摘要：根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)研究成果，以利潤(包括補貼)為目標量優(yōu)化了煤層氣地面開發(fā)項目經(jīng)濟預(yù)測模型，并基于柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)所建立的估計模型，運用經(jīng)濟預(yù)測數(shù)據(jù)對煤層氣地面開發(fā)項目規(guī)模報酬進行了評價。研究發(fā)現(xiàn)：煤層氣地面開發(fā)項目中資本產(chǎn)出彈性與勞動產(chǎn)出彈性之和約等于1，即規(guī)模報酬不變。預(yù)測結(jié)果顯示，煤層氣地面開發(fā)項目中，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)模擴張的好處。但規(guī)模擴張并非是無止境的，結(jié)合經(jīng)濟預(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，有助于在實施項目中獲得規(guī)劃優(yōu)勢。該方法在煤層氣地面開發(fā)項目中已得到較好的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：煤層氣；地面開采；經(jīng)濟預(yù)測模型；柯布-道格拉斯函數(shù)；規(guī)模報酬
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)劃的推動和國家政策的鼓勵下，煤層氣地面開發(fā)解決了建立生產(chǎn)實驗示范區(qū)的初期困難，企業(yè)的注意力逐漸轉(zhuǎn)向?qū)γ簩託忾L遠發(fā)展的預(yù)期[1～3]。
目前，經(jīng)濟評價常用較成熟的現(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：①后續(xù)開發(fā)經(jīng)營期究竟多長要預(yù)測準確；②各項收入、支出在何時發(fā)生要預(yù)測準確；③各項收入、支出發(fā)生的金額要預(yù)測準確。而目前我國煤層氣地面開發(fā)項目周期較短，實際收入、支出的不可預(yù)知性大，會影響到方法預(yù)測結(jié)果的準確性?？紤]到在項目期內(nèi)，技術(shù)水平與要素價格變化不會過大，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模型，并充分評價規(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(包括補貼)為目標量優(yōu)化了煤層氣地面開發(fā)項目經(jīng)濟預(yù)測模型，并基于柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)所建立的估計模型，運用經(jīng)濟預(yù)測數(shù)據(jù)對煤層氣地面開發(fā)項目規(guī)模報酬進行了評價。
1 煤層氣地面開發(fā)項目經(jīng)濟預(yù)測模型
調(diào)研相關(guān)文獻資料，張遂安等建立了一套較為完整的煤層氣開發(fā)項目經(jīng)濟評價方法和預(yù)測模型，并分別從項目投資預(yù)測、采氣成本計算、產(chǎn)出預(yù)測和財務(wù)評價等4個方面對此經(jīng)濟評價方法和預(yù)測模型加以了說明[4]；楊永國等在研究煤層氣項目經(jīng)濟評價特點的基礎(chǔ)上，建立了煤層氣項目經(jīng)濟評價的遞階層次結(jié)構(gòu)指標體系[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)濟評價系統(tǒng)模型[6]；劉國偉等采用財務(wù)內(nèi)部收益率、財務(wù)凈現(xiàn)值、投資回收期、投資利潤率和投資利稅率5個經(jīng)濟指標評價煤層氣商業(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)工程的特點及中國煤層氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀，煤層氣地面開發(fā)項目經(jīng)濟評價因素包括固定資產(chǎn)投資、貸款利息及稅金、勞動力成本、生產(chǎn)費用、其他費用、銷售收入等(表1)，其中國家財政給予煤層氣生產(chǎn)企業(yè)銷售商品煤層氣每立方米補貼的0.2元，將考慮到銷售價格之中。
考慮到煤層氣地面開發(fā)項目實施過程中，按照開發(fā)進度分為不同的階段：開發(fā)試驗期、產(chǎn)能建設(shè)期、穩(wěn)定生產(chǎn)期、產(chǎn)量衰減期。因此，經(jīng)濟預(yù)測模型可以根據(jù)開發(fā)階段進行劃分。
在開發(fā)的每一階段，根據(jù)煤層氣地面開發(fā)項目經(jīng)濟評價因素可列出相同的綜合表達式(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+勞動力成本+生產(chǎn)費用+其他費用)
