利用蒙特卡洛方法評(píng)估多個(gè)勘探圈閉的策略

趙 華 王 斌 陳家杰 皇甫煊 張 偉 路云英

（中國(guó)石化集團(tuán)國(guó)際石油勘探開(kāi)發(fā)有限公司）

0 引言

石油資源國(guó)會(huì)對(duì)其具有潛力和風(fēng)險(xiǎn)的勘探區(qū)塊通過(guò)公開(kāi)招標(biāo)的方式吸引國(guó)際石油公司進(jìn)行投資[1-2]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)石油公司也逐漸開(kāi)展“走出去”戰(zhàn)略積極拓展海外油氣勘探業(yè)務(wù)。對(duì)于石油公司來(lái)說(shuō)，如何合理確定投標(biāo)的報(bào)價(jià)就成為能否得到該勘探機(jī)遇的關(guān)鍵[3-5]。

本文從兩個(gè)方面詳細(xì)講述了如何確定報(bào)價(jià)的基本內(nèi)容[6]：第一是如何確定成功概率和資源量規(guī)模的大?。坏诙侨绾未_定該資源量規(guī)模帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，該價(jià)值是確定項(xiàng)目報(bào)價(jià)的主要依據(jù)。首先，在對(duì)多個(gè)圈閉進(jìn)行資源量評(píng)估過(guò)程中，采用蒙特卡洛方法對(duì)以下兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)算：①至少成功發(fā)現(xiàn)一個(gè)商業(yè)油氣藏的概率；②含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量規(guī)模。其次，商業(yè)化的油氣勘探行為離不開(kāi)對(duì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的評(píng)估，在確定了成功概率和含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量規(guī)模之后，需要進(jìn)一步考慮資源量規(guī)模和資源量?jī)r(jià)值之間的關(guān)系。期望價(jià)值EMV是評(píng)估資源量?jī)r(jià)值的重要指標(biāo)，它是鉆探失敗價(jià)值和成功價(jià)值的綜合體現(xiàn)，是全面定量分析最終資源量?jī)r(jià)值的有效工具。然而，EMV的最大化并不是最終決策的方向，在利用蒙特卡洛方法建立EMV評(píng)估模型的過(guò)程中，需要分析各成功概率的相關(guān)性、鉆井順序和鉆井?dāng)?shù)量等3個(gè)方面對(duì)含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量、成功概率、經(jīng)濟(jì)成功概率及EMV的影響，從而做出最終的投資決策。傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估常用到?jīng)Q策樹(shù)方法，相比于蒙特卡洛方法，決策樹(shù)方法存在一定的不足[7-9]：決策樹(shù)方法是由不同的分支和節(jié)點(diǎn)組成，若需計(jì)算多個(gè)圈閉的成功概率，必須首先熟知各圈閉之間包含的復(fù)雜計(jì)算邏輯；決策樹(shù)方法在成功概率間相關(guān)性的處理上較為復(fù)雜，尤其當(dāng)圈閉數(shù)量較多時(shí)（10個(gè)以上），計(jì)算就更加復(fù)雜；決策樹(shù)既不能精準(zhǔn)計(jì)算經(jīng)濟(jì)極限概率，也不能得到凈現(xiàn)值NPV（Net Present Value）的累計(jì)概率分布，從而也不能得到P10、P50、P90凈現(xiàn)值，而只能得到一個(gè)平均值即EMV的價(jià)值。因此，本文采用蒙特卡洛方法對(duì)多個(gè)圈閉的勘探風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

1 多個(gè)圈閉的含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量評(píng)估

1.1 評(píng)估單個(gè)圈閉的地質(zhì)成功概率和資源量概率分布

1.1.1 單個(gè)圈閉地質(zhì)成功概率

單個(gè)勘探圈閉地質(zhì)成功概率的評(píng)估須全面考慮5個(gè)重要的成藏基本條件[10]：①烴源巖條件；②儲(chǔ)層條件；③蓋層條件；④構(gòu)造圈閉條件；⑤油氣運(yùn)移條件。這5個(gè)關(guān)鍵條件的成功概率須通過(guò)專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)在眾多資料中加以細(xì)致分析和經(jīng)驗(yàn)判斷，并采用定量的數(shù)值表征出來(lái)[11]。它們的取值范圍是0～100%，數(shù)值越高，代表成功概率越高。例如：對(duì)于某圈閉Z，每一個(gè)成藏條件的成功概率如表1所示，儲(chǔ)層成功概率是70%，代表有70%的概率該圈閉具備儲(chǔ)層條件，30%的概率認(rèn)為該儲(chǔ)層不發(fā)育?？偟牡刭|(zhì)成功概率為5個(gè)成藏條件成功概率的乘積，圈閉Z總的地質(zhì)成功概率為29%，即該單個(gè)圈閉成功發(fā)現(xiàn)的概率為29%。

