油田開發規劃風險評估與分析

李 斌，畢永斌，高廣亮，袁立新，劉振林

(中國石油冀東油田分公司，河北 唐山 063004)

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油田開發規劃風險評估與分析

李 斌，畢永斌，高廣亮，袁立新，劉振林

(中國石油冀東油田分公司，河北 唐山 063004)

在油田開發各種方案中，應對油田開發風險進行全面、系統的評估。評估的目的不僅使方案或規劃評價內容更完善、全面，且能引起油田開發管理者、操作者對風險重視，進而找出規避風險的方向，采取有針對性的防護措施，提高油田開發效果、減少經濟損失和增強社會效益，可進一步突顯方案或規劃實施的有效性。評估的關鍵是風險識別、設定評估指標、確定指標權重、選定評價方法組合及規避與防護風險措施的制訂。所提出的風險評估原則、流程、16項評估指標、多方法組合評估、風險預警和重要提示等，是對油田開發方案尤其是油田開發規劃風險評估的一種嘗試。在風險評估實例中，采用比重法、理想距離法、灰關聯法、TOPSIS法等多方法組合，風險評估證明了結果的可靠性與可信性。同時指出，由于長期對風險評估不重視，使有關風險評估所需資料極度缺乏，建議今后應系統、完整地搜集、整理相關資料，尤其是環保與社會風險方面的資料，以備所需。

風險評估；風險識別；風險預警；不確定性；綜合評價；油田開發；J油田

0 引 言

人類在求生存、謀發展的進程中，就伴隨著風險。自20世紀中葉，美國對風險的管理逐漸形成專業化、科學化，隨后擴展到法、英、德、日等國。中國起步較晚，直至21世紀初才正式推出風險管理體系，之后，石油行業對一些項目，尤其是海外投資項目，進行了風險分析與管理，相關企業與院校亦進行了研究[1-7]。縱觀已發表的關于油田開發規劃的論文，很少涉及到風險評估問題，只是在規劃編制的理念、理論、方法等方面逐步形成一套標準體系，但其規劃重點基本是儲量、產能、產量，經濟評價和風險分析等，僅是在確定規劃產量的基礎上進行輔助性的論證，在已實施標準中，對規劃方案的地質風險、技術風險、預測方法風險、經濟風險、財務風險和不確定性仍估計不足。中國石油天然氣集團公司“十三五”規劃編制工作領導小組第一次會議指出：“以更寬的視野、更高的層次、更多的角度，準確研判形勢，規避風險、發揮優勢，統籌謀劃好‘十三五’期間的發展大局”。

要規避風險，首先要識別風險，進而評估風險、預警風險，提出有針對性的規避措施。因此，對規劃方案中的風險識別、評估應是必做的工作之一。

1 風險評估

所謂油田開發風險評估，是指對油田開發過程中固有的或潛在的危險因素、危險源進行定性和定量分析，掌控過程中發生危險的可能性及評價其危害程度，并在此基礎上提出風險預警、監控、規避和防護措施。在油田開發風險評估時，要遵循客觀性、公正性、科學性、全面性、重點性、政策性、針對性、可信性等原則。

1.1 風險評估流程

在方案或規劃基本完成油田地質研究和油藏工程、鉆井工程、采油工程、經濟評價以后，根據其內容與要求進行風險評估，流程如下：熟知方案或規劃及其附件的內容與要求—按內容與要求進行風險識別(找風險源、查風險因素)—優選風險評估指標—搜集、整理評估指標相關資料—計算評估指標值—評估指標預處理—確定指標權重—優選與組合風險評估方法—風險評估計算—分析風險評估結果—進行風險預警評估—通報風險識別、評估結果和預警提示給相關單位—相關單位細化風險因素、風險源—提出監控、防護、規避風險措施—督促實施—總結實施效果。

1.2 風險評估指標設定與計算

正確設定風險評估指標關系到評估結果的可靠與否。指標應能體現風險的不利或損失程度，并反映風險的基本特性。

設定二級指標，包括油田地質風險、油藏工程風險、鉆采工程風險、地面工程風險、油田管理風險、油田經濟風險、人員安全風險等7項，設定三級指標35項(圖1)。三級指標還可以進一步劃分為若干四級指標[8-11]。

