化石能源勘探開發(fā)經(jīng)濟評價的文獻計量及可視化分析

彭斐，羅東坤*，尹成芳，祁彬彬

1 中國石油大學(北京)經(jīng)濟管理學院，北京 102249 2 中國石油大學(北京)圖書館，北京 102249 3 中國石油大學(北京)地球物理學院，北京 102249*通信作者, ldkun@vip.sina.com

0 前言

2014年11月國務院辦公廳下發(fā)了關于《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014—2020年)》的通知，“增強能源自主保障能力”是主要任務之一，其中“穩(wěn)步提高國內石油產(chǎn)量”和“大力發(fā)展天然氣”是立足國內，加強能源供應力建設，不斷提高自主控制能源對外依存度的兩個途徑[1]。如何做好穩(wěn)定東部老油田產(chǎn)量，實現(xiàn)西部增儲上產(chǎn)，加快海洋石油開放，支持低品位資源開發(fā)，同時加快常規(guī)天然氣勘探開發(fā)，重點突破頁巖氣和煤層氣開發(fā)是技術要點，積極發(fā)展能源替代，是石油企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。為此，在油田不同發(fā)展階段，急需科學分配勘探和開發(fā)投資配置，使油田保持合理的儲采比，從而獲得最佳綜合經(jīng)濟效益。但現(xiàn)實是，在石油工業(yè)發(fā)展過程中，石油企業(yè)往往處理不好長期效益與短期效益的關系，投資往往以產(chǎn)量為目標，只追求短期效益，不能根據(jù)長期效益最大化原則分配投資，造成勘探投入長期不足、后備儲量跟不上、儲采比嚴重失衡等問題。經(jīng)濟評價作為規(guī)避投資風險，實現(xiàn)科學決策，提高經(jīng)濟效益的關鍵環(huán)節(jié)，引起了投資者和管理者的高度重視[2]。本文試圖從文獻計量角度，分析化石能源(包括石油、天然氣、煤層氣、頁巖氣、頁巖油、致密油、致密氣等)勘探開發(fā)經(jīng)濟評價研究現(xiàn)狀，以期對該研究領域指明發(fā)展方向。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

基于研究文獻的題錄信息，借助Matlab平臺，提取已發(fā)表論文的發(fā)文時間、來源期刊、作者、機構、關鍵詞信息，然后，利用全記錄法[3]，對機構、作者、關鍵詞進行共詞分析，通過統(tǒng)計分析條目兩兩共現(xiàn)的頻次(見圖1，X表示條目，可代表機構、作者或關鍵詞，P表示論文，其中條目間數(shù)字表示共現(xiàn)次數(shù))，建立機構、作者、關鍵詞共現(xiàn)矩陣，利用VOSviewer生成網(wǎng)絡聚類圖和密度圖[4]，進行多元統(tǒng)計和共現(xiàn)網(wǎng)絡分析。

圖1 條目共現(xiàn)網(wǎng)絡轉為全記錄網(wǎng)絡Fig. 1 Networks from item networks to full counting co-occurrence networks

1.2 數(shù)據(jù)來源

基于中國知網(wǎng)(CNKI)期刊庫，按照檢索式SU%=(‘石油’+‘天然氣’+‘油氣’+‘煤層氣’+‘煤成氣’+‘頁巖’+‘頁巖氣’+‘頁巖油’+‘非常規(guī)’+‘致密油’+‘致密氣’+‘致密砂巖’)*(‘勘探’+‘開發(fā)’)*(‘經(jīng)濟評價’+‘經(jīng)濟分析’+‘經(jīng)濟評估’)進行專業(yè)搜索，共搜索論文601篇，去除重復、廣告等訊息，最終獲得分析論文587篇，檢索日期2019年11月25日。

