煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)預(yù)測及規(guī)模報(bào)酬評價(jià)

摘 要

摘要：根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)研究成果，以利潤(包括補(bǔ)貼)為目標(biāo)量優(yōu)化了煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型，并基于柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)所建立的估計(jì)模型，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)預(yù)測數(shù)據(jù)對煤層氣地面開
摘要：根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)研究成果，以利潤(包括補(bǔ)貼)為目標(biāo)量優(yōu)化了煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型，并基于柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)所建立的估計(jì)模型，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)預(yù)測數(shù)據(jù)對煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目規(guī)模報(bào)酬進(jìn)行了評價(jià)。研究發(fā)現(xiàn)：煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目中資本產(chǎn)出彈性與勞動(dòng)產(chǎn)出彈性之和約等于1，即規(guī)模報(bào)酬不變。預(yù)測結(jié)果顯示，煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目中，大規(guī)模生產(chǎn)具有優(yōu)越性，企業(yè)可品嘗到生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)張的好處。但規(guī)模擴(kuò)張并非是無止境的，結(jié)合經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型，可得出不同開發(fā)期的最優(yōu)鉆井?dāng)?shù)，從而制訂有效的開發(fā)方案，有助于在實(shí)施項(xiàng)目中獲得規(guī)劃優(yōu)勢。該方法在煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目中已得到較好的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：煤層氣；地面開采；經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型；柯布-道格拉斯函數(shù)；規(guī)模報(bào)酬
    近年來隨著國內(nèi)外能源資源的緊缺，煤礦以及大型企業(yè)等紛紛重視煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。煤礦主要進(jìn)行瓦斯(煤層氣)地下抽采，中石油、中聯(lián)煤、中石化等企業(yè)則通過鉆井實(shí)施地面開發(fā)。目前，地下抽采發(fā)展迅速，抽采率逐年提高，但是地面開發(fā)則相對緩慢。在企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃的推動(dòng)和國家政策的鼓勵(lì)下，煤層氣地面開發(fā)解決了建立生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)示范區(qū)的初期困難，企業(yè)的注意力逐漸轉(zhuǎn)向?qū)γ簩託忾L遠(yuǎn)發(fā)展的預(yù)期[1～3]。
    目前，經(jīng)濟(jì)評價(jià)常用較成熟的現(xiàn)金流量法，但是該方法測算過程較為復(fù)雜，具體需要做到以下3點(diǎn)：①后續(xù)開發(fā)經(jīng)營期究竟多長要預(yù)測準(zhǔn)確；②各項(xiàng)收入、支出在何時(shí)發(fā)生要預(yù)測準(zhǔn)確；③各項(xiàng)收入、支出發(fā)生的金額要預(yù)測準(zhǔn)確。而目前我國煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目周期較短，實(shí)際收入、支出的不可預(yù)知性大，會影響到方法預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性?？紤]到在項(xiàng)目期內(nèi)，技術(shù)水平與要素價(jià)格變化不會過大，柯布 道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)可以建立相對于現(xiàn)金流量方法較簡易的估計(jì)模型，并充分評價(jià)規(guī)模對生產(chǎn)的影響。本文根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)研究成果，以利潤(包括補(bǔ)貼)為目標(biāo)量優(yōu)化了煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型，并基于柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)所建立的估計(jì)模型，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)預(yù)測數(shù)據(jù)對煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目規(guī)模報(bào)酬進(jìn)行了評價(jià)。
1 煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型
    調(diào)研相關(guān)文獻(xiàn)資料，張遂安等建立了一套較為完整的煤層氣開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法和預(yù)測模型，并分別從項(xiàng)目投資預(yù)測、采氣成本計(jì)算、產(chǎn)出預(yù)測和財(cái)務(wù)評價(jià)等4個(gè)方面對此經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法和預(yù)測模型加以了說明[4]；楊永國等在研究煤層氣項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價(jià)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了煤層氣項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價(jià)的遞階層次結(jié)構(gòu)指標(biāo)體系[5]；楊永國等采用復(fù)雜系統(tǒng)“定性與定量相結(jié)合的綜合集成的方法”思路，按照系統(tǒng)分析的原理和方法，建立了煤層氣經(jīng)濟(jì)評價(jià)系統(tǒng)模型[6]；劉國偉等采用財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率、財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值、投資回收期、投資利潤率和投資利稅率5個(gè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評價(jià)煤層氣商業(yè)開發(fā)的可行性[7]；王憲花等就沁水煤層氣田樊莊區(qū)塊地理環(huán)境、資源概況、基本地質(zhì)特征、開發(fā)工藝技術(shù)、開發(fā)方案優(yōu)選以及市場需求等進(jìn)行了論述[8]。
結(jié)合前人研究成果，根據(jù)煤層氣開發(fā)工程的特點(diǎn)及中國煤層氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀，煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價(jià)因素包括固定資產(chǎn)投資、貸款利息及稅金、勞動(dòng)力成本、生產(chǎn)費(fèi)用、其他費(fèi)用、銷售收入等(表1)，其中國家財(cái)政給予煤層氣生產(chǎn)企業(yè)銷售商品煤層氣每立方米補(bǔ)貼的0.2元，將考慮到銷售價(jià)格之中。
 