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為勞動力成本，萬元；Pex為生產(chǎn)費用，萬元；0th為其他費用，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(包括每立方米0.2元的國家財政補貼)，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)試驗井、生產(chǎn)井的平均設(shè)計深度，m；w1、w2、w3分別為參數(shù)井、生產(chǎn)試驗井、生產(chǎn)井的設(shè)計井?dāng)?shù)，口；c1、c2、c3分別為參數(shù)井、生產(chǎn)試驗井、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為單位收入勞動力成本，用小數(shù)表示；N為累計井?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、修理費等，fi分別為材料、動力、井下作業(yè)、氣處理費等；γ為平均產(chǎn)氣的其他費用，元/m3。
2 基于柯布-道格拉斯函數(shù)的規(guī)模報酬評價
2.1 柯布-道格拉斯函數(shù)簡介
經(jīng)驗估計中最常用的生產(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、資本和勞動力成本的數(shù)量。A、a、b分別是需要估計的參數(shù)。A為常數(shù)，以是資本的產(chǎn)出彈性，b是勞動的產(chǎn)出彈性。a+b=1，規(guī)模報酬不變；a+b＞1，規(guī)模報酬遞增；a+b＜1，規(guī)模遞減。
為了使用回歸分析估計參數(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)濟所依靠的主要因素有增加投資、增加勞動力以及技術(shù)革新等，在煤層氣地面開發(fā)項目中研究經(jīng)濟產(chǎn)值與這些因素的數(shù)量關(guān)系時，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)，可認為在項目實施期內(nèi)技術(shù)革新的作用不會非常大，即可以運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)項目規(guī)模報酬評價過程
根據(jù)煤層氣地面開發(fā)項目經(jīng)濟預(yù)測模型，首先確定表達式中可控參數(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，評價規(guī)模報酬。
3.1 經(jīng)濟預(yù)測參數(shù)范圍
結(jié)合我國煤層氣地面開發(fā)經(jīng)驗，以及煤層氣開發(fā)的特點，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。運用Comet3以及Eclipse軟件進行產(chǎn)氣量數(shù)值模擬得到S的時間序列為[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，并估計經(jīng)濟預(yù)測參數(shù)(表2)。
3.2 Q、K、L值確定
Q、K、L值與經(jīng)濟預(yù)測模型的聯(lián)系表達式為：
Q=Vit-Ta-Qth-Lco (14)
K=It+Pex (15)
L=Lco (16)
現(xiàn)將經(jīng)濟預(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評價年限定為16年(開發(fā)試驗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)模報酬不變。
4 應(yīng)用實例
某區(qū)塊煤層氣地面開發(fā)項目中，運用經(jīng)濟預(yù)測模型及規(guī)模報酬評價方法，得到了a+b最大時的各開發(fā)階段鉆井?dāng)?shù)(表3)，此時a+b的值為1.0009，為生產(chǎn)規(guī)模擴張的最優(yōu)方案。該項目已經(jīng)完成開發(fā)試驗期，進入產(chǎn)能建設(shè)期，正在逐步打井，實時經(jīng)濟評價表明與預(yù)測相符合。
5 結(jié)束語
所建經(jīng)濟預(yù)測模型能夠達到模型求解的需要，運用模型預(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)項目中資本產(chǎn)出彈性與勞動產(chǎn)出彈性之和約等于1，即規(guī)模報酬不變，對煤層氣地面開發(fā)項目的投資具有參考意義。同時，規(guī)模擴張并非是無止境的，結(jié)合經(jīng)濟預(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)方案以助于在實施項目中獲得規(guī)劃優(yōu)勢。該結(jié)論是基于微觀經(jīng)濟學(xué)而得出的，未加入市場供需等宏觀經(jīng)濟因素，因而仍有進一步研究的空間。
參考文獻
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(本文作者：秦學(xué)成1，2 段永剛1 王運海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))
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