2 科學合作及其產(chǎn)出分析

2.1 發(fā)文時間

依據(jù)現(xiàn)CNKI期刊庫，記錄化石能源勘探開發(fā)經(jīng)濟評價最早的數(shù)字文獻始于1983年，比1939年玉門老君廟第一口鉆井出油時間遲了44年，這不僅與出版物的出版周期滯后性有關，同時與現(xiàn)代信息技術發(fā)展有很大關系[5]。理論上，化石能源的勘探開發(fā)投資，貫穿勘探開發(fā)總過程。對照國際原油歷史價格波動趨勢[6]，化石能源勘探開發(fā)經(jīng)濟評價的發(fā)文量與其基本保持一致(圖2)，2005年發(fā)文量達到頂峰期，比2008年油價高峰期提前了3年，2015年以來油價持續(xù)低迷，但研究者的熱情未減，其研究發(fā)文量反而更加穩(wěn)健。

2.2 發(fā)文期刊

由于本次研究時間域寬，期刊更名現(xiàn)象顯著，因此，分析發(fā)文期刊前，首先對更名、合并等期刊進行修正，將所有期刊修正到現(xiàn)名稱下，比如：華東石油學院學報、石油大學學報(自然科學版)均統(tǒng)一到中國石油大學學報(自然科學版)。根據(jù)統(tǒng)計，587篇論文發(fā)表在181種期刊上，平均每種期刊載文3.2篇，其中載文量大于10篇的期刊有17種，占所有期刊9.4%，共計載文量258篇，占總載文量44.0%，被SCI、EI、北大核心、CSCD或者CSTPCD收錄且載文量大于10篇的期刊10種，占所有期刊5.5%，共計載文量179篇，占總載文量30.5%，見表1。整體上，對于化石能源勘探開發(fā)經(jīng)濟評價的研究成果，主要發(fā)表在石油、天然氣工業(yè)類期刊。從發(fā)文量角度說明目前石油、天然氣工業(yè)類期刊對該研究領域的關注遠大于礦業(yè)工程類相關期刊。

從出版周期分布來看，出版周期為周刊的1種，載文量僅1篇，出版周期為旬刊的18種，載文量28篇，出版周期為半月刊的16種，載文量31篇，出版周期為月刊和雙月刊的均67種，載文量分別為245篇、259篇，出版周期為季刊的12種，載文量23篇。從總載文量來看，雙月刊和月刊種數(shù)相當，但雙月刊載文量最多，單種期刊載文量最高的出版周期為月刊，被SCI、EI、北大核心、CSCD或者CSTPCD收錄的期刊出版周期主要是雙月刊和月刊，圖3。

圖2 發(fā)文時間與發(fā)文量、國際原油價格分布Fig. 2 Distribution of publishing time, volume and international crude oil price

表1 發(fā)文量10篇及以上期刊統(tǒng)計表Table 1 Statistical table of source journals volume more than ten papers

圖3 期刊出版周期與發(fā)文量分布Fig. 3 Distribution of periodical publication cycle and volume

2.3 機構的論文產(chǎn)出與合作

本研究將中石油、中石化、中海油下屬的各油田、企業(yè)、研究院所等，分別歸屬為中國石油集團、中國石化集團、中國海油集團，將各高校二級院系等歸屬到校級機構，同時，將更名、歸并的機構均歸屬到現(xiàn)機構名下。合并后研究機構共110家，其中中國石油集團發(fā)文量最高219篇，中國石化集團次之145篇，中國海油集團發(fā)文量44篇，排名第4。研究高校53家，總發(fā)文量246篇，其中中國石油大學(北京)是高校發(fā)文最多的機構(57篇)，發(fā)文量超過10篇的高校，還有中國地質大學(北京)(25篇)、西南石油大學(21篇)、東北石油大學(17篇)、西安石油大學(14篇)、中國石油大學(華東)(12篇)、成都理工大學(11篇)、中國礦業(yè)大學(北京)(11篇)。依據(jù)機構論文產(chǎn)出，目前對該研究領域的投入，石油集團遠大于礦業(yè)集團，石油特色高校高于其他綜合性高校。機構發(fā)文量與機構數(shù)量的對應關系見圖4?？梢钥闯?，在機構層面上，高產(chǎn)機構主要集中在少數(shù)機構，大量機構的論文量都較少，這也反映了機構層面上科研產(chǎn)出的不平衡性，說明在化石能源勘探開發(fā)經(jīng)濟評價研究中，少數(shù)的機構產(chǎn)出了多數(shù)的科研成果。

