油气预探目标评价优选决策方法.pdf
第 3 5卷第4期 专天热气比 0 I L& G A S G E O L O G Y 2 0 1 4年 8月 文章编号 0 2 5 3 9 9 8 5 2 0 1 4 0 4 0 5 7 0 0 7 油气 预探 目标评价优选 决策方法 闫 相 宾, 李 娜, 蔡利学, 杨 双, 李 军, 马晓 娟 中国石化 石 油勘探开 发研究 院, 北京 , 1 0 0 0 8 3 d o i 1 0 . 1 1 7 4 3 / o g g 2 0 1 4 1 8 摘要 预探 目标是指部署油气预探井的一个圈闭或者是纵 向上叠置的多个圈闭。不同地 区、 不同领域的预探 目标评价优选决策是 优化勘探投资、 实现高效勘探关键所在。通常勘探家主要从预探 目标的含油气性、 资源规模、 钻探工程工艺技术适应性和资源带动 战略意义等 因素决定预探 目标 。如何量化表征上述关键要素 , 实现不 同地 区、 不 同领 域 的预探 目标统 一评 价优选 决策是 油气勘探 面临技术难点。文中建立了基于风险分析技术的“ 风险分析 一资源价值” 模型和指标体系, 实现 了预探 目标的统一评价优选决策。 对优选上的预探 目标用其风险后价值指标 由大到小排序。预探 目标的钻探决策是根据油公司投资规模限定的钻探 目标数 目求 出 风险后价值门槛值, 并在“ 风险分析 一资源价值” 模型上优选位于风险后价值门槛值弧线右上方的目标优先钻探。 关键词 风险后价值; 预探目标成功概率; 预期收益; 含油气概率; 预探 目标; 勘探方法 中图分类号 T E l 3 2 . 1 文献标识码 A Pr e l i m i n a r y e x pl o r a t i o n p r o s pe c t e v a l u a t i o n a n d s c r e e ni n g me t h o d Y a n X i a n g b i n , L i N a , C a i L i x u e , r a n g S h u a n g , L i J u n , Ma X i a o j u a n P e t r o l e u m E x p l o r a t i o nP r o d u c t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e , S I N O P E C, B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 , C h i n a Abs t r a c t P r e l i mi n a r y e x p l o r a t i o n p r o s p e c t e v a l u a t i o n a n d s c r e e n i n g i n di f f e r e n t a r e a s a n d d i f f e r e n t e x p l o r a t i o n d o ma i n i s t h e k e y t o o p t i mi z e e x p l o r a t i o n i n v e s t me n t a n d t o r e a l i z e e f f i c i e n t e x p l o r a t i o n. Ex p l o r a t i o n i s t s c o mmo n l y s e l e c t p r e l i mi n a ry e x p l o r a t i o n t a r g e t s a c c o r d i ng t o s u c h f a c t o r s a s p e t r o l e u m b e a rin g p r o p e r t y, p e t r o l e um r e s o u r c e s , a n d t e c h n i c a l a n d t e c h n o l o g i c al a p p l i c a b i l i t y o f d r i l l i n g e n g i n e e ri n g . Q u a n