基于成本重構的化學驅油項目效益后評價方法及應用

肖 武，邴紹獻，趙小軍，張明安，楊鵬鵬

（1.中國石化勝利油田分公司勘探開發研究院，山東東營 257015；2.西安外國語大學能源企業研究所，陜西西安 710128）

20世紀90年代以來，以大慶油田和勝利油田為代表的東部老油田通過持續攻關，實現了以聚合物驅和復合驅為主的化學驅油技術的工業化推廣應用，為高含水老油田進一步提高采收率發揮了重要的作用。其中，大慶油田在化學驅油方面重點發展了聚合物驅和三元復合驅技術，2019 年年產油規模超過1 000×104t。勝利油田先后發展了聚合物驅、二元復合驅和非均相復合驅技術，截至2019年底已覆蓋石油地質儲量5.3×108t，累積增油量超過3 000×104t，年產油量達到230×104t。

隨著化學驅油技術不斷創新，適應領域不斷拓展［1-5］，實施陣地逐步轉向高溫、高鹽、高黏、中低滲透油藏，聚合物、表面活性劑、PPG 等藥劑注入量持續增加，投入逐年增加，噸聚增油量下降，經濟效益逐漸變差，化學驅油項目的經濟性受到越來越多關注，尤其是在低油價條件下，化學驅油項目能否實現經濟有效推廣、對油田的成本影響如何［6-9］、不同技術優化方向等問題都面臨較大爭議，因此，需要開展化學驅油項目效益后評價方法研究［10-13］，客觀認識不同化學驅油項目的經濟性。而目前對化學驅油項目經濟效益的認識主要停留在單個項目編制可行性研究方案過程中開展的經濟評價上，只關注技術經濟條件下是否經濟可行；與此同時，不同時期實施的化學驅油項目受到經濟評價條件和成本參數取值標準差異的影響，不同化學驅油項目經濟效益評價的結果之間不具有可對比性，較難形成對化學驅油技術整體效益的認識。為此，筆者提出了基于成本重構的化學驅油項目效益后評價方法，選取部分已實施的化學驅油項目進行經濟效益評價，對比不同化學驅油項目實施后的成本狀況和經濟效益，研究化學驅油項目開發經濟運行規律及影響經濟效益的主要因素，為低油價下化學驅油項目規模化推廣及效益優化提供借鑒。

1 成本重構法的提出

不同時期投入的化學驅油項目，經濟效益難以直接進行對比，主要存在2個方面的問題：①項目實施的時間不同。由于物價因素的影響，造成按照當時的成本水平進行評價的結果不具有可比性。從“十五”初期到“十三五”末期，物價指數上漲了1.53倍，物價變化對成本的影響較大，因此不同時期投入的化學驅油項目經濟效益要進行有效的對比分析，合理消除物價因素的影響是關鍵問題之一。②不同項目效益后評價中成本的取值是影響經濟評價結果的重要因素。化學驅油項目的經濟效益評價通常是采取增量法，其中收入增量可根據實施后的增油量來確定，增油量的確定方法研究較多［14］，也較為成熟，但增量成本研究較少，大多是簡單地考慮藥劑成本的增加，未考慮實施化學驅油項目后的降液降水效果對成本的影響。要準確認識化學驅油項目的經濟效益，合理確定成本是亟待解決的關鍵問題。

針對以上問題，提出了在化學驅油項目效益后評價中采用成本重構的思路，通過成本和開發指標關系研究，按照評價時的實際成本水平，重新計算已實施化學驅油項目的歷史成本，包括項目成本、基礎水驅成本和增量成本，并依據化學驅油項目實施后的開井數、產液量、產油量等指標變化規律［15-18］，對未來成本進行預測，從而實現項目全周期成本的重構。成本重構法既消除了物價因素對效益分析的干擾，又同時實現了化學驅油項目成本、基礎水驅成本和增量成本的合理確定。

2 化學驅油項目開發規律

2.1 產液量變化規律

由于注入聚合物之后，驅替相黏度大幅度增加，滲流阻力增加，導致油層的產液能力下降。同時為了確保均衡驅替，初期一般都采取控制產液量生產，后期隨著含水率逐漸上升，為了持續保持增油效果再逐步提高單井日產液量。從無因次單井日產液量變化（圖1）可以看出，從注聚合物開始，單井日產液量呈持續下降態勢，最低下降到注聚合物前水驅的60%～80%；隨著注聚合物結束轉入后續水驅階段后，大部分單元日產液量逐步回升，直至恢復到注聚合物前水驅的日產液量。

圖1 勝利油田化學驅油項目無因次單井日產液量變化Fig.1 Changes in dimensionless single-well daily fluid production of chemical flooding projects in Shengli Oilfield

