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煤層氣開發(fā)經(jīng)濟(jì)模型
煤層氣開發(fā)經(jīng)濟(jì)模型作者: GW霍布斯等 【摘要】與常規(guī)天然氣井相比,同樣深度和產(chǎn)能的煤層氣井的投資和生產(chǎn)成本都高一些,當(dāng)天然氣銷售價(jià)偏低時(shí),導(dǎo)致煤層氣井投資回收額也較低。在經(jīng)濟(jì)蕭條時(shí),為了保護(hù)煤層氣開發(fā)工程項(xiàng)目,美國國會(huì)制定了非常規(guī)燃料第29號(hào)稅收優(yōu)惠法案,當(dāng)氣價(jià)堅(jiān)挺時(shí),煤層氣開發(fā)工程項(xiàng)目的投資回收額也較高。 阿拉巴馬州的黑勇士盆地迄今是世界上含煤盆地中煤層氣開發(fā)項(xiàng)目最多的盆 地。從1980年起,24個(gè)不同鉆井作業(yè)隊(duì)在該區(qū)域鉆探了3800多口井,投入成本總 計(jì)大約15億美元。其中絕大多數(shù)井是獲得美國國會(huì)頒布的特殊非常規(guī)燃料稅收優(yōu) 惠資格后于1989~1990年鉆探的,有關(guān)鉆井項(xiàng)目一直持續(xù)到1990年底。到1991年 10月,已有2714口井投入生產(chǎn)。盡管很多井還沒有排水,日產(chǎn)總量已達(dá)到0063 億m3,截止到1991年11月1日,累計(jì)產(chǎn)量達(dá)5247億m3。 當(dāng)全部煤層氣井經(jīng)完全排水生產(chǎn)后,1994年黑勇士盆地煤層氣的最高日產(chǎn)量 將達(dá)到0149億m3。 隨著對黑勇士盆地煤層氣資源開發(fā)工程項(xiàng)目的投資,這些有效資源已經(jīng)進(jìn)入 到民用消費(fèi)市場。下面假設(shè)有一個(gè)250口井的開發(fā)工程項(xiàng)目,開發(fā)初期的氣價(jià)采 用實(shí)際銷售氣價(jià),我們將對該工程項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。當(dāng)黑勇士盆地煤層氣著手 開發(fā)時(shí)的銷售氣價(jià)明顯低于預(yù)測氣價(jià)時(shí),即使采用最高產(chǎn)量進(jìn)行上述項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì) 分析也需要使用非常規(guī)燃料第29號(hào)稅收優(yōu)惠法案的扶持,以提供一個(gè)較可行的投 資回收方案。 1 有關(guān)的理論方法 首先,應(yīng)從在該盆地進(jìn)行煤層氣開發(fā)的一些大、小生產(chǎn)公司收集勘探開發(fā)投 資、生產(chǎn)成本方面的數(shù)據(jù),還要從阿拉巴馬州和參與該項(xiàng)研究的公司處收集那些 現(xiàn)有的歷史產(chǎn)量數(shù)據(jù)。 杉樹灣(The Cedar。茫铮觯)地區(qū)位于阿拉巴馬州托斯卡盧薩( Tuscaloosa)縣的東南部,我們選擇該區(qū)塊作為模擬研究區(qū)。從有一 年以上生產(chǎn)期的150多口煤層氣井、有18個(gè)月生產(chǎn)期的50多口及36個(gè)月生產(chǎn)期的2 5口煤層氣井的以往生產(chǎn)數(shù)據(jù)中,可以得到煤的平均開發(fā)生產(chǎn)率,利用這些數(shù)據(jù) 能夠得到煤層氣、抽出水的平均最高產(chǎn)率。 假設(shè)在1988年租用一塊35000英畝的土地上,按當(dāng)時(shí)的勘探程序建立一個(gè)勘 探開發(fā)投資模型。根據(jù)實(shí)際的歷史產(chǎn)量數(shù)據(jù)、假定的煤層總厚、單井控制地質(zhì)儲(chǔ) 量、期望生產(chǎn)率和理論上的生產(chǎn)遞減率及采收率,能夠得到煤層氣、抽出水的單 井期望產(chǎn)量。 