基于模糊模式識別的海外油氣儲量開發風險性評價方法*

朱學謙 山 珊

(1.中國石化石油勘探開發研究院 北京 100083； 2.中國石油大學(北京)石油工程學院 北京 102249)

目前我國海外油氣開發項目呈逐漸增多的態勢，在整個項目運營過程中涉及勘探、開發等各領域，受到技術、經濟、投資環境風險等多方面的影響，其中對油氣資產價值、油氣開發風險性進行開發前的預評估是實現油氣資產價值最大化管理的重要基礎，也是油氣項目進行重大投資決策的依據。

國內外學者對油氣儲量價值和開發風險性評估進行了相關的研究[1-3]，但主要為基于油氣儲量價值形成方面的一些分析方法和計算模型，具有一定的特殊性和適用條件，而且對投資、生產經營等方面的影響沒有進行全面的考慮。另外，基于石油工程特點和影響油田開發效益的基礎因素，對目標區塊的油氣儲量開發風險性評價的研究相對較少[1-6]。而與國內開發項目相比，海外油氣開發項目具有典型的不確定條件下風險決策的特點，在正式投入開發前進行項目的風險性評價，確定優先開發的油氣項目或開發區塊，是保證開發項目經濟收益的基礎。本文建立了適合海外油氣開發的風險性評價指標體系，提出了開發風險分級評價方法，旨在為海外油氣項目的開發決策提供科學依據。

1 海外油氣儲量開發風險性評價指標體系建立

確定海外油氣項目或區塊的開發風險性，首先要建立適合海外特點和需求的開發風險性評價指標體系。基于實際已開發海外項目的資料，通過分析開發投入和成本、影響因素和開發收益三者之間的關系，利用數學統計分析方法，建立海外油氣儲量開發風險性分級評價體系。

1.1 海外開發經營特點及儲量評價需求

海外項目開發經營與國內項目相比，具有以下特點：①資源非己性；②開發時效性；③資產地域分散性；④資源國政局、財稅影響的多變性；⑤更強的風險性；⑥決策復雜性及快速性。具有典型的不確定條件下風險決策的特點。

建立開發風險性評價體系應綜合以下方面：一是非技術風險，包括資源國宏觀地理環境、政治社會穩定性、財稅政策、合同模式等；二是技術風險，包括地質條件、后續資金投入、建設規模、開發難易等。但非技術風險受到多方面的影響(如資源國發生戰爭、政權更替等突發事件)，具有突發性、隨機性，難以控制，一般需要單獨考慮。因此,本次開發風險性評價體系的建立，重點考慮開發技術風險性指標及其影響因素。

在篩選開發技術風險性評價指標時，將實際已開發海外項目資料作為分析樣本集，以此確定的評價指標和各個參數的分級標準滿足了海外油田開發的特點[7-9]。

海外油氣開發項目的經濟效益是核心，風險評價是關鍵；項目開發經營包括油藏管理和資產經營，是油藏技術應用、經濟評價和風險控制的動態化運營過程。采取以下步驟來逐步建立儲量開發風險性評價體系：①篩選適宜的評價指標并構建開發風險性評價指標集；②基于相關油田開發行業標準和開發規范，確定各個評價指標的分級標準；③綜合分析開發投入成本、開發收益和影響因素的對應關系，確定各個評價指標的分級量化表征值[10]；④確定各個評價指標的影響權重。

1.2 開發風險性評價指標集和分級標準

大量的油氣藏開發實踐表明，油氣藏儲量(資源)的優劣等級受油氣藏所處的地理位置和環境、油氣集輸條件、地質儲量級別、油氣藏物性和開采難易程度方面的影響，這些諸多因素的不同將導致不同油氣藏的勘探開發的投資、成本產生較大的差異。這種油氣資源價值的生產經營成本的差別可以稱為油氣儲量開發的“成本級差”，主要由油氣儲量資源條件的優劣和勘探開發生產投入要素決定。

油氣儲量資源受地質條件、所處地理位置、交通運輸和油藏開發等不同條件的影響，各儲量資源會形成不同的級差成本。因此，成本級差可將油氣田資源條件與油氣儲量價值、油氣儲量開發風險性緊密地聯系起來；目標區塊開發的投入成本越大，表明其開發風險性越大。為科學合理地評價油氣資源的開發風險性，可以通過對大量礦場實際數據的分析比較，確定不同條件下油氣儲量資源的開發風險性，并對油氣田資源進行優劣等級評價[10-12]。

