Моделирование поисково - разведочных работ на нефть и газ

Н.А. Крылов сформулировал  понятие о «направлении геологоразведочных работ на нефть и газ»[8, 10]. Оно представляет собой совокупность однотипных залежей (открытых и неоткрытых или предполагаемых), поиски и разведка которых проводятся по единой методике (и единым комплексом технических средств), которые сосредоточены в одном нефтегазоносном этаже и в пределах одной тектонической зоны, включающей один или несколько смежных структурных элементов. Понятие «направление геологоразведочных работ на нефть и газ» шире,  чем термин «перспективная зона» (play).

И, наконец, объектом самого низкого уровня прогноза является перспективная ловушка (Prospect) -  возможная залежь нефти и газа в каком-либо одном природном резервуаре стратиграфического разреза данной площади.

Перспективная зона является основной рабочей единицей геологической номенклатуры объектов прогноза в методах вероятностной оценки ресурсов. Выделение перспективной зоны осуществляется в результате анализа всех имеющихся геологических и геофизических материалов по изучаемой территории и состоит из следующих этапов:

1. расчленения перспективной для поисков нефти и газа части стратиграфического разреза на ряд литологических комплексов пород с выделением самостоятельных природных резервуаров; 
2. проведения тектонического районирования территории с нанесением границ структурных элементов II порядка (имеется в виду, что границы структур более высокого ранга уже определены);
3. нанесения контуров (если это возможно) структурных осложнений III порядка (на карте рассматриваемого природного резервуара), которые могут являться ловушками для нефти и газа; 
4. группирования в самостоятельную перспективную зону площадей, благоприятных для нефтегазонакопления, характеризуемых одинаковым типом коллекторов и ловушек, единым источником углеводородов и относящихся к общей структурной зоне и единому природному резервуару.

Таким образом, если в  пределах общей структурной зоны II порядка и единого природного резервуара имеются ловушки разных типов, их следует относить к разным  перспективным зонам. Для локальных структур, объединенных в пределах одной перспективной зоны, вероятность открытия залежей нефти и газа будет примерно равна. Для различных целей и большего удобства, большие по площади перспективные зоны могут подразделяться на несколько самостоятельных подзон  (subplay),   контуры которых могут соответствовать административным границам, береговым линиям, различным изобатам шельфа и т.п.

Если на изучаемой территории имеются перспективные ловушки (структуры), не входящие в какую-либо из выделенных перспективных зон, то каждую из них следует рассматривать в качестве самостоятельного объекта прогноза (условно приравненного к перспективной зоне).

Полную оценку ресурсов нефти и газа всей перспективной  части стратиграфического разреза получают путем суммирования результатов оценки каждой из перспективных зон, выделенных в пределах изучаемой территории.

 

2.2. Вероятностное представление  ресурсов нефти и газа

 

Прогнозная  оценка еще не открытых ресурсов нефти и газа по своей сути является вероятностной. Практически всегда имеется отличная от нуля вероятность отсутствия ресурсов нефти и газа для изучаемого объекта. Кроме того, мы прогнозируем ресурсы с какой-то ошибкой. Поэтому следует пытаться установить вероятный интервал изменения прогнозной оценки в рамках данного метода, учитывая неопределенность параметров и характеристик геологических объектов прогноза.

В настоящее время  за рубежом при использовании практически любого метода прогнозирования авторы стремятся представить прогнозную оценку ресурсов какого-либо геологического объекта в вероятностной форме, через функцию распределения. При этом каждая из входящих в расчетную схему переменных задается не только некоторым средним значением, но и функцией распределения с учетом данных о разбросе возможных ее (переменной) значений. При использовании объемно-генетического метода оценки ресурсов этот разброс в большинстве случаев оказывается весьма значительным. Для получения функции распределения ресурсов используется метод Монте-Карло. Коротко охарактеризуем этот метод.

Метод Монте-Карло часто применяется  при решении широкого круга задач,  допускающих существование процедуры случайного выбора. Наиболее наглядно специфику этого метода можно показать на примере  определения площади  фигуры сложной формы (пример предложен Б.Н. Еникеевым[12,7]).

Рассмотрим эту задачу подробнее. Выделим следующие этапы  ее решения.

1)Подготовка (инициализация). Поместим интегририруемую фигуру в прямоугольник большей площади (для повышения быстродействия следует  выбрать из всех таких прямоугольников прямоугольник, имеющий наименьшую площадь).

