胡俊坤 陳媛媛 陳寅飛 肖 君 樂彥婷 周魯川

（1.中國石油西南油氣田公司天然氣經(jīng)濟(jì)研究所，四川 成都 610051；2.四川頁巖氣勘探開發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都 610051；3.中國石油西南油氣田公司技術(shù)咨詢中心，四川 成都 610051；4.中國石油川渝頁巖氣前線指揮部，四川 成都 610051）

0 引言

隨著中國能源結(jié)構(gòu)持續(xù)向清潔化發(fā)展演進(jìn)，對天然氣的需求呈快速增長，中國天然氣對外依存度持續(xù)增高，2020 年對外依存度達(dá)43%。近年國內(nèi)常規(guī)氣新增優(yōu)質(zhì)規(guī)模儲量少，新增產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足消費(fèi)需求。美國頁巖油氣革命，使得美國基本實(shí)現(xiàn)了能源獨(dú)立的夢想，也為中國頁巖油氣的開發(fā)提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。中國發(fā)育海相、海陸過渡相—陸相煤系和湖相3類富含有機(jī)質(zhì)頁巖，頁巖氣資源豐富。不同機(jī)構(gòu)和學(xué)者研究認(rèn)為中國未來天然氣產(chǎn)量的增量主要來自于頁巖氣［1-5］。

中國通過長寧—威遠(yuǎn)、重慶涪陵、滇黔北昭通3 個(gè)國家級頁巖氣示范區(qū)的攻關(guān)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了3 500 m以淺海相頁巖氣的規(guī)模效益開發(fā)，進(jìn)入工業(yè)化開發(fā)新階段［6-7］。2020 年，頁巖氣產(chǎn)量突破200×108m3，成為中國天然氣產(chǎn)量增長的主力軍，同時(shí)成為僅次于美國的世界第二大頁巖氣生產(chǎn)國。但中國南方海相頁巖氣儲層與北美相比，具有構(gòu)造改造強(qiáng)、地應(yīng)力復(fù)雜、埋藏較深、地表?xiàng)l件特殊等特點(diǎn)，技術(shù)和管理水平要求更高，不能完全照搬北美頁巖氣開發(fā)模式［8-9］。中國頁巖氣開發(fā)的突破目前主要集中在四川盆地3 500 m以淺海相頁巖氣，且整體處于邊際經(jīng)濟(jì)效益水平，大體量3 500 m以深的頁巖氣資源還無法大規(guī)模有效動用。資源量豐富的深層頁巖氣大規(guī)模效益開發(fā)面臨巨大挑戰(zhàn)，需走中國化的頁巖氣開發(fā)低成本之路［10-13］。

中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)在保障國家能源安全的背景下，更加注重勘探開發(fā)主體技術(shù)的研究和大力提升勘探開發(fā)力度的工作推進(jìn)。頁巖氣經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法與理論的研究相對薄弱，且經(jīng)濟(jì)評價(jià)研究的對象以勘探開發(fā)項(xiàng)目和區(qū)塊為主，針對頁巖氣單井的經(jīng)濟(jì)評價(jià)研究則更少［14-18］。頁巖氣開發(fā)的高成本和高風(fēng)險(xiǎn)，又使得經(jīng)濟(jì)評價(jià)工作顯得尤其重要。將頁巖氣單井作為經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)的研究對象，從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的視角，建立頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)圖版并運(yùn)用于川南頁巖氣開發(fā)實(shí)際，豐富了頁巖氣開發(fā)經(jīng)濟(jì)評價(jià)的方法與內(nèi)容，同時(shí)使得單井財(cái)務(wù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性的快速分析成為可能。

1 頁巖氣開發(fā)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性

頁巖氣指生成、儲集和封蓋均發(fā)生于頁巖系統(tǒng)中以游離和吸附態(tài)賦存的天然氣，為典型的非常規(guī)氣，具有自生自儲，以游離和吸附態(tài)賦存，天然流動能力極差的特征，決定了頁巖氣的開發(fā)方式不同于常規(guī)氣。相對于常規(guī)氣而言，頁巖氣具有“二低”“四高”“一長一快”的特性［19-20］。

