基于蒙特卡羅模擬的海外油氣項目評價研究

李世群 張寶生 唐 旭

中國石油大學(xué)(北京)工商管理學(xué)院， 北京 102249

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基于蒙特卡羅模擬的海外油氣項目評價研究

李世群 張寶生 唐 旭

中國石油大學(xué)(北京)工商管理學(xué)院， 北京 102249

為了應(yīng)對中國海外油氣項目開發(fā)過程中的風(fēng)險和不確定性，特別是近年來國際油價變化幅度超出了大多數(shù)研究機構(gòu)和學(xué)者的預(yù)測范圍，有必要對海外油氣項目評價進行深入研究。從國際石油合同及經(jīng)濟評價指標出發(fā)，以影響海外油氣項目經(jīng)濟評價的主要參數(shù)為基礎(chǔ)，通過蒙特卡羅模擬的方法進行定量分析。研究結(jié)果證明，蒙特卡羅模擬的經(jīng)濟評價結(jié)果比確定性評價結(jié)果更準確和靈活；基于蒙特卡羅模擬的海外油氣項目經(jīng)濟評價的研究結(jié)果，有利于彌補一般油氣項目經(jīng)濟評價對風(fēng)險因素的考慮不足，特別在國際油價等變量發(fā)生大幅變化的情況下，能夠為海外油氣項目決策提供更全面的參考。

蒙特卡羅模擬；國際石油合同；經(jīng)濟評價；海外油氣項目；油價

0 前言

隨著中國大油田的產(chǎn)量遞減[1-2],供需矛盾使石油對外依存度持續(xù)增長[3-4]，加快了“走出去”的步伐。近年來中國海外油氣投資業(yè)務(wù)保持高速增長，油氣合作項目也在不斷增加。

海外油氣項目的開發(fā)往往具有一定的風(fēng)險和不確定性[5]。國際油價的波動幅度往往是影響國際項目技術(shù)經(jīng)濟評價的最重要因素之一，這對傳統(tǒng)確定值的經(jīng)濟評價結(jié)果帶來了很大挑戰(zhàn)，一定程度上影響了項目投資決策和經(jīng)營效益。另外海外油氣項目不僅要考慮自然環(huán)境、資源條件的差別，同時還要充分考慮資源國的政治和經(jīng)濟風(fēng)險，如蘇丹和阿富汗等一些非洲及中東不穩(wěn)定地區(qū)民族矛盾和戰(zhàn)爭沖突不斷；中亞的哈薩克斯坦當(dāng)?shù)刎泿诺拇蠓H值,自2015年7月以來美元兌堅戈匯率由 1∶180 變成 1∶300 等。海外油氣投資面臨的非常規(guī)資源國政治及經(jīng)濟波動必然給項目運行帶來高風(fēng)險，進而導(dǎo)致投資的不確定性增大，因此海外油氣項目開發(fā)通常伴隨著一定的風(fēng)險和不確定性。如何應(yīng)對海外油氣項目的風(fēng)險和不確定性，并體現(xiàn)在經(jīng)濟評價結(jié)果中就顯得十分重要[6]。

1 海外油氣項目合作模式

國際石油合同是指資源國政府同外國石油公司之間簽訂的共同開發(fā)本國油氣資源具有法律效力的國際合作協(xié)議[7]。目前最常見的四種國際石油合同[8]：

1)產(chǎn)品分成合同，最早出現(xiàn)在印度尼西亞，之后越來越多國家采用，目前在土庫曼斯坦、哈薩克斯坦北里海、蘇丹等地區(qū)比較常見，其主要特點是資源國擁有油氣所有權(quán)，外國石油公司承擔(dān)勘探、開發(fā)的風(fēng)險以及生產(chǎn)成本，最后就產(chǎn)量在兩者之間進行分成，即外國石油公司的投資回報和收入以成本油和利潤油分成的形式獲得，資源國政府的收入一般包括利潤油分成和所得稅，具體的成本油和利潤油的比例依據(jù)簽訂的合同條款而定[9]。

2)礦稅制合同，多為中亞哈薩克斯坦地區(qū)采用，由合同者繳納稅收以及礦費給資源國政府，合同者的收入主要來自原油和天然氣的銷售。

3)服務(wù)合同，對外國石油公司而言一般指風(fēng)險服務(wù)合同，主要由外國石油公司支付油田開發(fā)的所有資金，在將來采用服務(wù)費的方式進行償還。