表1 Z圈閉地質(zhì)成藏成功概率Table 1 Geological success probability of hydrocarbon accumulation in Z Trap

1.1.2 單個(gè)圈閉的資源量概率分布(P10/P50/P90)

單個(gè)圈閉的最終可采量可采用容積法計(jì)算[12]， 其公式為：

式中EUR——最終可采量，bbl；

A——含油面積，acre；

H——有效厚度，ft；

φ——有效孔隙度，%；

Soi——原始含油飽和度，%；

Rf——采收率，%；

Boi——原油體積系數(shù)。

通過(guò)地質(zhì)油藏技術(shù)團(tuán)隊(duì)的綜合分析，對(duì)計(jì)算過(guò)程中關(guān)鍵變量A、H、φ、Soi、Rf、Boi等給定合理的變化范圍[13-14]。表2是各關(guān)鍵變量取值及其分布形態(tài)，每個(gè)參數(shù)的分布形態(tài)需要結(jié)合樣本實(shí)際情況而選擇。

確定以上參數(shù)后，通過(guò)數(shù)萬(wàn)次甚至上百萬(wàn)次的隨機(jī)變量的抽取和運(yùn)算，最終得出可采量的累積概率分布曲線，從而得到該圈閉資源量的P10/P50/P90以及平均值（圖1），一般選取平均值作為該圈閉最可能獲得的資源量規(guī)模，即該圈閉資源量為286×106bbl。資源量概率分布的另一種分布形式是頻率分布，它是各資源量規(guī)模區(qū)間范圍內(nèi)發(fā)生的頻率，在隨機(jī)模擬結(jié)果中代表每個(gè)不同資源量規(guī)模區(qū)間內(nèi)發(fā)生的次數(shù)，它呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布的形態(tài)（圖1紅線）；把頻率分布累積求和就得到了累積概率分布曲線（圖1藍(lán)線）。

表2 資源量計(jì)算中關(guān)鍵變量的取值和分布情況Table 2 Value and distribution of key variants in the calculation of resource extent

圖1 圈閉資源量累積概率分布和頻率分布圖Fig.1 Cumulative probability distribution and frequency distribution of trap resources

1.2 評(píng)估多個(gè)圈閉的成功概率和風(fēng)險(xiǎn)概率資源量

1.2.1 多個(gè)圈閉的蒙特卡洛參數(shù)輸入

各圈閉的成功概率、資源量規(guī)模及分布確定之后(表2)，輸入各圈閉的分布形態(tài)和規(guī)模[15]。如：有A、B、C 3個(gè)圈閉，且3個(gè)圈閉各自獨(dú)立，它們各自的成功概率和資源量規(guī)模的分布情況如表3所示。對(duì)成功概率的分布形態(tài)進(jìn)行邏輯判斷，即“是—否”分布。例如：A圈閉的油氣運(yùn)移成功概率為60%，輸入“1”對(duì)應(yīng)60%的成功概率，“0”對(duì)應(yīng)40%的成功概率。其他成功概率的輸入依次類推。單個(gè)圈閉的資源量分布，按照每個(gè)圈閉實(shí)際模擬形態(tài)和規(guī)模進(jìn)行輸入。

1.2.2 至少發(fā)現(xiàn)一個(gè)圈閉的成功概率

COS（chance of at least one success）代表至少發(fā)現(xiàn)一個(gè)圈閉的成功概率[16]。COF（chance of failure）代表所有圈閉全部失敗的概率，它的數(shù)值等于1-COS。本例中假設(shè)以上A、B、C 3個(gè)圈閉全部鉆探，那么：

表3 多個(gè)圈閉的成功概率和資源量輸入?yún)?shù)Table 3 Input success probability and resource extent of multiple traps