在這些指標中，有些屬于預測性指標，有些屬于實際發生的生產數據，其中人員傷亡指標應賦予高權重，如果一個新項目在未實施前就預測有人員傷亡，且作業危險度特高，則要強化規避措施，防止發生風險。否則，該項目就應該無條件停止，禁止實施，實行“一票否決制”。35項風險評估指標依方案不同有所取舍，如果為概念設計方案，綜合遞減率、含水上升率等指標就可酌情取舍。

圖1 風險評估指標示意圖

通過多種方法篩選，最終確定了16項風險評估指標，其中縱向地質異常風險率、地質特征認知程度為首次提出。

(1) 縱向地質異常風險率(Dfx)。在某一開發區域內，縱向上有可能發生異常地質變化，如存在疏松或破碎層、斷層發育層、地應力集中層、高傾角層、裂縫、溶洞、氣層、高氣油比層、含H2S層、異常水層，高、低壓力異常層等狀況[12-15]，鉆井過程中可能出現氣侵、井漏、井涌、井塌、井下落物、卡鉆、儲層污染與傷害等風險事故，甚至發生中毒、井噴、著火等大風險。其定義為：限制深度地質異常厚度與限制深度的比值，稱之為縱向地質異常風險率，表達式為：

(1)

(2) 地質特征認知程度(Rz)。油藏本身存在著復雜性和不可入性，其中復雜性有眾多的不確定因素，在生產管理中存在眾多的不確定性，人們由于種種原因對其認知程度存在差異，何況認知是一個相當長的過程。這種認知若存在方向上、時間上的差異，將會出現較大的風險。

對某一事物的認知程度一般取決于2個方面，即事物隨時間的暴露程度和“人”認知的綜合水平。對于油田來說，事物隨時間的暴露程度以油田開發年限表征；“人”認知的綜合水平以技術職稱、工作經驗年限和文化水平表征。當然在實際生活中，確實存在事物暴露不充分，職稱高、年限長，水平不高的現象，但這不是普遍現象。

事物暴露程度(Rsw)為目前油田開發年限與最高油田開發年限之比，Rsw≤1。其中，最高油田開發年限指可充分認知油田所需年限，一般為20 a。

技術職稱程度(Rzc)指“人”平均技術職稱與最高技術職稱之比，Rzc≤1。技術職稱序列為技術員、助理工程師、工程師、高級工程師、教授級高級工程師，分別賦值1、2、3、4、5。

工作經驗水平(Rjy)指“人”平均工作年限與該專業最高工作年限之比，最高工作年限一般為20 a，Rjy≤1。

學歷程度(RxL)指“人”平均學歷與最高學歷之比，RxL≤1。學歷序列為初中、高中、大學、碩士、博士，分別賦值1、2、3、4、5。

地質特征認知程度(Rz)的表達式為：

(2)

其中，大于20 a者，以20 a計。地質特征認知程度愈低，開發風險愈大。RZ也可采用其他平均方法。

(3) 工程綜合風險系數(GGC)。石油工程主要包括建井(鉆井、完井)工程、測試(測井、試井、試油、試采)工程、采油(氣)工程和油氣田地面(水、電、訊、路、橋、防等)工程。工程綜合風險系數指在建井、測試工程和采油工程中發生風險的概率與造成損失的乘積，表達式為：

(3)

式中：M為石油工程(除地面工程外)年均可能發生風險數；N為石油工程(除地面工程外)風險因素數；Css為可能發生風險損失值，104元/a；CQY為企業產值，104元/a。

(4) 設備綜合風險系數(Ssb)。設備綜合風險系數指存在風險的設備臺數與設備總臺數之比，表達式為：

(4)

式中：Nwh為完好設備臺數，包含更新、保養合格設備；Nz為生產設備總臺數，應包括企業在用的、備用的、停用的以及正在檢修的全部生產設備，但不包括尚未安裝、使用以及由基建部門或物資部門代管的設備。

考核設備時，必須按完好標準逐臺衡量，不能采取抽查推算的辦法。設備完好率一般考核主要生產設備。Ssb愈大，則風險愈大。

(5) 地面工程綜合風險系數(Gdm)。油田開發地面工程包含了自然環境、水電訊路橋防、設備與裝置、管網、施工、操作、集輸、管理和總體設計等諸多方面，是個大系統，系統內充滿了風險。地面工程風險為自然風險、工程風險、管理風險、設計風險、經濟風險的集合。地面工程項多面廣，故采用綜合風險系數。其計算方法一般為多方法組合。