通過調研國內外油氣儲量相關評價方法，結合大量海外油田開發實例分析，在對比、總結的基礎上，確定出影響海外油田儲量開發風險性的4類一級指標，即油氣藏地質條件、油氣集輸條件、油氣藏開采條件、油氣藏儲滲條件，并進一步篩選出14個二級評價參數，結果見表1。在表1中，各個評價參數對應的“開發投入成本&對應開發風險性分級”分為低、較低、中等、較高、高等5個等級，每一等級的定量取值對應“分級界限量化表征值”。根據表1，可以實現不同評價參數的定性分級轉換為定量取值，便于后續相關計算分析。

表1 海外目標區油田開發風險性分級標準及量化表征統計表Table 1 Classification standard of oilfield development risk and statistical table of quantitative characterization in overseas target areas

“油氣藏地質條件”反映了油氣儲量的基礎條件，主要包含地貌條件、儲量類型、儲集層類型、儲量探明程度、地質儲量級別等5個參數。油藏條件越好，其整體開發投入成本越小、儲量整體價值較大，其相應的開發風險性就較小。

“油氣集輸條件”反映了油氣儲量外輸難易程度，主要包含油氣集輸距離、油氣集輸方式等2個參數。集輸條件越好，其整體開發投入成本越小、儲量整體價值越大，相應的開發風險性越小。

“油氣藏開采條件”反映了油氣儲量開發部署和油氣生產的設備需求等，主要包含開發方式、采油方式、埋藏中深等3個參數。開采條件越好，其整體開發投入成本越小、儲量整體價值越大，相應的開發風險性越小。

“油氣藏儲滲條件”反映了油氣儲量開發和生產的效率高低，主要包含儲層有效厚度、有效滲透率、滲透率變異系數、地下原油黏度等4個參數。儲滲條件越好，其整體開發投入成本越小、儲量整體價值越大，相應的開發風險性越小。

1.3 開發風險性評價指標的量化表征

在評價指標集中，每一個評價參數都分為5個等級，分別代表該指標在開發投入成本的高低。與之相對應，該指標體現開發風險性的高低。

1.3.1評價指標的分級量化

由于各個評價指標對各級風險性的影響程度不同，為今后對實際區塊風險性評價的計算方便起見，對各個評價指標進行分級量化，結果見表1。具體方法和步驟如下。

第1步：對任一評價指標，將其開發投入成本最大(開發風險性最大)時的取值為1，其他取值的量化以此為準進行相對大小比較。

以“地貌條件”評價指標為例，當目標區塊的“地貌條件”是“海上”的時候，則“海上”取值為1，其他“沼澤、沙漠、丘陵、平原”等量化表征取值區間為0～1。

第2步：基于實際數據的樣本綜合分析，采取德爾菲方法(專家評判法)分別確定。

以“地貌條件”評價指標為例，參數取值范圍為“海上、沼澤、沙漠、丘陵、平原”等5種，對應的“開發投入成本&對應開發風險性的分級”量化值為“1、0.61、0.45、0.36、0.12”,即目標區塊的“地貌條件”不同時對應的量化表征值不同。

第3步：參考以上步驟，對所有14個評價指標分別進行分級量化表征。

1.3.2評價指標影響權重的確定

基于實際已開發海外項目資料，建立分析樣本集，并采取以下方法確定各評價指標的影響權重,結果見表1。

1) 以某實際開發區塊評價期內的NPV值作為其評價開發收益的指標；

2) 統計某實際開發區塊的基礎參數，即表1中的14類指標；

3) 采用灰關聯分析方法分別計算這14類指標與開發收益評價指標的關聯度,將每個評價指標的關聯度作為各評價指標的影響權重。具體步驟為：

①確定分析序列，可分為參考序列與比較序列。在這里，參考序列為“開發收益”序列，比較序列為各地質、開發指標的序列；

2 海外油氣儲量開發風險性分級評價方法

海外油氣儲量開發風險性評價體系包含四大類共14個評價指標，這些評價指標又存在著一定的相關性，并且各等級之間在中間過渡中存在著不分明性，即具有模糊性。因此,要綜合多種因素的影響，基于模糊模式識別的原理和方法，對實際目標評價區塊的開發風險性進行分級評價。