t i t a t i v e d e s c ri p t i o n o f t h e s e f a c t o r s a n d e s t a b l i s h me n t o f a s e t o f u n i f i e d e v alu a t i o n a n d s c r e e n i n g c rit e r i a a r e t h e t e c h ni c a l c h a l l e n g e s f a c i n g o i l a n d g a s e x p l o r a t i o n.Ri s k a n a l y s i s b a s e d ‘ Ri s k Ana l y s i s Re s o u r c e Va l u e’ mo d e l a n d r e l e v a n t i n d e x s y s t e m a r e e s t a b l i s h e d i n t h i s p a p e r f o r u n i f i e d e v a l u a t i o n a n d s c r e e n i ng o f p r e l i mi n a r y e x p l o r a t i o n t a r g e t s . Th e p r e f e r r e d p r e l i mi n a ry e x p l o r a t i o n t a r g e t s a r e r a n k e d b y t h e r i s k e d ne t v a - l u e. Th e p r e f e r r e d d ril l i n g t a r g e t s i n t h e ‘ Ri s k An a l y s i s Re s o u r c e Va l u e’ mo d e l a r e l o c a t e d a t t h e u p p e r r i g h t o f t h e t h r e s ho l d c u r v e o f r i s k e d n e t v a l u e wh i c h i s p l o t t e d a c c o r d i n g t o t h e n u mb e r o f d r i l l i n g we l l s l i mi t e d by i n v e s t me nt . Ke y wor d s P r o b a b i l i t y g e o l o g y, ris k e d v a l u e, p r o s pe c t s u c c e s s r a t e, e x p e c t mo n e y v a l u e, p r e l i mi n a ry e x p l o r a t i o n p r o s p e c t , e x p l o r a t i o n me t h o d 预探 目标是指针对油气预探阶段部署预探井的一 个圈闭或者是纵向上叠置的多个圈闭, 通常以油气勘探 的新区和老区三新领域 新层系、 新 区带 、 新类型 三级 圈闭为着眼点 J 。圈闭评价优选及相关参数计算是 预探 目标评价优选的基础, 但在预探 目标评价优选决策 时除考虑圈闭评价所需参数外, 还要考虑钻探时的工程 工艺技术条件适应性和对油公司资源带动的战略意义。 预探 目标评价优选排队是油公司制定年度勘探计 划 、 中长期规划和勘探项 目管理的基础与关键 , 其核心 就是对公 司储备的 目标进行含油气性 、 风险和经济 的 综合评价, 指 明勘探 的重点和次序 。通过对 比分析 国 际大油公司关于圈闭评价优选决策的方法 , 结合中石 化勘探经营理念 , 本文建立了以“ 风险分析 一资源价 值” 为核心的预探 目标优选决策二维模型与指标体 系, 利用预期收益和风险后价值对众多预探 目标优选排队 决策, 实现了不同地区、 不 同领域的预探 目标在统一平 台上的评价优选 , 进而为油公司确定勘探 的重点和次 序 、 优化投资以及制定规划计划提供依据 。 1 预探 目标评价优选 1 . 