4)回購合同，主要被伊朗采用，也是一種授予外國石油公司的有限獲利的風(fēng)險服務(wù)合同。

由于海外油氣項目合作模式的不同，以及在不同的國家、不同的區(qū)塊，油田和氣田、陸上與海上的開發(fā)都存在很大差別，因此海外油氣項目大多以國際石油合同作為經(jīng)濟評價基礎(chǔ)。一般采用動態(tài)分析指標進行經(jīng)濟評價，包括凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率和動態(tài)回收期[10-11]。

凈現(xiàn)值公式：

(1)

內(nèi)部收益率公式：

(2)

投資回收期公式：

(3)

在海外油氣項目合作過程中，由于不同國家和地區(qū)的政治和經(jīng)濟環(huán)境多變性，很多影響經(jīng)濟效益的因素變動往往超出傳統(tǒng)的經(jīng)濟評價范疇。例如國際油價波動，不同合同模式下由于資源國環(huán)境、政治因素造成的投資變動，自然資源和技術(shù)變化帶來的產(chǎn)量變動等，都存在一定的風(fēng)險和不確定性。因此，結(jié)合風(fēng)險因素的經(jīng)濟評價能更準確地預(yù)測項目經(jīng)濟效益和有效防范經(jīng)濟風(fēng)險。

2 蒙特卡羅模擬運用流程設(shè)計

蒙特卡羅模擬是通過實驗方法求解某種隨機概率或隨機變量的期望值。國內(nèi)最早應(yīng)用蒙特卡羅模擬對油氣勘探風(fēng)險評價的研究，是張寶生等人在2006年使用蒙特卡羅模擬對油氣儲量產(chǎn)量聯(lián)合風(fēng)險進行分析[12]，之后很多學(xué)者使用蒙特卡羅模擬對油氣藏開發(fā)[13]、鉆井評價[14]、天然氣開發(fā)[15]等進行經(jīng)濟評價風(fēng)險分析。但該類研究只局限于國內(nèi)油氣田應(yīng)用，而國際油氣勘探比國內(nèi)油田開發(fā)面臨更多挑戰(zhàn)，盡管風(fēng)險模擬[16-17]以及國際勘探開發(fā)風(fēng)險分析[18-20]的研究較多，但真正應(yīng)用蒙特卡羅模擬研究海外油氣勘探開發(fā)評價的則較少。

通常影響海外油氣項目經(jīng)濟效益的主要因素有國際油價、投資、產(chǎn)量和操作費，以及一些基本評價參數(shù)如基準折現(xiàn)率等。

國際油價的波動是石油公司投資成功與否的決定因素之一，國際油價跌宕起伏的特點決定了油氣勘探開發(fā)投資面臨的巨大價格風(fēng)險。近年來國際油價起伏跌宕，特別是自2014年7月以來布倫特原油價格持續(xù)走低，2015年初美國市場原油期貨價格跌破50美元/桶，國際油價的持續(xù)走低導(dǎo)致各大石油公司的投資回報顯著降低。對于國際石油勘探開發(fā)而言，降低投資風(fēng)險，必須要構(gòu)建科學(xué)合理的原油價格模型。2000～2015年(截止9月)布倫特原理價格走勢見圖1，2014年以來布倫特原油價格走勢見圖2。

圖1 2000～2015年(截止9月)布倫特原油價格走勢

圖2 2014年以來布倫特原油價格走勢

投資對于國際油氣田開發(fā)而言是敏感風(fēng)險因素。在海外油氣項目合作中，不同的國家，不同的地理位置和地質(zhì)構(gòu)造，導(dǎo)致油氣田開發(fā)的投資往往變動很大。通常石油行業(yè)資本性投資包括勘探投資、評價投資和開發(fā)投資?？碧酵顿Y主要指從事勘探活動的地震和探井等投資；開發(fā)投資是指為了油田和氣田開發(fā)而進行的開發(fā)井和地面工程建設(shè)以及開發(fā)后期支出等。海外油氣項目不同開發(fā)方案導(dǎo)致的投資變動都很大,因此投資是經(jīng)濟評價中較敏感的風(fēng)險因素。