(6) 安全風險系數(GAQ)。安全管理完善程度指安全管理規章制度完善程度(GGZ)與執行度(GZX)的乘積。其風險體現為規章制度的不完善度與違規違章程度，稱之為安全風險系數(GAQ)，表達式為：

GAQ=1-GGZGZX

(5)

(7) 在噸油綜合利潤(Wz)中，油價是最不確定的因素，很難準確預測未來油價的變化與高低。油價的不確定性使投資某項目的風險性增加。該指標有時也采用國際油價波動率[16]表示。當Wz≤0(Wz=0時為盈虧平衡點)時，就出現了經濟風險。

1.3 風險評估方法

風險評估發展至今已有許多方法，結合行業特點形成一套風險評估體系，但油田開發系統尚處于摸索階段。研究擬采用多目標多方法的綜合風險評估模型。為了計算方便，將上述16項指標分為地質、工程、經濟3類，進行分層次綜合評估。

1.3.1 評估指標預處理

在16項指標中，地質特征認知程度(Rz)、指標預測精度(Ryc)、儲量可靠程度(RN)、安全管理完善程度(Gws)、噸油綜合利潤(Wz)、內部收益率(IPR)6項指標屬效益型指標，越大越好。其余屬成本型指標，愈小愈好。

1.3.2 評估指標權重的確定

常用層次分析法、熵值法或灰關聯法的組合分層確定權重。

1.3.3 確定風險評估方法組合

風險評估常用方法有事故樹法、指數法、因果法、概率法、危險源法等，亦可采用定性定量結合的多方法組合。這些方法包含了頭腦風暴法、德爾菲法、專家會議法、層次分析法、模糊評判法[16-17]、灰色評判法、蒙特卡洛法、熵值法、最小二乘法、目標差異程度法、神經網絡法等數十種。各種方法均有各自的優缺點，可依評估對象、重點、內容之不同進行組合，取長補短、優勢互補，以利于達到客觀、合理的風險評估結果。

1.3.4 風險的預警、應對與控制

(1) 風險的預警。所謂預警，就是預測風險、事先警告。預警級別的制訂要遵循適應性、科學性、先進性、預防性、以人為主等原則。結合企業特點，參照國家、總公司相關規定，按性質、嚴重程度、可控性和影響范圍等因素將風險級別分為5級(表1)。

表1 預警級別分級

(2) 風險的應對與控制。結合風險評估結果，提出相應的措施和控制辦法。

2 應用實例

以J油田的“十二五”規劃為例，進行風險評估。

2.1 J油田風險識別

風險識別是評估的前提，也是規避與防護的基礎。根據逆向思維的思路，結合“十二五”規劃具體內容，進行風險識別。

2.1.1 地質風險

J油田是陸地油田，也是復雜斷塊油田，具有斷層多、斷塊小、層位多、含油井段長、油水關系復雜的特點。存在平面、層間、層內、流體等嚴重非均質性，影響油田開發，可能造成低產、超低產井，甚至空井風險；在新建產能區塊、調整區塊或二次開發區塊中存在異常壓力油層、氣層、疏松儲層、含H2S油氣層等，鉆井過程中可能出現氣侵、井漏、井涌、井塌、井下落物、卡鉆、儲層污染與傷害等風險事故，甚至發生井噴、著火、中毒等大風險；在儲量計算中，由于儲量參數的不確定性，存在儲量預測有較大誤差的風險。

2.1.2 技術風險

在編制規劃中，采用數理統計法、水驅曲線法、遞減法、數學模型法、增長曲線法等預測開發指標。由于未來影響因素的不確定性，可能存在指標誤差大，導致開發部署不當，影響開發效果和經濟效益的風險；在提高采收率的現場試驗中，可能存在方法選擇失誤、施工操作不當的風險；測試中的放射性風險；運用新采油裝備經驗不足，出現效能低的風險；地面工程中存在設計、施工等風險。

