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效益优化在油田开发规划中的应用
作者: 恒泰艾普(北京)云技术有限公司 2018-10-19

目前,多数油田都面临着优质储量匮乏、产量压力大、各类投资规模越来越大、投资效益逐步变差的问题,急需通过探索一套快捷实用的方法模型确定老区的合理产量规模、新区有效的建产能力,进而明确油田合理的生产经营规模。本文阐述了结合储量、产能、产量、成本与投资建立包括盈亏平衡法、成本最低法、利润最大法和效益最大法的油气最佳产量配置综合优化模型的方法,该系列模型可以与油田单井效益评价成果结合,实现从单井到区块“自下而上”的油田产量效益规模分析,确定合理的生产经营规模,为油田年度开发规划和计划编制提供依据,同时为持续、有效、稳定发展提供指导。

1 优化模型的建立

石油企业经济产量规模的研究主要是确定如何使生产经营利润达到最大,或如何根据实际情况调整产量和投资规模,获得合理的生产经营规模和利润,在微观经济学中的决策理论中,研究产量、成本和利润关系的基本方法主要有盈亏分界点分析法,边际分析法和贡献分析法等,依据该思路和原理,本次共建立了4种优化模型。

1.1盈亏平衡模型

盈亏平衡模型是根据产量与成本、收益之间相互制约关系的综合分析,预测利润、成本,判断经营状况的一种数学模型。当项目的收益与成本相等时产品产量或生产能力利用率称为盈亏平衡点,即盈利与亏损的转折点。盈亏平衡点越低,说明项目的抗风险能力越强,盈利的可能性越大。

一般而言,企业收入=成本+利润,成本=固定成本+变动成本,企业收入=销售量×单价。变动成本一般是销量的线性函数,当企业收入等于成本时(利润为零),此时的销量即盈亏平衡点,线性盈亏平衡分析采用公式法和图解法。

1.1.1公式法

线性盈亏平衡分析采用公式法,盈亏平衡点(销售量)=固定成本/(单价-单位变动成本)。

1.1.2  图解法

在盈亏平衡图解模型(图1)中,销售收入与生产成本的关系表现为两线相交。对一个油田来说,第一个交点是初期产量上升阶段;第二个交点是油田产量进入递减阶段后,随着产油量下降,由盈到亏的第二个平衡点。

盈亏平衡分析图不仅可以找出盈亏平衡点,而且可以看出任何产量下的利润和损失情况,或在任何已知产量下看出项目的净收益或损失。

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1 盈亏平衡模型图

C(蓝色线)—生产成本;S(红色线)—销售收入;F(灰色线)—固定成本;S0—成本、收入;Q0—累计产量;E1—第1盈亏平衡点;E2—第2盈亏平衡点。

 

根据技术经济学原理,盈亏平衡模型的使用条件为:产品组合是单一的;生产量等于销售量;生产成本是生产量的函数;每一生产批量的固定成本不变,可变成本随产量相应变化;产品单价不随生产量变化而变化,所以销售收入是销售量的线性函数。

1.2利润最大模型

通过收入、成本的差值及产量,建立累计利润与累计产量之间的关系,可以求得利润最大规模产量。利润最大模型也可看作盈亏平衡模型的另一种展示方式,可直观展现利润的变化情况,求取最大利润点及对应的规模产量有两种方法。[3]

1.2.1公式法

论文2.jpg 

式中  P—油价;

qx—新井产量;

ql—老井(含措施)产量;

cx—新井产量单位运行成本;

cl —老井(含措施)产量单位运行成本;

∆N —新增可采储量;

c—固定成本;

Q最大能力—油田最大能力产量。

1.2.2 图解法

根据利润与产量关系函数确定利润最大的图解模型(图2)。

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2 利润最大模型图

Rmax利润最大点

1.3成本最低模型

根据成本理论,单位成本随生产规模的扩大表现为递减的函数。随产量的增加,单位平均成本一般趋于下降,即存在最低成本。如果在单位成本函数中对产量求值令其等于零,便可求出成本最低时的生产规模。

1.3.1公式法

实际操作中,按照老井单位变动成本或贡献值从大到小的顺序进行排序,根据产量、成本和投资关系建立的关系求取组合成本最低时的产量规模,具体模型如下:

    论文4.jpg 

式中  qi—油井产量;

Ci—老井(含措施)、新井产量单位运行成本;