（1）至少有一個(gè)圈閉成功的概率是多少？全部失敗的概率是多少？

（2）用PA、PB、PC代表單個(gè)圈閉成功發(fā)現(xiàn)的概率，PAB、PBC、PAC代表其中兩個(gè)圈閉成功發(fā)現(xiàn)的概率，PABC代表3個(gè)圈閉都成功發(fā)現(xiàn)的概率。那么，PA、PB、PC、PAB、PBC、PAC、PABC各是多少？

利用蒙特卡洛工具，給定邏輯判定，最終模擬得到的結(jié)果如表4所示，7種情況的成功概率求和等于COS即54.8%，COF等于1-COS=45.2%。

表4 蒙特卡洛方法成功概率和COS、COF結(jié)果Table 4 Success probability of Monte Carlo method, COS and COF results

1.2.3 含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量

在風(fēng)險(xiǎn)勘探階段，如果有多個(gè)潛在的有利圈閉可供抉擇，人們往往最關(guān)心的另外一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)就是考慮各種風(fēng)險(xiǎn)因素后能夠獲得的資源量規(guī)模，即含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量，它是各圈閉資源量規(guī)模與總的地質(zhì)成功概率的乘積。對(duì)于多個(gè)圈閉的含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量，則等于單個(gè)圈閉的含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量的總和。

與此同時(shí)，不含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量代表在不考慮失敗概率情況下的資源量，它同樣也是一個(gè)資源量的概率分布，其值等于風(fēng)險(xiǎn)概率資源量除以COS。

利用蒙特卡洛隨機(jī)模擬（10萬(wàn)次以上），得到了資源量累積概率分布曲線（圖2），由圖2可知：

（1）含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量在累積概率小于45.2%范圍內(nèi)均為零，3個(gè)圈閉全部鉆探的情況下，最終得到的含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量為175×106bbl。

（2）如不考慮失敗風(fēng)險(xiǎn)，則得到不含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量分布，整個(gè)曲線形態(tài)呈“S”形，在3個(gè)圈閉全部鉆探且至少成功發(fā)現(xiàn)一個(gè)圈閉的情形下，能夠獲得的資源量規(guī)模為320×106bbl。

圖2 含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量和不含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量的分布規(guī)律Fig.2 Distribution laws of resource extents with and without risk probability

綜合以上可以得出：含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量的真正涵義就在于它綜合考慮了圈閉的成功概率和資源量規(guī)模，能夠?yàn)闆Q策者揭示在考慮失敗風(fēng)險(xiǎn)的前提下可以獲得的資源量規(guī)模及其概率分布。而不含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量，可以用來(lái)表征在無(wú)失敗風(fēng)險(xiǎn)的情形下能夠獲得多大的資源量規(guī)模。

1.2.4 成功發(fā)現(xiàn)圈閉的平均數(shù)量

發(fā)現(xiàn)圈閉的平均數(shù)量也是一個(gè)重要的評(píng)估指標(biāo)，它從側(cè)面給決策者提供潛在信息即發(fā)現(xiàn)圈閉個(gè)數(shù)的概率。通過(guò)隨機(jī)模擬的方式對(duì)A、B、C 3個(gè)圈閉的總的地質(zhì)成功概率求和后除以COS，即可得出平均圈閉數(shù)量為1.3，即能夠平均成功發(fā)現(xiàn)1.3個(gè)圈閉。那么，成功發(fā)現(xiàn)1.3個(gè)圈閉如何理解？它的深層含義是什么？

圖3展示了發(fā)現(xiàn)1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)圈閉的頻率分布曲線及資源量規(guī)模累積概率分布曲線，可以看出：

（1）對(duì)于P10的資源量規(guī)模只可能發(fā)現(xiàn)1個(gè)圈閉（全部落在橘色區(qū)域），即成功發(fā)現(xiàn)圈閉的平均數(shù)量為1。

（2）P50的資源量規(guī)?？赡馨l(fā)現(xiàn)1個(gè)圈閉，也可能發(fā)現(xiàn)2個(gè)圈閉（藍(lán)色區(qū)域和橘色區(qū)域，藍(lán)色區(qū)域大約占20%），成功發(fā)現(xiàn)圈閉的平均數(shù)量為1.2。