    考慮到煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目實(shí)施過程中，按照開發(fā)進(jìn)度分為不同的階段：開發(fā)試驗(yàn)期、產(chǎn)能建設(shè)期、穩(wěn)定生產(chǎn)期、產(chǎn)量衰減期。因此，經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型可以根據(jù)開發(fā)階段進(jìn)行劃分。
    在開發(fā)的每一階段，根據(jù)煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價(jià)因素可列出相同的綜合表達(dá)式(區(qū)別在于取值的不同)：
利潤=銷售收入-(固定資產(chǎn)投資+各種稅金+勞動(dòng)力成本+生產(chǎn)費(fèi)用+其他費(fèi)用)
 
式中E為總利潤，萬元；Vit為銷售收入，萬元；It為固定資產(chǎn)投資，萬元；Ta為貸款利息及稅金，萬元；Lco為勞動(dòng)力成本，萬元；Pex為生產(chǎn)費(fèi)用，萬元；0th為其他費(fèi)用，萬元；S為單井年產(chǎn)氣量，104m3；n為生產(chǎn)井?dāng)?shù)，口；ε為商品率，用小數(shù)表示；P為煤層氣銷售價(jià)(包括每立方米0.2元的國家財(cái)政補(bǔ)貼)，元/m3；I1為單井投資，萬元；I2為地面建設(shè)及系統(tǒng)工程投資，萬元；h1、h2、h3分別為參數(shù)井、生產(chǎn)試驗(yàn)井、生產(chǎn)井的平均設(shè)計(jì)深度，m；w1、w2、w3分別為參數(shù)井、生產(chǎn)試驗(yàn)井、生產(chǎn)井的設(shè)計(jì)井?dāng)?shù)，口；c1、c2、c3分別為參數(shù)井、生產(chǎn)試驗(yàn)井、生產(chǎn)井單位成本定額，萬元/m；M1、M2、M3、M4、M5、M6分別為井口設(shè)備、集氣站、壓縮站、集輸管線、井站公路與管線公路、供電供水工程投資費(fèi)用，萬元；β為貸款金額占固定資產(chǎn)投資的百分比；T為評價(jià)年限，a；i為固定投資貸款年利率，用小數(shù)表示；ω為單位收入各種稅金之和，用小數(shù)表示；γ為單位收入勞動(dòng)力成本，用小數(shù)表示；N為累計(jì)井?dāng)?shù)，g、f分別為單井年采氣固定成本和可變成本，萬元/井；gi分別為折舊費(fèi)、修理費(fèi)等，fi分別為材料、動(dòng)力、井下作業(yè)、氣處理費(fèi)等；γ為平均產(chǎn)氣的其他費(fèi)用，元/m3。
2 基于柯布-道格拉斯函數(shù)的規(guī)模報(bào)酬評價(jià)
2.1 柯布-道格拉斯函數(shù)簡介
    經(jīng)驗(yàn)估計(jì)中最常用的生產(chǎn)函數(shù)是指數(shù)形式的柯布道格拉斯函數(shù)[9～11]：
    Q=AKaLb    (12)
這里Q、K、L分別指代產(chǎn)值、資本和勞動(dòng)力成本的數(shù)量。A、a、b分別是需要估計(jì)的參數(shù)。A為常數(shù)，以是資本的產(chǎn)出彈性，b是勞動(dòng)的產(chǎn)出彈性。a+b=1，規(guī)模報(bào)酬不變；a+b＞1，規(guī)模報(bào)酬遞增；a+b＜1，規(guī)模遞減。
    為了使用回歸分析估計(jì)參數(shù)，把柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)轉(zhuǎn)變成對數(shù)形式的線性方程：
    lnQ=lnA+alnK+blnL    (13)
2.2 柯布-道格拉斯函數(shù)的適用性
    增加生產(chǎn)、發(fā)展經(jīng)濟(jì)所依靠的主要因素有增加投資、增加勞動(dòng)力以及技術(shù)革新等，在煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目中研究經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值與這些因素的數(shù)量關(guān)系時(shí)，根據(jù)常規(guī)油氣生產(chǎn)技術(shù)較成熟的發(fā)展水平以及煤層氣開發(fā)技術(shù)多借鑒于常規(guī)油氣開發(fā)技術(shù)，可認(rèn)為在項(xiàng)目實(shí)施期內(nèi)技術(shù)革新的作用不會非常大，即可以運(yùn)用柯布一道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)來分析問題。
3 煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目規(guī)模報(bào)酬評價(jià)過程
    根據(jù)煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型，首先確定表達(dá)式中可控參數(shù)的范圍，從而求取多組Q、K、L值。然后，由不同組Q、K、L值通過非線性擬合，求取A、a、b的值，并得出a+b之和的取值范圍。最后，評價(jià)規(guī)模報(bào)酬。
3.1 經(jīng)濟(jì)預(yù)測參數(shù)范圍
    結(jié)合我國煤層氣地面開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，以及煤層氣開發(fā)的特點(diǎn)，設(shè)預(yù)測區(qū)塊面積為700km2，儲量豐度1.3×108m3/km2，主力煤層埋深850～1300m，含氣量8～20m3/t，井網(wǎng)密度350m×300m，并分析不確定參數(shù)為S、n。運(yùn)用Comet3以及Eclipse軟件進(jìn)行產(chǎn)氣量數(shù)值模擬得到S的時(shí)間序列為[0 0 33 40 46.2 46.2 46.2 46.2 46.2 46.2 46.2 42 40 35 32 30 28 26.4]，另給出n的范圍界定，并估計(jì)經(jīng)濟(jì)預(yù)測參數(shù)(表2)。
 

