第3章油气勘探决策和规划计划编制汇总.docx
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第3章油气勘探决策和规划计划编制汇总
第3章油气勘探决策和规划计划编制
油气勘探决策问题是一个从石油工业诞生那天起就存在的古老问题。
解决定量化、科学化这一问题则是近十几年的事情。
因此决策科学又是一门新颖的学科。
它涉及经济学、商业学、财政学、概率论与数理统计、计算机科学、系统工程、心理学等现代决策理论。
50年代后期到60年代末油气生产过剩，石油工业的投资要把重点放在能产生大量现金流动的机会上，于是促进了方案的评价和选择。
70年代以后出现能源危机，对油气勘探、生产的投资加大，但由于勘探难度增大，加上来自政府方面的法规、控制增加了，对未来的价格、收入、延期、许可批准等等都要做定量预测，要事先做好准备。
正是由于上述原因促进了勘探决策理论的研究。
把不确定型的油气因素用定量模型表述出来，并应用于战略、战术决策之中。
波士顿咨询公司、贝恩公司、战略计划公司、布拉克斯顿公司和兰德公司等战略计划咨询公司应运而生。
9．1油气勘探的风险性和科学决策
油气勘探是一个高风险、高投入、高利率的产业。
就投资者承担的风险类型来看，大致可以分为三大类，即地质风险、自然风险、经济风险和政治风险。
9．1．1地质风险
在油气勘探中最大的风险往往是地质风险。
尽管石油地质学家、勘探家可以通过多种方法来预测一个盆地、含油气系统或圈闭的含油气性，估计勘探风险，但油气藏的形成与保存条件是十分苛刻的，地下的不确定因素很多，所以地质风险往往难以预测，有的看来把握很大的地方，结果却一无所获；有时勘探久攻不破时，却突然有了重大发现。
美国普鲁德霍湾大油田的发现，落基山逆掩断层带勘探局面的打开，俄罗斯西西伯利亚盆地特大油气田的发现，都生动地说明了石油勘探的随机性。
就全球勘探历史而言，预探井（野猫井）的成功率大致在15％左右。
又如，在美国俄亥俄州中部莫罗县潜山油田的勘探，1967年在170
的范围内集中了100台钻机，钻井276口，找到14个潜山小油田，总储量仅140×
t（单井控制储量为0．5×
t），收获甚微。
因此，油气勘探历史给我们留下更多的是失败和教训。
地质家对盆地的认识在很大程度上靠经验的积累，同时又受到盆地勘探程度的限制。
盆地含油气情况千差万别，历史上，曾对找油起过很好作用的观点，往往成为找油进程中的陷井。
9．1．2经济风险和政治风险
油价、税制、石油政策等等制约着勘探活动的方向和规模。
本世纪供求关系、油价的波动，频繁地冲击着世界石油市场。
油价下跌，勘探投资减少影响了油气藏的发现。
油价上升刺激了勘探活动，抑制了石油需求的自然增长。
一个国家的体制变革，可以大大的影响着石油工业的发展。
众所周知，由于苏联的解体，政体的改革，严重的冲击着俄罗斯的石油工业。
其产油量从原来的6亿多吨（第一产油国）降到1994年约3．5亿吨（成为第二大产油国）。
海湾战争也大大的影响了那里的石油工业的发展，同时也使其它一些国家获得了可观的收入。
9．1．3自然灾害风险
陆地上石油勘探存在着一定的自然灾害风险。
海上石油勘探除了承担陆地上勘探的一切风险以外，还承担着由于海风、海浪、地震、火山活动等因素引起的灾难破坏风险。
在选择勘探方案进行经济评估时必须把这部分因素考虑进去。
9，1．4科学决策
尽管影响油气勘探的因素繁多，但大多数因素是可以预测的。
油气藏的分布是盆地生鹰演化的结果之一，受着一定规律的支配，经济和政策的问题通过分析可以明朗化。
借助于先进的决策分析方法，可以清楚地估计客观条件，做出最优的选择。
同时应当指出，决策分析不能消除风险。
在打井之前，对该地区是否有油进行各种决策分析，各种模拟计算，并不能使该地区的含油性增多或降低。
有没有油是客观存在的，不以人们的意志为转移的。