圖4 機構發(fā)文量與機構數(shù)量分布Fig. 4 Distribution of the volume and number of institutions

從機構合作角度，110個機構中僅79個機構間有合作關系，其中兩個機構合作完成的論文119篇，3個機構合作完成的論文28篇，4個機構合作完成的論文2篇，其他均為單一機構。利用VOSviewer完整計數(shù)法，建立機構合作網(wǎng)絡，圖5，圖中節(jié)點的大小與機構發(fā)文量成正比，節(jié)點越大，對應機構的發(fā)文量也越多；連線表示機構之間的合作關系，線的寬度表示合作關系的強度，相同顏色表示同一機構合作群。同時，機構之間的距離越近，關系也越密切。通過網(wǎng)絡聚類，去掉單一孤立機構，將研究機構劃分為7大合作群。第1個合作群包括中國石油集團、中國石油大學(北京)、東北石油大學等20個機構；第2個合作群中有中國礦業(yè)大學(北京)、中煤科工集團、中聯(lián)公司等14個機構；第3個合作群中有中國石化集團、西南石油大學、成都理工大學等13個機構；第4個合作群中有中國地質大學(北京)、中國海油集團、北京大學等11個機構；第5個合作群中有西安石油大學、西北大學、延長石油集團等5個機構；第6個合作群中有中國人民大學、華中科技大學、河北地質大學3個機構；第7個合作群中有中國社會科學院和天津大學2個機構。從聚類合作群也可以看出，機構合作的緊密程度與研究領域和地域有很大關系，研究領域越相近，地域越近，合作的概率越高，合作緊密程度也越高。

圖5 機構合作網(wǎng)絡聚類Fig. 5 Clustering of cooperative network of institutions

2.4 作者的論文產(chǎn)出與合作

分析作者論文產(chǎn)出時，對于同一作者不同工作單位的產(chǎn)出均歸屬到該作者名下。根據(jù)統(tǒng)計，587篇論文來自1221位作者，其中僅發(fā)表1篇的作者1033位，發(fā)表2篇的123位，3篇的35位，4篇的15位，5篇的10位，7篇的2位(中國石化石油勘探開發(fā)研究院王秀芝、荊克堯)，9篇的1位(中國石油勘探開發(fā)研究院郭秋麟)，10篇的1位(中國石油遼河油田公司勘探開發(fā)經(jīng)濟評價中心劉斌)，中國石油大學(北京)羅東坤教授發(fā)文量最多，為19篇。由圖6作者發(fā)文量與作者數(shù)量關系圖，作者發(fā)文量也存在極度不平衡現(xiàn)象，即僅少數(shù)作者發(fā)文量較高，大多數(shù)作者的論文產(chǎn)出量處于較低水平，高產(chǎn)作者形成了化石能源勘探開發(fā)經(jīng)濟評價研究的主力。僅統(tǒng)計第一作者情況，共計485位一作，其中發(fā)文僅1篇的一作428位，2篇的一作37位，3篇的一作11位，4篇的一作5位，5篇的一作2位(中國石油勘探開發(fā)研究院郭秋麟和張永峰)，10篇的一作1位(中國石油遼河油田公司勘探開發(fā)經(jīng)濟評價中心劉斌)，羅東坤教授居首，以一作發(fā)表論文12篇。從作者發(fā)文量角度，大部分作者的研究不具持續(xù)性，只有極少數(shù)具有可持續(xù)性，而這部分人主要穩(wěn)定在高?；蚩蒲性核鶑氖聦谘芯款I域工作。