（3）P90的資源量規(guī)?？赡馨l(fā)現(xiàn)1個(gè)圈閉、2個(gè)圈閉、3個(gè)圈閉（藍(lán)色區(qū)域、橘色區(qū)域和紅色區(qū)域），成功發(fā)現(xiàn)圈閉的平均數(shù)量為1.9。

（4）平均值的資源量規(guī)?？赡馨l(fā)現(xiàn)1個(gè)圈閉，也可能發(fā)現(xiàn)2個(gè)圈閉（藍(lán)色區(qū)域和橘色區(qū)域，藍(lán)色區(qū)域大約占30%），即成功發(fā)現(xiàn)圈閉的平均數(shù)量為1.3，發(fā)現(xiàn)2個(gè)圈閉的概率要比P50的概率高。

圖3 多個(gè)圈閉的不含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量分布（油氣運(yùn)移成功概率完全不相關(guān)）Fig.3 Distribution of resource extents without risk probability of multiple traps(the success probability of hydrocarbon migration is fully independent)

通過(guò)以上分析，成功發(fā)現(xiàn)圈閉的平均數(shù)量將給決策者提供如下潛在信息：在P50或者平均值的資源量規(guī)模下，成功發(fā)現(xiàn)圈閉個(gè)數(shù)的可能性，尤其是當(dāng)面臨多個(gè)圈閉選擇的時(shí)候，可以指導(dǎo)人們最可能發(fā)現(xiàn)圈閉的個(gè)數(shù)。

對(duì)比A、B、C 3個(gè)圈閉初始的成功概率和COS，A、B、C 3個(gè)圈閉各自獨(dú)立的地質(zhì)成功概率分別為25.2%、23.3%、21.2%，而將這3個(gè)圈閉同時(shí)鉆探時(shí)，COS會(huì)增加至54.8%，這說(shuō)明對(duì)多個(gè)圈閉進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，單個(gè)圈閉的初始成功概率要低于COS（圖4）。A、B、C 3個(gè)圈閉各自的資源量分別為347.2×106bbl、244.3×106bbl、144.4×106bbl，而至少能夠發(fā)現(xiàn)一個(gè)圈閉的資源量介于最大和最小的資源量規(guī)模之間。

圖4 A、B、C 3個(gè)圈閉分別評(píng)估和綜合評(píng)估的結(jié)果對(duì)比Fig.4 Comparison between individual assessment result and comprehensive assessment result of A,B and C trap

1.3 相關(guān)性對(duì)成功概率和風(fēng)險(xiǎn)概率資源量的影響[17]

以上所述結(jié)論的前提是A、B、C 3個(gè)圈閉各自獨(dú)立，相互之間不存在相關(guān)性。但實(shí)際情況中，圈閉往往具有某些相同的地質(zhì)成藏條件，這就需要技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析判斷，給定某個(gè)或者某幾個(gè)成功概率的相關(guān)性，這勢(shì)必會(huì)影響最終的概率分析結(jié)果。在相關(guān)性設(shè)置中，1代表完全相關(guān)，0代表完全不相關(guān)。對(duì)于完全相關(guān)，就是如果A成功B一定成功。對(duì)于完全不相關(guān)，則是相互獨(dú)立。本例中假定：A、B、C 3個(gè)圈閉的某一個(gè)成功概率——油氣運(yùn)移成功概率（下文中完全相關(guān)或完全不相關(guān)的情形均指油氣運(yùn)移成功概率完全相關(guān)或完全不相關(guān)）具有相關(guān)性，且相關(guān)系數(shù)為1（完全相關(guān)），即：當(dāng)A圈閉具備油氣運(yùn)移條件的時(shí)候，B和C圈閉也一定具備油氣運(yùn)移條件，反之亦然（在蒙特卡洛中設(shè)定，A的油氣運(yùn)移成功概率與B相關(guān)，B的油氣運(yùn)移成功概率與C相關(guān)）。

通過(guò)對(duì)比完全不相關(guān)和完全相關(guān)的情形（表5、圖5），可以得到：

（1）7種情況的概率都發(fā)生了不同程度的變化，COS從54.8%降到了46.2%，COF由45.2%增加至53.8%，即相關(guān)性的增加，降低了COS。這是由于相關(guān)性的增加，大大增加了COF的概率，最終導(dǎo)致COS降低。