對一個(gè)工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評價(jià)就是利用投資模型及氣、水產(chǎn)量和以往生產(chǎn)成本 進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算的過程。我們以1988年項(xiàng)目開始時(shí)的氣價(jià)期望值和實(shí)際氣價(jià) 以及現(xiàn)在的氣價(jià)期望值為基礎(chǔ)來確定氣價(jià)。 2 有關(guān)模擬的數(shù)據(jù)資料準(zhǔn)備 表1展示了模擬項(xiàng)目的投資成本和工期。該工程預(yù)定開工時(shí)間是1988年初, 完成時(shí)間是四年,中間分三個(gè)階段: 勘探階段(表1):時(shí)間二年,總投資64百萬美元,具體包括:地質(zhì)研究、 土地租賃、5口探井(每井深3500英尺)、7口取芯井即詳探、煤芯測試井。第二階 段是只有25口井的小規(guī)模試驗(yàn)生產(chǎn)階段,時(shí)間是12~18個(gè)月,總計(jì)投資大約920萬 美元,目的是對大范圍商業(yè)開發(fā)進(jìn)行評估。試驗(yàn)階段包括有限的生產(chǎn)裝置成本投 資,如集輸管線、減壓裝置和水處理設(shè)備。 隨著試采工程項(xiàng)目的成功,接著就要進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)開發(fā),在該區(qū)塊需要再 鉆開發(fā)井225口,并完成相應(yīng)的生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),投資金額754百萬 表1 煤層甲烷開發(fā)模擬項(xiàng)目及成本
第一階段: 勘探階段 1988 地質(zhì)研究 150000 租用土地費(fèi)(共35000英畝,85美元/英畝(土地租借費(fèi)75美元/英畝,土地占用 費(fèi)10美元/英畝)
2975000 探井 1個(gè)取芯和測試井 97500 10668m探井5口(265000美元/井) 1325000 測試項(xiàng)目 地質(zhì)測試(20000美元/井) 100000 抽水實(shí)驗(yàn)(50000美元/井) 250000 水處理(300×180桶/井,108000美元/井) 540000 技術(shù)裝備和管理費(fèi)(45000美元/井) 225000 意外事故費(fèi)(45000美元/井) 225000 小 計(jì) 5887500 1989 鉆進(jìn)和測試6口取芯井 鉆井(52000美元/井) 315000 巖芯實(shí)驗(yàn)室測試和小眼井測試 (35000美元/井) 215000 技術(shù)裝備和管理費(fèi) 30000 意外事故費(fèi) 30000 小 計(jì) 590000 第一階段總計(jì) 6477500 第二階段:
小規(guī)模試驗(yàn)生產(chǎn)階段 (25口井的開發(fā)項(xiàng)目--5口探井,20口開發(fā)井) 1989 20口開發(fā)井(鉆探、完井、裝備)(265000美元/井) 5300000 集輸系統(tǒng)(25×12000美元) 937500 供電系統(tǒng)(25×12000美元) 300000 起動(dòng)費(fèi)用(25口) 625000 壓縮(租用費(fèi),3000美元/井/年) 75000 水處理到河流 3英里長、直徑10英寸的管道 150000 容量50000桶的處理池 400000 監(jiān)測站 200000 小 計(jì) 7987500 一般管理和行政監(jiān)督費(fèi)(5%) 399375 意外事故費(fèi)用(10%) 798750 第二階段總計(jì) 9185625 第三階段: 開發(fā)階段 (另打225口開發(fā)井,共計(jì)250口井的開發(fā)項(xiàng)目) 1990~91 225口井的鉆探、完井和裝備(260000美元/井) 58500000 氣和水的集輸(37000美元/井) 8437500 供電、電耗(12000美元/井) 2700000 水處理(9800美元/井) 2205000 小 計(jì) 71842500 一般管理和行政監(jiān)督費(fèi)(5%) 3592125 第三階段總計(jì) 75434625 累計(jì)工程投資 91097750
