美國Marcellus頁巖氣資源的經(jīng)濟(jì)性分析

1、美國Marcellus頁巖氣資源的經(jīng)濟(jì)性分析文/高世葵 朱文麗 殷 誠，中國地質(zhì)大學(xué)據(jù)美國能源信息署(EIA)2013年的資料,中國頁巖氣技術(shù)可采資源量為31.57萬億 m3,居世界首位,發(fā)展?jié)摿^大。隨著2012年中國頁巖氣“十二五”規(guī)劃的發(fā)布及一系列支持政策的出臺,包括中石油、中石化、中海油和延長石油在內(nèi)的國內(nèi)四大石油公司率先開展了頁巖氣勘探開發(fā)實(shí)踐并已取得重要突破,中國華電、國開投、神華等企業(yè)也積極投身頁巖氣勘探開發(fā)并取得了部分礦權(quán),四川、重慶、遼寧等地方政府則迅速組建了相關(guān)機(jī)構(gòu)力求有所發(fā)展。由此可見,國內(nèi)頁巖氣熱已成必然趨勢。對項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析,不僅可以為投資決策提供科學(xué)合理的依據(jù),在

2、項(xiàng)目或方案比選中起到重要的作用,而且還可以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)政策的實(shí)現(xiàn)、促使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與規(guī)模結(jié)構(gòu)合理化,從社會范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)人、財、物等資源的優(yōu)化配置,意義十分重大。因此,在投資油氣資源項(xiàng)目時,需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。與常規(guī)油氣資源相比,作為非常規(guī)天然氣資源之一的頁巖氣具有開采成本高、鉆探工程工藝技術(shù)復(fù)雜、生產(chǎn)過程產(chǎn)量遞減快、最終產(chǎn)量不易準(zhǔn)確預(yù)測等特點(diǎn),使得頁巖氣資源開發(fā)風(fēng)險大,科學(xué)決策更加不易。因此,對頁巖氣資源的經(jīng)濟(jì)性分析就顯得尤為重要。目前,國內(nèi)外針對頁巖氣資源的經(jīng)濟(jì)性研究都較少。為此本文以北美已實(shí)現(xiàn)商業(yè)開采的頁巖氣區(qū)帶之一的 Marcellus頁巖氣區(qū)帶為例,進(jìn)行頁巖氣資源的經(jīng)濟(jì)性分析與研究,以期從經(jīng)濟(jì)的視

3、角來探討開發(fā)頁巖氣資源的價值和風(fēng)險。1 Marcellus頁巖氣區(qū)帶經(jīng)濟(jì)參數(shù)Marcellus頁巖氣區(qū)帶位于美國東部的阿巴拉契亞盆地,頁巖面積約24.28萬km2。該區(qū)帶分為2個核心區(qū):東北核心區(qū)主要產(chǎn)干氣;西南核心區(qū)處于濕氣窗,產(chǎn)凝析油和天然氣凝液(NGL)。Marcellus頁巖氣可采資源量為5.3萬億 m3,可供應(yīng)全美20多年的天然氣消費(fèi)量。Marcellus頁巖氣區(qū)帶的第一口頁巖氣井完鉆于1880 年,該井位于紐約州 Ontario郡的Naples。由于 Marcellus頁巖氣區(qū)帶在北美擁有技術(shù)可采資源量最大、產(chǎn)量增長最快的特點(diǎn),迄今為止已吸引了120多家大大小小的能源公司參與頁巖氣

4、勘探開發(fā)。本次研究選取了 Marcellus頁巖氣區(qū)帶內(nèi)的 11家主要能源公司(表1),對這11家具有典型代表性的能源公司從2011年第二季度到2012年第三季度的頁巖氣開采數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)采集與分析,最終得到了Marcellus頁巖氣區(qū)帶的經(jīng)濟(jì)參數(shù)簡表(表2)。2 Marcellus頁巖氣經(jīng)濟(jì)性分析本研究以凈現(xiàn)值(NPV,NetPresentValue)為經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo),進(jìn)行現(xiàn)金流量分析,在此基礎(chǔ)之上,進(jìn)行敏感性分析,分析流程如圖1所示。2.1 樣本分組頁巖氣的資源等級本身就是影響其經(jīng)濟(jì)性的根本因素之一。單井初始產(chǎn)量是頁巖氣資源等級劃分的標(biāo)準(zhǔn)之一,也是判斷頁巖氣井能否收回投資最主要的因素,因此對