2.2 產油量變化規律

化學驅油項目依據產量變化特征可劃分為見效前期、見效高峰期和見效后期等3 個階段（圖2）。見效前期約為注聚合物開始后的20個月左右，在該階段后期單井日產油量出現明顯的上升趨勢；見效高峰期一般維持50～60 個月，該階段內單井日產油量大幅度上升，并且保持在高位運行，當單井日產油量接近見效前期水平時即進入見效后期，該階段單井日產油量維持在較低水平且遞減較快。見效高峰期增油量占化學驅油項目增油量的60%以上，是化學驅油項目增油的重要階段。

圖2 勝利油田化學驅油項目單井日產油量變化Fig.2 Changes in single-well daily oil production of chemical flooding projects in Shengli Oilfield

3 成本重構模型構建

化學驅油項目成本按照產量構成分為基礎水驅成本和增量成本。基礎水驅成本按照要素屬性可分為固定成本和可變成本，固定成本是指開發過程中變化相對較小的成本，主要包括生產工人工資、職工福利費、井下作業費、測井試井費、維護及修理費、其他直接費、廠礦管理費用等。可變成本是指隨產油量、產液量等開發指標變化而變動的成本部分，主要包括材料費、燃料費、動力費、驅油物注入費、稠油熱采費、輕烴回收費、油氣處理費、運輸費等。固定成本受開井數影響較大，在后期開采中變化較小；可變成本主要與產液量、產油量緊密相關。固定成本約占總成本的60%，可變成本約占總成本的40%。增量成本主要包括井網調整、注聚合物設施設備投資形成的折舊折耗、化學藥劑費、動力費、殺菌劑費、清水費、注聚合物設施的修理費、注聚合物效果測試費、井下措施作業費、其他開采費等。增量成本按照影響因素可分為與投資相關的折舊費用、財務費，與注入藥劑用量相關的藥劑費、與注聚合物井相關的維護、修理、作業費用，以及與增油量有關的油氣處理費、運輸費、動力等費用。統計結果表明，化學驅油項目增量成本主要是化學劑費用，約占總增量成本的65%，折舊折耗約占20%，其他增量成本約占15%。

3.1 基礎水驅成本模型

勝利油田已實施的化學驅油項目基礎水驅主要為高含水水驅油藏，影響該油藏成本的主要因素為產液量和開井數，當開井數不變時，則產液量是影響成本的主要因素，根據成本重構思路，按照評價起始年的成本水平，測算噸液可變成本和單井固定成本。單井固定成本可按照項目所在單元實際平均值取值，并保持不變。噸液可變成本需研究產液量變化與成本變化之間的關系，通過對勝利油田高含水水驅油藏分析發現，噸液可變成本與單井日產液量呈冪指數關系（圖3）。隨著單井日產液量的增加，噸液可變成本降低，總成本上升。

圖3 高含水水驅油藏噸液可變成本和單井日產液量的關系Fig.3 Relationship between variable cost per ton of fluid and single-well daily fluid production in water drive reservoirs with high water cuts

利用回歸方程得到噸液可變成本表達式為：

基礎水驅成本表達式為：

基礎水驅全周期平均噸油成本表達式為：

應用模型計算了勝利油田化學驅油項目基礎水驅成本隨單井日產液量和含水率變化狀況（圖4），研究結果表明：高含水后期，相同單井日產液量條件下，隨含水率上升，噸油成本急速上漲；相同含水率條件下，單井日產液量越高，噸油成本越低。

圖4 水驅油藏含水率和噸油成本的關系Fig.4 Relationship between water cuts and cost per ton of oil in water flooding reservoirs

3.2 增量成本模型

化學驅油項目增量成本包括直接增量和間接增量，直接增量主要為化學藥劑費、清水費等，可以按照實際用量和評價起始年單位價格進行成本重構，間接增量主要包括：①投資形成的分攤成本，即新增折耗，按照經濟可采儲量計提折耗的方法進行計算。②實施化學驅油項目后基礎水驅增量成本，參考基礎水驅成本計算模型，考慮實施化學驅油項目后對單井固定成本和噸液可變成本的影響來進行計算。通過對勝利油田已實施化學驅油項目成本變化跟蹤分析，基礎水驅增量成本主要與單元液量、含水率變化緊密相關，含水率越高，增量成本也越高。

直接增量成本表達式為：

新增折耗表達式為：

其中：

基礎水驅增量成本表達式為：

化學驅油項目成本等于基礎水驅成本和增量成本之和，其表達式為：

從（9）式可得化學驅油項目全周期平均噸油成本表達式為：

3.3 成本對比

應用成本重構法，分析了9 個勝利油田已實施化學驅油項目成本，并按照聚合物驅、二元復合驅和非均相復合驅進行了分類評價。

以GDNQ-KDZJ 項目為例，從年度看，化學驅油項目成本相對水驅先高后低（圖5），但評價期內噸油成本比水驅低，GDNQ-KDZJ 項目全周期水驅平均噸油成本為2 528 元/t，實施化學驅后全周期項目平均噸油成本為1 848元/t，下降26.9%。