美元,整個(gè)階段累計(jì)需投資91百萬美元,在我們的模型中,每口3500英尺(1066 8m)開發(fā)井的生產(chǎn)成本還要包括生產(chǎn)和水處理基礎(chǔ)設(shè)施費(fèi),總值為3193萬美 元。 租賃生產(chǎn)成本見表2。日常的監(jiān)控費(fèi)用、動(dòng)力費(fèi)和一般行政管理費(fèi)用比較固 定,每月按1000美元計(jì),另外還有氣井的維修費(fèi)用,該項(xiàng)費(fèi)用在開始生產(chǎn)時(shí)要高 一些,因?yàn)樵谶@期間需要排水,因而要考慮水處理費(fèi),同時(shí)需要定期對井泵進(jìn)行 檢修。
表2 租賃生產(chǎn)投資費(fèi)用
可變成本 壓縮(單位成本:53美元/km3) 月產(chǎn)量,km3 每井月投資成本,美元 170 900 水監(jiān)測和處理 (單位成本:005美元/桶) 生產(chǎn)年份 月產(chǎn)量,桶 每井月成本,美元 1 7800 390 2 3900 195 3 3510 176 4 3120 156 5 2730 137 井的維修(修理和替代) 生產(chǎn)年份 每井年成本,美元 每井月成本,美元 1 10000 2 6000 3~5 4000 6 2000 305(6年平均) 固定成本 每井月成本,美元 日生產(chǎn)費(fèi)(井泵、計(jì)量、計(jì)量審核) 300 電力費(fèi)用 400 管理費(fèi) 300
經(jīng)過最初的3~5年后,氣井維修費(fèi)用將明顯降低,這些變化的成本也包括氣 體壓縮成本(按53美元/km3計(jì)算)、水處理費(fèi)用(按015美元/桶計(jì)算) 。黑勇士盆地水處理費(fèi)用相對較低,因?yàn)楫a(chǎn)出水礦化度較低,固體沉淀處理后可 以流入當(dāng)?shù)氐暮恿髦。在頭三年的生產(chǎn)中,每口開發(fā)井的總模擬生產(chǎn)成本費(fèi)在29 000~33000美元/年之間。 21生產(chǎn)情況 模擬區(qū)塊內(nèi)的Black。茫颍澹澹、Mary Lee、Pratt和C obb煤層組中含有76m厚的低揮發(fā)煙煤,一般需要多層完井。 從深層的Black Creek煤組到淺層的Cobb煤組,單層煤平均 含氣量由849m3/t變化到1416m3/t。在我們的研究模型中,取 加權(quán)平均值1132m3/t,單井控制面積為80英畝。由此可計(jì)算得到單井控 制的煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量是0408億m3。 托斯卡盧薩(Tuscaloosa)縣東南部一些較好的生產(chǎn)井8~12個(gè) 月達(dá)到最高產(chǎn)氣量5098~8490m3/d,可持續(xù)高產(chǎn)6~12個(gè)月,然后產(chǎn) 量開始遞減。一些最好的井日產(chǎn)量達(dá)283萬m3,但這種井是相當(dāng)少見的。 在低滲透率煤層區(qū),一些產(chǎn)氣較差的井最高日產(chǎn)量低于1115m3。在我們 的模型中,假定生產(chǎn)井在生產(chǎn)十一個(gè)月內(nèi)達(dá)到平均最高日產(chǎn)量5660m3,持續(xù) 高產(chǎn)6個(gè)月后產(chǎn)量開始遞減。該地區(qū)煤層氣井的產(chǎn)水量相對較高。在投入生產(chǎn)第 一個(gè)月內(nèi),295口井的初期平均排水量是425桶/d。12個(gè)月后,平均日產(chǎn)水量下 降到211桶,48個(gè)月以后,單井日排水量小于100桶。 