產(chǎn)量對油田效益的影響也很大，油田的不同時期或者不同石油合作模式下，產(chǎn)量對效益的影響大不相同。如油田高峰期，產(chǎn)量越高越好，而老油田后期，產(chǎn)量越高則可能需要更多投資；另外，產(chǎn)品分成合同、服務(wù)合同、回購合同對產(chǎn)量都有不同的上限要求，因此產(chǎn)量的影響還得具體情況具體分析。

操作費一般是指原油或天然氣進入開發(fā)生產(chǎn)階段后的生產(chǎn)成本。操作費相比開發(fā)投資數(shù)額較小，對于收入來講，單桶操作費僅占單價小部分，因此其評價的敏感度不如國際油價、產(chǎn)量和投資高。

本文基于蒙特卡羅模擬，設(shè)計了其在中國海外油氣項目經(jīng)濟評價中的運用流程：

1)評價指標的選取。本文選取凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率和投資回收期作為評價指標，以時間價值為基礎(chǔ),對不同油田、不同合作模式下總的效益情況和每年的效益情況進行分析和評價。

2)進一步分析參數(shù)分布規(guī)律。結(jié)合風(fēng)險變量的范圍值確定參數(shù)采用何種分布進行描述。

3)海外油氣項目經(jīng)濟評價。結(jié)合蒙特卡羅模擬，對海外油氣項目的凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率和投資回收期進行模擬和分析。

3 案例分析

一般油氣項目經(jīng)濟評價中采用確定性方法，通過預(yù)測或者估算主要評價參數(shù)，測算出唯一的評價指標值，同時，對顯著影響評價指標且容易發(fā)生變化的因素進行單因素敏感性分析。這種方法不能全面分析項目經(jīng)濟效果的變化規(guī)律和詳細考察項目面臨的風(fēng)險及評價指標的可靠程度，難以滿足海外油氣項目投資決策需要。而蒙特卡羅模擬以概率統(tǒng)計理論為基礎(chǔ)，按照變量的分布隨機選取數(shù)字，模擬項目的投資過程，通過大量獨立的重復(fù)抽樣計算，得到多個模擬結(jié)果，并利用統(tǒng)計學(xué)原理計算出各評價指標的多種統(tǒng)計量，從而全面而客觀地評價海外油氣項目的經(jīng)濟性及面臨的風(fēng)險。

2013年，中國石油企業(yè)A與資源國B簽訂了就該國C油田開發(fā)的產(chǎn)品分成合同，合同期限25年，前三年為勘探期。

按照一般油氣項目經(jīng)濟評價的確定性方法，結(jié)合開發(fā)方案，合同期第4年達到年產(chǎn)200×104t規(guī)模、穩(wěn)產(chǎn)8年，采用基準收益率為12 %，分別計算出在不同國際油價下的凈現(xiàn)值和內(nèi)部收益率及投資回收期。

不同國際油價的一般經(jīng)濟評價結(jié)果見表1，當(dāng)國際油價長期70美元/桶時，凈現(xiàn)值為60×106美元，內(nèi)部收益率 14.98 %，投資回收期5.91 a，內(nèi)部收益率滿足石油行業(yè)收益率12 % 的要求，從財務(wù)分析角度顯示可行。

表1 不同國際油價的一般經(jīng)濟評價結(jié)果

國際油價/($·bbl-1)內(nèi)部收益率/(%)凈現(xiàn)值/106美元投資回收期/a509.98-318.016011.7814.56.967014.98605.918018.51035.0110026.51704.79

由于國際油價跌宕起伏、資源國政治動蕩、經(jīng)濟不穩(wěn)定，以及該國地下資源的勘探開發(fā)難易程度等因素，該項目運作存在多種風(fēng)險因素的不確定性，需從敏感性分析入手?；诿商乜_的項目敏感性分析見圖3，根據(jù)不同開發(fā)方案，項目投資有所變化，從500×106美元到900×106美元不等，項目內(nèi)部收益率亦在不同國際油價下顯著不同。從圖3可看出，該項目影響內(nèi)部收益率的因素由大到小依次為投資、國際油價、產(chǎn)量和操作費，即投資和國際油價在項目效益中最敏感。

依據(jù)最大概率原則，擬定產(chǎn)量基準方案，合同期第4年達到年產(chǎn)200×104t規(guī)模、穩(wěn)產(chǎn)8 a。產(chǎn)量預(yù)測曲線見圖4。