（2）在完全不相關(guān)和完全相關(guān)的情形下，雖然后者不含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量較高（圖5），但兩者的含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量是一致的，都等于175×106bbl。也就是說(shuō)，雖然相關(guān)性的增加降低了COS，但對(duì)含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量不影響。對(duì)投資者來(lái)說(shuō)，尋找相關(guān)性非常高并且單個(gè)圈閉的成功概率也較高的圈閉，將會(huì)更容易獲得成功。

表5 不同相關(guān)性下的成功概率及COS, COF的對(duì)比Table 5 Success probability at different dependencies, COS and COF comparison

圖5 不同相關(guān)性下的含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量和不含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量對(duì)比Fig.5 Comparison between the resource extent with risk probability and that without risk probability at different dependencies

（3）隨著相關(guān)性增加，成功發(fā)現(xiàn)圈閉的個(gè)數(shù)也會(huì)相應(yīng)增加。圖3是在油氣運(yùn)移成功概率完全相關(guān)的情形下發(fā)現(xiàn)1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)圈閉的頻率分布曲線及不含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量累積概率分布曲線。相比較完全不相關(guān)的情形，完全相關(guān)情形下成功發(fā)現(xiàn)圈閉的平均數(shù)量由1.3增至1.5，各個(gè)級(jí)別的資源量規(guī)模增加了成功發(fā)現(xiàn)2個(gè)圈閉的可能性（圖6）。這很好地解釋了隨著相關(guān)性增加，成功發(fā)現(xiàn)圈閉的平均數(shù)量也會(huì)相應(yīng)增加。

完全相關(guān)和完全不相關(guān)的情形是相關(guān)性的兩個(gè)極端，大多數(shù)情況下，成功概率之間可能會(huì)存在部分相關(guān)的情形，例如給定油氣運(yùn)移成功概率的相關(guān)系數(shù)為0.6，那么它的COS和含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量平均值又會(huì)是怎樣的？與前面兩種極端的現(xiàn)象對(duì)比會(huì)有怎樣的趨勢(shì)？通過(guò)計(jì)算（圖7）不難發(fā)現(xiàn)：

圖6 多個(gè)圈閉的不含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量分布（完全相關(guān)）Fig.6 Distribution of resource extents without risk probability of multiple traps(fully dependent)

（1）對(duì)于COS，隨著相關(guān)性的增強(qiáng)而降低。

（2）對(duì)于含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量平均值，無(wú)論相關(guān)性如何變化，最終得到的含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量平均值都是一致的。

（3）對(duì)于不含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量平均值，隨著相關(guān)性的增強(qiáng)，其值逐漸升高。

圖7 不同相關(guān)性下的COS和資源量對(duì)比Fig.7 Comparison between COS and resource extent at different dependencies

2 評(píng)估多個(gè)有利圈閉的期望價(jià)值EMV

2.1 建立EMV評(píng)估模型

2.1.1 建立NPV與資源量的關(guān)系對(duì)應(yīng)曲線

通過(guò)蒙特卡洛隨機(jī)模擬，得到了多個(gè)圈閉含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量規(guī)模，下一步需要對(duì)其進(jìn)行價(jià)值評(píng)估，即EMV評(píng)估。那么，資源量規(guī)模和價(jià)值之間有沒(méi)有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系？發(fā)現(xiàn)不同個(gè)數(shù)的圈閉對(duì)價(jià)值又有何影響？一般來(lái)說(shuō)，考慮到地面投資，在相同資源量規(guī)模下，鉆遇到多個(gè)圈閉會(huì)帶來(lái)額外的地面投資，因此，多個(gè)圈閉情形下，最低開(kāi)發(fā)資源量規(guī)模要高于鉆探1個(gè)圈閉的情形。所以在計(jì)算EMV之前，首先要確定不同圈閉個(gè)數(shù)情形下資源量規(guī)模與NPV的關(guān)系曲線，找到這3種不同情形下的經(jīng)濟(jì)極限資源量。也就是說(shuō)，對(duì)于成功發(fā)現(xiàn)1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)圈閉的情形，分別按照?qǐng)D8中對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線計(jì)算NPV，對(duì)于未達(dá)到最低開(kāi)發(fā)資源量規(guī)模的情形，它的價(jià)值將等于相應(yīng)的鉆井失敗的價(jià)值（圖8）。