5、單井初始產(chǎn)量遞補(bǔ)減規(guī)律的準(zhǔn)確預(yù)測十分重要,所以需要對其進(jìn)行專門的分析。根據(jù) Marcellus頁巖氣區(qū)帶內(nèi)11家主要能源公司大量的單井30天的平均初始產(chǎn)量的分布繪制其初始生產(chǎn)量(IP)概率分布圖(圖2)。從圖2可以看出:約65%的井IP>4百萬ft3/d(1ft3=0.0283168m3,下同),約40%的井IP>6百萬ft3/d,只有不到8%的井IP>8百萬ft3/d,不到3%的井IP>10百萬ft3/d。將單井初始產(chǎn)量按由高到低的序列排列,并取其第10%、50%、90%的初始產(chǎn)量數(shù)據(jù)為節(jié)點(diǎn),把頁巖氣資源劃分為 P10、P50、P90這3個等級。其中 P10為高產(chǎn)井,

6、IP 為 7.9百萬ft3/d,對應(yīng) EUR(最終采收量)為90億ft3;P50為中等產(chǎn)量井,IP 為4.66百萬ft3/d,對應(yīng)EUR 為47.6億ft3;P90為低產(chǎn)井,IP 為3.52百萬ft3/d,對應(yīng) EUR 為 39.7億ft3。以此3個資源等級展開如下頁巖氣經(jīng)濟(jì)性分析如圖1所示。2.2 經(jīng)濟(jì)參數(shù)范圍設(shè)定為進(jìn)行頁巖氣資源的敏感性分析,需要對相關(guān)的經(jīng) 濟(jì)參數(shù)的范圍設(shè)定。根據(jù)Marcellus頁巖氣區(qū)帶中11家公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)并結(jié)合整個北美的情況,相關(guān)經(jīng)濟(jì)參數(shù)的設(shè)定范圍如表3所示。開發(fā)成本以單井為單位計算,在本研究中計為單井投資,根據(jù) Marcellus頁巖氣區(qū)帶中11家主要公司的統(tǒng)計數(shù)

7、據(jù),開發(fā)成本平均為5.44百萬$,綜合考慮該區(qū)帶內(nèi)眾多其他公司及整個北美地區(qū)的頁巖氣單井投資情況,將開發(fā)成本的范圍設(shè)定為2.5百萬10.5百萬$。氣價是影響頁巖氣經(jīng)濟(jì)效果的最重要因素之一,它具有極大的不穩(wěn)定性,會受到季節(jié)、供需及其他事件(如地震、颶風(fēng)等)等的影響。根據(jù) EIA 公布的2011年2012年的天然氣價的波動情況,將氣價的最小值設(shè)定為2 $/千ft3,最大值設(shè)定為6 $/千ft3。各 公 司 在 Marcellus頁 巖 氣 區(qū) 帶 的 資 源 稅 率 多 數(shù) 為15%,綜合考慮整個北美地區(qū)的資源稅率,將頁巖氣資源稅率變動范圍設(shè)定為10%30%。操作成本和折現(xiàn)率的設(shè)定范圍綜合了 Ma

8、rcellus頁巖氣區(qū)帶東北和西南兩個核心區(qū)的數(shù)據(jù),其中操作成本的設(shè)定范圍為13 $/103ft3,折現(xiàn)率的設(shè)定范圍為 7.5% 12.5%。同理,井距的范圍設(shè)定為60120英畝/井。2.3 單井經(jīng)濟(jì)性測算現(xiàn)金流量分析是從現(xiàn)金的流入和流出情況來分析把握企業(yè)或項(xiàng)目在一定期間內(nèi)的經(jīng)營、投資和籌資活動所產(chǎn)生的現(xiàn)金流量。本次研究中,采用的計算現(xiàn)金流量方法簡化為:現(xiàn)金流量=總收入-資源稅-開發(fā)成本-操作成本-稅收,即NCF =GR -ROY -CAPEX -OPEX -TAX式中 NCF 表示現(xiàn)金流量;GR 表示總收入,等于產(chǎn)量與氣價之乘積;ROY 表示資源稅,是最主要的礦區(qū)資源使用成本,資源稅率高低由

9、政府規(guī)定;CAPEX 表示開發(fā)成本,以單井為單位,以鉆井、完井成本為主,還包括土地征用、開采設(shè)備、管道建設(shè)等費(fèi)用;OPEX 表示操作成本,包括生產(chǎn)成本、綜合管理費(fèi)等,操作成本與產(chǎn)量密切相關(guān);TAX 表示向政府交納的稅費(fèi)。本研究采用 NPV 作為頁巖氣經(jīng)濟(jì)分析的指標(biāo),NPV 的計算方法為:NPV =NCFt/(1+k)t式中 NCF 表示現(xiàn)金流量,k 表示基準(zhǔn)折現(xiàn)率,在研究中取10%,t表示時間。2.4 主控因素的確定為了確定影響 NPV 值的參數(shù)(即主控因素)及其作用程度,本研究在分析現(xiàn)金流量的基礎(chǔ)上,以 NPV為指標(biāo)進(jìn)行各參數(shù)敏感性分析,根據(jù)不同參數(shù)的變化所帶來的 NPV 的變化(率)而確定