圖6 作者發(fā)文量與作者數(shù)量分布Fig. 6 Distribution of the volume and number of authors

作者的合作是科學研究的主要形式，分析作者的合作是分析研究團隊的基礎，也是形成合作網(wǎng)絡的基礎。587篇論文中，兩人合作完成的論文161篇，3人合作的論文103篇，4人合作的論文62篇，5人合作的論文55篇，6人合作的論文22篇，7人合作的論文3篇，8人合作的論文6篇，9人合作的論文2篇。利用VOSviewer完整計數(shù)法，建立具有合作關系的1087位作者的合作網(wǎng)絡，如圖7所示。圖中節(jié)點的大小與作者發(fā)文量成正比，節(jié)點越大，對應作者的發(fā)文量也越高；連線表示作者之間的合作關系，線的寬度表示合作關系的強度；相同顏色表示同一作者合作群。同時，作者之間的距離越近，關系也越密切。通過網(wǎng)絡聚類，去掉173篇獨著作者，將作者劃分為238個合作群體。社會關系視角下，第1個作者合作群是以中國石油大學(北京)羅東坤教授等人構建的師生合作模式，這也是傳統(tǒng)合作關系中，合作最頻繁的一種模式；第2、4、7個作者合作群是以中國石油勘探開發(fā)研究院郭秋麟、張永峰、胡素云、王青、王建君、黃旭楠等人構建的同一單位同事間合作模式，這是在科研院所中常見的合作模式；第3、6、9個作者合作群是以中國石化石油勘探開發(fā)研究院王秀芝、荊克堯、蔡利學等人構建的同一單位同事間合作模式；第5個作者合作群是以中國石油天然氣集團公司孔令峰等人構建的跨地區(qū)單位合作模式；第8個作者合作群是以中國石油西南油氣田天然氣經(jīng)濟研究所姚莉等人構建的同一單位同事間合作模式。其他作者群人數(shù)均在14人以下，合作規(guī)模均較小，尤其10人以下合作群有221個。從作者合作網(wǎng)絡來看，主要的合作網(wǎng)絡構成都是圍繞高產(chǎn)作者展開的，這說明了科學研究的傳承性，同時印證了科學研究同樣具備馬太效應。從產(chǎn)學研角度來看，目前高校與科研院中的高影響力研究者，未形成較強合作，這樣可能會導致高校理論研究無法解決實際問題，成果的應用力度不夠；其次對于石油公司，研究單位與生產(chǎn)單位交流不充分，可能存在重經(jīng)驗、輕理論，缺乏系統(tǒng)化、規(guī)范化政策支撐，導致定量分析不夠；整體來講，高影響力研究者合作網(wǎng)絡的缺失，也與投資思維相關，忽視了勘探開發(fā)投資活動可持續(xù)性發(fā)展過程。今后增強高影響力研究者之間的交流，促進先進思想在不同合作群流動，落實加強科技成果轉化，將科技成果轉化為第一生產(chǎn)力，從而更好的滿足國家重大區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略和經(jīng)濟社會發(fā)展需求[7]。

3 研究主題及前沿分析

圖7 作者合作網(wǎng)絡聚類Fig. 7 Clustering of cooperative network of authors

作者在撰寫論文過程中選定的關鍵詞，是對論文主題的高度概況，因此，對作者提供的關鍵詞進行分析，可以表征論文所涉及的核心主題，對關鍵詞進行共現(xiàn)分析，則可以從文獻層面探討當前科學研究前沿。為了更精確地獲取關鍵詞對研究主題的概況，需對關鍵詞進行預處理[8]。本文通過Matlab統(tǒng)計關鍵詞詞頻，然后人工比對，建立關鍵詞校對庫，將諸如蒙特卡洛、蒙特卡洛法、蒙特卡羅模擬、蒙特卡羅模型等術語合并為蒙特卡羅。為了更加直觀了解該領域的研究前沿，利用VOSviewer建立研究主題密度圖，如圖8所示。其中，標簽越大，說明對應主題所含論文越多，主題所在位置越接近紅色，說明對應主題的密度越大，也就表明該主題產(chǎn)出的論文越多，且周圍的主題種類越多、權重越大、與其他主題的距離也越近。反之，密度圖中，藍色表示主題密度低的區(qū)域，主題所在位置越接近藍色，表明該主題產(chǎn)出的論文越少、周圍主題種類越少、權重越小、與其他主題的距離也越遠。

