建模：风险分析

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1、 地质建模技术(9) 计算机学院 王家华 2008.9 1 目录 1. 绪论 2.地质统计学的原理 3.克里金估计和构造建模 4.沉积相空间分布建模和相控建模 5.地震资料的地质统计学反演 6.概率储量 7.地质建模和油藏数值模拟 8.粗化技术 9.风险分析和决策分析 10 “储层地质统计分析系统 GASOR” 11.结束语 2 9.风险分析和决策分析 9.1. 前言 9.2. 决策分析 9.3. 风险分析 9.4. 期权定价理论 9.5. 地质、油藏、经济的不确定性 9.6. 风险分析在油田开发中的应用 9.7. 结束语 3 9.1.前言 石油工业充满着风险与不确定性，公认是一个需要精确 评

2、估各种风险的领域。在对各种数据进行统计的基础 上，正确地评估风险已经给石油公司带来了竞争优势 。 石油投资风险分为五大类：地质风险，资源量估算风险 ，工程风险，投资环境风险，经济风险。工程因素包 括了, 开发方式的选择，钻井工程方案，采油工程设 计，地面建设工艺流程设计等等。经济因素如市场供 求关系，价格，利率，汇率变化等等。 4 决策分析、风险分析是具有特定含义的 方法，和技术。 它们有专门的模型，专门的软件，专门 的分析方法。 在美国有决策分析学会，风险分析学会 ，有相应的出版物。 5 决策分析、风险分析在石油工业上的应用得到飞速发 展。在过去的四十年里，有关决策分析、风险分析应 用的SP

3、E论文的数量几乎成指数增加。由于高投入、高 风险的特点，石油工业已经成为决策分析、风险分析 应用最普偏的行业。 6 现在它们的应用除了石油建设项目的经济评价外 ，已经扩展到油藏管理的各个方面。 例如，产出水管理，防垢，钻井泥浆选择，侧 钻，测井信息的评价，油田综合调整方案的选 定，提高采收率、减缓生产下降的计划的制定 ，成熟油田的评价, 补孔、改层、压裂和酸化 等增产措施, 老区完善井网,提高储量的动用 程度, 区块综合调整, 井网调整, 加密井的井 位,井别调整,产液结构调整(堵水,化堵,超细 水泥封堵, 补孔,注水结构调整)等等。在这里 特别需要指出的是，在油藏描述和油藏数值模 拟相互结合

4、的基础上，可以利用风险分析进行 油气产能的预报的工作。 7 9.2. 决策分析 把这个决策过程加以抽象就形成了决策树方法。决策 树是一种探索式决策过程的模型，是对决策的过程的 形象化。需要决策的事物是决策树的树干，树干上的 每一条树枝则代表每一个决策。那末到底该选择那一 条树枝呢？也就是要作何种决策呢？对于简单的决策 问题，可以通过定性分析的方法来做决定。但是如果 面对复杂情况，仅仅采用定性分析方法，势必会造成 决策失误从而影响投资的成败。这样，就需要对决策 过程进行量化。决策树方法就是专门针对这种问题的 的一种方法。决策树方法是确定和求解复杂情况决策 的有力方法。一旦明确了问题，决策树方法帮

5、助找到 一条优化方案的途径。 8 决策树分析 决策分析的一种方法 9 9.3. 风险分析 当前， 石油工业中的风险分析主要就是指蒙特卡罗模拟方法的应 用。 蒙特卡罗模拟方法主要专注于参数值的不确定性, 使用各种统计 分布来描述这些参数。例如，对于现金流动，可以依据几个关 键参数表示：通常为石油产量，石油价格，生产支出，特许开 发权和税收等。一些常用的概率分布可以描述参数的不确定性 ，比如正态分布，对数正态分布，三角形分布的，均匀分布的 。在一般情况下，假设变量之间都是相互独立的。这将大大简 化计算。例如， 对于净现值(NPV)，从每一个参数的概率分布 中任意抽取一个值，然而把它们代入求取净现值

6、的方程， 可以 得到净现值的一个可能的值。这项工作复成百上千遍，直到给 出净现值的一个频率分布曲线图。所以，蒙特卡罗模拟方法实 际上是标准的净现值法的一个推广。 10 9.4. 期权定价理论 期权作为一种衍生金融商品，70年代产生于西 方，在“布莱克斯克尔斯”期权定价模型建 立后开始得到日新月异的发展。 开发油田过程中存在着三种重要的期权：放弃 开发油田；推迟开发；追加投资扩大开发。之 所以会有这三种期权，是因为在油田开发过程 中可能会获得更多信息，比如市场变化，或钻 了一口额外的井获得了更多的地质信息。由于 额外信息的获得会使这三种期权本身具有价值 ，将这些价值考虑进去将增加项目的价值。 1