科学决策分析的过程，就是使人们的认识尽量符合客观实际，冒最小的风险，最大程度地降低成本，获得最大的经济利益。
决策失误，可能造成巨大的损失，甚至导致整个公司倒闭。
9．1．5油气勘探决策的现状及趋势
由于油气勘探工作的特殊性，加之决策理论和方法的发展，将科学的决策方法和理论应用于油气勘探工作中已成为一个必然的趋势。
美国的卡夫曼（G．M．Kamfman）、哈博（John．W，Harcaueh）、纽文道普（PauiD．Newendcrp）都做了许多工作，同时各大石油公司普遍重视决策理论的研究和应用，美国勘萨斯州石油调查局早巳建成了KOX决策系统（KansasOilExploratianDecisionSystem）。
这个系统分为两大部分，并形成一个有机整体，前一部分的功能是地质决策，后一部分是经济决策。
在前一部分中，用卫星踏勘、遥感、地球物理勘探等各种手段尽可能多地收集资料，并且用数学地质等各种方法对已有的资料进行详尽全面的数学处理，以获得规律性的认识，作为阶段性的资源评价。
后部分，结合地质课价，应用一系列决策方法，在一定的指标体系下，以技术经济方法评价地质方案，选优并推导实施。
西方各国各大石油公司在对勘探系统的研究逐步深入，相继建成了如澳大利亚科学情报系统，加拿大能源数据库，CLSL能源勘探数据库，电子钻井统计系统，壳牌公司大型数据库，石油和能源家新闻数据库。
以上这些系统大致由数据库和推理机系统所组成。
系统中储存了几万份有关的文献（法令、政策、矿业经济、地球化学、地球物理、地震等专项勘探技术）及由地质家、勘探家研究过的众多油气田的历史资料。
数据库越来越庞大，用以支撑对石油勘探决策方案的模拟、对比、判断、选优等功能的实现。
油气勘探决策从简单的个人经验拍板定案到建立专家系统的科学决策程序，从定性的规划到使用电子计算机、建立模型、求解最优方案。
这个过程反映了勘探技术人员和决策者为摆脱个人经验、知识能力等的局限所做的努力。
我国的油气勘探决策工作经过多年的积累也已形成了较成熟的思路方法，但就决策的规范化、定量化、系统化方面较先进国家尚有差距，主要表现在：
目前我国这方面工作主要还停留在手工方式，工作效率较低。
信息利用少。
油气勘探工作是综合性很强的工作，需要信息十分广泛，特别是缺乏有关经济、能源政策，税收等相关信息。
评价方法少且不系统，国外的勘探系统中，综合了地质评价、经济评价、决策分析而形成一个整体，我国在这方面基础较弱。
决策体系不完备，由于宏观体制正在逐步完善，造成决策体系不完备（包括决策机构，决策程序，决策评价指标等），也使得决策主观性强，科学性较差。
9．2油气勘探决策理论与方法
9．2．1油气勘探决策理论
油气勘探决策是建立在以地质风险分析为基础、以经济评价为准则的基础上的。
从中文角度上讲，无论是石油地质理论还是经济评价理论，均应看作为决策理论的一个重要组成部分。
这里我们将简要讨论油气勘探决策本身的一些基础理论问题。
9．2．1．1油气勘探经济评价
石油天然气勘探项目经济评价是在盆地评价、圈闭评价、油气藏评价的基础上计算项目的效益和费用，通过多方案比较，对勘探项目的经济性进行分析论证，为项目的科学决策提供依据。
勘探项目经济评价应遵循效益和费用计算对应一致的原则，从整体上对项目进行投入产出的全面分析评价。
当产出难以用价值形态度量时，应按照完成既定地质任务应以花费最少为原则，采用最小为费用法进行经济评价。
勘探项目投资多，风险大，一般持续时间也比较长。
勘探项目经济评价应以动态分析为主，静态分析为辅。
根据勘探项目的要求，有条件情况下应进行风险分析。
勘探项目的经济评价方法可分为常规评价法、综合评价系数法、储量成本法、勘探费用概算定额法、边际值法等。
1．常规评价法
常规评价法是指以项目现金流量为基础，以计算内部收益率为主要评价指标的考察项目盈利能力、清偿能力及外汇平衡等经济特征的评价方法。