2)Розыгрыш события (координат точек внутри прямоугольника). Проведем с помощью двух  датчиков случайных чисел, имеющих равномерное распределение, процедуру розыгрыша координат точек, попадающих в этот прямоугольник. Разыграем координаты таких точек для разных i (i меняется от 1 до некоторого, достаточно большого N).

3) Классификация выборки и сбор статистики. Будем фиксировать попадание точки «в фигуру» или «в молоко». Пусть число точек, попавших в фигуру, равно N₁, а не попавших в нее - N₂ .

Рис.3. Фигура сложной  формы, площадь которой можно  определить методом Монте-Карло.

4) Получение результата и его интерпретация. Площадь сложной фигуры, находящейся в прямоугольнике, может быть найдена по соотношению

S₁/S₂ =N_l / (N _l + N₂),          (2.1)

где  S₁ и S₂ площади «сложной фигуры» и прямоугольника.

Из рассмотренного примера  легко просматривается сама суть метода Монте-Карло. По своим идеям  этот метод основан на использовании  технологий для генерирования конкретных реализаций с помощью датчиков случайных чисел. Например, используя датчики случайных чисел, отражающих распределения подсчетных параметров залежи нефти или газа, можно имитировать процедуру выбора случайных значений этих параметров и получения случайного значения ресурсов  залежи путем перемножения выбранных значений подсчетных параметров. Повторяя эту процедуру достаточно большое число раз, можно получить распределение ресурсов  изучаемой залежи.

Рис.4. Типы кривых распределения прогнозных оценок потенциальных  ресурсов нефти  и газа:

I - перспективная зона, уже открыты месторождения (геологический  риск равен нулю); 2 - перспективный  объект (риск равен 0,2); 3 - объект  с неуверенно оцениваемыми ресурсами  (ситуация "или-или"); 4 очень бедный  объект; 5 - малообоснованная оценка (с малой вероятностью оцениваются крупные ресурсы).

 

Перед описанием вероятностных  методов прогнозирования нефтегазоносности остановимся на используемых при этом основных понятиях вероятностной оценки. Как известно, в теории вероятности и статистике используется функция распределения F(х) = Р(Х < х). Здесь Р(Х < х) есть вероятность события, состоящего в том, что случайная величина Х принимает значения меньшие, чем х. При возрастании величины х эта функция возрастает от нуля до единицы.

При прогнозировании ресурсов используют другую функцию распределения  F(q), равную вероятности того, что ресурсы объекта Q не менее значения q. На рис.3 приведены примеры типичных кривых F(q),  каждая из которых отвечает различной степени точности оценки ресурсов. Например, по кривой 2 с вероятностью 0,75 ресурсы равны (не меньше) 10 млн. тонн, а с вероятностью 0,25 - 50 млн. тонн. Для кривой 5 вероятность продуктивности равна 0,2, то есть описываемый этой кривой нефтегазоносный район малоперспективен.

Если для изучаемого объекта нефтегазоносность не установлена, существует не равная нулю вероятность того, что ресурсы равны нулю, то есть F₀ = [1 – F (0)].= 0. Вероятность отсутствия нефтегазоносности называется коэффициентом риска или просто риском, а величина F(0)- коэффициентом успеха. Поскольку в настоящее время при проектировании и моделировании поисково-разведочных работ на нефть и газ широко используют различные риски: экономический, политический, экологический, социальный и др., введенный нами риск разумно называть геологическим. Для той же кривой 5 вероятность отсутствия нефтегазоносности или геологический риск F₀ = 0,8.

Величина F₀ не полностью отражает риски, возникающие при поисково-разведочных работах на том или ином поисковом объекте. В процессе этих работ возникают и другие риски, часть которых связана с геологическими особенностями изучаемого поискового объекта, а другая часть – с экономическими, социальными, политическими и пр. факторами. Поэтому мы на некоторое время отклонимся от основной темы, рассматриваемой в данной главе, и остановимся на вопросе о том, что такое риски, возникающие при проектировании поисково-разведочных работ, и как их можно оценить.

 

2.3. Риски инвестиционных проектов  в нефтегазовой промышленности

 

Проектные инвестиционные решения могут приниматься в  различных условиях (средах): а) определенности (детерминированности), б) риска (вероятностной определенности) и в) неопределенности. [1]. В первом случае известны  возможные исходы реализации решения. Во втором случае возможны разные исходы реализации решения с различными вероятностями. В третьем случае неизвестны возможные исходы и их вероятности.

