天然气勘探开发动态价值评估方法应用

一、引言目前，世界上常用的天然气经济评价方法主要有盈亏平衡分析模型、净现值（NPV）模型和地质资源模型。盈亏平衡分析模型被广泛应用于经济寿命期间天然气产量的计算；NPV模型的原理是研究成本与收益之间的关系；地质资源模型主要用于预测某一区域的天然气供应。目前，我国天然气资源评价的研究主要集中在地质资源评价方面，其主要评价因素是地质条件和工程技术，但一般不涉及生态环境和经济因素。随着天然气勘探开发的发展，天然气开发的经济效益及其对生态环境的影响越来越受到重视。因此，有必要拓展天然气评价链，即在地质资源评价的基础上，进行天然气资源的经济评价与生态和环境因素相结合。其意义在于明确天然气资源在不同的天然气价格条件下的经济价值，为企业和国家资源发展规划和战略部署提供参考。然而，目前对于天然气企业和项目经济评价方面的研究工作相对较少。一方面是由于数据的保密性，另一方面是由于不同区块和区域的差异性较大。因此，上述评价工作大多不能直接应用或直接用现有的经济评价方法。基于上述原因，有必要建立一套天然气动态经济评价方法，通过分析地质条件、工程技术、生态环境对天然气资源经济价值的影响程度，对天然气企业进行经济评价。当前对常规天然气资源的经济评价手段包括图表法、类比法和现金流量法。图表法主要基于天然气资源的丰富程度与经济系数之间的关系，可以通过建立图表来评估评价区域内的经济资源量。类比法可以通过将现有的、成熟的区域与评估区域进行比较来评估经济资源量。现金流量法不仅用于评估常规油气资源，还用于当前非常规天然气勘探开发项目中的分析。它通过估计现金流入的现值（收入）和未来现金流出的现值（支出）之间的差来获得现金流，然后根据风险大小将其转换为净现值以评估经济性。针对上述问题，本文提出了基于产量边际递减规律的天然气资源动态经济评价方法。二、动态经济评价方法（一）天然气资源经济评价的思路以往通过对生产区及邻近生产区的钻探，压裂和试气数据对生产区的天然气经济资源进行评估，其主要目的是从企业角度评估天然气开发和生产项目的经济效益和财务可行性。然而，由于缺乏经济评价数据，可供类比的领域有限，也不可能用类比的方法来评价经济资源，现有的评价方法（如现金流量折现法）无法更为准确估计天然气产气区的价值。因此，为了提高天然气资源评价结果的价值，有必要将资源评价结果从地质资源和技术可采资源扩展到生态资源，进而扩展到经济资源层面。通过综合分析地质条件、工程技术和生态环境对天然气资源经济价值的影响，最终将经济评价结果落实到全面的价值评估而非仅仅是企业项目收益中去。（二）评价方法的基本原理由于可直接获得的评价参数有限，因此对整个勘探开发区的评价难度较大。相比之下，天然气单井数据相对完整可靠。此外，天然气单井产量是评价天然气经济资源最重要的因素。因此，可以从单井到整个评价区域进行经济资源评价。目前，Arps双曲递减曲线模型被广泛用于天然气单井产量的评估。它可以能通过拟合现有的动态生产数据，生成产量递减曲线来评价单井天然气产量。因此，利用上述模型可以得到研究区内天然气单井累计产量的变化规律。根据累计产量的变化规律，通过分析单井累计销售收入和累计投入成本的变化规律，以动态评价单井成本恢复期、最终经济寿命和最终经济资源。累计产量趋势如下图1所示。图1单井累计产量随时间变化情况其中，横轴表示单井的期数，纵轴表示累积产量。累积产量将随时间上升而上升，但受边际产量递减规律的影响，当到tM期时，累计产量将存在一阶条件的极大化，此时的产量为QM，即为该井的最大经济产量。由于我国国情决定，天然气的价格在一定时期中相对固定。因此，单井的累积产量函数也可近似看作其累积销售收入函数。另一方面，由于单井在初期存在固定成本投入，因此初期的累积成本投入存在截距项。