否值得鉆探評價。圖5顯示位于第一象限的目標20個預期收益和風險后的稅后凈現值均大于零，可優先考慮鉆探。位于第四象限6個目標稅后凈現值雖為正，但預期預期收益小于零，且風險后的價值不大，暫不考慮鉆探。

利用預探井成功概率-資源價值模型對優選出的20個目標進行優選決策。根據公司的當時投資規模確定上鉆井數為6口，計算出用于決策時的風險后價值門檻值為1 650萬元，故優先鉆探位于弧線右上方的1號、2號、4號、5號、8號和9號目標(圖6)。

3 結語

1) 本文提出基于風險分析技術建立的“風險分析-資源價值”模型與指標體系較好地實現了不同地區預探目標統一評價優選決策。對管理者來說勘探決策的關鍵不是優選鉆探哪些目標,關鍵是優選鉆探在哪些區帶上的目標，因此任何預探目標的評價優選決策都要在區帶油氣成藏條件評價認識基礎上進行，唯有如此，才能真正體現“風險分析-資源價值”評價方法的作用。

圖5 26個目標“預期收益-風險后價值”排序Fig.5 Ranking of ‘expected return-risked value’ of 26 preliminary exploration prospects

圖6 26個預探目標“成功概率-資源價值”優選Fig.6 Optimization of ‘success probability-resource value’ of 26 preliminary exploration prospects

2) 油氣預探是以新區和老區“三新”領域三級圈閉為著眼點。預探目標評價優選除考慮圈閉評價優選因素參數外，還須考慮鉆探時的工程工藝技術適應性和鉆探時資源帶動戰略意義。在評價縱向上疊置的多個圈閉目標時除了認清每個圈閉含油氣性和資源價值外，關鍵是表述清楚至少有一個圈閉發現油氣的特征；在評價平面上有多個四級圈閉組成的目標時，除描述表征每個四圈閉含油氣性和資源價值外，關鍵是準確表征首鉆四級圈閉確定條件下的三級圈閉的含油氣性和資源價值。

3) 利用“風險分析-資源價值”模型與指標體系對塔里木盆地26個預探目標進行了評價優選，其中位于預期收益-風險后價值坐標系中第一象限的20個目標，其預期收益和風險后的稅后凈現值均大于零，可優先考慮鉆探。

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(編輯 張玉銀)

Preliminary exploration prospect evaluation and screening method

Yan Xiangbin,Li Na,Cai Lixue,Yang Shuang,Li Jun,Ma Xiaojuan

(PetroleumExploration&ProductionResearchInstitute,SINOPEC,Beijing100083,China)

Preliminary exploration prospect evaluation and screening in different areas and different exploration domain is the key to optimize exploration investment and to realize efficient exploration.Explorationists commonly select preliminary exploration targets according to such factors as petroleum-bearing property,petroleum resources,and technical and technological applicability of drilling engineering.Quantitative description of these factors and establishment of a set of unified evaluation and screening criteria are the technical challenges facing oil and gas exploration.Risk analysis-based ‘Risk Analysis-Resource Value’ model and relevant index system are established in this paper for unified evaluation and screening of preliminary exploration targets.The preferred preliminary exploration targets are ranked by the risked net va-lue.The preferred drilling targets in the ‘Risk Analysis-Resource Value’ model are located at the upper right of the threshold curve of risked net value which is plotted according to the number of drilling wells limited by investment.

Probability geology,risked value,prospect success rate,expect money value,preliminary exploration prospect,exploration method

2014-05-04;

2014-06-28。

閆相賓(1964—)，男，博士、教授級高級工程師，石油與天然氣地質學。E-mail:yxb1964.syky@sinopec.com。

0253-9985(2014)04-0570-07

10.11743/ogg201418

TE132.1

A