模糊模式識別與其他分析方法相比，可以依據給定的標準類型，通過直接計算評價對象與標準類型的貼近度來確定評價對象的類型，具有計算工作量小和評價結果直觀、簡捷的特點。

在明確海外油氣儲量開發風險性評價指標、分級標準和量化表征的基礎上，目標區塊開發風險性分級評價步驟如下。

1) 確定不同海外儲量開發風險性等級標準評價向量(模糊數據集),統一表達式為Am={am1,am2,…,amn}T。其中，m=5，表示有5個等級；n=14，表示有14個參數。風險性分為“低、較低、中等、較高、高”等5個等級，參見表1中的分級量化表征部分，評價向量具體取值依次為第1～5列。

2) 確定反映海外區塊特點的比較評價向量(模糊數據集)。統計目標區塊實際基礎資料，獲得反映區塊儲量特點的油藏條件、集輸條件、開采條件、儲滲條件共4類14個評價參數的數據；依據海外儲量開發風險性分級評價標準，確定目標區塊14個評價參數的量化表征值，則目標區塊比較評價向量(模糊數據集)表達式為B={b1,b2,…,bn}T，其中n=14。

3) 利用模糊模式識別計算方法，計算目標區塊的比較評價向量(模糊數據集)與不同等級標準評價向量(模糊數據集)的貼近度，根據擇近原則[13-14]確定目標區塊的開發風險性等級。儲量開發風險性等級劃分的具體含義為： ①當開發風險性高時，建議不開發；②當開發風險性較高時，建議延后開發；③當開發風險性中等時，建議慎重開發；④當開發風險性較低時，建議投入開發；⑤ 當開發風險性低時，建議優先開發。

3 實例分析

基于以上建立的評價方法和步驟，對中石化海外某開發項目中涉及的區塊進行開發風險性評價，具體基礎數據見表2。根據各油田區塊基本數據，參照表1中的分級界限和量化表征值，確定各相應參數的分級表征值，形成每個油田的評價數據集――比較評價向量，結果見表2。

將各油田的比較評價向量與表1中的風險性“高、較高、中等、較低、低”等級標準評價向量分別進行貼近度計算，并根據擇近原則確定目標區塊的開發風險性等級,結果見表3。

根據表3中的評價結果，在目前條件下，區塊B、區塊C、區塊E適合投入開發，其中區塊C、區塊E適合優先開發；區塊A開發風險性中等，建議適當控制開發規模，待原油價格適合時再整體投入開發；而區塊D開發風險性較高，建議目前不開發。由此可見，基于模糊模式識別的海外油氣儲量開發風險性評價，可以全面反映實際區塊特點，明確得到不同區塊進行開發的風險性等級，可為海外油氣項目的開發決策提供科學依據。

表2 實際油田基礎數據量化表征結果Table 1 Quantitative characterization result of basic data of actual oilfields

表3 實際油田風險性評價結果Table 3 Result of development risk of actual oilfield,over sea

需要指出的是，當目標油田數據資料全面時，可以按照本文方法逐步進行計算、評價。當油田數據資料不全時，一方面可以參考其他類似油田取值，或根據專家評估給出可能的取值；二是在評價精度允許的情況下，去掉沒有數據的參數，采用“變權法”來重新分配剩余參數的權重，然后再進行后續部分的計算和評價。

4 結論

1) 基于海外油氣儲量開發特點和需求，建立了海外儲量開發風險性評價指標集、分級標準和量化表征方法，為儲量開發風險性評價奠定了基礎；通過計算目標區塊的比較評價向量(模糊數據集)與不同等級標準評價向量(模糊數據集)的貼近度來確定目標區塊的開發風險性等級，進而建立了海外油氣儲量開發風險性模糊模式識別分級評價方法；

2) 實際應用表明，本文建立的海外油氣儲量開發風險性分級評價方法，具有簡便實用的特點，可以全面考慮油氣儲量特點及其影響，為海外油田的開發經營決策提供科學依據。

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