1国内外研究现状 目前 , 国内外油公 司通常认 为油气预探 目标 和圈 收稿 日期 2 0 1 4 0 5 0 4 ; 修订 日期 2 0 1 4 0 6 2 8 。 第一作者简介 闰相宾 1 9 6 4 一 , 男 , 博士 、 教授级高级工程师 , 石油与天然气地质学 。E- ma i l y x b 1 9 6 4 . s y k y s i n o p e c . c o n。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4期 闫相宾 , 等. 油气预探 目标评价优选决策方法 5 7 l 表 1 国 内外油公司和预探 目标优选 决策方 法及指标体 系对比 Ta b l e 1 Co mp a r i s o n o f p r o s p e c t s c r e e n i n g m e t h o d s a n d i n d e x s y s t e ms p r o p o s e d i n t h i s pa pe r wi t h t hos e by o t he r c o mpanie s at ho me a nd a br o ad 闭是 同一个术语 , 而且评价优选思路、 方法、 参数完全 相同 I 2 J 。本文认为油气预探 目标和圈闭虽有成因联 系但两者有显著差异。国内外针对圈闭评价优选决策 的方法已较为成熟 表 1 , 也建立 了相应 的评价技术 规范标准 J 。 通常国内油公 司大 多只注重 圈闭的含油气 性评 价 , 主要是对成 藏的“ 生 、 储 、 盖、 圈、 运、 保” 要 素进行 定性分析 , 对圈闭资源量和相关参数的定量研究不够 , 很少开展经济评价 , 无法实现不 同地区 、 不 同领域 、 不 同资源类型圈闭的统一评价和优选排队 ; 中海油引进 风险分析技术和投资组合理念 , 但 采用的是系数法对 圈闭和预探 目标进行地质 风险分析 。国外 油公 司均 采用概率法风险分析技术 , 注重 圈闭的经济评价 , 实 现 了不 同地 区、 不 同领域 、 不 同资源类型 的圈闭统一 评价优选 排 队, 但 圈闭钻 探时钻 井成 功 的风险考 虑 较少 , 而且存 在地 质风 险评价参 数量 化准 则不 统一 等问题 。 1 . 2 预探 目标优选决策模型及参数 以勘探风险分析技术和投资组合理论 为依 据 , 将 预探 目标优选决 策的含 油气 性、 资源规模 或经济价 值 、 钻探战略意义 或油公司发展战略需求 和钻探 的工程工艺技术适应性等关键要素在二维坐标系上进 行定量表征。建立 以“ 风险分析 一资源价值” 为核心 的评价优选决策模型和指标体系 图 1 ; 表 1 。图 1中 褂 雷 镫 蜷 皿 骼 资源价值 图 1 预探 目标优选决策“ 风险分析 一资源价值” 模型 F i g . 1 ‘ Ri s k a n a l y s i s - r e s o u r c e s v alu e’mo d e l o f p r e l i mi n a r y e x p l o r a t i o n p r o s pe ct e v a l ua t i o n a n d s c r e e n i ng 纵轴预探 目标成功概率表示预探 目标的含油气性好坏 和钻井工程工艺技术 的适应性 , 横轴资源价值表示 目 标资源规模或经济效益和钻探 的战略意义。 1 . 2 . 1 预探 目标 钻探 成功概 率 对于一个圈闭 , 其“ 生 、 储、 盖、 圈、 运、 保” 6大要素 是油气成藏的相互独立、 缺一不可的地质事件 , 所 以圈 闭的含油气概率 P , 小数 用上述 6个事件同时发生 的各 自概率 的乘积表示 卜 J 。通 常可 以把 “ 生、 储 、 盖 、 圈、 运、 保” 6大成藏要素简化为圈闭、 充注、 储层和 保存 4个主因子 , 故 圈闭 的含油气概率表达为 4个 主 因子概率乘积 , 即 P l i p i 。其 中 P i 为单项成藏地 质因子发生 的概率 , 小数 ; P 为 圈闭概率 , 小数 ; P 为 充注概率 , 小数 ; 为储层概率 , 小数 ; P 为保存概率 , 小数。圈闭的含 油气 概率越 大 , 钻探 时 的地质 风险 1一 P 越低。