22 財(cái)務(wù)模擬的假設(shè) 我們的經(jīng)濟(jì)模擬著眼于經(jīng)濟(jì)收益,這里的經(jīng)濟(jì)收益是指在支付占總數(shù)額15% 的資源補(bǔ)償費(fèi)后的全部經(jīng)營所得,煤層氣總產(chǎn)量應(yīng)該減去進(jìn)行氣體加壓收縮而消 耗的份額,按6%計(jì)算。每年的煤層氣純產(chǎn)量再乘以工業(yè)銷售氣價(jià)就是年總產(chǎn)值。 總產(chǎn)值減去租借生產(chǎn)成本、無形的鉆井成本、阿拉巴馬州的資源開采稅以及 托斯卡盧薩縣的貨物稅就是凈收益,不包括經(jīng)營收入所得稅。可征稅收入的計(jì)算 是在凈收益減去礦藏儲(chǔ)量衰竭減稅率和依據(jù)單位產(chǎn)量法制定的工程投資折舊費(fèi)后 的收入。另外34%的公司稅率也包括在這部分純可征稅收入內(nèi)。 最后,假定適于第29條法案的全部稅收優(yōu)惠額也算在當(dāng)年的收益中。1980年 通過的這項(xiàng)優(yōu)惠法案是為了鼓勵(lì)非常規(guī)燃料的商業(yè)化開發(fā)而制定的,象瀝青砂、 頁巖和煤層氣。1990年的優(yōu)惠數(shù)額是3074美元/km3,優(yōu)惠額隨著通貨膨 脹率的浮動(dòng)作相應(yīng)調(diào)整,一直到2002年為止。 23 氣價(jià) 我們假定模擬工程項(xiàng)目于1988年開始建設(shè),黑勇士盆地煤層氣的銷售價(jià)格每 年按5%的幅度增加,在這個(gè)前提下,從1990的氣價(jià)--7420美元/km3開始, 我們對其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。糟糕的是,由于經(jīng)濟(jì)蕭條以及天然氣生產(chǎn)的供大于求, 天然氣的銷售價(jià)格從1990年至今一直呈下降趨勢。以實(shí)際的平均銷售價(jià)格為基準(zhǔn) 進(jìn)行二次經(jīng)濟(jì)分析,并與上述假設(shè)價(jià)格的情況相比較研究,以展示低于最初預(yù)測 氣價(jià)的實(shí)際銷售氣價(jià)對模型預(yù)測所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)影響。 表3列出了在模擬現(xiàn)金流量和經(jīng)濟(jì)分析中用到的一些經(jīng)濟(jì)參數(shù)。 3 經(jīng)濟(jì)模擬結(jié)果的分析 在我們假想的開發(fā)工程項(xiàng)目中,按預(yù)想的情況每口煤層氣開發(fā)井應(yīng)該生產(chǎn)25 36Mm3氣,占單井控制面積內(nèi)地質(zhì)儲(chǔ)量的62%(或采收率62%),生產(chǎn)壽命超 過30年。表4列出了每口井的產(chǎn)量和儲(chǔ)量。在這個(gè)250口井開發(fā)項(xiàng)目中,預(yù)計(jì)在項(xiàng) 目開發(fā)期的第六年達(dá)到最高產(chǎn)量,即133Mm3/d。
表3 黑勇士盆地開發(fā)的有關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
經(jīng)營利率 100% 凈收益率 085 燃料消耗 6%(總產(chǎn)量) 氣價(jià) 美元/km3 美元/km3 年份 預(yù)測價(jià) 實(shí)際價(jià) 1990 7415 7415 1991 7804 5297 1992 7874 4732 年增長率按5%計(jì),最高價(jià)是12359美元/km3 開采稅率,% 4 礦區(qū)枯竭減稅和折舊率,% 34(單位生產(chǎn)法) 公司稅率,% 34 第29號(hào)法案稅優(yōu)惠數(shù)額(美元/km3) 1990 3072 1991 3178 1992 3319 年增長率是4%,直到2002年 凈現(xiàn)值貼現(xiàn)率,% 15