國際油價、投資和操作費均采用三角分布，結(jié)合方案分析得出，國際油價最小值50美元/桶，最大值100美元/桶，可能值為70美元/桶；項目投資最小值500×106美元，最大值900×106美元，可能值750×106美元；操作費相對穩(wěn)定，最小值6.1美元/桶，,最大值6.5美元/桶,可能值6.3美元/桶。利用蒙特卡羅模擬軟件進行模擬，模擬次數(shù)6 000 次，分別得出凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率和投資回收期的概率分布曲線，見圖5～7。

圖3 基于蒙特卡羅的項目敏感性分析

圖4 產(chǎn)量預(yù)測曲線

圖5是凈現(xiàn)值在(0～140)×106美元的頻率與概率的直方圖，模擬6 000次，顯示5 961次。模擬結(jié)果顯示凈現(xiàn)值小于60×106美元的概率是31.70 %，即凈現(xiàn)值為60×106美元時，圖5中左側(cè)面積占總面積31.70 %；凈現(xiàn)值小于0 的概率只有0.53 %。

圖5 凈現(xiàn)值的概率分布曲線

圖6是內(nèi)部收益率在12%～23%之間的頻率與概率的直方圖，模擬6 000次，顯示5 965次。模擬結(jié)果顯示內(nèi)部收益率<14.98% 的概率為12.83%，即內(nèi)部收益率超過14.98% 的概率為87.17%，說明該項目風(fēng)險相對較小。

圖7是投資回收期在4～7 a的頻率與概率的直方圖，模擬6 000次，顯示5 969次。模擬結(jié)果顯示投資回收期大于5.91 a的為19.72 %，即投資回收期在5.91 a的概率是80.28 %，從投資回收期而言該項目具有較好的前景。

圖6 內(nèi)部收益率的概率分布曲線

圖7 投資回收期的概率分布曲線

其他各項計算結(jié)果見表2。

表2 基于蒙特卡羅模擬的結(jié)果

名稱內(nèi)部收益率/(%)凈現(xiàn)值/106美元投資回收期/a平均值17.0172.525.84中間值16.9972.655.85最小值10.88-29.574.75最大值27.21168.307.68平均標準誤差-0.530.01

該項目的平均凈現(xiàn)值為72.52×106美元，高于長期70美元/桶國際油價下的財務(wù)凈現(xiàn)值60×106美元，在各種風(fēng)險最大的情況下，有可能出現(xiàn)最小凈現(xiàn)值為-29.57×106美元；內(nèi)部收益率為17.05 %，高于評價的14.98 %；平均投資回收期為5.84 a，少于稅后回收期5.91 a。總體來說，該海外油氣合作項目風(fēng)險較小。

對比表1和表2可知，基于蒙特卡羅模擬比一般經(jīng)濟評價確定性方法更科學(xué)，得出了基于概率分析和統(tǒng)計原理的評價指標，能夠準確和全面地反映海外油氣項目的經(jīng)濟效益及風(fēng)險，有利于進行科學(xué)的投資決策。

4 結(jié)論

本文結(jié)合中國石油企業(yè)的某海外項目實例，展示了基于蒙特卡羅模擬的海外油氣項目經(jīng)濟評價過程。一般的經(jīng)濟評價方法采用確定值分析，而基于蒙特卡羅模擬的海外油氣項目經(jīng)濟評價分析則充分考慮了各種風(fēng)險發(fā)生的可能性，特別是在國際油價等外在條件發(fā)生大幅變化的情況，蒙特卡羅模擬不需要逐個參數(shù)進行逐次調(diào)整，方法靈活，其經(jīng)濟評價結(jié)果能夠提供更全面的決策參考。

在海外油氣項目中使用蒙特卡羅模擬與經(jīng)濟評價相結(jié)合的方法，是一種切實可行的海外油氣項目科學(xué)決策方法，采用此方法有利于在海外油氣合作中選擇優(yōu)質(zhì)項目，做好海外油氣項目經(jīng)濟評價工作。

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2015-11-12

國家社會科學(xué)基金重大項目資助(13 & ZD 159)

李世群(1981-)，男(滿族)，吉林永吉人，博士研究生，主要從事能源經(jīng)濟和系統(tǒng)工程方面的研究。

10.3969/j.issn.1006-5539.2016.01.022