（油气井工程专业论文）海上边际油田油气工程方案优化设计.pdf

s t u d yo no p t i m i z a t i o n i nt h eo i l & g a s p r o j e c tp h n n m g o f o f f s h o r em a r g i n a lo i l f i e l d l ih a o ( o i l & g a sw e l le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e d b y p r o f e s s o r s u n b a o - j i a n g a b s t r a e t b yi n v e s t i g a t i n gt h ea c t u a l i t yo ft h eo i l & g a sp r o j e c tp l a n n i n go f o f f s h o r em a r g i n a lo i l f i e l da n dt h em e t h o d so fe c o n o m i ce v a l u a t i o na n dr i s k a s s e s s m e n t ，t h i st h e s i sc o n c l u d e st h ee c o n o m i c a la n dt e c h n o l o g i c a lc h a r a c t e r s a n dt h ec o s tc o m p o s i n go ft h eo f f s h o r em a r g i n a lo i l f i e l d n l i st h e s i sb r i n g s f o r w a r dt h e p r o c e s s a n d p r o c e d u r e o fe c o n o m i ce v a l u a t i o na n dr i s k a s s e s s m e n to fo f f s h o r em a r g i n a lo i l f i e l dd e v e l o p m e n t t h i st h e s i sb u i l d st h e e c o n o m i ce v a l u a t i o nm o d e l b a s i n go nt h ee c o n o m i ce v a l u a t i o nm o d e lt h e r i s ka s s e s s m e n tm o d e lh a sb e e nb u i l tw i t ht h et e c h n o l o g yo fm o n t ec a r l o s i m u l a t i o n t h ee c o n o m i ce v a l u a t i o na n dr i s ka s s e s s m e n ts o f t w a r es y s t e m h a sb e e np r o g r a m m e d t h r e eo i l & g a sp r o j e c tp l a n n i n gm o d e sa b o u tb z 3 4 3 m a r g i n a lo i lf i e l da r ee v a l u a t e db yt h es o f t w a r ea n dt h r e ec o n c l u d e sa r e g i v e n ：( 1 ) a m o n gt h et h r e em o d e s ，t h ef i r s tm o d ew h i c hu s eo n et w o s l o t p l a t f o r ma n dp i p e l i n ec o n n e c tw i t ht h eb z 3 4 一lc e n t e rp l a t f o r mo i l f i e l di st h e b e s to n e ；( 2 ) a f t e ru n c e r t a i n t y a n a l y s et o t h eb z 3 4 3o i l f i e l d ，t h em a i n u n c e r t a i nf a c t o ri st h ep r i c eo fo i l t h ei n v e s t m e n to f o i l & g a sp r o j e c ta n dt h e c r u d eo i lo u t p u t ；( 3 1w i t ht h em o n t ec a r l os i m u l a t i o nf o rt h ef i r s tm o d eo f b z 3 4 3o i l f i e l d ，a h i g ha n t i r i s kc a p a b i l i t yi sg a i n e d k e yw o r d s ：m a r g i n a lf i e l d ，e c o n o m i ce v a l u a t i o n ，o p t i m i z a t i o n ，r i s k a s s e s s m e n t ，m o n t ec a r l os i m u l a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国 石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了 谢意。 