“二低”指頁巖氣儲層的孔隙度和滲透率低，采收率低。頁巖儲層的沉積顆粒粒徑小于0.004 mm，孔隙以微— 納米級為主，有效孔隙度一般為1%～5%；滲透率隨裂縫發(fā)育程度的不同而變化較大，一般基質(zhì)滲透率介于10-4～10-6mD，天然流動能力極差。因此，頁巖氣井需要通過水力壓裂才能形成工業(yè)產(chǎn)能。據(jù)美國5個(gè)主要頁巖氣產(chǎn)氣盆地的統(tǒng)計(jì)，頁巖氣的采收率介于5%～60%。

“四高”指頁巖氣開發(fā)技術(shù)要求高、投資高、成本高、風(fēng)險(xiǎn)高。頁巖儲層無自然產(chǎn)能，須采用“水平井+體積壓裂”工藝技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)，屬于典型的“人造氣藏”；頁巖氣的有效開發(fā)涉及綜合地質(zhì)評價(jià)、開發(fā)優(yōu)化、水平井鉆井、分段體積壓裂、工廠化作業(yè)、高效清潔開采等關(guān)鍵技術(shù)。從已探明頁巖氣田投資成本分析，國內(nèi)頁巖氣開發(fā)井單井投資為5 000～7 500萬元。操作成本方面，已探明氣田的操作成本介于0.12～0.55元／m3，由于國內(nèi)頁巖氣進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段較短，隨著投產(chǎn)時(shí)間的增長，操作成本將會進(jìn)一步的升高。同時(shí)，受頁巖氣資源稟賦差異的不確定性影響，在技術(shù)要求高、投資高、成本高的背景下，也帶來頁巖氣開發(fā)的高風(fēng)險(xiǎn)。

“一長一快”指頁巖氣的生產(chǎn)周期長，單井產(chǎn)量遞減快。頁巖氣在儲層中以游離氣和吸附氣二種狀態(tài)存在，在生產(chǎn)的初期，以游離氣產(chǎn)出為主，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行和地層壓力的降低，吸附氣從機(jī)質(zhì)表面解析出來，通常解析的速度和擴(kuò)散的速度均較慢，從而使得頁巖氣的生產(chǎn)周期相對較長。美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）2008 年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，沃斯堡盆地Bar?nett頁巖氣田開采壽命可超過80年。頁巖氣井經(jīng)過水力壓裂之后，初期產(chǎn)量相對較高，但隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，產(chǎn)量迅速遞減，通常單井EUR 的50%在投產(chǎn)前三年采出，80%在投產(chǎn)10 年內(nèi)采出。因此，針對頁巖氣田的開發(fā)而言，要保持氣田的穩(wěn)產(chǎn)，需不斷的打新井以彌補(bǔ)單井產(chǎn)量的遞減［21-22］。

2 頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)圖版模型建立

2.1 頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)圖版建立流程

頁巖氣開發(fā)的基本單元為平臺，平臺通常由4—8口單井組成，為此，將頁巖氣單井作為經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)的研究對象，從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的視角，建立頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)圖版，充分發(fā)揮圖版法快速簡潔明了的優(yōu)勢。首先，依據(jù)測試產(chǎn)量，利用概率統(tǒng)計(jì)分析法對氣井進(jìn)行分類，同時(shí)利用回歸分析法，建立測試產(chǎn)量與單井EUR 的關(guān)系；其次，基于現(xiàn)金流量法，選取財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為主要評價(jià)指標(biāo)，建立頁巖氣井的經(jīng)濟(jì)評價(jià)體系；再次，根據(jù)現(xiàn)行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策確定經(jīng)濟(jì)評價(jià)參數(shù)，通過敏感性分析找出影響頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益的主控因素；最后建立主控因素影響的頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)圖版。頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)圖版建立的流程如圖1所示。