这是当前国际通用的项目经济评价方法，也是国家计委、建设部颁布的“建设项目经济评价法与参数”中规定使用的方法。
这种方法从整体上对项目投入产出进行全面评价，用一套评价指标对项目经济性给以全面描述。
当着勘探项目的投入和产出的经济因素都可以用价值计量时，原则上应采用常规评价法。
尤其是处于预探和评价勘探阶段的勘探项目一般应采用常规评价法。
常规经济评价方法已经标准化、规范化。
常规经济评价的关键是合理选择经济评价参数。
具体步骤如下：
1）盈利能力评价
通过对项目的现金流量、内部收益率、净现值、投资回收期等指标的测算和分析，初步考察项目的盈利能力，从而界定项目在经济上可行或不可行。
2）敏感性分析
油气勘探项目经济评价中投资、储量等因素都是预测的结果，因此在盈利能力评价的基础上，还应作不确定性分析。
假定其它因素不变，测算当勘探投资和储量在一定范围内（±50％）变化时，对净现值的影响程度。
上述敏感性分析假设只有一个因素变化，其它因素不变，而实际上，影响勘探项目经济效率的因素是很多的，而且各因素变化幅度的大小和发生变化的概率都是随机的。
因此，勘探项目的风险分析，除了作上述敏感性分析外，还需要借助其它分析方法。
3）概率分析
油气勘探项目较其它工程项目具有更大的风险性，计算油气储量的各项地质参数并非常量，而是随机变量，通过概率分析方法，可以分析储量风险对油气勘探项目经济效益的影响：
程度，为项目决策提供更多的信息和依据。
2．综合评价系数法
综合评价系数法就是在综合考察项目地质条件、工程状况、地理环境、经济因素等基础：
上，采取打分法，最后得出每一个项目的综合评价系数，根据综合评价系数对项目进行评价。
这种方法简单易行，特别适用勘探项目的分类排队。
尤其适用于项目的经济因素难以准：
确计算情况下的项目评价。
3．储量成本法
储量成本法是指计算单位油气储量所需全部勘探投资。
这也是目前常用的勘探成果经济评价方法。
这种方法可适用于勘探项目区域勘探、预探、评价勘探等各个阶段。
4．费用概算定额法
费用概算定额法是确定项目投资的一种方法。
在区域勘探阶段的项目，主要目的是完成一定地质任务，其成果不能用价值计量，项目经济评价的中心就是合理确定项目的投入，即花费的投资，这时可采用费有概算定额法。
一方面主管部门可以根据区域勘探总投资比例分配区域勘探投资总额度，另一方面在额度控制之内，通过最小费用法选择最佳方案，然后用统一费用概算定额确定项目投资额，完成合理的投资分配。
5．边际值法
边际值是指在获得最低限度利润的前提下，能够接受的单位储量所花费的投资上限。
通过一系列分析，寻找出探明单位储量投资边际值，作为勘探方案经济可行性的判断标准。
9．2．1．2油气勘探决策的基本特点
（1）决策工作的属性，从整个油气勘探工程来看，其决策可以分为三个层次，即：
战略决策、管理决策和作业决策。
战略决策是一个油公司最高层次的决策，一个油公司的中、长期规划，对于一个新区是否投标，老区是否放弃等各种投资决策——均属战略决策的范畴；管理决策属于一个油公司中的中层决策，往往是在公司大的战略决策已定的前提下，在具体实施管理过程的一些重要决策，如区块及圈闭的优选决策等。
作业决策是油公司最基层的决策，往往与具体完成一次施工工程有关的一些具体决策。
以上三个层次概念上十分清楚，但在具体探讨上往往又很难严格的分开（图9—1）。
（2）决策的动态性。
油气勘探的一个基本特征为动态性。
即随着对某一地区开展勘探工作的深入，获取的资料信息便越来越多，对这一地区的认识也就不断深化，整个决策系统也就在不断变化，从确定目标到选择、修订方案也就在不断发生变化（图9—2）。
（3）风险性和不确定性
一般的决策问题由一个模式表示：
式中
——决策者所能采取的行动对策（决策者所能控制的因素）；
——决策者所无法控制的因素（或者未确定的自然状态）；
——价值（评价）。
对结果（指选择某一方案或行动后所引起的后果）的认识程度可分为三种类型：
