投資和市場在頁巖氣區塊優選中的影響分析

楊紅昌 張 立

1.北京市燃氣集團有限責任公司投資中心 2.北京市燃氣集團有限責任公司

我國頁巖氣資源豐富，全國頁巖氣可采資源量為26×1012m3［1］，其中南方和西北是成藏條件有利區和主要富集區。作為非常規氣源的一種，隨著我國城市燃氣消耗的日益增長才逐步進入我們的視野。國家能源局發布的《頁巖氣發展規劃（2011—2015年）》提出2015年我國的頁巖氣產量目標65×108m3／a。為了鼓勵更多的企業參與頁巖氣區塊的勘探和開發，盡快實現頁巖氣產業化，2011年和2012年國土資源部推出一些相對成熟的區塊進行頁巖氣區塊招標，越來越的城市燃氣企業和能源應用企業愿意并積極參與到招標當中去。

目前尚未形成一套完善的頁巖氣優選評價方法。中國石油、中國石化等國內相關單位在目標區優選時制定了各自的評價標準，為建立區塊綜合優選提供了參考。但是頁巖氣勘探開發是一個復雜的系統工程，地質資源條件是前提，區塊所在地區離城市燃氣負荷中心較遠，投資規模和燃氣市場條件對于后期的開發和利用至關重要，而關于后者的論述較少。因此對于參加投標的大多數非常規油氣企業而言尚不足以用作投標區塊選擇的依據。

本文參考文獻［2］較為系統地提出了頁巖氣區塊優選方法，評價指標體系中包含了資源地質條件和開發利用條件。但是對于較難量化的地形條件、市場需求和基礎設施等開發利用條件作為一個指標進行了賦值，在綜合評價中被過度弱化，不能全面客觀地反映投資規模和燃氣市場條件在投標區塊選擇中的作用和影響。

筆者以國土資源部第二輪頁巖氣招標區塊為例，將投資規模和燃氣市場條件量化6個具體指標，采用CRITIC客觀權重賦權方法，系統分析了投資規模和燃氣市場條件對于頁巖氣多區塊目標綜合優選結果的影響，提出了多指標綜合優選模型，并從投標區塊競爭熱度角度證明了該模型客觀合理，能夠較好地進行投標區塊綜合評價，為相關企業進行后續的頁巖氣投標區塊選擇提供了參考。

1 選取優選指標和影響條件

1.1 地質資源稟賦優選指標

區塊的資源稟賦條件是進行頁巖氣勘探開發的基礎，是進行后續工作的前提。國內學者對資源評價指標進行了深入研究［3－6］。

如國土資源部油氣資源戰略研究中心和中國地質大學（北京）《頁巖氣資源潛力評價方法與有利區優選標準操作手冊》（討論稿）（2011）；中國石油化工股份有限公司《中國石化頁巖油氣資源評價及選區專項技術方案》。

本文參考文獻［2］提出了資源豐度、有效厚度、有機質豐度、成熟度、滲透率、原地應力、吸附量、裂縫發育程度等八項指標，相關指標在多個文獻中都有詳細論述［6－8］，筆者不再詳述。

綜合考慮各指標的重要性和備選區塊的基礎資料的翔實度，選取巖層厚度、有機質含量（TOC）、硅質含量、儲層物性（孔隙度）、含氣量、有機質成熟度（Ro）等6項作為頁巖氣優選分析的主要資源稟賦條件指標。

以2012年國土資源部發布的第二輪頁巖氣探礦權招標公告數據為例，此次招標共推出20個招標區塊，分布在8個省（市），每個區塊面積從369.23～2 306.71km2不等，總面積超過2×104km2。

選擇其中的10個典型區塊作為備選樣本，其中上揚子地區貴州綏陽、岑鞏、重慶酉陽、湖南花垣區塊，中揚子地區湖南保靖、湖北鶴封區塊，中揚子地區江西修武、安徽南陵、浙江臨安區塊，南華北地區河南溫縣區塊。指標基礎數據如表1所示，對于區間值數據，取平均值，定義各評價指標分別為F1、F2……F6。

表1 區塊基礎數據表

1.2 投資規模影響分析

在我國，頁巖氣的儲藏層較深，區塊一般所處區域多丘陵山地，同時不同區塊地質條件也差別較大，這些指標對于后期開采的投資影響較大。

1.2.1 頁巖氣含氣層埋深

美國目前獲得商業性氣產量的開發深度一般小于3 000m，過深則目前的開采技術成本過高，不具有經濟價值，商業規模開發的五大含氣頁巖系統埋藏深度為183～2 591m［5－6］。埋藏越深，投入越大，因此該指標為負指標。