2.1.3 經濟風險

“十二五”期間可能出現國際油價大幅波動，尤其是油價下降、成本上升導致利潤降低的風險；可能出現安全事故，造成經濟損失和賠償風險。

2.1.4 社會風險

可能出現對水(地面水、地表水、地下水、海水)、海灘、空氣、土壤等污染的環保風險等。

2.1.5 自然風險

該區屬地震Ⅶ度烈度區，為地震多發區域，每百年發生3級以上地震約150次。該區亦可能發生熱帶風暴、風暴潮和海冰等。

2.2 J油田風險評估

2.2.1 風險指標計算、預處理與權重的確定

根據所搜集的歷史資料和生產數據，按照1.2節相關方法計算16項評價指標值，并采用熵值法和層次分析法確定權重(表2)。

表2 評估指標處理后新值

2.2.2 風險評估模型

根據定性與定量方法相結合、評價方法組合具有互補性、綜合評價方法與評價目的相適應的原則[10]，采用比重法、理想距離法、灰關聯法、TOPSIS法等多方法組合進行評估(表3)。

表3 多方法評估結果

“十二五”風險評估結果：各方法組合的均值為0.680 3，總體上劃分為Ⅲ級較大風險，橙色預警。

2.3 J油田風險的應對與重點提示

由表3知，縱向地質異常風險率、千人負傷率、內部收益率等指標均大于0.95，屬Ⅰ級風險，紅色預警，在規劃的實施中尤其要注重防護、規避風險。

在鉆井過程中，注意地質提示，如高深北區Es32+3、堡古1Es1等油藏存在異常高壓，高深南區部分斷塊Es32+3、堡古2Es1、南堡潛山等油藏H2S含量較高，需要加強防范，防止井涌、井噴及其他事故發生；在各項施工中，加強對職工的安全教育，提高安全意識，嚴格執行操作規程，防止職工負傷；同時，注意降本增效，降低投資，提高內部收益率。

油藏復雜程度、地質特征認知程度、指標預測精度、百萬噸經濟損失率、百萬噸產能建設投資屬Ⅱ級風險，為橙色預警，也要引起足夠注意：一是J油田屬于典型的復雜斷塊油藏，油水關系復雜，砂體規模小，儲層變化快，鉆井風險大；對新區要強化地質認識，盡可能明確斷層與油氣水分布；對老區要深化精細油藏描述，重點刻畫儲層韻律特征、大孔道發育規律以及油水分布狀況，明確剩余油潛力，防止低能井、空井出現。二是產能建設對象逐步向中深層、深層低滲透油藏轉移，開發成本逐步上升，控制百萬噸產能建設規模、提高產能建設效益面臨一定的風險；應加大深層低滲透油藏優快鉆井、低滲透儲層壓裂開發技術、復雜斷塊油藏經濟注水開發配套技術等關鍵技術攻關力度，為經濟有效動用低滲難采儲量、中深層注水油藏提高控制與動用程度、降低投資風險提供技術保障。三是噸油綜合利潤雖為Ⅲ級風險，但也不能掉以輕心，油田固定資產規模大，資產結構不合理，油氣生產規模與資產規模的結構性矛盾非常突出，尤其是對國際油價的波動要高度重視，避免帶來重大經濟損失。

3 結論與建議

(1) 風險評估是方案或規劃編制過程中的重要組成部分，油田開發風險因素眾多，其關鍵在于評估指標的設定、權重的確定和方法的選定。

(2) 風險評估結果與重點提示，可使油田開發管理者、操作者引起足夠的重視和找出規避風險方向，采取有針對性的防護措施，提高油田開發效果，減少經濟損失和增強社會效益。風險評估具有必要性、實用性。

(3) 建議在方案或規劃編制中增加風險評估部分。

(4) 由于長期對風險評估不認識、不重視，使有關風險評估所需資料極度缺乏，建議今后系統、完整地搜集、整理相關資料，以備所需。

(5) 鑒于該研究僅是油田開發風險識別與評估的嘗試，可能存在不全、不準、不完善之處，建議各油田今后加強研究。

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編輯 姜 嶺

20150729；改回日期：20160106

中國石油天然氣集團公司科研項目“南堡陸地斷塊油藏提高采收率關鍵技術研究與應用”(2014B-1113)

李斌(1939-)，男，教授級高級工程師，1965年畢業于北京石油學院油田開發專業，現從事油田開發研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.02.015

TE323

A

1006-6535(2016)02-0063-06