平臺延壽設計與油田開發方式的平衡優化研究

孟林 叢培婷 郭欣欣

勝利油田海洋采油廠 山東 東營 257237

勝利海上共建設平臺107座，根據勝利海上油田開發現狀和未來規劃，到達設計壽命平臺需要通過延壽改造實現長期繼續服役。油藏開發周期超過40年，平臺需要多次延壽，并且單次投入費用高，有些甚至超過了新建平臺的費用。如果延壽改造方案與油藏開發周期不匹配，會造成延壽投資的浪費，進而影響經營效益。

區塊不同的開發設計方案對應著不同的開發周期和開發產出，對海工的設計能力和壽命有不同的要求，相應的，初期的建設投入和后續的維護性投入也不相同。基于既定的油藏未來開發方案，待延壽平臺是否還值得進一步延壽投入、采用哪種改造方案最匹配、對于不同的油藏開發方案，哪種投入產出組合方案效益最大，這就是延壽設計與油藏開發平衡優化要解決的問題。

對于海上平臺延壽有很多措施，也有專家學者提出一些延壽經濟指標。陳養厚[1]（2008）通過推導計算了平臺受力作用，指出采用能量耗散及受力緩沖原理，對正在服役的海洋平臺添加部分可更換的阻尼減振耗能裝置，如在平臺構件的受外力端點處配置彈簧、放置橡皮墊圈以及添加阻尼器可以減小平臺所受的最大作用力，減少平臺疲勞振動次數，從而有效延長平臺剩余服役期限。張春茂[2]（2009）提出了以磁致伸縮導波檢測為主并輔以其它水上及水下無損檢測技術進行平臺結構水上及水下部位的全面檢測，同時利用ALGOR 軟件進行平臺延壽評估方案。楊冬平[3]（2012）研究隨機冰力作用下海洋延壽平臺構件的時程響應與損傷評估思路。劉福國[4]（2013）在文章中闡述了外加電流陰極保護技術替代犧牲陽極技術對平臺進行延壽修復的必要性。黃焱[5]（2013）總結了海洋平臺延壽與再利用可行性評估的流程，主要從需求入手、分析各方面的技術可行性以及經濟指標進行了研究。陳同彥[6]（2017）進行了基于波高、流速、風速的采油平臺延長壽命準則設計。歐陽雄[7]（2017）對平臺結構延壽評估的要求和方法進行了綜合概述。徐輝[8]（2018）提出了老齡平臺結構延壽評估的具體流程。但是以上平臺延壽研究沒有涉及到結合油藏開發設計的經濟效益實施方案。

因此需要從經濟的角度，建立起投入產出的關系，將效益評價貫穿于區塊開發周期和平臺壽命設計優化全過程，以全生命周期投入產出效益最大化為目標，逐步平衡優化，以期達到平臺延壽設計與油田開發方式的最佳組合。

1 評價方法及原則

為了實現平臺延壽設計與油田開發方式最佳經濟效益，從經濟學的角度設計了評價方法、原則以及評價指標。經濟效益評價以開發調整區塊為對象，以油藏為中心，將涉及到的投入產出納入評價范圍，根據評價原則及評價方法計算當前到區塊開發結束全周期效益評價指標。以開發預測的開發周期為評價期，計算評價期內的年度投入、產出以及年度現金流量。年度現金流為正值的最后一年作為該區塊的經濟極限年，其區間為經濟有效期。從經濟的角度，判斷經濟有效期即為既定油價下剩余的油藏經濟開發壽命。對于中期某一年由于有較高的資本性投入或者進行井下作業導致的現金流小于0，則需要根據后續年份的現金流能否抵消當年負的現金流來判斷是否已經達到經濟極限年。若可以抵消，則繼續生產；若不能抵消，則在經濟上已經達到油藏經濟壽命。

1.1 評價原則

投入產出一致是效益評價最根本原則。產出：在一定油價下，區塊所有油井產量帶來的銷售收入。投入：在整個生產流程中能夠為油井正常生產運行服務所付出的所有投入。包括所有注采井所在平臺延壽投資、轉聚區配套投資、油井生產發生的運行成本、注水井依托的注水泵站的運行成本、注聚運行成本、集輸系統依托的集輸站庫的運行成本等。不同組合平衡優化的總體原則是以“全生命周期效益最大化”為目標。

（1）投入相關參數

按照投入屬性及資金來源，投入相關參數包括投資和成本兩部分。

投資包括建設期資本性投入和運營期資本性投入。建設期資本性投入主要指配套油藏方案的新增建設投資；已發生的投資（資產凈值），作為“沉沒成本”，不計入評價范圍；運營期資本性投入主要指配套油藏方案開發周期，后期需要投入的延壽改造等投資。