①确定性：
对于每种选择方案的结果具有完整的、确切的认识，每一选择只存在一种结果。
②风险性：
每种选择方案可以产生多种可能的结果，每种结果发生的概率已知。
③不确定性：
每种选择方案可以产生多种可能的结果，每种结果发生的概率未知。
依决策的含糊性，决策者数，决策级数将决策分类画于图9—3。
油气勘探中的决策问题大多数属于风险性和不确定性。
9．2．1．3油气勘探决策的基本准则
1．期望值极大原理
一般风险型决策问题，每个方案的收益期望值用以下公式计算：
式中
——状态（j）；
——出现状态
之概率；
——第i方案出现
状态的“收益”；
——第i方案之收益期望值。
2．极小中极大原理（maxmin）
各状态变量概率未知，在最坏情况下总是最好的（保守的方法）。
公式如下：
为表示第i行j列的得益值。
3．极大中极大原理（maxmin）
积极的方法。
着眼于得益大的情形，并从中取得最大之方案。
公式：
4．悲观乐观指标（折衷决定论）
式中
——某一参数，取决于决策者对宏观形势的判断；
——
指标。
选取
为最大的方案：
特例
=1即为maxmin原理；
=0即为maxmax原理；
值的决定可采用专家法。
5．极大中极小后悔准则（minmax）
对后悔的最大值加以评价。
从中选择使后悔度为最小的准则。
当V（为负值）用R（后悔度）来替代。
表示在
状态下各行动对策所负担的机会损失的相对值。
6．逻辑推理标准
认为各决策标准无充分根据，既然如此，那么各种自然状态出现的可能性是对等的，应根据等概率原则，计算损益期望值，并以此作为评选标准。
9．2．2油气勘探决策方法
同油气勘探理论一样，油气勘探决策方法广义上讲可分为三大类：
地质评价方法、经济评价方法和勘探决策本身的方法。
前两类将在9．3节中结合具体实例来介绍，现就决策方法体系做一简述。
9．2．2．1决策方法体系
9．2．2．2风险型决策（随机型决策）
1．条件
（1）具有决策者企图达到的明确目标；
（2）存在着可供选择的两个以上方案；
（3）存在着不以决策者为转移的两个以上自然状态；
（4）不同方案下在不同状态时之损益值可以计算出来；
（5）概率已知。
2．表解法（通过决策损益表）
决策标准：
损益期产值=∑（损益值×状态概率）（见图9—4）。
3．树形解法
通过树形图（树状结构图）辅助决策法，按照系统思想，将一整个决策过程作为一个大系统，把具体方案条件作为子系统，从大系统着眼认识决策全过程，从小系统人手由小至大分级选优，以整个系统的科学、合理为目标。
本质上仍然是一种期望值决策方法。
决策程序大致分为：
收集、分析资料、绘制树形图、计算损益期望值、优选决策。
在绘制树形图可采取“二、三、二”法，即明确决策的类别（图9—5）。
单级决策：
只进行一次决策。
多级决策：
指决策不只一次，反映在决策树中有多个决策点。
单纯式：
决策过程中多少决策方案、多少自然状态，在树形图上就直观、原始单纯地显现出来。
复合式：
决策过程中几个决策方案、几种自然状态，在树形图上再现时加以归并或复合。
树解法较之表解法优点：
（1）以系统观点完成决策过程。
能使决策人有步骤化分阶段进行决策，通过决策过程分解实现整体目标优化。
（2）整个过程直观、生动、形象。
使决策思路清晰、思考慎密，使决策过程臻于准确。
（3）便于集体决策。
一张图可挂、可摆、便于集体讨论，便于集体决断定夺。
（4）有利于执行决策。
树形图将整体决策进行了详细的展开和指导分解，使执行决策的单位、个人对目的位置的重要性一目了然，能够调动执行者的积极性，便于完成决策。
（5）对复杂决策，多级决策，树解法有独到之处。
4，灵敏度分析（考察当参数发生偏差时，最优方案的可靠性和稳定性）
针对损益期望值（二损益值X状态概率）不甚准确，与客观实际往往有一段距离，讨论状态概率和损益期望值的上下变动对损益期望值的影响程度，对方案选择为何影响?