圖1 頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)圖版建立流程圖

2.2 頁巖氣井的經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)體系

頁巖氣井的經(jīng)濟(jì)評價(jià)主要是為了分析單井財(cái)務(wù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性，為企業(yè)的投資決策提供依據(jù)。頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)體系的建立（圖2），主要基于現(xiàn)金流量法，依據(jù)單井的投入和產(chǎn)出，確定現(xiàn)金流出和現(xiàn)金流入，將財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率（IRR）作為評價(jià)體系的主要評價(jià)指標(biāo)。影響評價(jià)結(jié)果的主要因素包括頁巖氣資源稟賦、開發(fā)的技術(shù)水平與管理水平、國家和石油行業(yè)現(xiàn)行的財(cái)稅和價(jià)格政策、資源區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會環(huán)境等，具體表現(xiàn)為單井產(chǎn)量、投資、成本、氣價(jià)、稅費(fèi)、財(cái)政補(bǔ)貼的影響。

圖2 頁巖氣井的經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)體系圖

財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率指資金流入現(xiàn)值總額與資金流出現(xiàn)值總額相等，凈現(xiàn)值等于零時(shí)的折現(xiàn)率。它是一項(xiàng)投資渴望達(dá)到的報(bào)酬率，該指標(biāo)越大越好。基于現(xiàn)金流量法，以財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為評價(jià)指標(biāo)，建立的頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)數(shù)學(xué)模型為：

式中，n為單井評價(jià)期；n0為單井建設(shè)期；Qt為單井第t年的年產(chǎn)量，104m3；ft為第t年的天然氣商品率，%；Pt為t第年的天然氣出廠價(jià)（不含稅），元／m3；St為第t年的獎補(bǔ)價(jià)格，元／m3；IRR為財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率，%；Id為鉆井工程投資，萬元；If為采氣工程投資，萬元；Is為地面工程投資，萬元；Cl為流動資金，萬元；Co為經(jīng)營成本，萬元；Tce為城市維護(hù)建設(shè)稅和教育費(fèi)附加，萬元；Tre為資源稅，萬元；Tic為調(diào)整所得稅，萬元。

3 川南頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)圖版的建立及運(yùn)用分析

四川盆地川南頁巖氣歷經(jīng)十余年的探索實(shí)踐，完成了評層選區(qū)、先導(dǎo)試驗(yàn)、示范區(qū)建設(shè)的階段任務(wù)，初步實(shí)現(xiàn)了“落實(shí)資源、評價(jià)產(chǎn)能、攻克技術(shù)、效益開發(fā)”的工作目標(biāo)，目前川南頁巖氣已邁入工業(yè)化開采新時(shí)期。2020 年川南頁巖氣產(chǎn)量達(dá)119×108m3，成為繼北美之后的世界第二大頁巖氣產(chǎn)區(qū)。針對川南頁巖氣井進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)，并建立評價(jià)圖版，具有典型性和代表性。

3.1 氣井類型的劃分與產(chǎn)量的確定

選取川南頁巖氣A區(qū)和B區(qū)投產(chǎn)的217口生產(chǎn)井（A 區(qū)78 口，B 區(qū)139 口）作為經(jīng)濟(jì)評價(jià)的數(shù)據(jù)樣本。利用統(tǒng)計(jì)回歸的方法，分析單井測試產(chǎn)量與最終可采儲量（EUR）的關(guān)系，如圖3 所示。從統(tǒng)計(jì)分析可知，單井的測試產(chǎn)量與EUR具有良好的線性相關(guān)性。

圖3 川南頁巖氣井測試產(chǎn)量與最終可采儲量圖

根據(jù)單井測試產(chǎn)量按由高到低的順序排列，取其第50%、90%的測試產(chǎn)量數(shù)據(jù)為節(jié)點(diǎn)，分別將川南頁巖氣A區(qū)和B區(qū)的生產(chǎn)井，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類三個(gè)不同的等級。利用樣本數(shù)據(jù)，結(jié)合頁巖氣井遞減規(guī)律［23-24］，預(yù)測可得川南頁巖氣A 區(qū)和B 區(qū)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類井的產(chǎn)年量數(shù)據(jù)，如圖4所示。