7、1 9.5. 地质、油藏、经济的不确定性 12 9.5.1. 为了体现不确定性，利用派生树，选用最关键的油藏属性 若有n个属性，每种具有3个状态，就有(3*n)个可能的情 况。地质不确定性！ Pore H. P. V. P . Volume 13 9.5.1 利用派生树，选用最关键的油藏属性 有n个属性，就有(3*n)个可能的情况。 地质不确定性！ 14 9.5.1 利用派生树，选用最关键的油藏属性 有n个属性，就有(3*n)个可能的情况。 地质不确定性！ 15 如下11种参数初步认为是Ekofisk油田产量预报 的不确定性参数。 气/油相对渗透率； 油/水相对渗透率； 平台寿命； 放空时间；

8、 生产规则； 气体注入能力； 油气处理能力； 最大允许产出水的含水量； 重新射孔/重新增产措施的效率； 注水扩大； 井斜。 9.5.2 这些模型进行多次数模，需要考虑油藏的不确定性， 16 9.5.3 需要考虑经济的不确定性 17 油价的不确定性 如基本油价为30美元/桶，对应的概率为0.50， 基本油价 + 30%=30X1.30=39美元；对应的概率为0.15 ， 基本油价 - 30%=30X0.70=21美元；对应的概率为0.15 ， 相应的概率密度曲线： 18 油价的不确定性 相应的累计分布函数： 19 9.6.风险分析在油田开发中的应用 油田评估阶段中有各种不确定性、需要作出高投资和

9、 重要的决策，这些都与风险密切相关。 过去，总是习惯于基于确定性的模拟模型来作出产能 预测。 然而, 用概率方法进行产能预测的风险分析，包 括如下几个步骤： 1）通过随机建模，可以获得多个可能的静态模型； 2）进行多次油藏数值模拟； 3）定量评价经济的不确定性。 这个过程是反复进行储层随机建模，和油藏数值模拟 ，把静态数据，动态数据，和经济数据有机地结合起 来了。 这个工作的目的，也是核心，是发展一种方法，一种 模型：用最小的计算量，评价各种经济的不确定性 这就是以下的5个步骤的根本目的。 20 这个过程的目的，也是核心， 是发展一种方法，一种模型： 用最小的计算量，评价各种地质的、油藏的、

10、和经济的不确定性。 这就是以下的6个技术关键。 21 技术关键 1. 需要处理地质不确定性，油藏不确定性（ 生产、操作、工程），经济不确定性。 1.为了简化，需要运用敏感性分析以减少不确 定性油藏属性的数目。 2.通过派生树，只选用那些最关键的油藏属性 ，来建立模型。 3.对这些模型进行数模之后，进行统计处理来 获得关于产能预测和净现值的风险曲线。 4.选择代表性的模型, 对经济不确定性的分析 。 5.为了减少模拟时间，需要并行计算。 22 9.6.1. 敏感性分析 P10 是根据地质参数的不确定性而定的。 图1 蜘蛛图 23 图3 24 对于Ekofisk地区，基于参量的筛选模拟 ，对于完整

11、的决策树的不确定性分析， 我们选择下面五个参量：水/油相对渗透 率，天然气处理能力，产出水的含水率 （water cut），注水扩展（waterflood expansion），和规律性（频率（ ontimes）。随着选择完风险参量和定 义过它们优势值和劣势值（P10/P90）的 水平，决策树就产生了。五个参量，每 个有三个水平产生总共243个完整的 Ekofisk地区的实现。 25 9.6.2.这些模型进行多次数模之后，进行统计处理来获得关于产能 预测和净现值的风险曲线 26 9.6.3 这些模型进行数模之后，进行统计处理来获得关于产能预测和净现值的 风险曲线 1) 在油价变化为零，支出变化

12、为零，变 化为零时的风险曲线（基础风险曲线） ； 2）油价增加30%，下降30%时的风险曲 线； 3）支出增加20%，下降20%时的风险曲 线； 4）利率增加15%，下降15%时的风险曲 线； 27 9.5.3 这些模型进行数模之后，进行统计处理来获得关于产能预测和 净现值的风险曲线 5）各条风险曲线对应P90,P50,P10的数值 的含义： NPV（净现值）的值大于P90的概率是 90%； NPV （净现值）的值大于P50的概率是 50%； NPV （净现值）的值大于P10的概率是 10%。 28 9.6.4. 选择代表性的模型, 对经济不确定性的分析 其中每一个点 表示一次数模 的结果。 Np: 油气产量； NPV: 净现值。 29 9.6.4. 选择代表性的模型, 对经济不确定性的分析 30 9.6.4. 选择代表性的模型, 对经济不确定性的分析 31 从以上分析可知： 在这过程中，需要处理： 地质不确定性； 油藏不确定性（工程、操作）； 经济不确定性。 32 9.6.5 并行计算 33 9.7. 结束语 1）我们的科研方向； 2）我们在决策分析、风险分析方面的研 究成果； 3）人才引进项目： “决策分析、风险分析在油藏管理中的 应用”（2004.7.5 7.11,西安石油大 学） 34