2 0 0 6 年s 月j 富同 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅：学 校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名：盎量工d d 6 年s 月二矿日 导师签名： 幽辟 j ，月讲同 中国石油大学( 华东) 硕士论文 第l 章前言 第1 章前言 掘统计，世界海洋石油资源量占全球石油资源总量的3 4 9 6 ，全球海洋 石油蕴藏量约1 0 0 0 亿吨，其中已探明储量的为3 8 0 亿吨；目前全球已有 i 0 0 多个国家在进行海上石油勘探，其中对深海海底勘探的有5 0 多个国 家【1 1 。随着全球经济的不断发展，人类对油气能源的需求越来越大，海洋 石油成了大家关注的热点。然而，全世界9 0 以上的海上油田均为可采 储量小于1 亿桶的中小油田，海洋石油开发已从大规模集中型逐渐转向 小规模分散型。世界上已经勘探出来的许多海上油闸由于储量的限制， 地处边远地区、位于深水水域或恶劣环境条件，很多都属于边际油田【2 1 。 在我国，由于陆上含油气锰地中主力油田大部分已有3 0 多年的丌采 历史，多数油田原油采出程度高达7 0 ，进一步扩大产量的空| 日j 十分有限。 相对束况，海上油气资源丰富，是重要的接替资源之一。随着海上油田 丌发的不断发展，我国海上石油产量不断提高，进一步满足了国内对石 油的需求。但是我国海上所发现和丌发的油田主要集中于渤海、黄海、 东海及南海北部大陆架 3 】，其中大部分属于中小油气田，这些油气阳的 主要特点是面积较少，储量偏少，油f r 的地层地质情况复杂，多为断块、 断层构造，而且原油的性质普遍较差，多为高凝固点、高粘度的油品， 因此丌发难度较大。在原油价格较低的情况下，这些油田中的一大部分 就属于边际油阳。 在过去的几十年黾，全球各大石油公司将原油丌采的主要目标锁定 在发现和丌发整装大油田上，对边际油田的开发不是很重视，但由于再 次发现大油田的可能性的不断降低和全球原油需求量的不断增加，边际 油田越来越受到重视。 l 中国石油大学( 华尔) 硕十论文 第l 章前言 随着我国海上资源开发进程的不断深入，我国石油公司在借鉴国外 海上边际油田开发经验的基础上，已经形成了一整套较为成熟的开发边 际油田的技术。然而边际油田勘探开发的根本问题是经济问题，为此要 从各种经济角度入手，通过各种渠道最大限度的减少丌发投资费用f 4 】。 海上边际油田开发是一种高投资、高科技和高风险的工程项目，因此， 为了有效地开发好这些边际油用，发展我国的海上石油工业，除了学习 国外成功开发边际油田的技术和经验外，我们也必须结合我国边际油罔 的实际情况，开展对边际油田开发策略的深入研究，提高我国海上边际 油田丌发的经济效益和技术水平。 1 1 国外研究现状 在油气勘探开发方面为了适应投资决策的需要，国外己对油气勘探 开发投资项目的经济评价进行了理论探索和方法研究，并取得了许多研 究成果。这些成果的应用对于规避风险，保证科学地进行勘探投资决策 并获得良好的投资效益，起了重要作用。对油气资源进行经济评价是国 际油公司在投资决策之前最重要的工作。经济评价被称之为投资者的保 险单5 1 。由于油气勘探对象和技术经济环境的复杂性，即使进行经济评 价未必能达到预期的效益目标，但经过评价的油气勘探丌发项目其成功 率通常会大幅度提高。西方各石油企业拟在某一区块丌展油气勘探丌发 业务时，都要进行经济评价，并根掘评价结果做出决策。通过动态的经 济评价，对油气勘探活动进行客观的经济效益判断，并随时调整勘探活 动的各个环节，以保证把风险降到最低，从而获耿当时条件下的最大经 济效益。 目i i ，为了降低风险而获得高回报国际油公司的普遍做法是建立 2 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 一套科学、有效、适用的风险分析和经济评价程序，将其贯穿于项目的 立项评估、执行和勘探开发的全过程，逐步深化经济评价。经济评价与 风险分析方面的成功经验有【6 】： ( 1 ) 经济评价与风险分析相结合 目前国际油公司的经济评价已不是简单的效益计算，而是传统经济 评价和风险分析的结合。 ( 2 ) 经济评价方法 现金流法是西方经济学中评价投资项目最科学、全面、直观的方法， 将评价对象的所有投入产出经济要素划分为效益( 现会流入) 和费用( 现 金流出) 两大类，根据资会的时间价值原理选取折现率，计算一系列评价 指标，用于考察评估对象的盈利能力。现余流法能将各学科的知识和信 息贯穿起来，发挥多专业学科的团队优势，已得到广泛认可和应用。在 油气勘探丌发项目评估方面，现会流的应用包括三大部分：储量评估， 解决其概率分白问题：油藏工程评价；经济评估，得出未来油气减( 储量) 的经济效益。 