圖4 川南頁巖氣井年產(chǎn)量數(shù)據(jù)預(yù)測圖

3.2 頁巖氣井經(jīng)濟(jì)評價(jià)參數(shù)取值

在現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)政策條件下，確定的川南頁巖氣井經(jīng)濟(jì)評價(jià)基礎(chǔ)參數(shù)，如表1所示。頁巖氣獎補(bǔ)氣價(jià)的測算依據(jù)為2019 年6 月11 日國家財(cái)政部發(fā)布的財(cái)建〔2019〕298 號文，關(guān)于《可再生能源發(fā)展專項(xiàng)資金管理暫行辦法》的補(bǔ)充通知進(jìn)行測算，其他參數(shù)的確定以川南頁巖氣井的實(shí)際數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，流動資金根據(jù)經(jīng)營成本比例法計(jì)算，取為經(jīng)營成本的20%。

表1 川南頁巖氣井經(jīng)濟(jì)評價(jià)基礎(chǔ)參數(shù)取值

3.3 頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)敏感性分析

為了確定影響頁巖氣井財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率指標(biāo)的因素及其影響程度。以川南頁巖氣A 區(qū)Ⅰ類井為實(shí)例，將財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率（IRR）作為指標(biāo)進(jìn)行敏感性分析，分析投資、產(chǎn)量、氣價(jià)、經(jīng)營成本的變化所帶來的IRR的變化，以確定影響頁巖氣井財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率指標(biāo)的主控因素。具體將投資、產(chǎn)量、氣價(jià)、經(jīng)營成本的參數(shù)值分別進(jìn)行±10%，±20%的變化，計(jì)算由此所帶來的IRR變化，敏感性分析結(jié)果如圖5所示。

圖5 川南頁巖氣A區(qū)Ⅰ類井經(jīng)濟(jì)效益敏感性分析圖

根據(jù)上述敏感性分析結(jié)果，為判斷各影響因素對財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率指標(biāo)的影響程度，需計(jì)算影響程度指數(shù)。

式中，ki為影響程度指數(shù)；ai為受i因素影響內(nèi)部收益率變化的絕對值。

通過影響程度指數(shù)的計(jì)算可知，頁巖氣價(jià)格對IRR的影響程度達(dá)35.05%；單井產(chǎn)量對IRR的影響程度達(dá)29.53%；單井投資對IRR的影響程度達(dá)26.28%；經(jīng)營成本對IRR的影響程度為9.14%；即影響頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益的3大主控因素分別為頁巖氣價(jià)格、單井產(chǎn)量、單井投資。

3.4 頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)圖版

根據(jù)確定的影響頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益3 大主控因素：頁巖氣價(jià)格、單井產(chǎn)量、單井投資，以川南頁巖氣A區(qū)和B區(qū)的Ⅰ、Ⅱ類典型井為對象（Ⅲ類井效益太差，無法計(jì)算出內(nèi)部收益率指標(biāo)），建立了川南頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)圖版，如圖6所示。

圖6 川南頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)圖版

4 結(jié)論

1）將頁巖氣單井作為經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)的研究對象，從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的視角，建立頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)圖版，適應(yīng)于頁巖氣開發(fā)的特性，豐富了頁巖氣開發(fā)經(jīng)濟(jì)評價(jià)的方法與內(nèi)容。

2）頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)圖版的建立，使得單井財(cái)務(wù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性的快速分析成為可能，同時(shí)可為企業(yè)及時(shí)實(shí)施單井的精準(zhǔn)激勵提供決策依據(jù)。

3）從川南頁巖氣井的經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)可知，影響川南頁巖氣井經(jīng)濟(jì)效益由強(qiáng)至弱的因素依次為：頁巖氣價(jià)格、單井產(chǎn)量、單井投資和經(jīng)營成本；頁巖氣開發(fā)要獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益需努力提高單井產(chǎn)量，減少單井投資，降低經(jīng)營成本。