3.2 Q、K、L值確定
   Q、K、L值與經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型的聯(lián)系表達(dá)式為：
    Q=Vit-Ta-Qth-Lco    (14)
    K=It+Pex    (15)
    L=Lco    (16)
    現(xiàn)將經(jīng)濟(jì)預(yù)測參數(shù)代入預(yù)測模型，可分別按產(chǎn)能建設(shè)期、穩(wěn)定生產(chǎn)期、產(chǎn)量衰減期，將Q、K、L評價(jià)年限定為16年(開發(fā)試驗(yàn)期因采出氣未收集銷售，故舍去)。
3.3 擬合求A、a、b的值
    借助MATLAB軟件對多組Q、K、L值進(jìn)行擬合，記錄擬合結(jié)果，并得出口+6之和的取值分布圖(圖1)。發(fā)現(xiàn)a+b之和在0.99～1.001之間，約等于1，即規(guī)模報(bào)酬不變。
 

4 應(yīng)用實(shí)例
某區(qū)塊煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目中，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型及規(guī)模報(bào)酬評價(jià)方法，得到了a+b最大時(shí)的各開發(fā)階段鉆井?dāng)?shù)(表3)，此時(shí)a+b的值為1.0009，為生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)張的最優(yōu)方案。該項(xiàng)目已經(jīng)完成開發(fā)試驗(yàn)期，進(jìn)入產(chǎn)能建設(shè)期，正在逐步打井，實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)評價(jià)表明與預(yù)測相符合。
 

5 結(jié)束語
    所建經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型能夠達(dá)到模型求解的需要，運(yùn)用模型預(yù)測數(shù)據(jù)，基于柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)，發(fā)現(xiàn)煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目中資本產(chǎn)出彈性與勞動(dòng)產(chǎn)出彈性之和約等于1，即規(guī)模報(bào)酬不變，對煤層氣地面開發(fā)項(xiàng)目的投資具有參考意義。同時(shí)，規(guī)模擴(kuò)張并非是無止境的，結(jié)合經(jīng)濟(jì)預(yù)測模型，可得出不同開發(fā)期的最優(yōu)鉆井?dāng)?shù)，從而制訂出有效的開發(fā)方案以助于在實(shí)施項(xiàng)目中獲得規(guī)劃優(yōu)勢。該結(jié)論是基于微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)而得出的，未加入市場供需等宏觀經(jīng)濟(jì)因素，因而仍有進(jìn)一步研究的空間。
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(本文作者：秦學(xué)成1，2 段永剛1 王運(yùn)海2 謝學(xué)恒2 王世明3 陳玲2 1.西南石油大學(xué)；2.中國石化華東分公司石油勘探開發(fā)研究院；3.西北大學(xué))