圖8 研究主題密度圖Fig. 8 Item density visualization

VOSviewer中使用以下公式[9]，計算關鍵詞之間的關聯(lián)強度：

式中，cij為關鍵詞i和j共現(xiàn)次數(shù)，ci為關鍵詞i的總共現(xiàn)次數(shù)，表示為為網(wǎng)絡中總共現(xiàn)次數(shù)，表示為該分析要求網(wǎng)絡各點之間必須為可連接，即任何兩點之間至少存在一次共現(xiàn)，且兩者之間共現(xiàn)次數(shù)越高，關聯(lián)強度越大，主要測量指標為點關聯(lián)強度矩陣指標[10]。通過對關聯(lián)強度大于1的研究主題進行篩選，化石能源勘探開發(fā)經(jīng)濟評價的研究對象主要集中在煤層氣(頻次58，總關聯(lián)強度43)、頁巖氣(頻次20，總關聯(lián)強度10)、天然氣(頻次17，總關聯(lián)強度17)、石油(頻次16，總關聯(lián)強度30)、油氣(頻次11，總關聯(lián)強度11)、礦物燃料(頻次8，總關聯(lián)強度16)、油頁巖(頻次4，總關聯(lián)強度4)、非常規(guī)天然氣(頻次3，總關聯(lián)強度2)。通過頻次和總關聯(lián)強度，對煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)資源的經(jīng)濟評價關注度較高，但實際考慮較少，而對于致密氣(頻次4)、稠油(頻次3)、致密油(頻次3)、天然氣水合物(頻次2)，目前關聯(lián)強度相對較低，說明相關研究還有待于進一步深入。

研究的方法或者常用算法主要集中在實物期權(頻次27，總關聯(lián)強度27)、蒙特卡羅(頻次16，總關聯(lián)強度10)、凈現(xiàn)值法(頻次7，總關聯(lián)強度6)、二叉樹期權定價模型(頻次3，總關聯(lián)強度3)、灰色關聯(lián)(頻次2，總關聯(lián)強度2)、判斷矩陣(頻次2，總關聯(lián)強度16)，而模糊數(shù)學(頻次4)、決策樹(頻次3)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(頻次2)、遺傳算法(頻次2)關聯(lián)強度仍較低。蒙托卡羅方法主要用于探討油氣儲量的發(fā)現(xiàn)預測[11]，也常用于勘探開發(fā)投資結構優(yōu)化組合[12]。用于勘探開發(fā)投資優(yōu)化研究的還有遺傳算法，凈現(xiàn)值法雖然對資源的合理利用不利[13]，但建立在現(xiàn)代經(jīng)濟學的效用價值理論之上，是動態(tài)評價勘探開發(fā)投資決策經(jīng)濟評價的重要方法之一[14]，目前在煤層氣[15]等非常規(guī)資源勘探開發(fā)投資中均有應用。油氣勘探開發(fā)項目具有“一長三高”特點，即長周期、高風險、高不確定性、高回報[16]，實物期權是不確定性因素下風險投資決策的有效方法，用該方法將項目的各個階段分別考慮，每個階段結束后，根據(jù)項目進展情況決定是否繼續(xù)投資，可有效規(guī)避風險[17]。實際應用中，為了更好的滿足不同階段、不同項目、不同因素、不同難題，諸如油氣勘探中特有的不確定性、邊際油藏等評價難題[18]，要多角度、多方法、組合優(yōu)化多種模型，為勘探開發(fā)投資提高決策支持，進而提高勘探開發(fā)的整體效益。