圖8 不同圈閉個(gè)數(shù)下資源量與NPV關(guān)系曲線Fig.8 Relationship between resource extent and NPV for different amounts of traps

需要說(shuō)明的是，利用這種建立NPV與資源量規(guī)模的關(guān)系曲線得到NPV的方式是一種非常直接和高效的方式。它把經(jīng)濟(jì)模型中復(fù)雜的財(cái)稅計(jì)算邏輯關(guān)系精簡(jiǎn)為資源量與NPV的單一關(guān)系曲線，從而提高了蒙特卡洛方法中百萬(wàn)級(jí)抽樣次數(shù)的運(yùn)算速度。而建立這種關(guān)系曲線的核心就在于：①選擇幾個(gè)具有代表性的（比如3～5個(gè)）單個(gè)圈閉的資源量值；②設(shè)計(jì)并規(guī)劃好開(kāi)發(fā)相應(yīng)規(guī)模資源量的地面工程、井?dāng)?shù)及投資成本方案；③將該方案放入經(jīng)濟(jì)模型中計(jì)算NPV；④利用資源量和對(duì)應(yīng)的NPV數(shù)據(jù)點(diǎn)采用回歸方式擬合關(guān)系曲線。當(dāng)NPV=0時(shí)，對(duì)應(yīng)的資源量閾值就是經(jīng)濟(jì)極限資源量。同樣的方式也可以得到成功發(fā)現(xiàn)2個(gè)圈閉甚至3個(gè)圈閉的經(jīng)濟(jì)極限資源量（圖8）。

2.1.2 鉆探失敗情形的價(jià)值預(yù)估

鉆探失敗的情形分為兩種：一種是1個(gè)圈閉都沒(méi)發(fā)現(xiàn)，比如，鉆3個(gè)圈閉全部都失?。涣硪环N是有發(fā)現(xiàn)但不具有商業(yè)開(kāi)發(fā)價(jià)值[18]。對(duì)于這兩種情形，都采用鉆井成本作為其損失價(jià)值，因?yàn)橐话銜?huì)選擇損失鉆井和獲取資料的費(fèi)用，而不會(huì)冒著更大風(fēng)險(xiǎn)的去投入開(kāi)發(fā)。本文中，假設(shè)每口井的鉆完井成本為1億美元，不考慮其他附加損失。

2.1.3 EMV的輸出結(jié)果

利用以上輸入?yún)?shù)，構(gòu)建期望價(jià)值評(píng)估模型，利用蒙特卡洛隨機(jī)模擬，最終可得到NPV累積概率分布圖。圖9中所示是按照A—B—C順序?qū)嵤┣樾蜗碌腘PV累積概率分布曲線，通過(guò)分析可以得知：

（1）當(dāng)不考慮最小開(kāi)發(fā)規(guī)模時(shí)，COS是54.8%，COF是45.2%（表4）。在考慮了經(jīng)濟(jì)極限資源量后，定義為經(jīng)濟(jì)成功概率，相應(yīng)的失敗概率定義為經(jīng)濟(jì)失敗概率。圖9中失敗概率由45.2%提高至60%，原因在于經(jīng)濟(jì)極限資源量的限定增加了失敗的可能性。

圖9 NPV 累積概率分布曲線（完全不相關(guān)）Fig.9 Distribution of NPV cumulative probability(fully independent)

（2）NPV的平均值為3.91億美元，它就是最終得到的EMV。圖9中NPV曲線代表的是整個(gè)項(xiàng)目層面，具體到不同的合同利益方要乘以相應(yīng)的工作權(quán)益。

2.2 關(guān)鍵因素對(duì)期望價(jià)值的影響

2.2.1 鉆井?dāng)?shù)量及成功概率相關(guān)性

2.2.1.1 鉆井?dāng)?shù)量

石油公司決策投標(biāo)時(shí)，為了獲得最大收益并增加中標(biāo)可能性，會(huì)盡可能多地承諾最低工作量，如本例中，目標(biāo)區(qū)有3個(gè)圈閉，石油公司的做法通常是分別評(píng)價(jià)對(duì)比承諾3口井、2口井和1口井的鉆井方案（圖10至圖12），從而決定投標(biāo)時(shí)的最低工作量。