1 2 国内研究现状 我国很早就有关于矿产勘探经济评价的一些方法和规定，但出于体 制的原因，经济评价并没有真币起作用，尤其是对于石油等特殊类矿产。 在市场经济条件下，以经济效益为中心的石油企业越束越多地意识到： 油气勘探丌发的决策是否可行更多的是取决于经济评价丽不仅仅是技术 评价。 我国海上油气勘探起步较晚，尽管风险性大且与国外合作较多，客 观上促成各种工作制度与国外接轨相对较好，制定了适合海洋油气勘探 3 中国石油大学( 华东) 硕十论文 第1 章前言 特点的经济评价标准和规范，规定所有的勘探投资都需要经过一定的经 济评价才能进行。近年来，随着陆上石油与国际石油市场的接轨以及油 气勘探风险的逐渐加大，作为项目决策的重要依据，人们已认识到油气 勘探经济评价的重要性，并将其体现至勘探活动日程1 7 j 。 国家储委、国家计委、国家经委1 9 8 7 年联合颁布了矿产勘探各阶 段矿床技术经济评价暂行规定：1 9 9 1 年，国家储委发白了油气田( 藏) 储量技术经济评价规定，制定了油气储量技术经济评价方法，参数、要 求及其适用范围。以此为参照，并根据国家计委、建设部1 9 9 3 年颁布的 建设项目经济评价方法与参数( 第二版) 的要求，原中国石油天然气 总公司于1 9 9 4 年编制了石油工业建设项目经济评价方法与参数( 第 二版) ，规定经济评价应按此所列的各项经济评价指标、计算公式、计算 表格及主要参数进行。此后，又于1 9 9 4 1 9 9 5 年制定了石油天然气勘 探效益评价方法等一系列有关勘探评价的规范和行业标准。 以前国内经济评价依据主要是原中国石油天然气总公司计划局1 9 9 4 年发布的石油工业建设项目经济评价方法与参数( 第二版) 。随着经 济的同益市场化，会融、投资、财税等方面的改革力度进一步加大，以 及加入w t o 后，研究如何与国际接轨，对评价指标体系的完善和简化、 评价基准的确定、计算价格的选取、重要计算参数的选取等方面的问题 都值得进一步探讨【8 1 以往的一些经济评价方法和规定有的已不太适合， 要求对勘探开发项目进行经济评价的呼声日益增高。2 0 0 0 年1 2 月2 2r 建设部在北京召开了建设项目经济评价方法与参数( 第二版) 修订工 作座谈会，正式启动建设项目经济评价方法与参数的修订工作。2 0 0 2 年 国家计划委员会以计办投资 2 0 0 2 1 5 号文审定出版了投资项目可行研 究指南，这是我国第一部与国际惯例接轨的、在国家层次上用以指导全 4 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 国投资项目可行性研究工作的规范性文本。它总结了我国可行性研究近 2 0 年的经验，借鉴吸收了国际上先进的经验。同年出版的石油天然气 项目可行性研究与经济评价手册是我国石油行业现阶段开展经济评价 工作的主要依据。虽然国内发布了各种评价标准，但目前国内在经济评 价中，往往做不到经济评价和风险评估的有机结合，在实际工作中重视 经济评价忽视风险评估工作的情况屡见不鲜。 1 3 本文的主要工作 针对我国现阶段海上边际油田经济评价中存在的问题，本课题研究 的主要目的是在对海上边际油田油气井工程、工艺设备以及相关的油气 集输工程技术经济分析的基础上，以现会流法为经济评价的基础，制定 一套较为完备的海上边际油研经济评价和风险分析方法，建立适合我国 海上边际油阳勘探丌发的油气工程方案数掘库，对经济效果评价指标进 行不确定性分析，并应用蒙特卡洛模拟技术对海上边际油阳的油气工程 方案进行风险分析，应用编程语言编制海上边际油旰1 油气工程方案的经 济评价和风险分析软件。 1 4 本章小结 通过对国内外海上油田油气工程方案经济评价工作的调研，在对国 内外经济评价和风险评估工作进行对比后，对我国海上边际油用投资项 目经济评价工作中存在的重视经济评价忽视地险评估的现象作了说明， 提出解决改问题要做的工作。 5 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 第2 章经济评价与风险分析理论综述 2 1 经济评价的基本概念 项目经济评价是项目可行性研究的有机组成部分和重要内容，是项 目决策科学化的重要手段。经济评价的目的是根据国民经济发展战略和 行业、地区发展规划的要求，在做好产品市场需求预测及厂址选择、工 艺技术选择等工程技术研究的基础上，计算项目投入的费用和产出的效 益【9 1 。通过多方案比较，对拟建项目的经济可行性和合理性进行分析论 证，做出全面的经济评价，为项目的科学决策提供依据。 2 2 经济评价的意义和任务 海上边际油田开发项目的目标是：在满足国家和市场对油气需求和 资源合理利用条件下获得较高的采收率，并保证达到中国海油规定各项 经济评价标准。在任何海上边际油田开发之前，必须对其开发方案进行 经济分析，其目的是评价油气工程方案在工艺上的先进性、可靠性及经 济上的合理性。使选择的方案能够保证投资效果好、投资回收期短、利 涧高、并获得最佳的经济效益。 开发一个边际油阳的决策，需要全面仔细地评价油田丌发计划的所 有方面，这些方面主要涉及以下几个问题： 丌发方案的技术可行性：油藏生产模型( 可采储量、生产率、油罔 寿命等) ；投资费用和生产费用；目前的经济气候( 石油价格、利率、税 制等) ：经济评价。 