对包含多个 目的层 圈闭的含油气概率 是指至少有一层发现油气 的概率 , 计算时需注 意不 同 层圈闭是否有共 同地质风险的因子 。 对于一个油气预探 目标来讲 , 能否获得工业油气 流取决圈闭的含油气性和钻探时的工程工艺技术适应 性 , 这两个要素是相互 独立 、 缺一不可的随机事件 , 因 此预探 目标油气发现成功概率 P 用上述两个事件同 时发生的各 自概率 的乘积表示。预探 目标油气发现成 功概率通常小于以往 同一地区、 相 同领域 的钻井成功 率 , 而钻井成功概率 主要是根据钻井地质需求与 目前 的工程工艺技术的适应性给出的主观概率 。 1 . 2 . 2预探 目标可采资源量 预探 目标可采资源量与圈闭资源量的估算思路和 估算方法基本相 同, 只是需要注 意不 同条件 下预探 目 标资源量表征的地质含义和差异。由于预探 目标钻前 受地质认识程度限制 , 资源量计算所需各种参数 的不 确定性极大 , 因此对其资源量计算表征用不 确定性蒙 特卡洛模拟更为适合 M J 。 对仅有一个 目的层的预探 目标资源量计算 , 首先 应该求 出相关参数 的数值和分布模 型, 然后通过蒙特 卡洛模拟求 出可采资源量分布, 其计算精度与可信度 取决于相关参数 含油面积、 油气层厚度 、 采收率等 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 7 2 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 5卷 的数值和分布模型 通常是对数正态 、 正态 、 B e t a等分 布 。如果草率地选择计算参数分布模型并赋值将导 致资源量分布范围的错误判断。资源量计算结果合理 性检验从 3个方面考虑 一是计算参数分布模型合理 性检验 ; 二是计算参 数的端值 校验 ; 三是 用资源量 的 P 】 0 / P 9 0 比值检验 。 纵向上多个圈闭组成 的预探 目标资源量表征是指 至少有一个圈闭发现油气后的资源量及分布 , 在计算表 征此类 目标时必须要考虑各个 圈闭的不同风险和资源 量。此类 目标资源量大小与分布是通过各个 圈闭的资 源量分布与含油气概率经蒙特卡洛模拟求得 , 不宜用多 个圈闭资源量算术相加来表征某个钻探 目标的资源量。 另外 , 在油气预探阶段对平面上包含多个 四级圈 闭的预探 目标资源量进行表征时需注意常见 的两种错 误 一是用所有 四级圈闭资源量的算术相加来表征 , 其 实质是所有四级圈闭钻探均获成功时对应的资源量 , 而没有考虑每个 四级 圈闭的风险所在 ; 二是用所有 四 级圈闭的资源量分布和含油气概率通过蒙特卡洛模拟 结果来表征。这虽然考虑了每个 四级圈闭的资源量分 布和风险 , 其实质是指至少有一个 四级 圈闭发现油气 的资源量分布 , 表示 的地质含义是 同时对所有 四级圈 闭钻探评价前的资源量进行估算 , 但在实际勘探 中往 往是首先优选一个 四级圈闭钻探评价 , 然后再根据钻 探结果决定是否钻探评价其余 的四级 圈闭, 而非同时 钻探评价所有的四级圈闭。尤其是如果个别 四级圈闭 资源量较小, 但含油气概率较高时, 这种算法会造成预 探 目标 三级 圈闭 资源量通常小于资源规模较大的 四级圈闭资源量 , 与实际勘探评价 目的不符 。 为解决上述难题 , 本文提出 首先用风险分析技术 表征出每个四级圈闭含油气概率和资源量分布 ; 其次 依据每个四级圈闭含油气概率和资源量分布特征确定 出准备首钻的四级圈闭; 最后将每个 四级 圈闭资源量 分布和含油气概率通过蒙特卡洛模拟计算出所有包含 确定首钻四级圈闭成功条件下的资源量分布, 具体算 术表达式为 Q 三 级 圈 闭Q 上 钻 的 四 级 嘲 闭∑ P 卜 1 独 立 Q l 式中 Q为资源量 , 1 0 t 油 , 1 0 m 气 ; P为含油气 概率 , 小数 ; i 为四级圈闭的个数 , i ≥2 ; i 一1 独立 为 风险因素相互独立的圈闭个数。 1 . 2 . 3 最小商业 或经济 储量 预探 目标最小商业储量是根据经济评价模型测算 其现金流量 , 当净现值为零时对应 的储量规模为 目标 最小商业储量。