Риск определяется как опасность, возможность убытка или ущерба. Следовательно, риск отражает возможность наступления какого-либо неблагоприятного события: потерь части ресурсов, недополучения доходов, появления дополнительных расходов по сравнению с вариантом, предусмотренным проектом и т.д.

Среда неопределенности соответствует такой ситуации, когда  известны только возможные исходы реализации проекта и неизвестны вероятности  этих исходов.

Все риски, которые могут  возникать при реализации того или  иного проекта, подразделяются на несколько видов: политический, социальный, экономический, экологический, юридический.

Политический риск представляет собой  угрозу извне, степень влияния оппозиции, отношение региональных органов  власти к политике правительства, к иностранным инвестициям, степень вмешательства государства в экономику, возможность национализации без полной компенсации, введение запретов на импорт и т.д.

Социальный риск характеризуется  уровнем безработицы, возможностью забастовок, выражением недоверия со стороны работников, администрации предприятия и т.д.

 

 

Иногда эти виды рисков объединяют и определяют социально-политический риск.

Для оценки социально-политического  и других видов риска часто  используется метод экспертных оценок

Экономический риск можно подразделить на несколько компонент. Производственный экономический риск связан с возможностью невыполнения предприятием своих обязательств по контракту с заказчиком. Финансовый экономический риск связан с возможностью невыполнения предприятием своих финансовых обязательств перед инвестором. Рыночный экономический риск вызывается колебаниями курсов валют и процентных ставок. Инвестиционный экономический риск связан с возможностью обесценивания инвестиционного портфеля, состоящего как из собственных, так и приобретенных ценных бумаг.  Коммерческий  экономический риск отражает ненадежность будущих доходов за счет уменьшения объемов продаж, роста цен на потребляемые ресурсы и прочих факторов.

Экологический риск связан с возможным неблагоприятным  влиянием результатов выполнения проектируемых работ на экологическую обстановку района работ и планеты в целом.

Юридический риск вызывается неблагоприятными для участников проекта изменениями в законодательстве (введение нового налога, повышение ставок по действующим налогам, отмена налоговых льгот и т.д.) [1].

По своим последствиям риск можно подразделить на риск прекращения  деятельности (например, вследствие банкротства, неплатежеспособности, бесперспективности дальнейших поисков полезных ископаемых и т.д.) и вариационный риск, обусловленный изменчивостью доходов, получаемых от ценных бумаг.

Нефтегазодобывающая промышленность характеризуется рядом специфических особенностей, отличающих ее от других отраслей материального производства. Наиболее существенными из них с точки зрения анализа эффективности инвестиционных проектов и оценки риска являются: большая зависимость показателей и критериев эффективности затрат от природных условий, от уровня использования разведанных и извлекаемых ресурсов углеводородов; динамический характер (изменчивость во времени) природных факторов; вероятностный характер большинства технико-экономических показателей разработки нефтяных и газовых месторождений; изменение воспроизводственной структуры капиталовложений в масштабе отрасли в сторону увеличения их доли, направляемой на компенсацию падения добычи на старых месторождениях; большая продолжительность реализации нефтяных и газовых проектов; высокая капиталоемкость  нефтегазодобычи, необходимость осуществления крупных начальных инвестиций, длительный период возмещения начального капитала и др.[1].

Инвестиционным проектам в нефтяной и газовой промышленности  присущи все виды рисков, рассмотренных ранее. Специфическими для нефтегазовой отрасли являются: риск отсутствия месторождения, риск «пропуска» месторождения, риск открытия нерентабельного месторождения, риск неточного  определения  объема извлекаемых запасов, динамики добычи углеводородов и т.д., риск, связанный с условиями рынка сбыта нефти, газа, нефтепродуктов.

Основные причины рисков, возникающих при реализации нефтегазовых проектов: распределение отдачи от проекта во времени; разброс значений каждой переменной, влияющей на величину критериев эффективности; значительные расходы, связанные со сбором дополнительной информации [1].

Таким образом, назначение анализа риска заключается в том, чтобы дать потенциальным партнерам необходимую информацию для принятия решений о целесообразности участия в проекте и предусмотреть меры по защите от возможных финансовых потерь.