圖5 GDNQ-KDZJ項目噸油成本的變化Fig.5 Changes in operating cost per ton of oil for GDNQ-KDZJ project

從噸油成本構成變化看，油藏實施化學驅后，噸油增量成本增加，但由于產油量大幅度提高，其他部分噸油成本大幅度下降（表1）。

表1 化學驅與基礎水驅成本構成對比Table1 Cost comparison between chemical flooding and water flooding 元/t

化學驅油項目全周期平均噸油成本與基礎水驅成本相比下降幅度為15%～30%（表2），聚合物驅、二元復合驅和非均相復合驅由于實施對象越來越復雜，噸聚增油量下降，但項目實施后均能較大幅度地降低噸油成本。

表2 不同化學驅油項目和基礎水驅成本的對比Table2 Cost comparison between different chemical flooding and water flooding projects

按照化學驅油項目實施前含水率的狀況，對比相同含水率條件下勝利油田整裝油藏水驅單元的噸油成本（圖6），研究結果表明，化學驅油項目噸油成本比相同含水率水驅單元下降了10%～20%，進一步驗證了化學驅油項目的降本作用。

圖6 化學驅和整裝油藏水驅單元的噸油成本對比Fig.6 Cost per ton comparison between chemical flooding and water flooding units in uncompartmentalized reservoirs

采用成本重構法分析化學驅油項目成本，去除了經濟因素和會計核算政策變化對成本的擾動，真實反映了化學驅油項目開發效果變化對成本的影響，有助于客觀認識化學驅油項目成本和基礎水驅成本變化規律，明晰化學驅油項目規模化推廣對油田噸油成本的影響。

4 化學驅油項目效益后評價

4.1 評價方法

應用現金流法分別評價基礎水驅、增量和項目效益指標，關鍵是確定現金流入和流出，現金流入按照實際的開發效果和給定的油價進行計算，現金流出應用成本重構的方法對不同時期實施的化學驅油項目按照評價起始年成本水平進行重構。先計算基礎水驅現金流入和流出，再計算增量現金流入和流出，最后形成化學驅油項目現金流入和流出，依據凈現金流計算財務內部收益率、財務凈現值和利潤主要經濟評價指標。

應用成本重構法計算基礎水驅、增量和項目凈現金流表達式分別為：

經濟指標計算式分別為：

調整化學驅油項目增油量，直到項目凈現值為0，計算項目盈利需要的最小累積增油量，則噸聚增油量經濟界限表達式為：

4.2 實例應用

選取勝利油田已實施的9個化學驅油項目開展效益評價，重點分析4個方面：①分析在低油價下化學驅油項目效益狀況如何，從而為制定化學驅項目進一步開發提供技術支持。②分析影響化學驅油項目效益的因素，為化學驅油項目優化提供指導。③油價波動對化學驅油項目效益的影響如何。④計算化學驅油項目噸聚增油量經濟界限，為聚合物注入量優化提供支持。成本重構法能較好地滿足以上要求，通過重置成本消除了不同時期投產項目的時間因素影響，充分反映化學驅不同驅油技術開發效果對經濟效益的影響，實現不同技術和不同項目之間的對比分析。

按照評價起始年成本水平進行成本重構，油價取50 美元/bbl，其他經濟參數按照國家有關規定，評價結果見表3。

表3 化學驅油項目效益評價Table3 Benefit evaluation results of chemical flooding projects

從評價結果看，按照目前的成本水平和經濟條件，9 個化學驅油項目中，僅有1 個財務內部收益率低于8%，化學驅油項目在低油價下依然能夠取得較好的經濟效益。

全周期開發經濟規律表明，化學驅油項目見效高峰期產油量高，占總產油量的60%左右；噸油成本低，噸油成本最大降幅超過50%；現金流量大，約占項目總凈現金流量的80%（圖7）。因此化學驅油項目實施過程中，應及時跟蹤驅油效果，可適當加大聚合物注入量，并做好優化，尤其是非均相復合驅，要做好藥劑用量和不同藥劑結構之間的優化，盡可能延長見效高峰期，提高開發效益［19-20］。

圖7 化學驅油項目噸油成本和現金流的變化Fig.7 Changes in cost per ton of oil and cash flow of chemical flooding projects