该储量规模投产后获得的税后净现值 仅能偿还建成盈利性生产所需 的所有投入 ; 当投产后 获得 的税后净现值仅能偿还除勘探投入以外所有成本 时的储量规模为 目标最小商业储量 。因此钻探 目标的 最小商业 经济 可采储量本质上为评价期 内实现投 入产 出平衡的最低界 限储量 , 储量 的经济性取决于其 品位和外在经济条件。在钻探 目标评价 中, 含油气面 积和油气藏类型可作为 已知对象 , 在一定的经济条件 下至少需要探明多大规模可采储量才具有开发 或勘 探开发 效益 , 这个界 限储量规 模 即为最小 商业 经 济 储量 。钻探 目标 的最小商业 或经济 储量是开发 方案和经济条件约束下应用现金流法反求获得 , 即对 于一个钻探 目标其开发方案 、 井网密度 、 井数及投资参 数是唯一的。根据上述定义 , 利用现金流法求 出钻探 目标发现油气并成功开发后税后经现值等于零对应 的 储量即为最小商业 经济 储量。 1 . 2 .4预探 目标税后 净 现值 以预探 目标可采资源量为基础 , 通过类 比分析确 定对应的勘探 、 开发投资和产能指标后用现金流方法 计算评价 目标 的净现值 、 预期收益 、 内部收益率 和最小 经济可采资源规模 。影响其合理性的关键参数是单井 初始 日产 、 产量模式和油气价格等。 1 . 2 . 5预探 目标预 期 收益 预探 目标的预期收益是其钻探成功概率与钻探成 功时税后净现值之积减去 目标的风险概率与钻探成本 之积 。其中预探 目标的钻探成功概率与风险概率之和 等于 1 。如果预探 目标预期 收益大于零 , 表明此类 目 标钻探经济风险相对较小 ; 如果 目标预期收益小 于零 , 则表明此类 目标钻探经济风险相对较大。 1 . 2 . 6预探 目标价值 系数 预探 目标 的价值 系数是指钻探该 目标后对油公司 相对而言的战略意义大小, 通常有两种划分方案 一是 按预探 目标钻探属性 即是新 区还是老区“ 三新 ” 领域 ; 二是按钻探成功后对所在含油气 区带 的带动意义 , 即 资源规模大小。 1 . 2 . 7风 险后价值 风险后的价值是指预探 目标的成功概率与其税后 净现值及价值系数 的乘积 , 表示在对不 同预探 目标进 行优选排队时考虑其地质风险、 资源效益和战略意义 因素结果 。 1 . 3 预探 目标优选决策 预探 目标优选决策首先是用预探 目标的最小商业 可采资源量 或最小商业储量 和油气发现成功概率 的 5 %作为门槛进行初选 ; 其次是对符合 门槛 的预探 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 7 4 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 5卷 含油气面积I I有 效厚度 I I单储系数 I I 采收率 含油气概率 卜 _ 叫蒙特卡洛模拟 圈闭可采资源量 图 4 圈闭 司采资源量计算 流程 Fi g . 4 Fl o w c h a r t o f t r a p T e c o v e a b ] e r e s o HT c e s c a l c ul a t i o n 1 含油 气 面积 根据塔里木盆地已知碳酸盐岩缝洞型油气藏 的含 油气面积均等于圈闭面积实钻结果, 本文中的2 6 个 目 标 的含油气面积近似等于圈闭面积。 2 单储系数 采用邻 区相类似的油田单储系数 。统计了已知碳 酸盐岩缝洞型油藏 、 碎屑岩 油藏和气 藏的单储 系数 。 碳酸盐岩缝洞型油藏单储系数大多分布在 1 . 2~ 3 , 碎 屑岩油藏单储系数分布范围在 3~ 9, 气藏单储系数分 布范围在 0 . 0 4~0 . 1 6 。 3 油层有效厚度 已知油气藏统计表 明油藏碳 酸盐岩 I类 洞 有 效储层厚度范围在 l 2 3 5 n l , 平均 2 0 m左右 ; 气藏有 效储层厚度范围在 1 2 7 0 m, 平均 3 03 5 m。 4 采收率 采用邻区相类似的油气 田采收率统计结果表 明, 油藏采收率为 1 0 % ~8 %, 气藏采收率为 4 0 % ~ 7 0 %。 2 . 2 . 2 目标可采资源量计算 在参数选取的基础上 , 采用蒙特卡洛技术对各 圈 闭进行资源量计算 , 塔里木盆地 2 6个 圈闭可采资源量 计算结果见表 3 。 2 . 3 2 6个 目标经济评价 2 . 