转折概率：
能使方案发生转折性变化的概率：
最优方案
则使：
损益期望值A=损益期望值B
求出：
户为转折概率
在确定型决策问题中，由于损益值或其它因素的改变而造成最优方案的改变亦用到灵敏度分析（甚至有多因素灵敏度分析）。
一般情况下，若最优方案允许概率值和收益值的变动范围大，方案就比较稳定；若最优方案允许概率值和收益值的变动范围小，该方案稳定性就差；若这些参数稍有变动，最优方案就改变，证明该方案是不稳定的。
在决策过程中，应在可能发生误差的范围内，对参数作几次不同的变化，反复计算比较，应在可能发生误差的范围内，以保证最优方案的可靠性和稳定性。
5．效用曲线法（不用损益期望值作为评选方案的标准）
（1）效用：
指决策人对效益和损失的独特兴趣、感觉与反应。
实质上是决策人对待风险的态度。
效用值：
∑（效用×概率）
效用曲线：
以损益值为横坐标，以效用值为纵坐标画出的曲线（图9—6）。
甲：
决策人认为肯定能得到某一损益值的效用性一般总是大于有风险
的相同损益值的效用值。
乙：
属于中间型决策者，决策人把肯定得到50分和有风险得到50分
视为效用值相同，处理问题时把效用值大小视作同损益期望值成正比变
化，对风险态度决定于损益期望值大小。
（而不同效用曲线）
丙：
决策人认为肯定能得到的某一损益值总是小于有风险的相同损益值的效用值。
丁：
属于游离式决策者，有时再冒一次险，有时又不敢，对待风险的态度忽左忽右，飘忽不定。
（2）应用于风险决策中（决策过程）：
①采用若干测验法向决策人反复多次询问，找出对于损益值的效用值，将此若干散点连成包络线，即此决策人效用曲线（以最大损益值规定效用值为1．0）（以最小损益值规定效用值为0）。
②找出各损益值对应的效用值（依据此决策人之效用曲线）。
③以效用值为标准选优决策。
（3）决策人对待风险的态度不但因人而异，而且与决策人所处的地位有关；决策人所在公司实力如何?
该决策是否为一次决策?
该公司所处的环境?
决策最终是由人决定的，而不是由计算结果决定的。
任何计算方法都不能代替人去决策，只能由选择方案时提供参考依据，并有助于决策人抓住问题的实质，有利于主动性和创造性。
6．多目标决策问题
（1）通常在理论上都以单一目标（损益期望值或效用值）决策，而在实际工作中，则需要同时以几个标准作为评价方案的依据。
（2）采用综合效用值法。
①分别针对各目标求出决策人对各目标的效用值；
②假定决策人对各标准的重视程度不同，代之以“权重”；
③综合效用值
；
式中
——决策人对目标i的效用值；
——决策对目标i的重视程度（相对）。
④计算出各方案的综合效用值；
⑤决策人据此选优。
（3）存在问题（主观随意性太大）。
决策人很难确定以哪几个标准作为评价方案依据。
对于各标准的效用曲线难以确定。
综合效用值不一定就是几种标准的效用法的加权和，即使是，其各项的权数也不易确定。
7．风险型决策中的情报价值
从技术角度来看，情报多多益善；但获取情报需要代价，是否值得?