根據油藏開發指標預測業務量，結合單位成本取值預測；只考慮“邊際成本”，固定成本不做分攤。

（2）產出相關參數

產出相關參數主要包括油價和產量。

結合當前中石化開發項目決策油價，以及實際油價態勢，采用40、50、60美元/桶共3套評價油價，其中50美元/桶為主評價油價。

對應開發方案，油藏調整范圍內（完整井網）油井全生命周期的產量。商品量按照98.04%的商品率進行計算。

1.2 評價方法

采用貼現現金流法，即通過預期未來現金凈流量，利用一定的折現率對凈現金流量進行貼現，進而計算出項目現值，該現值被視作項目公允價值。

式（1）中：NPV——財務凈現值，萬元；CI——現金流入，萬元；CO——現金流出，萬元；ic——折現率，%；t——年份，年

2.3 評價指標

優化的總體原則是以“全生命周期效益最大化”為目標，因此需要選擇綜合性的效益指標作為主要評價指標。

目前現行的效益評價指標，根據是否考慮資金的時間價值，分為動態指標和靜態指標。

動態指標主要包括財務內部收益率和財務凈現值；靜態指標主要包括投資利潤率和經濟增加值，相關計算公式如下。

財務內部收益率：

財務凈現值：

評價時，根據區塊特點選擇合適的指標進行計算。

2 應用分析

海上A平臺自2008年投產以來，先后經歷彈性開發、注水開發、層系井網調整和精細注水等開發階段。井區目前開油井50口、開注水井22口，采出程度29.2%，綜合含水88.8%，處于中采出程度高含水開發階段。按照平臺投入時間及15年使用壽命計算，即將到期有A-1、A-2、A-3三座平臺；2035年到期的B-1、B-2、B-3、B-4四座平臺。

（1）開發方案設計

根據提液幅度、轉聚時機的不同，設計6套開發方案。其中全生命周期水驅三套（不提液、提液10%、提液20%），水驅+化學驅組合開發方式三套（盡快實施化學驅、第6年實施化學驅、第9年實施化學驅）。

方案一：在當前采油速度基礎上，不提液，繼續水驅開發。未來20年累產油268×104t，采出程度40.2%。

方案二：在當前采油速度基礎上，提液10%，繼續水驅開發。未來20年累產油240×104t，采出程度38.7%。

方案三：在當前采油速度基礎上，提液20%，繼續水驅開發。未來20年累產油192×104t，采出程度36.2%。

方案四：在當前基礎上，盡快實施化學驅。未來20年累產油531×104t，采出程度53.9%。

方案五：在當前基礎上，第6年實施化學驅。未來20年累產油401×104t，采出程度47.1%。

方案六：在當前基礎上，第9年實施化學驅。未來20年累產油375×104t，采出程度45.7%。

單純從產出來看，方案四效果最好，見圖1。

圖1 海上A井區不同開發方案下未來20年產量預測（單位：萬噸）

（2）對照開發方案匹配成本投入

在該流程中厘清每個方案的開井數、產液量、含水率、注水量、轉聚時間以及注化學藥劑量等與計算投入相關的各項業務量，分別去匹配各項成本投入。

（3）計算改變現狀所需要的新增投資

計算包括提液工作量對應的措施作業費和轉化學驅所需要的配套投入，根據區塊作業及海工情況，將估算出的投資分別計入相應方案。

（4）基于投入產出效益的平臺延壽方案匹配

在不考慮平臺延壽投入的情況下，計算每個方案在未來創造的效益，根據每個平臺下次延壽所處節點，評價該平臺是否值得再次延壽以及如何合理匹配延壽方案，最后形成六套“開發方案+平臺延壽方案”組合。

（5）延壽投資匹配

不同的延壽方案，各平臺相應的投入也不一樣。根據平臺現狀及需要改造的內容，估算出各平臺新化及加固維持生產的延壽投資。

（6）不同組合方案的優選

對于海上A井區這種已開發區塊，由于無大規模的新建產能投入，不適應采用內部收益率、投資利潤率等指標，推薦按照財務凈現值作為評價指標，進行排隊優選。

3 結束語

海上平臺延壽方案選擇應該緊密結合平臺所在井區未來規劃開發方案，以開發方案的油藏經濟壽命和創效規模作為平臺延壽方案的確定依據，做到開發方案確定、產出一定的情況下投入最少。

通過提液的方式來提高采油速度，投入少，見效快，相對于常規開發可縮短油藏壽命期、減少平臺延壽投入；但是在高含水期提液會導致含水急速上升，采出程度大大降低，屬于低投入、低產出的方案，綜合來看全生命周期投入產出效益差。

含水到達一定水平后，由水驅開發轉變為三次采油，采出程度大幅增加，盡管會增加注聚配套投入以及藥劑成本投入，同時油藏經濟壽命延長、平臺延壽投入增加，但也會大幅提高采出程度，屬于高投入高產出的方案，綜合來看全生命周期投入產出效益最好。但是需要把握好轉化時機。

在區塊進行方案優選時，不能片面追求低投入或者高產出，應注重全生命周期投入產出效益，開發和海工共同組合優化。