3 . 1 参数取值标准和依据 1 概念设计取值 油藏井数参考已提交探明或控制的相似区块井控 面积 , 气藏井数依据采气速度反推得出。 目前该区奥 陶系气藏采气速度平均 3 %左右 , 因此确定本次气 藏 圈闭的采气速度采用 3 %。单井产能和递减模型参考 已提交探明或控制 的相似 区块 , 若临近 圈闭 已有试采 井 , 单井能力则参 考试采井初 期稳定 日产 油气能力 。 第一年设计部署预探井 , 第二年部署开发井 , 且油井生 产天数为 1 5 0 d , 评价期 内其余各年为 3 0 0 d ; 气井第二 年生产天数为 1 6 5 d , 评价期 内其余各年为 3 3 0 d ; 根据 以往该 区已完钻井的建产率为 9 0 %左右 , 本次圈闭评 价建产率按 9 0 %考虑。 2 投资取值 勘探工程投资是依据勘探部署单位钻井进尺成本 和本圈闭设计井深估算投资; 开发工程投资参考已提交 探明或产建方案的相似区块的单位钻井进尺成本和本 圈闭设计井深来估算投资; 采油投资和地面投资则参考 已提交探明或产建方案的相似区块单井投资估算。 3 成本取值 生产成本主要依据实际发生 的油藏和气藏开采成 本进行综合测算 , 其 中石油操作成本取值 2 8 9 . 0 1元/ t , 天然气操作成本取值 0 . 1 1元/ m , 管理费用取值 9 5 . 9 7 元/ t , 其他费用取值为 3 6 . 1 2 L / t 。 4 油 、 气价及税费取值 油价取 2 0 1 2年 1 月’2 0 l 2年 1 2月的平均油价 3 7 9 4 t 不含税 。天然气价格取西气东输销售价格 1 . 0 7元 m 2 . 3 . 2 预 探 目标 经济评 价 结果 通过综合分析位于塔里木盆地不 同地 区、 不 同领 域的 2 6个预探 目标 , 价值系数赋值 分布在 0 . 41时 依据以上参数对 2 6个 目标进行了经济评价 表 4 。 表 3 塔里木盆地 2 6个 圈闭可采 资源量计算结 果 Ta b l e 3 E s t i m a t e d r e c o v e r a b l e r e s o u r c e s o f 2 6 t r a p s i n Ta r i m b a s i n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 7 6 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 5卷 \ 静 曝 雷 镊 资源价值 / 万元 图 6 2 6个 预探 目标“ 成功概率 一资源价值” 优选 F i g . 6 O p t i mi z a t i o n o f‘ s u c c e s s p r o b a b i l i t y - r e s o u r c e v a l u e ’o f 2 6 pr e l i mi na r y e x pl o r a t i o n pr o s p e c t s 2 油气预探是 以新 区和老 区“ 三新 ” 领域三级圈 闭为着眼点。预探 目标评价优选除考虑圈闭评价优选 因素参数外 , 还须考虑钻探时 的工程工艺技术适应性 和钻探时资源带动战略意义。在评价纵 向上叠置的多 个圈闭 目标时除了认清每个圈闭含油气性和资源价值 外 , 关键是表述清楚至少有一个圈闭发现油气的特征 ; 在评价平面上有多个 四级 圈闭组成 的 目标时 , 除描述 表征每个 四圈闭含油气性和资源价值外 , 关键是准确 表征首钻四级圈闭确定条件下的三级圈闭的含油气性 和资源价值 。 3 利用“ 风险分析 一资源价值 ” 模型与指标体系 对塔里木盆地 2 6个预探 目标进行了评价优选 , 其 中位 于预期收益 一风险后价值坐标系中第一象限的 2 0个 目标 , 其预期收益和风险后 的税后净现值均大于零 , 可 优先考虑钻探 。 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 参考文献 Ro b e M O, Na h u m S c h n e i d e r ma nn . 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