2 3 经济评价方法 用于工业投资项目经济分析的方法很多，在这罩主要介绍几种常用 6 中国石油大学( 华东) 硕七论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 的方法。其中有：现值法、终值法、回收期法、投资收益率法等”o l 。 2 3 1 现值法 现值法是将整个工业项目投资过程的现金流，按要求的投资收益率， 折算到时间等于零( n = o ) 时，即得到现金流的现值，然后加以分析。其计 算公式如下： p w = a t ( 1 + o 。 ( 2 1 ) f l d 式中 m 一现金流中第t 年来的现金额，万元或月美元： i 一投资过程预期的投资收益率，百分比； n 投资过程有效期，年： p w 一现会流以预期投资收益率折算的现值，万元或万美元； 应用现值法分析一个工业项目投资过程时，要注意，收入额为萨， 支出为负，若其现值为正，说明对于预期的投资收益率，此投资过程有 盈余；若其现值为负，说明对于预期投资收益率，此投资过程亏损。 2 32 终值法 终值法是将整个工业项目投资过程的现会流，按要求的投资收益率， 折算到本投资过程的有效期末，得到投资过程终值，然后加以分析与评 估。其计算公式为： f w = a t ( 1 + 矿 ( 2 2 ) 式中爿f 一是现令流中第t 年未的现余额，力元或万美元： i 一是投资过程预期的投资收益率。百分比： 1 1 - - 是投资过程有效期，年： f w 一现会流以预期投资收益率折算的终值，万元或万美元。 7 中国石油人学( 华东) 硕十论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 2 3 3 回收期法 回收期法是在不考虑货币资金时间价值的条件下，决定一个工程项 目投资过程多少年可以收回所投资金。其计算公式为： l t ( 2 3 ) ，1 1 式中 一初期的一次投资，万元或万美元； 厶一第t 年税后，现金流入金额，万元或力美元； t 一生产期内某年，年： 加一回收期，年。 其最小的1 1 1 值，就是回收期，两个方案进行比较时，回收期小的方 案为优。应当指出，回收期法不是一种科学的方法，因为它忽略了货币 资会的时间价值：其次，它完全没有考虑还本以后的情况。当投资收益 率较高，活动有效期较长时，应用这个方法容易出现错误的结论。它之 所以被人们采用，是因为它简单易懂易用，能提供一个偿还投资的大致 情形。这个方法适用于粗选与比较方案方面。 2 3 4 投资收益率法 一个工业项目投资过程的内部收益率定义为：当此投资过程按此收 益率折算时，其现值或终值应为零，即通过找出一个使项目现会流的现 值为零的利率，这个利率能使现会流入现值等于现令流出现值。 假设：m = “一c f 式中厶第t 年税后，现金流入金额，万元或万美元； e 一第t 年，现金流出金额，万元或万美元。 8 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 p w = a t ( 1 + 矿或：f w = a t ( 1 + 矿1 ( 2 4 ) 式中f 一工业项目投资过程的内部收益率。 对于投资过程的内部收益率还可以进一步讨论。设投资过程中第t 年赚得钱为l t ，再进行投资，其投资利率为i w ，而投资过程中第t 年所 欠的钱为c t ，按规定利率i n 在投资过程中进行复利，因此若投资过程 最后所赚的钱恰好偿还所欠的钱，即不盈也不亏，必有： l t ( 1 + i w ) “= 0 ( 1 + i n ) ，= 0 t = o ( 2 5 ) 若i n = i w ( f - c t ) o + i n ) ”。= o ( 2 6 ) 可见，投资过程的内部收益率，就是投资过程所收的钱按此利率再 投资，而所欠的钱也按此利率进行复利，即到投资有效期术使两者相等 的利率。 令：y = ( 1 + 胁) ，将( 2 6 ) 式展歼得到： a y ”+ a , y 俨+ a 2 y ”一2 + + a , , - i y + a n = 0 ( 2 7 ) y 是上式的一个( 或几个) 未知根，必须用试算法或计算机搜索法求出1 。 2 4 经济评价中的不确定分析 经济评价所采用的基础数掘，如：投资额、成本、销售价格大部分 束自预测和估算，因而带有一定程度的不确定性，给项目决策带束风险。 为此在经济评价中，除了要对基本方案计算主要的经济指标外，还应该 对方案进行不确定性分析，以预测项目可能承受风险的程度，从而确定 中国石油大学( 华东) 硕十论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 项目在经济上的可靠性。 不确定性分析有：盈亏平衡分析、敏感性分析和风险分析f 1 2 】。 2 4 1 盈亏平衡分析 盈亏平衡分析是根据项目正常年份的产量、固定成本、可变成本、 税金等因素通过确定项目产量的盈亏平衡点( 8 e p ) 、分析、预测产量( 或 生产能力利用率) 对项目盈亏的影响。当项目的收益与成本相等时那一 点的产品产量或生产能力利用率被称为盈亏平衡点( b e p ) ，即盈利与亏 损的转折点。盈亏平衡点越低，说明项目的抗j x l 险能力越强，盈利的可 能性越大，亏损的可能性越小。 ( 1 ) 盈亏平衡分析的前提条件 ( a ) 产量等于销售量； ( b ) 产量变化，单位可变成本不变，总成本是产量的线性函数； ( c ) 产量变化，单价不变，从而销售收入是销售量的线性函数： ( d ) 生产单一产品，或生产多种产品，可换算成单一产品计算。 ( 2 ) 盈亏平衡分析方法 按生产成本与产量的函数关系，分为线性盈亏平衡分析和非线性盈 亏平衡分析。经济评价中一般只作线性盈亏平衡分析。线性盈亏平衡分 析采用公式法( 代数分析法) 和图解法。 公式法： 幽生产能力利用窜亍丽甄涵裂裟篱酾 幽产勤二丽丽蒜慧鬻磊蕊 b e p ( 产量) = 设计生产能办cb e p ( 生产能力利用窜 图解法： 中国7 i 油大学( 华东) 硕十论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 在图解法中盈亏平衡点是利用销售收入线和生产成本费用线的交点 表示( 见图2 - 1 盈亏平衡分析图) 。销售收入线表示正常年的原油产量的 销售收入，生产成本费用线则由固定成本和可变成本组成。具体程序如 下：第一步，建立坐标系，横轴表示产量或生产能力利用率，纵轴表示 收入或成本的金额。 第二步，选择萨常年产量，将该产量乘以价格得出销售收入的金额， 将其标在坐标系上，从原点到j 下常年销售收入点的连线为收入线。 第三步，划出固定成本费用线，它是一条水平线且与纵轴表示的固 定成本费用会额的点相交。 第四步，在坐标系上标出正常年份的生产成本费用，并在此点和固 定成本与纵轴的交点连线，这就是生产成本费用线。收入线与生产成本 费用线的交点就是盈亏平衡点。 盈亏平衡图不仅可以找到盈亏平衡点，而且在图上还可以看到任意 产量下的利润或损失情况，或者在任何己知产量下可以看出项目的净收 益或损失。 当项目的收益与产量呈线性关系，而单位产品可变资本又保持不变 时，可以使用线性盈亏平衡分析方法。 收益与产量呈线性关系，即： s = j d q ( 1 一f ) ( 2 8 ) 式中s 一扣除税金以后的销售收入； p 一单位产品价格； q 一年总产量或总销售量； f 一销售税率。 1 1 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章经济评价与风险分+ 斤理! 垒! 墅壅 总成本费用是固定成本与可变成本之和，它与产量的关系也可近似 看成线性关系，即： c = c r + c 。q ( 2 9 ) 式中c 一年总成本费用； c ，年总固定成本费用； e 一单位产品的可变成本。 将( 2 8 ) 和( 2 - 9 ) 两式在同一坐标图上表示，盈亏平衡图，如下： 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 生产率， 图2 - 1 盈亏平衡分析图 图中纵坐标表示销售收入与成本费用，横坐标表示产品产量。销售 收入线与总成本费用线的交点即为盈亏平衡点。在这一点上，收入与支 出达到平衡，在该点的左边总成本费用大于销售收入，项目亏损，在该 点右边，销售收入大于总成本费用，项目盈利。 1 2 瑚 啦 蛐 柏 候k 、骚甜 中国石油大学( 华东) 硕七论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 在销售收入与总本费用都与严量呈线性关系的条件- f ，司以万使的 用解析方法求出以产品产量、生产能力利用率、产品销售价格、单位产 品可变成本等表示的盈亏平衡点。 在盈亏平衡点，销售收入s 等于总成本费用c ，设对应于盈亏平衡点 的产量为，则有： 尸q + ( 1 一f = c r + c ，q ( 2 一1 0 ) 盈亏平衡产量： q 。秩( 2 - 1 1 ) 假设项目设计生产能力为q ，则盈亏平衡时的生产能力利用率： = q q x 1 0 0 = 阿舞砸( 2 - 1 2 ) cqp 【l fj 一。乜 若按设计能力迸行生产和销售，则盈亏平衡时的销售价格为： 尸+ = 参= 西c = g + 毒 若按设计能力进行生产和销售，且销售价格已定， 单位产品变动成本为： ( 2 一1 3 ) 则盈亏平衡时的 c l = = p c 三r i ( 2 - 1 4 ) 2 4 2 敏感性分析 敏感性分析是指研究建设项目的主要因素发生变化时，项目经济效 益发生的相应变化，以判断这些因素对项目经济指杯的影响程度有多大。 中国石油大学( 华东) 硕十论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 一般选定的变化因素有产品价格、产量固定资产投资和直接成本( 经营 成本) 。分析这些因素变化对评价指标如内部收益率、净现值和投资回收 期的影响。项目对某种因素的敏感程度可表示为该因素按一定比例变化 时，引起评价指标的变动幅度。敏感性分析的另一重要功能是为蒙特卡 洛模拟风险分析确定风险变量。如图2 2 所示，图中四条斜线分别代表： 蓬2 0 静 迮 擎1 5 箍 蓝 l o 5 一蕊。笏菩一 一x 釜彤 巡 一 髟 iiiiili。 2 0 1 5 1 0 5 o 5 1 0 1 5 2 0 敏感蹦豪变化率w o 图2 2 敏感性分析图 2 4 3 应用蒙特卡洛法进行风险分析 “风险分析又称概率分析，是在可变因素的概率可估计的情况下，研 究和计算各种因素在指定范围内对经济效益指标影响的期望值和概率分 旆的一种方法【1 4 l 。一般是计算项目净现值的期望值及净现值大于零时的 累计概率，累计概率值越大，项目亏损的概率越小，企业承担的j ) ( l 险越 小，通过蒙特卡洛模拟方法还可以测算项目内部收益率及其它相关指杯 的概率分布，从而确定项目承担风险的程度。 ( 1 ) 风险分析的一般过程 1 4 中国行油人学( 华东) 硕十论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 对一个工程项目进行风险分析的过程，可分为三个阶段【1 5 】：风险辩 识、风险估计、风险评价( 见图2 - 3 ) 。 ( a ) 风险辩识 由于每一个项目本身就是一个复杂的系统，因而影响它的因素很多， 而且各风险因素所引起的后果的严重程度也不相同。风险辩识就是从系 统的观点出发，横观工程项目所涉及的各个方面，纵观项目建设的发展 过程，将引起风险的极其复杂的事物分解成比较简单的、容易被认识的 基本单元。 佩西翮 风险辨识 工程项肿包括那些风险 风险产生的原因是什么 犀| 硷估计 风险发生的概率 风险随机变量的概率分布 风硷估算 风隆评价 通过评价选出最佳方案 检验吾风险固囊对项目 经济指标幻影翡 剀2 - 3 风险分析过秽 ( b ) 风险估计与评价常用方法 风险估计与评价是指应用各种管理科学技术，采用定性与定量相结 合的方式，最终定量地估计风险大小，并评价风险的可能影响，以此为 依据对风险采取相应的对策。常用的风险评价的方法有【1 5 】： 调查和专家打分法；风险报酬法；风险当量法；解析方法；蒙特 卡洛法。 与前四种方法比较，用蒙特卡洛法即可以对项目进行定性风险分 1 5 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 析又可以对项目进行定量风险分析，蒙特卡洛具有以下优点： ( i ) 在进行方案比选时，不但比较评价指标的期望值的大小，而且 还要比较方案的风险大小的程度； ( i i ) 处理过程中人的主观因素影响较小，处理过程是严密的： ( i i i ) 该方法可对各种风险情况进行抽样，可提高评价的可靠性。 基于以上优点，蒙特卡洛法逐渐成为风险分析工作的主要方法。 本文主要介绍蒙特卡洛法。 ( 2 ) 蒙特卡洛模拟法 在现实情况下很多问题由于不确定因素的存在，使它们不能用数学 模型明确地表示出来这时采用模拟仿真技术是一种非常有效的方法。目 前常用的模拟方法有：系统动力学法、事件调度法、活动扫描法，过程 交互法和蒙特卡洛法( m o n t e - c a r l o ) 模拟法。蒙特卡洛模拟法是二战 期j 丑j 由物理学家在l o s a l a m o s 的实验室首先使用的。这种方法解决中子 裂变问题非常成功。以后被广泛应用于运筹学技术领域。 蒙特卡洛模拟法又称统计试验法。它是从一定的概率分伟中抽取若 干随机变量的值，使这组随机值与实际总体具有相同的分向特征，然后 通过这些随机值对所研究问题进行分析。在经济评价中，一般都有几个 不确定的投入量，而每个变量又有几个或无限多个可能的值，如果想对 所有的值都进行计算是不可能的。对此可以取一个包括总体若干要素的 样本估计出总体的参数，例如数学期望和方差，然后通过样本参数柬估 计或模拟总体参数。蒙特卡洛法就是这样一种方法。 通过预测和估计得到各随机因素( 输入变量) 的概率分布，可以用 一个随机数发生器产生一系列与预测变量具有相同概率统计性质的随机 数值，不论其产生的时问先后顺序如何，各个数值产生的机会是相等的。 1 6 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 将这些随机数值作为输入变量计算输出变量，这就是对应实际可能发生 的一种情况。蒙特卡洛模拟的计算精度和模拟次数有关，当精度提高一 个数量级时，模拟次数必须增加两个数量级，所以反复计算的次数越多， 输出量的分布就接近于真实的分布，模拟值就越接近真实值。 ( a ) 基本原理 假定函数y = f ( x ，x 2 ，x 。) ，其中变量x 。x 2 ，x 。的概率分布已 知。但在实际问题中，f ( x ，以，x 。) 的概率分卸往往是未知的。蒙 特卡洛法利用一个随机数发生器通过直接或j 日j 接抽样取出每一组随机变 量( x l ，x 2 ，z 。) 的值( z i j ，x 2 - ，x 。) ，然后按y 对于x i ，x 2 ，x 。的 关系式确定函数y 的值r ： z = f ( x ”x 2 “，以，) 反复独立抽样( 模拟) 多次( i = 1 , 2 ，) ，便可得到函数y 的一批抽样 数据_ ，匕，匕，当模拟次数足够多时，便可给出与实际情况相近的函数 y 的概率分布与其数字特征。 ( b ) 模拟步骤【1 7 1 ( i ) 通过敏感性分析，确定风险变量： ( i i ) 构造风险变量的概率分向模型： ( i i i ) 为各输入风险变量抽取随机数： ( i v ) 将抽得的随机数转化为各输入变量的抽样值； ( v ) 将抽样值组成一组项目评价基础数据； ( v i ) 根掘基础数掘计算出评价指杯值； 1 7 中国f i 油入学( 华东) 硕十论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 ( v i i ) 整理模拟结果所得评价指标的期望值、方差和它的概率分布 及累计概率，绘制累计概率图，计算项目可行或不可行的概率。 模拟步骤见图2 - 4 。 在项目经济评价中，由于不能给出随机变量变化的范围而不能反映 出未来的变化特性，因此通常只能借助主观估计的数据和信息来分析风 险变量的变化特性。