同时，在初期由于地质结构对开采难度的影响相对较小，同时边际产量递减规律影响较弱，因此，初期的变动成本较小；随着单井投入开采的时间越长，将使得地质结构对天然气开采的影响效应增强，进而导致单井的开采变动成本加大。因此，在开发的中后期，虽然固定成本及其折旧的影响变弱，但开采变动成本将逐步增大。从如下示意图2可以看出。图2其中，横轴代表期数，纵轴代表累积的销售收入和累积成本投入。在t1期时，累积销售收入曲线与累积成本投入曲线相交，此时即意味着累计销售收入逐步大于累计成本，当单井的生产在t1期之后将逐步具有经济性。在t2期时，累积销售收入曲线与累积成本投入曲线再次相交，此时即意味着单井的累积成本投入逐步大于累积销售收入，即单井在t2期之后的生产将不具有经济性。（三）评价方法的数学模型和参数根据Arps双曲递减曲线模型，可以预测单个天然气井的产量趋势。公式如式（1）所示：式（1）中，Q为单口天然气井累计产量，qi为初始稳定试井日产量，Di为递减速率；n为递减指标，t是单井的有效生产周期，对区块而言，即该井的投产期与关停期之差。基于单井的累积生产通过公式（1），累计销售收入的趋势单天然气井在生产经营阶段可以被累积的基本原理预测单一天然气井的生产（单一的天然气井的累计销售收入=（天然气价格+财政补贴）×累计生产单天然气井）。公式如下：在公式（2），M是累计销售收入的单一的天然气井，f是天然气商品利率，PS（t）是第t期天然气价格，Pb（t）是第t期天然气的财政补贴，Q是累计单天然气井的生产，tp的结束时间是单井投产期，td的结束时间是单井的关停期。一般而言，单井的投入成本包括勘探成本、开发成本、作业成本和税收。由于上述评价方法中包含了生态环境因素，因此在评价过程中将生态恢复成本加入投入成本中。勘探成本包括天然气勘探阶段的地质调查、地球物理勘探、钻探等相关工作的成本。开发资金成本包括开发井、地基工程和其他相关活动的成本。此外，开发井的资金成本还包括钻前工程成本、钻井工程成本和试气工程成本。地面工程项目的成本包括征地成本、管道建设成本、供电输电成本、道路建设维护成本。运营成本包含开发、销售和管理过程中的生产成本和期间费用。生产成本包括材料成本、油气加工费、安全生产成本、员工福利支出。期间费用是指财务费用、管理费用、销售费用等）。由于天然气勘探开发过程会影响到天然气产地周围的植被覆盖、地形地貌、水系分布等生态环境因素。生态恢复成本是指天然气勘探开发过程后的围垦和绿色恢复成本，包括恢复地形地貌、周边水系和植被覆盖度。税收是指国家政府对开采油气资源的销售按规定征收的费用，主要包括增值税、资源税、城市维护建设税、教育增值税、石油非凡收益费、企业所得税等。累计单井投入成本的趋势可以通过对单井投入成本进行积分和求和来预测。公式如式（3）所示：式（3）中，C为单井累计投入成本。Cet勘探成本，Cdt开发成本，Cot是运营成本，Tt是税收，Crt生态修复成本，te的结束时间是天然气勘探阶段，tP的结束时间是天然气生产经营阶段，td的结束时间是单井投产期，tr是包含生态修复阶段的关停期。（四）评价区域的最终经济资源根据基本原理，评估区的最终经济资源等于单井的最终经济资源乘以评估区可部署的天然气井数量，评估区的最终经济资源可以等于在不同的天然气价格条件下进行评估。公式如式（4）所示：在公式（4），Qp评价区域的最终经济资源，λ为可在评价区域内部署的天然气井数量，Qs为单井的最终经济资源。三、研究结论由于在相关研究中，可用的经济评估数据和可比的天然气生产区域有限。因此，本文提出的天然气资源动态经济评价方法，综合分析了开发资金成本、运营成本、生态修复成本和税收对天然气经济评价的影响。该方法通过考虑Arps产量递减模型，动态分析了单天然气井累计产量、累计销售收入和累计投入成本的变化规律和相关性；同时分析单井的生态恢复期、经济有效期，并在不同的天然气价格下评估了最小的累计投入成本、最大的累计销售收入和最终经济价值。该方