表4 煤層氣開發(fā)模擬項(xiàng)目的產(chǎn)量和儲(chǔ)量
黑勇士盆地煤層氣的多煤層完井 井 深,m 煤層厚度,m 平均含氣量,m3/t 煤密度,t/m3 單井控制面積,m2 單井控制地質(zhì)儲(chǔ)量,Mm3 采收率,% 平均最高日產(chǎn)量,km3 在經(jīng)濟(jì)壽命期內(nèi)的累計(jì)最高產(chǎn)量,Mm3 模擬采收率,% 10668 762 1133 146 3237496 4078M 65 566 2537 62(30年)
31 按原來預(yù)期氣價(jià)分析 我們假設(shè)模擬項(xiàng)目的大規(guī)模開發(fā)于1988年開始,預(yù)計(jì)氣價(jià)按每年5%的速度遞 增。在提高氣價(jià)的前提下,我們對這個(gè)假設(shè)的250口井開發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行的模擬經(jīng)濟(jì) 分析得到以下結(jié)果:繳納聯(lián)邦收入稅以前的未貼現(xiàn)收入是244百萬美元,與投入 資金882百萬美元相比,收入投資比是52∶1;內(nèi)部收益率(IRR)是211%, 按15%的貼現(xiàn)率計(jì)算凈現(xiàn)值198百萬美元。 如果沒有第29條稅收優(yōu)惠法案,稅后收入與投資比是34∶1;內(nèi)部收益率 (IRR)是173%,按15%的貼現(xiàn)率計(jì)算凈現(xiàn)值是6百萬美元;當(dāng)利用第29條法案獲 得稅收優(yōu)惠后,稅后收益是292百萬美元,收入投資比(P/I)是62∶1;內(nèi)部收 益率(IRR)上升到33%;按15%的貼現(xiàn)率計(jì)算凈現(xiàn)值是484百萬美元。 在這種情況下,既使沒有第29號(hào)稅收優(yōu)惠法案,這種低風(fēng)險(xiǎn)的開發(fā)項(xiàng)目投資 在稅后也能獲益。如果這種稅收優(yōu)惠政策全面實(shí)施,煤層氣的勘探開發(fā)投資項(xiàng)目 將具有非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 32 按實(shí)際氣價(jià)分析 然而,實(shí)際的天然氣銷售價(jià)格不是上升,而是從1990年起就一直下跌。如果 按1990年、1991年的實(shí)際氣價(jià)以及1992年的預(yù)測氣價(jià)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析,那么投資回 收將明顯低于原來預(yù)計(jì)的數(shù)額。稅前未貼現(xiàn)收入下降到822百萬美元,收入投 資比只有17∶1;內(nèi)部收益率(IRR)是71%,按15%的貼現(xiàn)率計(jì)算凈現(xiàn)值是虧損 244百萬美元。如果沒有第29號(hào)稅收優(yōu)惠法案,稅后收入投資比只有11∶1, 內(nèi)部收益率是58%;如果第29號(hào)稅收優(yōu)惠政策全面實(shí)施,內(nèi)部收益率(IRR)上升 到227%,未貼現(xiàn)的收入-投資比(P/I)是39∶1,按15%的貼現(xiàn)率計(jì)算凈現(xiàn)值 是192百萬美元。 很明顯,如果沒有第29號(hào)稅收優(yōu)惠法案,開發(fā)項(xiàng)目的投資情況將非常差。相 反,有了這項(xiàng)稅收優(yōu)惠政策,這些開發(fā)項(xiàng)目的投資因風(fēng)險(xiǎn)較小而變得可行。通過 對第29號(hào)稅收優(yōu)惠政策對開發(fā)模型經(jīng)濟(jì)的影響分析,明確地說明了實(shí)施這項(xiàng)優(yōu)惠 政策的必要性,有了它,開發(fā)項(xiàng)目就是可行的;否則,開發(fā)項(xiàng)目就不能進(jìn)行。 表5我們列出了不同的價(jià)格體系下,黑勇士盆
表5 煤層氣開發(fā)項(xiàng)目稅收經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
