油氣區(qū)塊優(yōu)選客觀權重確定方法

李婉棣 羅東坤，2

1中國石油大學（北京）工商管理學院

2重慶地質礦產研究院

油氣區(qū)塊優(yōu)選客觀權重確定方法

李婉棣1羅東坤1，2

1中國石油大學（北京）工商管理學院

2重慶地質礦產研究院

對于任何多指標綜合評價系統(tǒng)，各評價指標權重確定方法的不同會得出不同的權重，而不同的權重則會產生完全不同的優(yōu)選排序結果，進而影響投資決策。常用指標權重確定方法中主觀權重確定方法受主觀因素影響較大，可信度差，而客觀權重確定方法需要大量的原始數(shù)據(jù)，缺乏可操作性?；诿舾行苑治龅目陀^權重確定方法是一種定量描述模型輸入變量對輸出變量的重要性程度的方法，而權重是各輸入變量在輸出變量中所占的重要性程度的描述，從此角度來看，利用敏感性分析確定指標權重是合理的。以某頁巖氣區(qū)塊為例，研究了區(qū)塊優(yōu)選排序中客觀權重的確定方法。

油氣區(qū)塊；NPV；敏感性分析；權重；優(yōu)選排序

引言

油氣區(qū)塊綜合優(yōu)選排序具有變量繁多、結構復雜和不確定因素作用顯著等特點，復雜系統(tǒng)中的決策問題都有必要對描述目標的相對重要程度做出正確的估價，即確定權重。

油氣資源區(qū)塊優(yōu)選中權重的確定至關重要，它反映了各評價指標在優(yōu)選排序上的重要程度。權重確定是否合理，直接關系到區(qū)塊的排序結果，進而影響投資風險和效益，對最終的決策起著決定性的影響[1]。

本文試圖從凈現(xiàn)值（NPV）對參數(shù)的敏感性角度分析入手，以經(jīng)濟因素代替地質、工程等難以量化的指標，以經(jīng)濟因素的風險性為判斷標準，以某頁巖氣區(qū)塊為例研究油氣資源區(qū)塊優(yōu)選排序中的客觀權重，以期解決以往油氣區(qū)塊排序權重確定方法的主觀性和其他客觀權重確定方法需要大量數(shù)據(jù)支撐的弊端。

1 常用權重確定方法

1.1 主觀權重確定方法

目前廣泛采用的主觀權重確定方法主要有層次分析法（AHP）和專家評分法。

應用層次分析法確定權重所構造的判斷矩陣常用一組確定的數(shù)字表示指標間的相對重要程度[2-3]，由于實際情況往往比較復雜，專家對各指標的判斷也不一定全面、準確，使指標間的重要程度必然有很強的模糊性、不確定性和主觀性。

在運用專家評分法對評價指標進行打分以計算權重時，預測結果取決于專家對預測對象的主觀看法，受專家的學識、專業(yè)、評價尺度、生理狀態(tài)及興趣程度等主觀因素的制約[4]。

主觀權重表示的是評價指標之間的相對重要程度，其排序無法克服主觀因素的影響。確定方法雖簡單，但人為因素太強，過分依賴專家的意見。

1.2 客觀權重確定方法

在其他領域中熵值法和因素分析法常被用來計算客觀權重。

熵值法是根據(jù)各指標值的變異程度來確定權重的一種客觀賦權法[5-6]，此法避免了人為因素帶來的偏差，但由于忽略了指標本身的重要程度，有時確定的指標權數(shù)會與預期的結果相差甚遠。在確定客觀權重的操作過程中應用熵值法構造判斷矩陣復雜，各指標間缺乏橫向的比較，需要完整的樣本數(shù)據(jù)，在應用上受到較大限制[7-8]。

因素分析法是利用統(tǒng)計指數(shù)體系分析現(xiàn)象總變動中各個因素影響程度的一種統(tǒng)計分析方法，其應用建立在大量的數(shù)據(jù)處理基礎上。用該法確定客觀權重可能導致分析結論的不唯一性和相對數(shù)分析與絕對數(shù)分析結論的不一致性；另外，因素分析法易受因素有限性和各因素人為排序誤導性的影響。

客觀權重依據(jù)指標的實際值，通過數(shù)學計算得到，它反映指標數(shù)據(jù)之間的區(qū)分程度，如指標值之間差異大則賦權高，同樣的指標，只要指標值改變，權重自然也發(fā)生變化。常用的客觀賦權法完全依賴于樣本數(shù)據(jù)，過分依賴統(tǒng)計或數(shù)學的定量方法而忽視了評價指標的主觀定性分析。按統(tǒng)計規(guī)律來講，隨著樣本容量的增加，權重的變化應該越來越小，最終趨于一個穩(wěn)定的數(shù)值，但在實際評價過程中，尤其在油氣田區(qū)塊優(yōu)選排序時，不可能讓樣本數(shù)達到足夠大，因此在實際操作中需要運用已知的信息來最大限度地挖掘系統(tǒng)的規(guī)律，根據(jù)有限樣本求出近似值。以上客觀權重的計算結果僅僅考慮了單個指標的特征，對多個評價指標的相互聯(lián)系卻無法描述。

綜上所述，層次分析法和專家評分法受主觀因素影響較大，可信度差；而熵值法和因素分析法常用的客觀權重確定方法均需建立在大量原始數(shù)據(jù)的基礎上進行分析計算，在油氣區(qū)塊初選時，掌握的信息量較少，這種情況下該法缺乏可操作性。