为提高精度，需要引用概率分布来描述风险变量的 变化规律。在经济系统的风险估计中常用的概率分向有：均匀分布、三 角分布、b 分布，正态分佃等【1 8 】。 确定随机争现值梗型 ( n p v = f ( x l ，x 2 ，x 3 )i ( 3 ) 随机数的产生 l 芷态分布 l 萋! 翌均匀分布 忪二黼 l 泊拴分布 图2 - 4 蒙特夤洛模拟步骤 1 8 蠡 中国石油大学( 华东) 硕十论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 由于计算机中给出的随机数发生器只司以产生( 0 ，1 ) 区间上的均 匀分布的随机数，我们设为也，但我们要求的随机数往往是指定某一分 布的随机数鼠，而通过逆变换法可以将( o ，1 ) 区间上的伪随机数变换 为任何已知概率分布的随机数，( 0 ，1 ) 区间上均匀分布的随机数与任何 已知概率分弁的随机数之间的关系如下1 1 9 1 ： r 。= ，g ) 出= r 印o ) ( 2 1 5 ) 上式可写为：r = f 慨) 因此得到：瓯= f 。也。) 这就是逆变换公式。 其中：0 ) 是量概率密度，f b ) 是s 累计分布函数。 下面以产生参数为 的指数分布随机变量为例对逆变换法进一步说 明： 指数分靠随机变量x 的概率密度和分向函数为 删= x 删 0 ( 2 - 1 6 ) 刖= “：( 2 - 1 7 ) 置l p = r + ，其中r 是( 0 ，1 ) 区问均匀分白的随机变量，那么 e = 1 一r 也是( 0 ，1 ) 区f s 均匀分布的随机变量。 令i r = r ：p = r 故： 1 9 中国石油丈学( 华东) 硕士论文第2 章经济评价与风险分析理论研究 愀i n r ( 2 - 1 8 ) 按上式即可产生指数分布的随机数。 ( 4 ) 经济风险分析的模拟方法 连续型风险变量的风险模拟对每一个风险因素利用“随机数产生器” 取得随机数，就可以对每个风险因素在以年为基础上进行抽样模拟。于 是假设模拟足够多次后，产生一个数据矩阵形势如表2 一l 。 表2 - 1 风险变量抽样表格式 、婪拟次数 l 239 9 91 0 0 0 0 模拟结爪 国际原油价格 原油可采储量 生产成本 固定资产投资 每一行即每一年模拟值，n 年结果均值与方差的和就是陔风险因素的 净现值均值与方差，将所有风险因素的均值和方差代入e ( n p v ) 计算式， 得出各年净现值的均值与方差：将n 年结果总和，即得该项目的净现值 均值与方差。同理纵向加总，即模拟每一次均值为多少，进行频数分组， 可得净现值的频数分布图。 2 5 本章小结 对经济评价和风险分析理论的基本概念、意义、任务进行综述，并 对目的经济评价和风险评估工作中用到各种方法作了详细说明。 中国石油大学( 华东) 硕十论文 第3 章海上边际油田技术经济特征 第3 章海上边际油田技术经济特征 3 1 海上边际油田油气工程方案技术经济特征 3 1 1 生产技术 边际油田开发由于经济上的限制，开发相同地质储量条件下的油藏 所投入的资金往往要大于陆上油田的开发投资，大多数生产系统的投资 也不可能通过开发一个油田来回收，而至少要由两个以上的油田开发来 回收。因此，在技术上可行的情况下，应采用可移动的能够重复使用的 生产设施1 。移动式结构主要是指各种移动式钻井、生产平台和各种浮 式生产装置。 3 1 2 早期生产 对已探明的边际油阳进行早期生产，不仅可以提前获得油气，实现 t f 的现令流动，而且还可为下一步的丌发方案收集丌采数掘，减少不确 定性。一个完善的早期生产系统包括水下完井、水下采油树、集油管线、 生产立管、浮式生产储油装置、系泊系统和穿梭油轮等2 ”。 3 1 3 投资的策略 为了减少边际油田丌发的投资风险，尽可能将投资费用转移到生产 费用上束，使投资费用减少到最低。转移投资费用到生产费用可由两种 方式进行1 2 2 】：一、通过使用已有的生产设施；二、尽量通过租借的方式 束获得需要的生产设施和设备。 3 1 4 不确定性 ( 1 ) 数掘的不确定性 数据的不确定性在油田开发中是普遍存在的，尤其在边际油阳的开 2 1 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章海上边际油田技术经济特征 发中更加突出。对那些储量相对较小的油田来说，由于不可承受的成本， 进行大量的数据收集作业是不可能的，开发决策和开发方案通常是由一、 二个发现井和三维地震解释的结果来制定。因此，边际油田是在有限的 资料和数据的条件下进行开发的，而这些资料和数掘不可避免地存在着 相当大的不确定性【2 3 1 。 ( 2 ) 时间的不确定性 投产时问的延误将减少储量开采出来的真正价值。边际油阳玎发由 于储量的限制，这种延误是投资难以承受的。因此，一旦做出丌发决策， 开发必须是迅速的，并且投产期要尽可能短。 生产期的不确定性对边际油田的开发也有很大的影响，这种不确定 性有时不能保证投资安全收回。在丌发生产过程中，只有两种决策：停 止或继续。如果做出过早放弃的决定，就会有投资收不回的风险。如果 继续维持生产，将有可能导致经济上更大的损失。因此，关键点是何时 决定停止牙采而没有危及盈利。 3 1 5 政策和油价的影响 每一个海上油闹丌发都涉及到政府的合作，政府或者直接参与协议， 或者间接地通过各种税收与矿区使用费对开发产生重大的影响。