稅前 稅后 稅優(yōu)后 按1990年的預(yù)期價(jià)格計(jì)算 收益/投資 52 34 62 內(nèi)部收益率 211 173 330 15%貼現(xiàn)率凈現(xiàn)值(百萬美元) 198 60 484 按1990~92年實(shí)際氣價(jià)計(jì)算 收益/投資 17 11 39 內(nèi)部收益率 71 58 227 15%貼現(xiàn)率凈現(xiàn)值(百萬美元) (-244) (-231) (192) 地煤層氣模擬開發(fā)工程項(xiàng)目稅前和稅后的有關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 4 投資回收討論 在黑勇士盆地煤層氣勘探開發(fā)項(xiàng)目和位于托斯卡盧薩東南部的模型開發(fā)項(xiàng)目 中,單井平均最高產(chǎn)氣率是2813m3/d,假定氣價(jià)接近或超過7067美元/km 3,則該產(chǎn)量應(yīng)該能提供較好的稅前及稅后投資回收率,但不顯著。當(dāng)氣價(jià)堅(jiān)挺 時(shí),在第29號(hào)稅收優(yōu)惠政策保護(hù)下,投資回收較好的煤層氣開發(fā)項(xiàng)目成為優(yōu)越的 投資項(xiàng)目。按1990年的預(yù)測氣價(jià),模擬開發(fā)項(xiàng)目顯示:第29號(hào)稅收優(yōu)惠法案幾乎 使稅后收入翻一番,稅后現(xiàn)金流量從161百萬美元上升到293百萬美元。正是這項(xiàng) 優(yōu)惠政策的作用,使1989~1990年黑勇士盆地的煤層氣開發(fā)得到了突飛猛進(jìn) 的發(fā)展。 隨著第29號(hào)稅收優(yōu)惠政策的落實(shí),預(yù)計(jì)煤層氣開發(fā)項(xiàng)目的內(nèi)部收益率達(dá)33% ,收入投資比達(dá)62∶1,這有力地推動(dòng)了該盆地鉆探項(xiàng)目的進(jìn)行。已經(jīng)投 產(chǎn)的3800口開發(fā)井最終能提供的民用煤層氣產(chǎn)量達(dá)1486Mm3/d。 就目前的天然氣銷售市場來說,如果沒有第29號(hào)稅收優(yōu)惠法案的保護(hù)政策, 當(dāng)氣價(jià)較低時(shí),包括我們的模擬項(xiàng)目在內(nèi)的所有煤層氣開發(fā)工程的投資回收額與 常規(guī)石油開發(fā)投資項(xiàng)目相比將是很低的,因?yàn)榕c同樣深度和產(chǎn)能的常規(guī)天然氣井 相比,煤層氣開發(fā)井的投資和生產(chǎn)成本較高。 就現(xiàn)行氣價(jià)進(jìn)行核算,第29號(hào)稅收優(yōu)惠政策實(shí)施后模擬項(xiàng)目的累計(jì)凈現(xiàn)金流 量將提高24倍。這就使煤層氣開發(fā)項(xiàng)目從根本上免于受經(jīng)濟(jì)蕭條的影響,如果 1988~1990年期間剛剛起步的煤層氣開發(fā)項(xiàng)目在達(dá)到高產(chǎn)時(shí)恰好碰上氣價(jià)陷入低 谷,那么這些項(xiàng)目的生產(chǎn)將變得舉步艱難。 無可置疑的是,依據(jù)現(xiàn)有的資料將能夠證明,在托斯卡盧薩縣東南部模擬開 發(fā)區(qū)中我們所選用的典型鉆孔好于黑勇士盆地鉆孔的平均水平。 雖然在美國,煤層氣目前是一種已證實(shí)能源,并已打了6000多口煤層氣井。 但在氣價(jià)持續(xù)下跌的情況下,由于第29號(hào)稅收優(yōu)惠法案到1992年就該中止,如果 不再延續(xù)的話,那么就不可能再有新的大規(guī)模煤層氣開發(fā)項(xiàng)目。
(《Petroleum Engineer International》,July 1992 穆獻(xiàn)中 梁曉梅譯,徐會(huì)軍校)
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