10、其主控因素。敏感性分析基準(zhǔn)方案為:氣價4$/千ft3,單井初始產(chǎn)量5百萬ft3/d,操作成本1.5 $/103ft3,開發(fā)成本5 $/千ft3,資源稅率15%,根據(jù)基準(zhǔn)方案而計算的 NPV為1.02百萬$。把氣價、初始產(chǎn)量、操作成本、開發(fā)成本和資源稅率的參數(shù)值分別進(jìn)行20%、40%、60%的上下變化,計算由此導(dǎo)致的 NPV 的變化,分析結(jié)果如表4及圖3所示。基于上述敏感性分析,按ki =ai/5i=1ai 關(guān)系,分析每種因素對 NPV 的影響程度,其中ki 為影響程度,ai 為NPV 變化率的絕對值。根據(jù)表4的計算,各因素的影響程度依次為:頁巖氣價格,對 NPV 的影響程度達(dá)38%;成本,包括

11、開發(fā)成本與操作成本,對NPV 的影響程度達(dá)34%,其中開發(fā)成本的影響程度為19%,操作成本的影響程度為15%;初始產(chǎn)量,對NPV 的影響程度為24%;資源稅率,對 NPV 的影響程度僅為4%。由此確定出影響頁巖氣開發(fā)經(jīng)濟(jì)價值的3大主控因素為價格、成本和初始產(chǎn)量。2.5 經(jīng)濟(jì)評價圖版建立經(jīng)濟(jì)評價圖版的構(gòu)建是指通過敏感性分析不確定性因素帶來的經(jīng)濟(jì)效果的變動,尋找經(jīng)濟(jì)邊界,繪制出包含這種經(jīng)濟(jì)邊界的圖示模版。顯然上述3大主控因素都屬于不確定性因素,此外雖然資源稅率對 NPV的影響程度只有4%,但由于其人為可控性使得對資源稅率的研究能指導(dǎo)政府相關(guān)政策的制定。因此,本研究也把資源稅率也作為不確定性因素,一

12、并構(gòu)建評價圖版。此外,本研究對產(chǎn)量這一不確定性因素進(jìn)行分析時,是基于所劃分的3個資源等級而建立經(jīng)濟(jì)評價圖版的。2.5.1 氣價開發(fā)成本的經(jīng)濟(jì)評價圖版氣價開發(fā)成本的 NPV 敏感性分析:在不同氣價下,3個資源等級的頁巖氣開發(fā)成本不同時的 NPV變化如表5所示?；诒?繪制的氣價開發(fā)成本經(jīng)濟(jì)評價圖版如圖4所示。當(dāng)氣價為2$/千ft3 時,只有 P10井在開發(fā)成本小于2.5百萬$時才具經(jīng)濟(jì)性;當(dāng)氣價為3 $/千ft3 時,P10井在開發(fā)成本小于6百萬$、P50井在開發(fā)成本小于3百萬$、P90井在開發(fā)成本小于2.6百萬$時具有經(jīng)濟(jì)性;氣價為4$/千ft3時,P10井在開發(fā)成本小于9百萬$、P50井在開

13、發(fā)成本小于4.8百萬$、P90井在開發(fā)成本小于4.6百萬$時具有經(jīng)濟(jì)性;氣價為5 $/千ft3 時,P10井全部具經(jīng)濟(jì)性、P50井在開發(fā)成本小于6.6百萬$、P90井在開發(fā)成本小于4.6百萬$ 時具經(jīng)濟(jì)性;氣價為6$/千ft3時,P10井全具經(jīng)濟(jì)性、P50井在開發(fā)成本小于8.6百萬$、P90井在開發(fā)成本小于6.5百萬$時具經(jīng)濟(jì)性。2.5.2 氣價操作成本的經(jīng)濟(jì)評價圖版用同樣的方法,確定在不同天然氣價位下,3 個資源等級的頁巖氣井在不同操作成本時的 NPV 變化,繪制氣價操作成本的經(jīng)濟(jì)評價圖版(圖5)。當(dāng)氣價為2 $/千ft3 和3 $/千ft3 時,3個資源等級的頁巖氣井都不經(jīng)濟(jì);當(dāng)氣價為4