 CF—固定成本;

 n—不同区块序号。

1.3.2图解法

根据成本与产量的关系函数确定成本最低产量的图解模型。单位成本随着生产规模的扩大而降低,但一旦超过某个临界点,单位成本会越来越大,即存在最低成本(图3)。

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3 成本最低模型图

Cmin—成本最低点

1.4效益最大模型

边际贡献是管理会计中一个经常使用的十分重要的概念,它是指销售收入减去变动成本后的余额,边际贡献是运用盈亏分析原理,进行产品生产决策的一个十分重要的指标。通常边际贡献又称为“边际利润”或“贡献毛益”等。

边际贡献越大越好,在订价决策中,必首先保证边际贡献不为负数,其次应考虑全部产品的边际贡献足以弥补固定成本,并仍有一定的积余。而在特殊订价中,边际贡献保持正数是接受与否的底线。

(1) 当提供的品种边际贡献刚好等于所发生的固定成本总额时,企业只能保本,即做到不盈不亏。

(2) 当提供的品种边际贡献小于所发生的固定成本总额时,企业就要发生亏损。

(3) 当提供的品种边际贡献大于所发生的固定成本总额时,企业将会盈利。

1.4.1公式法

效益最大模型与利润最大模型较为相似,但效益最大模型把成本分为变动成本和固定成本,在建模过程中,充分考虑不同的油品销售价格不同和单井贡献值的差异,建立如下模型:

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式中   R老井收益

Gwellii口井对油田的贡献值

固定成本费用;

i口油井产量;

油井的税后原油价格;

d0—商品率;

Cvii口油井的直接成本

 

固定成本费用包含油田公司级、采油厂级、作业区、中心站、自然站发生的所有分摊成本和费用。

计算给定油价下单井对应的销售收入扣除税金、变动成本后的贡献值,按贡献值由高到低排序,然后对单井产量、贡献值进行累加计算,当累计贡献值达到最大时,对应的累计产量、井数即为效益最大产量、井数。

1.4.2  图解法

在规划中把每口井作为一个评价单元,按照贡献值从大到小排序,计算累计贡献值与累计产量。随井数增多,贡献值增大,当单井贡献值小于0时,累计贡献值随之降低。最大贡献值对应的累计产量即为效益最大产量(图4)。

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4 效益最大模型图

Rmax—效益最大点

2 优化模型应用案例

以某油田经济产量规模优化为例,采用盈亏平衡法、利润最大法、成本最低法和效益最大法进行测算,同时,考虑价格波动,采用当前油价(2300/t)55美元/bbl60美元/ bbl65美元/ bbl70美元/ bbl分别进行了规模产量的优化测算。

2.1盈亏平衡模型

累计产量与收入、成本之间的关系见图5

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5 盈亏平衡模型分析图

 

从盈亏平衡分析可见,当年该油田盈亏平衡点有两个,产量在(162.5~195×104t之间为盈利区间,低于162.5×104t或高于195×104t则进入亏损区间。

2.2利润最大模型

采用利润最大模型分析时,累计产量与累计利润之间的关系见图6

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6 利润最大化模型分析图

利润最大模型结果可见,当年油田利润最大点为175.16×104t,在(135.88~195.38×104t之间为盈利区间,低于131.98×104t或者高于184.57×104t则进入亏损区间

2.3成本最低模型

成本最低模型中,累计产量与累计单位成本之间关系见图7。当年油田成本最低点为165.3×104t

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7 成本最低模型分析图

2.4效益最大模型

效益最大模型中,累计产量与累计贡献值之间的关系见图8。当年油田利润最大点为175.16×104t

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8油田利润最大化模型分析(累计产量)

2.5成果分析

综合以上各方法结果,根据不同合理产量规模区间分析,寻求各方法下的最优配产区间(139.01151.2×104t,结合利润零值点的产量规模作为规划目标,则取180×104t作为油田的规模产量(图9)。

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9 油田规模产量优化区间结果分析图

以上结果是在当年生产井的基础上进行的产量规模优化,产量规模优化区间为(166.02174.77×104t

3 结论

1)根据盈亏平衡模型、利润最大模型、成本最低模型、效益最大模型分别分析了某油田的产量规模,提出产量规模优化区间为(166.02174.77×104t

2)该成果实现了对单井效益分析成果的有效融合,围绕开发规划中关注的产量、成本、投资,建立了系统性的规模产量预测与优化模型,为低油价下经济规模产量优化提供理论支撑。

集团公司: 恒泰艾普

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