（1）鉆3口井。如果承諾鉆3口井，則無(wú)論前一口井鉆探結(jié)果如何，3口井都必須鉆（圖10）。

（2）鉆2口井。如果承諾鉆2口井，第三口井可根據(jù)前兩口井的鉆井結(jié)果決定是否繼續(xù)鉆探，一般前兩口井都失敗時(shí)，第三口井放棄鉆探（圖11)。

（3）鉆1口井。如果只承諾鉆1口井，一般第一口井鉆探成功，后續(xù)兩口井都鉆探；第一口井鉆探失敗，就放棄后續(xù)井的鉆探（圖12）。

圖10 鉆3口井的決策Fig.10 Decision of drilling 3 wells

圖11 鉆2口井的決策Fig.11 Decision of drilling 2 wells

圖12 鉆1口井的決策Fig.12 Decision of drilling 1 well

2.2.1.2 成功概率相關(guān)性

2.2.1.2.1 完全不相關(guān)

假設(shè)A、B、C 3個(gè)圈閉各自獨(dú)立，鉆井順序?yàn)锳—B—C，對(duì)比3種鉆井方案的結(jié)果，可以看出(表6、圖13、圖14）：

（1）在成功概率完全不相關(guān)的情形下，隨著鉆井?dāng)?shù)量的增加，COS逐漸增加，相應(yīng)的含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量也會(huì)增加。

（2）隨著鉆井?dāng)?shù)量的增加，期望價(jià)值并沒(méi)有明顯規(guī)律，反而鉆2口井的情形要比鉆3口井的情形好，這是由于鉆井失敗情形損失的價(jià)值太高或C圈閉資源量規(guī)模太小產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值太低而不足以彌補(bǔ)開(kāi)發(fā)投資所導(dǎo)致。因此，作為決策者，在投標(biāo)時(shí)選擇合適的鉆井?dāng)?shù)量，對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)價(jià)值的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。

（3）蒙特卡洛方法利用隨機(jī)模擬的優(yōu)勢(shì)，分別計(jì)算了不同鉆井方案下的失敗概率及價(jià)值。如，承諾鉆2口井的情形下，大約6%的概率NPV為-3億美元，剩余大約56%的概率NPV是-2億美元。這表示有6%的概率是鉆3口井但沒(méi)有達(dá)到經(jīng)濟(jì)資源量規(guī)模而產(chǎn)生3億美元的鉆井損失，56%的概率是鉆2口井失敗發(fā)生的2億美元鉆井損失。

2.2.1.2.2 完全相關(guān)

如果A、B、C 3個(gè)圈閉中成功概率完全相關(guān)（表6），鉆井順序?yàn)锳—B—C，對(duì)比3種鉆井方案的結(jié)果，不難發(fā)現(xiàn)（表6、圖15、圖16）：

圖13 鉆井?dāng)?shù)量對(duì)含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量的影響（完全不相關(guān)）Fig.13 Effect of well quantity on the resource extent with risk probability(fully independent)

圖14 鉆井?dāng)?shù)量對(duì)NPV的影響（完全不相關(guān)）Fig.14 Effect of well quantity on NPV(fully independent)

表6 不同方案的對(duì)比Table 6 Comparison between different schemes

圖15 鉆井?dāng)?shù)量對(duì)含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量的影響(完全相關(guān))Fig.15 Effect of well quantity on the resource extent with risk probability(fully dependent)

（1）成功概率完全相關(guān)的情形下，隨著鉆井?dāng)?shù)量的增加，COS、含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量、期望價(jià)值的變化規(guī)律與完全不相關(guān)情形時(shí)完全一致。

（2）隨著相關(guān)性增大，經(jīng)濟(jì)成功概率降低，不含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量和期望價(jià)值增大，這意味著相關(guān)性的增大使可能獲得的資源量?jī)r(jià)值相應(yīng)的增大，從而也說(shuō)明尋找相關(guān)性及成功概率均較高的圈閉會(huì)更容易獲得重大發(fā)現(xiàn)和收益。

2.2.2 鉆井順序

如果A、B、C 3個(gè)圈閉各自獨(dú)立，改變鉆井的順序?yàn)锽—A—C，同樣對(duì)比3種鉆井方案的結(jié)果，不難發(fā)現(xiàn)（表6）：