14、$/千ft3 時,只有P10資源等級的頁巖氣井經(jīng)濟(jì),P50、P90資源等級的井都不經(jīng)濟(jì);當(dāng)氣價為5 $/千ft3 時,P10資源等級的井都經(jīng)濟(jì),P90資源等級的井都不經(jīng)濟(jì),而 P50資源等級的井在操作成本低于2.4 $/千ft3 時經(jīng)濟(jì);當(dāng)氣價為6 $/千ft3時,P10、P50 資源等級的井都經(jīng)濟(jì),而 P90資源等級的井在操作成本低于2.6 $/千ft3時經(jīng)濟(jì)。2.5.3 氣價資源稅的經(jīng)濟(jì)評價圖版在不同天然氣價位下,3種資源等級的頁巖氣在不同資源稅率下的凈現(xiàn)值的變化,繪制相應(yīng)的氣價資源稅經(jīng)濟(jì)評價圖版,如圖6所示。氣價為2 $/千ft3 和3 $/千ft3 時,所有資源等級的井都不經(jīng)濟(jì);當(dāng)氣價

15、為4 $/千ft3 時,P10資源等級的井在資源稅率低 于28%時經(jīng)濟(jì),但P50、P90資源等級的井都不經(jīng)濟(jì);當(dāng)氣價為5 $/千ft3時,P10資源等級的井經(jīng)濟(jì),P50資源等級的井在資源稅率低于15%時經(jīng)濟(jì),P90資源等級的井不經(jīng)濟(jì);氣價為6$/千ft3 時,P10、P50資源等級的井都經(jīng)濟(jì),P90資源等級的井只在資源稅率低于12%時經(jīng)濟(jì)。2.6 Marcellus區(qū)帶經(jīng)濟(jì)性分析為了揭示整個 Marcellus頁巖氣區(qū)帶的經(jīng)濟(jì)性,根據(jù) EIA(2013年)公布的2011年2012年美國的頁巖氣價格的波動情況,以氣價為3.5 $/千ft3 和4.5$/千ft3 為代表,分析整個區(qū)帶 NPV 分布

16、并測算出NPV 的期望值,如圖7所示。當(dāng)氣價為3.5$/千ft3時,Marcellus頁巖氣資源的 NPV 的期望值為-0.37百萬$(SD=1.32),其中 P10資源等級的井都經(jīng)濟(jì),P50資源等級的井僅有40%經(jīng)濟(jì),P90資源等級的井只有24%經(jīng)濟(jì);當(dāng)氣價為4.5 $/千ft3 時,Marcellus頁巖氣資源的 NPV 的期望值為1.62百萬$(SD=2),P10和 P50資源等級的井都經(jīng)濟(jì),P90資源等級的井有82%經(jīng)濟(jì)。3 結(jié)論與建議3.1 頁巖氣資源的經(jīng)濟(jì)分析1)頁巖氣資源經(jīng)濟(jì)性分析不同于常規(guī)天然氣,不僅要通過凈現(xiàn)金流量法來計算是否具有經(jīng)濟(jì)效益,更重要的是需通過敏感性分析確定經(jīng)濟(jì)邊

17、界。其經(jīng)濟(jì)評價流程為:依據(jù)單井初始產(chǎn)量對頁巖氣井進(jìn)行分組;確定影響頁巖氣經(jīng)濟(jì)開發(fā)的主控因素;通過主控因素分析尋找經(jīng)濟(jì)邊界,建立主控因素經(jīng)濟(jì)評價圖版。2)影響頁巖氣資源經(jīng)濟(jì)價值的主控因素為氣價、單井初始產(chǎn)量和成本(包括開發(fā)成本和操作成本)。頁巖氣(單井初始產(chǎn)量)的資源等級是影響經(jīng)濟(jì)性的根本因素,初始產(chǎn)量是判斷頁巖氣井能否收回投資的關(guān)鍵因素,對其準(zhǔn)確預(yù)測顯得十分重要。3.2 Marcellus頁巖氣區(qū)帶經(jīng)濟(jì)評價結(jié)果1)通 過 Marcellus頁巖氣區(qū)帶中 11 家 公 司 的2011年2012年度頁巖氣井的開采數(shù)據(jù)統(tǒng)計,確定了Marcellus頁巖氣區(qū)帶的經(jīng)濟(jì)參數(shù)及取值范圍,建立了一套基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表。2)通過 Marcellus頁巖氣區(qū)帶經(jīng)濟(jì)敏感性分析,構(gòu)建了 Marcellus頁巖氣區(qū)帶在不同氣價、開發(fā)成本、操作成本和資源稅負(fù)下的經(jīng)濟(jì)評價模板,確立了各個不確定因素的經(jīng)濟(jì)邊界,指出在當(dāng)前開采條件下,當(dāng)氣價為5 $/千ft3 時,P50資源等級的井具有經(jīng)濟(jì)性的條件是資源稅率必須低于15%。3)通過 Marcellus頁巖氣區(qū)帶經(jīng)濟(jì)期望值預(yù)測,明確了目前 Marcellus頁巖氣區(qū)帶的頁巖氣井在不同氣價下 的 經(jīng) 濟(jì) 性,認(rèn) 為 當(dāng) 氣 價 為 3.5 $/千ft