因此，需要分析情报价值。
（1）完全情报：
情报是完全准确可靠（已知了完全情报，则自然状态已知），完全情报的价值=
式中
——利用完全情报决策出的方案的收益期望值；
——没有情报时决策出的方案的收益期望值。
完全情报的价值在实际中表示了一个较正确的情报的最高价值，决策需要情报，则花费的代价不能超过这个限度。
在油田勘探开发决策中的应用：
若原决策没有情报，其决策树序贯为（图9--7）。
设一些数据后，可求出损益期望值：
E[购买矿产权）。
若在购买矿产权之前，可以花费一定代价得到一份关于地质结构（A或B型）的准确情报，有此情报后，可以事先知道可能达到的自然状态，决策树变为（图9—8）。
设一些数据后，即可得上图的损益期望值即
。
在图中实际上就是将上图的购买产权之决策点与A型（或B型）交换位置，此时，可求出完全情报价值=W-E[购买产权）。
油井、气井、干井之完全情报价值也可依此求出。
若完全情报价值很高，说明应搞到这些完全情报，适当花费多些也是值得的。
（2）不完全情报（抽样情报，准确度达不到100％）。
这种情报费用较低，也比较可靠，也可作出合理的决策，通过决策树的决策形式：
由“试验”、“小批量试制”等来表示，实际中也是由市场预测得出各可能的自然状态的存在概率（非100％），其不完全情报价值似于完全情报价值之计算。
9．2．2．3非确定型决策
（1）条件：
即风险型决策的前四个条件。
（2）决策方法：
即以极小中极大原理（悲观）
极大中极大原理（乐观）
悲观乐观指标（乐观系数）
极大中极小后悔准则
逻辑推理标准来表示。
（3）各种方法的比较。
上述方法每种都有存在理由，也都有片面性，孰好孰坏也没有一个统一标准，只有根据具体问题而定。
个人对风险所持态度即效用理论将起重要作用，此外，因为概率未知，采用不同的决策法则将会得出不同的结论，给人以莫衷一是之感，决策者应致力于确定自然状态的概率，即采用：
根据软资料估计出主观概率，根据硬资料计算出客观概率，将非确定问题转化为风险型决策问题，用期望值求解。
9．2．2．4确定性决策（确定条件下的最优化技术）
1．线性规划法（比较理想化的模型）
研究在线性约束条件下使一个线性目标函数最优化的数学理论和方法。
在企业管理中解决利润最大，成本最低，运输最快，时间最省，资源配置合理，品种搭配得当等问题。
从1947年诞生了单纯形法以后，线性规划的求解变得越来越简单（对偶理论、运输问题的求解，分配问题的求解修正单纯形等出现），现在主要运用计算机来解决线性规划问题。
2．网络分析法
按照客观事物间的变量间的线性关系，可通过线性规划决策解决问题。
但当变量间是非线性关系而是递推关系时，线性规划失效。
即用网络法，指利用网络图把复杂工程项目的各个环节合理衔接起来，使之相互协调，以期在有限资源下，用最短的时间，最小的费用完成整个工程项目的理论和方法。
1956年出现CPM（关键路线法）、1958年出现PERT（计划评审法）、1965年我国开始应用：
统筹法。
基本原理是：
利用网络图表达计划任务的进度安排及其各项工作（工程）之间相互关系；在此基础上，进行网络分析，计算网络时间（最迟开工时间、最早完工时间），确定该网络的关键工序和关键路线；求出时差，并利用之不断改进网络计划，求出工期，资源与成本的优化方案。
主要适用于单件小批生产类型，特别适应于一次性的工程项目，如开发新产品、建筑施工和设备大修。
由于工序的延续时间受种种不肯定因素的影响，要准确地确定各工序的延续时间和准确地预测项目的完工期是不容易的，对于新开发的项目尤其如此。
在PERT预测工程完工期时，对工序的延续时间一般作三种估计：
作最大乐观的；最大可能的；最为保守的。
式中
——工序的平均时间；
——作保守的估计该工序延续时间；
--作乐观的估计该工序延续时间；
--作最大可能的估计该工序延续时间。
网络图上的关键路线上的各工序的平均时间之和，即为整个项目的期望完工期TE：
该工序的方差之和，就是整个工程项目完工期的方差：
根据中心极限定理，以上两个和将是一个正态分布的随机变量（当相加的随机变量的个数超过12小时）。
3．整数规划（线性规划的延伸）
是各种求线性规划模型的整数最优解的方法的总称。
一般采取“分枝定界技术”。
模型为：
式中
——非负的整数（j=1,2,...,n）；
——已知常数，I／为决策变量。
整数规划一般应用于：
求人数，设备台数，油井口数等。
例如：
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