相对于 技术水平发展而言，财政状况的变化，对海上边际油田开发经济性的影 响将会更大，如税收规则方面的有利变化、利率降低或油价上涨都能显 著地改善边际油田开发的经济性。但是，技术水平、投资费用、油价、 税率、利率等变化都不能改变边际油田的客观存在，这些变化不过是使 边际油田的“边界”发生移动，将原先只有较小吸引力的某些储油构造 归入到“边际性”一类中，将某些边际油用归入到“非商业性”一类中。 中国4 i 油人学( 华东) 硕十论文第3 章海上边际油田技术经济特祉 3 2 海上油田油气工程方案技术与经济分析 海上边际油田油气工程分为海上钻完井工程以及海上集输工程。 3 2 1 钻完井工程技术与经济分析 ( 1 ) 海上钻井特点 海上钻井基本是沿用陆上钻井的工艺方法，所不同的是海上钻井处 于海浪和海风的侵袭中，且与海底隔着巨大的水体，因此海上钻井具有 如下特点【2 4 】： ( a ) 在海上要求提供安装钻进的机械设备和钻井工作场地，即海上 钻井采油平台。将全部的钻井机械设备安装在平台上成为在海上能独立 完成钻进工作的装置。 ( b ) 与陆地钻井不同，海洋钻井平台在钻井过程中要克服海浪带来 的浮动效应，为了满足井底钻压、保持井位等技术要求，因此要配备升 沉补偿装置、水下井口导向装置、伸缩隔水管系统和自动定位装霄等。 ( c ) 由于在海上建造平台投资大、风险高，因此要提高海上钻井的 速度和质量，就要求海上钻井要应用高新的钻井工艺技术和钻井方法。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章海上边际油田技术经济特征 嚣 将 驰 裂 捌- q 婴 a 莲 捌 # 剁 ：k 坦 叫 嫩 h 0 ， 函 中国符油大学( 华东) 硕十论文第3 章海上边际油田技术经济特征 ( 3 ) 海上钻完井工程成本分析 目前，海上钻完井总成本测算主要有两种方式：一种是按照钻井工 序对海上钻井工程成本进行预算，另一种是将成本按照有形成本无形成 本进行划分，并计算总钻井成本。以上两种预算方式都属于“日费制” 的范畴，前者主要用于我国海上自营油气田开发过程中的钻井成本预算 工作，后者应用于我国海上合作开发的油气阳钻完井的成本预算工作。 下面分别对上述两种预算方式进行说明： ( a ) 自营油田钻井成本预算 自营油田钻井成本预算一般从工程角度把钻井费用分为2 5 1 ：钻前准 备费用；钻完井费用；测井费用；固井费用；试油工程费用：施工管理 费用等几大类：这些费用按其成本发生的特征，按其于作业时问或井身 结构等有关与否，把钻井费用分为： 1 ) 与井身结构有关的费用 2 ) 与钻井作业时间有关的费用 3 ) 不可预见费用 而我国海上自营油阳是按照钻井工程的各项工序对成本进行划分， 主要分为：钻前工程、钻井工程、完井工程等。 ( i ) 钻前工程； 井场调查：土质调查：海洋调查；水平度调查 拖航定位：动复员；钻井平台租金：供应船服务费；通讯服务费； 气象服务费；定位费用；直升机服务；潜水服务；燃料：膳食费；监督 费：装卸作业费；其它 基盘安装：钻井平台租金；供应船服务费；通讯服务费；气象服 务费；泥浆服务费；基盘制造运输：固井服务费；直升机服务；潜水 2 5 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章海上边际油田技术经济特征 服务；桩管装置费；钻头及喷嘴：桩管及附件；泥浆材料费；固井材 料费；燃料；膳食费：监督费；基盘固定费；井口服务费：其它 不可预见费：井场调查、拖航定位、基盘安装合计后乘以5 ( i i ) 钻井工程： 钻前准备：土质调查：海洋调查；平台定位；供应船租会：动复员 费：通讯服务：气象服务；直升机服务；膳食费；监督费：燃料；其它 服务。 钻井工程：钻井船租金；供应船租会；通讯服务；气象服务：泥浆 服务；直升机服务；下套管服务：固井服务；地质录井电测服务：潜水 服务；定向井服务及工具；其它服务。 钻井器材：井口装置及送入工具；井下工具；钻头及喷嘴；3 0 ”隔水 导管；2 0 ”表层套管；1 3 3 8 ”套管；9 - 5 8 ”套管：7 ”套管；4 - 2 ”尾管： 套管附件；泥浆材料；固井材料；燃料；钻井水与生活水；其他材料。 监督及管理费：设计费：保险费；监督管理费：膳食费。 不可预见费：钻前准备、钻井工程、钻井器材、监督及管理费合 计乘以5 ( i i i ) 完井工程： 完井工程成本主要在器材方面与钻井工程有所不同，这些器材包括： 油管、采油树、油井保护装詈、采油泵等。 ( b ) 、合作油田钻井成本预算 合作油田钻井成本预算是从会计角度把钻井费用分为2 6 】：无形费用 ( 如劳务、燃料、修理的没有残值的费用) ：有形费用( 如管材设备等费 用) ；意外项目费用等三类。 ( i ) 无形成本：指在钻前、钻井、完井及并场复员期问所用的劳动 2 6 中国石油大学( 华东) 硕十论文第3 章海上边际油田技术经济特征 力、燃料、维修、运输及供应等费用，但不包括材料本身的费用。海上 钻井无形成本包括的内容有： 钻井无形成本：劳务及相关费用；测量费用；钻机合同费用( 日费) ： 动复员费用；运输费用( 海、陆、空) ；钻头费用：燃料和水费用；泥浆 材料及工程费用；固井水泥及工程费用；地质评价与取芯；电测；定向 井服务；打捞工