（1）改變鉆井順序后，在鉆1口井的情形下，COS和含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量及期望價(jià)值都大大降低。這是由于B圈閉的資源量規(guī)模和成功概率均小于A圈閉。

（2）在鉆2口井和3口井的情形下，雖然改變了鉆井順序，但COS和含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量都不會(huì)發(fā)生變化，從而期望價(jià)值也不會(huì)發(fā)生變化。

由此可見(jiàn)，在選擇鉆井順序時(shí)，應(yīng)綜合考慮成功概率和資源量規(guī)模的大小，即需要考慮兩者乘積的大小。選擇一個(gè)中等資源量規(guī)模但成功概率較高的圈閉進(jìn)行鉆探會(huì)比選擇一個(gè)資源量規(guī)模很大但成功概率卻很小的圈閉能獲得更高的期望價(jià)值。

3 多個(gè)勘探圈閉的投標(biāo)策略

期望價(jià)值是成功價(jià)值和失敗價(jià)值的綜合體現(xiàn)，通過(guò)以上對(duì)比分析（表6），總結(jié)得出最終策略如下[19-20]：

（1）增加鉆井?dāng)?shù)量，雖然可以增加成功概率，但并非鉆井?dāng)?shù)量越多越好，需考慮其對(duì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的影響，通過(guò)優(yōu)化得到最佳鉆井?dāng)?shù)量。如本例中，鉆2口井的價(jià)值比3口井更優(yōu)。

（2）在相同鉆井?dāng)?shù)量情形下，改變鉆井順序，可能會(huì)獲得不同的價(jià)值。當(dāng)各圈閉資源量規(guī)模和成功概率的趨勢(shì)不完全一致時(shí)，需綜合考慮兩者乘積的大小決定鉆井順序。

（3）相關(guān)性的增大，可增大期望價(jià)值。因此，鉆井前需尋找圈閉之間的相關(guān)性，以盡量增大可能獲得的價(jià)值。

（4）期望價(jià)值是成功價(jià)值和失敗價(jià)值的疊加效果，在最終決策點(diǎn)的選擇上，不能一味尋求期望價(jià)值的最大化而忽略了成功概率及失敗價(jià)值的承受能力的影響。當(dāng)期望價(jià)值最高，但成功概率較小且失敗價(jià)值在石油公司現(xiàn)有的現(xiàn)金流狀況下不能完全承受的條件下，應(yīng)選擇較低的期望價(jià)值但失敗價(jià)值可承受的方案。

（5）在勘探投標(biāo)環(huán)節(jié)中最重要的是競(jìng)標(biāo)簽字費(fèi)和鉆井?dāng)?shù)量。簽字費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)可參考評(píng)估的期望價(jià)值，作業(yè)者和政府承諾的簽字費(fèi)一般不會(huì)高于期望價(jià)值。人們既不想通過(guò)過(guò)高的溢價(jià)方式中標(biāo)，也不想報(bào)價(jià)太低而錯(cuò)失勘探機(jī)遇，所以合理評(píng)估項(xiàng)目期望價(jià)值是我們中標(biāo)的關(guān)鍵。

4 結(jié)論

鑒于蒙特卡洛方法具有全面和獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，本文創(chuàng)造性地構(gòu)建了一套較完善的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具，并通過(guò)具體的項(xiàng)目實(shí)例詳細(xì)闡述了運(yùn)用該工具進(jìn)行勘探圈閉風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的實(shí)操工作流程，它包括兩個(gè)方面：一是針對(duì)成功概率和含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量的評(píng)估流程，二是針對(duì)含風(fēng)險(xiǎn)概率資源量的期望價(jià)值評(píng)估流程。

在評(píng)估過(guò)程中，本文提出鉆井?dāng)?shù)量、成功概率的相關(guān)性及鉆井順序?qū)ψ罱K的投標(biāo)決策至關(guān)重要，如何準(zhǔn)確合理地分析和判斷這3種因素對(duì)期望價(jià)值的影響決定了最終投標(biāo)決策的方向。由于期望價(jià)值是成功價(jià)值和失敗價(jià)值的綜合體現(xiàn)，所以在最終決策時(shí)，應(yīng)綜合考慮成功概率以及失敗價(jià)值的承受能力的影響，而不能一味尋求期望價(jià)值的最大化。