1.2.2 區塊地質構造條件

在頁巖氣勘探開采的過程中，地質構造條件對于鉆井和開發的影響較大，復雜條件可能導致鉆井或是壓裂、排采失敗，產氣無法達到預期甚至采不出氣。

根據區塊條件賦值，就目前推出的頁巖氣區塊而言，地質構造越復雜，風險投入越大，賦值越小，復雜構造賦值60，較復雜構造賦值80，中等條件賦值100，該指標為正指標。

1.2.3 區塊所在地形地貌

筆者選取的區塊涵蓋了上、中、下揚子地區以及南華北地區，所在區域包括山地、丘陵、平原等多種地形地貌，開采條件和開發難度各不相同。

根據區塊條件賦值，平原條件最好，按滿分100賦值，地形越復雜，投入越大，賦值越小，丘陵賦值80，山地賦值60，該指標為正指標。

1.3 市場條件影響分析

天然氣作為一種清潔能源，由于目前常規天然氣的開采在西部地區，中東部各省份在經濟發展和節能減排的壓力推動下，都不同程度地提出了天然氣發展規劃。因此區塊所在省份經濟發展水平、管網輸配條件以及市場缺口對于非常規的頁巖氣的后期開發將會產生一定影響。

在我國同屬于非常規天然氣的煤層氣產業發展早于頁巖氣，煤層氣目標區優選評價方法對于頁巖氣而言具有很強的借鑒性。本文參考文獻［9－10］在考慮煤層地質資源條件的同時也考慮了開發基礎條件等因素。本文參考文獻［11］將煤層氣目標區的因素分為五類，主要包括幾何因素、煤儲層因素、封閉因素、資源因素及開發基礎因素，其中開發基礎因素包括：地區經濟發展程度、與中心城市距離、地形地貌。

綜上，本文選取了經濟發展水平、現有管網條件、市場需求等3個因素作為市場條件進行分析。

1.3.1 經濟發展水平

由于我國各地經濟發展水平不同，天然氣的價格相比煤炭仍然相對較高，越是經濟發達地區，對于天然氣的接收程度越大，天然氣的市場開發難度越小。

根據國家統計局公布的數據，對區塊所在省份2011年人均GDP進行了排名，排名越靠前，說明天然氣的消費潛力越大，為負指標。

1.3.2 現有管網條件

頁巖氣的開發一般都遠離市區，頁巖氣開采出來以后需要通過管輸至下游用戶，因此需要進行管道敷設，若周邊已有天然氣主干管道，則可以將開發出的天然氣直接供入天然氣主干網，將大大縮短頁巖氣的產銷時間差，加快燃氣市場的推廣。

該條件需要對區塊周邊天然氣干網情況進行統計，區塊與干網距離越近，市場開發越有利，為負指標。

1.3.3 市場需求

根據區塊所在省份《天然氣發展規劃》，并根據現狀供氣情況，計算出區塊所在省份某一年度的天然氣需求缺口，天然氣缺口越大，市場開發越有利，為正指標。

選擇第二輪招標中的10個區塊，結合招標文件提供的數據如表2所示，定義各評價指標分別為F7、F8……F12。其中F7、F9為根據區塊不同的構造條件、地形地貌條件給予的人為賦值，F10、F11、F12為根據區塊不同的地域分布，結合相關數據進行賦值。

2 CRITIC客觀權重賦權法模型

矩陣綜合決策方法［12］、層次分析與模糊決策相結合的優選評價方法［13］被用于煤層氣地質資源條件指標的評價。本文參考文獻［2］采用層次分析法確定權重，但是層次分析法在構造各層因素的權重判斷矩陣時，需要分級定量法賦值，容易造成同一系統中一因素是另一因素的5倍、7倍，甚至9倍，從而影響權重的合理性［14］。

多指標綜合評價問題關鍵在于如何合理確定各指標的權重。筆者選擇CRITIC客觀權重賦權法進行分析。CRITIC法是由Diakoulaki提出的另一種客觀權重賦權方法［15］。它的基本思路是確定指標的客觀權數以兩個基本概念為基礎。本文參考文獻［16］在對3種不同的客觀權重法進行了對比分析后指出CRITIC法是一種能夠比較客觀反映指標客觀權重的計算方法。CRITIC法的基本思路是確定指標的客觀權數以評價指標間的對比強度和沖突性為基礎，該法既考慮了指標變異大小對權重的影響，又考慮了各指標間的沖突性。當標準差一定時，指標間的沖突性越小，權重越小；沖突性越大，權重也越大［16］。