研究的要素或指標主要有風險分析(頻次50，總關聯(lián)強度46，不包括勘探風險分析、地質風險分析、經(jīng)濟評價風險分析、投資風險分析)、經(jīng)濟效益(頻次23，總關聯(lián)強度15)、投資(頻次19，總關聯(lián)強度31)、儲量(頻次15，總關聯(lián)強度19，不包括油氣儲量、可采儲量、石油儲量、探明儲量、經(jīng)濟可采儲量、未動用儲量、剩余儲量、地質儲量、天然氣儲量、最低經(jīng)濟可采儲量、期望儲量等)、效益(頻次10，總關聯(lián)強度23)、利潤(頻次3，總關聯(lián)強度10)、成本分析(頻次5，總關聯(lián)強度2)、本位幣(頻次3，總關聯(lián)強度12)、通貨膨脹率(頻次2，總關聯(lián)強度4)、盈利率(頻次2，總關聯(lián)強度6)。無論哪種經(jīng)濟評價指標，化石能源勘探開發(fā)經(jīng)濟評價都不能僅考慮經(jīng)濟因素而忽略了地質因素，隨著技術的進步，尋求“投資—儲量—產(chǎn)量”的最優(yōu)組合，是實現(xiàn)油田可持續(xù)發(fā)展的重要保障。

4 結論

通過本文分析研究，得出以下結論：

(1)依據(jù)發(fā)文時間，化石能源勘探開發(fā)經(jīng)濟評價發(fā)文量與國際原油價格趨勢基本一致，可以說理論研究是國際原油市場的奠基石，但又獨立于國際原油市場。

(2)依據(jù)發(fā)文期刊統(tǒng)計，對于化石能源勘探開發(fā)經(jīng)濟評價的研究成果，目前主要發(fā)表在石油、天然氣工業(yè)類期刊，其中核心收錄的期刊出版周期主要是雙月刊和月刊。從發(fā)文量角度來看，目前石油、天然氣工業(yè)類期刊對該研究領域的關注遠大于礦業(yè)工程類相關期刊。

(3)從機構角度分析，機構合作的緊密程度與研究領域和地域有很大關系。研究領域越相近，地域越近，合作的概率越高，合作緊密程度也就越高。突破地域、領域界限，優(yōu)化資源配置，爭取更多跨界合作，平衡機構層面上的科研產(chǎn)出非均衡性，是今后機構合作的大方向。

(4)從作者角度，大部分作者的研究不具持續(xù)性，只有極少數(shù)穩(wěn)定在高?；蚩蒲性核鶑氖聦谘芯款I域的人員，其研究具有可持續(xù)性。從產(chǎn)學研角度，作者合作模式主要是師生合作模式、同一單位同事間合作模式，而對于高校與科研院中的高影響力研究者，卻未形成較強合作網(wǎng)絡，今后須制定有利政策、措施，增強高影響力研究者之間的交流，促進先進思想的流動，創(chuàng)造有利于科技成果轉化的環(huán)境，落實加強科技成果轉化，解決勘探開發(fā)經(jīng)濟評價中的難點、疑點、重點問題。

(5)從研究主題角度，對于煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)資源，其經(jīng)濟評價關注度較高，未來對非常規(guī)資源的勘探開發(fā)，要實現(xiàn)“雙加強”，既要加強資源評價工作，更要加強非常規(guī)資源的經(jīng)濟性評價工作，與國家《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014—2020年)》導向更加一致；研究方法根據(jù)不同階段、不同目的，常采用的方法有蒙托卡羅方法、遺傳算法、凈現(xiàn)值法、實物期權等，針對不同階段、不同項目、不同因素、不同難題，多角度、多方法、組合優(yōu)化多種模型是今后的發(fā)展方向；研究的要素或指標，依據(jù)不同研究方法和目的，包括風險分析、經(jīng)濟效益、儲量、利潤等。隨著人工智能技術的成熟，在資料、信息、情報等各方面大數(shù)據(jù)資料齊備前提下，未來有望建立更為完善、成熟的勘探開發(fā)經(jīng)濟評價體系。