噸聚增油量既是影響化學驅油項目效益的重要指標，同時也是編制開發方案過程中能快速得到的指標，因此，通過對已實施化學驅油項目的跟蹤分析，應用基于成本重構的化學驅油項目效益后評價方法，將噸聚增油量與化學驅油項目的經濟效益進行轉換、對應，得到不同油價、不同藥劑價格下噸聚增油量的經濟界限圖版［21-22］（圖8），當油價為40美元/bbl時的化學驅油項目噸聚增油量經濟界限約為15 t/t，勝利油田滿足該條件的化學驅資源潛力較大，低油價下化學驅仍具有較大推廣前景。

圖8 不同油價、不同藥劑價格下噸聚增油量的經濟界限圖版Fig.8 Economic limit on oil increment per ton of polymer at different oil and reagent prices

4.3 油價波動對效益的影響

油價是影響化學驅油項目效益的重要因素，為了研究油價波動對化學驅油項目效益的影響，應用成本重構消除了其他經濟因素的影響，根據已實施化學驅項目的實際開發規律，建立了化學驅油項目效益評價的概念模型，假設3種油價波動模式，分別是油價從高點開始下降波動，穩定不變和油價從低點開始上升波動，為了具有更好的對比性，3 種模式的平均油價均為50 美元/bbl（圖9）。其評價結果3種模式的凈現值分別為15 485，14 278和12 203×104元。相對油價大幅度波動，經濟效益差異較小，其原因為化學驅油項目投入高峰期和產出高峰期不一致，平滑了油價對效益的影響。應用歷史實際油價對不同時期已實施項目進行效益后評價，評價結果同樣驗證了這一觀點。因此無論油價如何波動，保持化學驅油項目投入規模相對穩定，更有利于油田長遠發展。

圖9 3種模式的油價模型Fig.9 Oil price model in three fluctuation patterns

5 結論

應用成本重構法解決了化學驅油項目效益后評價中其他經濟因素的影響問題，客觀反映當前經濟條件下項目開發效果和開發規律對效益的影響，實現不同時期投產項目的效益對比，為認識化學驅油項目的成本和效益問題提供了新途徑。

化學驅油項目噸油成本變化規律呈先降后升的特點，比該項目基礎水驅噸油成本平均下降幅度為15%～30%，比相同含水率水驅單元噸油成本下降10%～20%，這一認識改變了化學驅油項目實施后推高油田噸油成本的傳統認識。勝利油田化學驅油項目的規模化推廣不僅減緩了高含水率水驅油藏噸油成本的上漲，同時在低油價下能取得較好的經濟效益。在油價為40 美元/bbl 時，化學驅油項目噸聚增油量經濟界限約為15 t/t，勝利油田能夠滿足該條件的化學驅資源潛力較大，低油價下化學驅仍具有較大推廣前景。

符號解釋

Ca——直接增量成本，元；

Cd——新增折耗，元；

Cg——單井固定成本，元/a；

Co——經營成本，元；

Cp——項目成本，元；

Cpo——項目全周期平均噸油成本，元；

Cpi——項目第i年成本，元；

CL——噸液可變成本，元/t；

Cw——基礎水驅成本，元；

Cwa——基礎水驅增量成本，元；

Cwi——第i年的基礎水驅成本，元；

Cwo——基礎水驅全周期平均噸油成本，元/t；

Cwp——項目基礎水驅成本，元；

CI——現金流入，元；

CIa——增量現金流入，元；

CIw——基礎水驅現金流入，元；

D——遞減率，小數；

EORP——化學驅油項目采收率，小數；

EORW——基礎水驅采收率，小數；

fw——含水率，小數；

i——年序，a；

ic——基準收益率，%；

I——新增投資，元；

IRR——內部收益率，%；

k,j——回歸系數，其值分別為789.01和-0.702；

L——單井日產液量，t/d；

n——藥劑數量，個；

nw——開井數，口；

N——地質儲量，t；

NP——新增經濟可采儲量，t；

NCFa——增量凈現金流，元；

NCFp——項目凈現金流，元；

NCFt——第t年的凈現金流，元；

NCFw——基礎水驅凈現金流，元；

NP——凈利潤，元；

NPV——財務凈現值，元；

Pi——藥劑價格，元/t；

Po——原油價格，元/t；

qmin——經濟極限月產油量，t/月；

qpt——月產油量，t/月；

Q——產油量，t；

Qmin——凈現值為0時的累積產油量，t；

Qpi——項目第i年產量，t；

Qwi——第i年的基礎水驅產油量，t；

t——評價期，a；

T——生產時間，a；

Tax——噸油稅費，元/t；

TD——生產天數，d；

V——聚合物用量，t；

Vi——藥劑用量，t；

Vmin——噸聚增油量經濟界限，t/t；

β——原油商品率，小數。