表2 投資規模及市場條件指標匯總表

2.1 標準無量綱處理

設已獲得m個區塊樣本的n個評價指標的初始數據矩陣，對樣本的初始數據做無量綱化處理。

定義標準無量綱指標dij，若指標越大越好則為正指標，反之則為負指標，計算公式如下：

本文中fij表示第i個區塊的第j項指標，對選取的區塊樣本進行標準無量綱化處理，無量綱化處理后的標準化矩陣為：D ＝ ｛dij｝m×n。

2.2 CRITIC法計算［16］

式中σj為第j項指標的標準差。

Cj越大，第j項指標所包含的信息量越大，該指標的相對重要性就越大。

第j指標的權重為：

2.3 綜合評價值排序

定義綜合評價值為Vi，計算出備選頁巖氣區塊Vi，計算公式如下：

對各樣本區塊的綜合評價值Vi的數值大小進行排序，排序結果即可作為綜合優選依據。

3 優選排序模型分析

3.1 評價值指標影響分析

根據指標的不同設定3種不同情況，對排序結果進行分析。

情況一：根據式（3）和（4）首先計算出樣本區塊資源稟賦指標的Cj和權重Wj，如表3所示。

表3 各指標的Cj和權重Wj表

根據式（5），可以計算出10個樣本區塊的綜合評價值Vi，根據Vi的由大到小進行排序，即為優選結果。

情況二：選取僅有市場條件3項指標。

情況三：投資規模及市場條件指標6項指標。分別計算出指標的Cj和權重Wj，對樣本區塊進行排序，結果如圖1所示。

由圖1中可以看出，3種不同的情況，排序結果差別較大。在資源稟賦指標排序中貴州岑鞏區塊排序第一，而情況二和情況三中該區塊排在第十位，表明該區塊盡管資源稟賦條件較好，但是貴州燃氣市場條件較差，一定程度上將抵消資源稟賦條件的優勢；浙江臨安在資源稟賦指標排序中位列第五，而情況二和情況三中該區塊排在第一位，表明浙江良好的燃氣市場應用條件將提升該區塊的競爭力。

圖1 不同評價指標情況下的排序結果圖

3.2 綜合優選模型

根據評價指標的不同，構建三個優選評價模型，即，模型一：僅考慮資源稟賦條件；模型二：考慮資源稟賦條件＋投資規模；模型三：資源稟賦條件＋投資規模＋市場條件。

模型一、模型二、模型三分別考慮了6項、9項、12項評價指標，將各區塊排序離散點連接成三種模型折線，如圖2所示。

圖2 3種模型的優選排序結果圖

從圖2中可以看出，投資規模和市場條件的引入影響了排序，但是模型二和模型三總趨勢相近，排序差不超過二。而模型一指標較模型三少一半，排序折線存在較大波動。

圖3中貴州和湖南分別有兩個區塊，雖屬同一省份，模型中以省為單位的市場經濟條件評價指標趨于相近，但是因投資規模和資源稟賦條件差異較大，進而對優選排序結果產生較大影響。

對于排名靠后的區塊，由于資源稟賦條件的影響降低，三種模型排序趨于相同，但是鑒于每家企業投標區塊不超過兩個，除非從投標技巧角度考慮，否則仍以排序考前的區塊為優選結果。對前四名進行排序，作為備選目標區塊。模型一：貴州岑鞏＞江西修武＞貴州綏陽＞湖南保靖；模型二：江西修武＞湖南保靖＞浙江臨安＞貴州岑鞏；模型三：浙江臨安＞江西修武＞湖南保靖＞湖北鶴封。

在本輪投標中，來自全國各地共83家企業參與了20個區塊的角逐，其中湖北鶴峰和湖南保靖區塊參與投標的單位最多為11家，浙江臨安、江西修武參與投標的單位也緊隨其后為8家，安徽南南陵2家。從區塊競爭熱度來看，模型三匹配度較高，前四名區塊資源稟賦條件并非最好，處于中等偏上的水平。因此該模型綜合考慮其他因素，能客觀全面地反映實際情況。

4 結論

隨著國家對頁巖氣勘探開發的大力支持，企業對于頁巖氣區塊招投標的熱度與日俱增，頁巖氣區塊的選擇將逐漸趨于科學和理性。

筆者從非常規油氣開發企業的角度出發，在充分考慮地質資源稟賦條件的基礎上，提出并量化得出投資規模和燃氣市場條件等6項指標，采用CRITIC客觀權重賦權方法，對備選區塊地質資源稟賦條件、投資規模和燃氣市場條件因素進行分析，得出以下結論。

1）資源稟賦條件是頁巖氣區塊優選的主要原則，但是投資規模、市場經濟條件等因素也對頁巖氣投標區塊的選擇排序產生較大影響。

2）同一省份或地理位置接近的區塊，在市場經濟條件相近的情況下，投資規模和資源稟賦條件較好的區塊更具有投資價值。

3）在多因素影響條件下的頁巖氣區塊優選中，采用CRITIC客觀權重賦權法構建的3方面因素綜合優選模型具有較好的適用性。

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