2 基于敏感性分析的客觀權重確定方法

油氣區(qū)塊優(yōu)選排序中，各不確定因素具有不同的特點與量綱，對油氣區(qū)塊勘探開發(fā)有不同程度、不同性質的影響，將各因素直接進行重要程度排序或賦權缺乏可比性和操作依據(jù)，且比較結果的客觀性差，因此將各因素轉化為具有可比性的相同量綱的指標是客觀權重確定的首要步驟。

敏感性分析是從定量分析的角度研究有關因素發(fā)生某種變化對某一個或一組關鍵指標影響程度的一種不確定分析方法。其目的在于通過測定一個或多個不確定因素的變化所導致的決策評價指標的變化幅度，了解各種因素的變化對實現(xiàn)預期目標的影響程度，從而對外部條件發(fā)生不利變化時投資方案的承受能力做出判斷，指導決策。其實質是用逐一改變相關變量數(shù)值的方法來解釋關鍵指標受這些因素變動影響大小的規(guī)律。簡而言之，敏感性分析就是一種定量描述模型輸入變量對輸出變量的重要性程度的方法，而權重是各輸入變量在輸出變量中所占的重要性程度的描述，從此角度來看，利用敏感性分析確定指標權重是合理的。

敏感性分析是經(jīng)濟決策中常用的不確定性分析方法，一般可分為單因素敏感性分析和多因素敏感性分析兩種，常用方法為相對測定法和絕對測定法。本文運用單因素敏感性分析的相對測定法研究油田區(qū)塊優(yōu)選排序中客觀權重的確定方法。

單因素敏感性分析假定其他因素不變，分析某一不確定因素的變動對方案經(jīng)濟效果產生的影響。若某參數(shù)的小幅度變化導致經(jīng)濟效果指標較大的變化，則此參數(shù)為敏感性因素。油氣區(qū)塊經(jīng)濟評價結果對某種因素的敏感程度可以表示為該因素按一定比例變化時引起評價指標變動的幅度，即相對測定法，該因素的變化幅度通常選取在±20%。

具體操作步驟如下：

（1）為了能在區(qū)塊優(yōu)選初期數(shù)據(jù)有限的條件下計算客觀權重，選取擬參與排序區(qū)塊的同一油層或地質條件相似的代表性區(qū)塊，在技術可行性成立的先決假設下，根據(jù)其施工計劃及開發(fā)方案，得到在此基礎情景下各不確定因素的賦值，建立經(jīng)濟評價數(shù)學模型。

（2）根據(jù)優(yōu)選目標和參與排序區(qū)塊特點選取不確定因素，選取的經(jīng)濟因素應能在一定程度上反映地質、工程等因素的復雜程度。某經(jīng)濟因素在合理的變動范圍內對NPV造成的影響大，說明該因素所代表的內涵地質或施工因素應在優(yōu)選排序工作中賦以較大權重。

（3）基于不同技術經(jīng)濟條件，分析各不確定因素的可能變動范圍，確定變動步長，測定NPV對各因素的敏感程度，并繪制各因素的敏感性曲線圖以便觀察分析。

（4）運用統(tǒng)計軟件擬合上步所得不確定因素的變動曲線以得到其斜率或變化率。斜率或變化率高者敏感性強，說明在不確定因素變動較小的情況下會引起NPV較大的變化。風險性大的因素，應在區(qū)塊優(yōu)選排序中占據(jù)較大的權重；相反，斜率或變化率小，說明該因素的變化對NPV的影響不大，可在優(yōu)選排序中賦予較小的權重。

（5）經(jīng)過以上定性與定量相結合的分析，將得到的斜率或變化率進行化權處理，進而求得該典型區(qū)塊用于優(yōu)選排序的客觀權重，以供該地區(qū)相似區(qū)塊比選。

3 實例應用

在渝東南地區(qū)某一具有代表性的中小型頁巖氣區(qū)塊產能建設項目中，根據(jù)項目目標及排序要求，選取的經(jīng)濟指標有頁巖氣售價、儲量規(guī)模、鉆井工程投資、地面工程投資和經(jīng)營成本，據(jù)此建立了經(jīng)濟評價模型，經(jīng)測算，凈現(xiàn)值為3 843.78萬元。

在選取的經(jīng)濟指標中，油氣價格不僅包含國際油價，還反映了匯率的變動，以其在敏感性分析中一定范圍內的變動對NPV的影響程度來部分地反映經(jīng)濟環(huán)境的風險；以敏感性分析中的儲量規(guī)模來反映被選區(qū)塊的基本地質條件；分別以敏感性分析中鉆井工程投資和地面工程投資反映鉆井工程和地面工程建設施工階段各環(huán)節(jié)工程、技術復雜程度及施工條件和施工環(huán)境的風險（當某項因素變動比例較小而引起NPV較大變動時，說明與該投資因素相對應的工程因素的風險性較大，應在排序優(yōu)選階段賦予較大權重）；以敏感性分析中經(jīng)營成本變動對NPV的影響反映區(qū)塊投入生產后作業(yè)成本的風險。另外，因不同地質條件、地理位置及各項目的目標需求不同，選取指標分析時應結合實際情況選擇不同經(jīng)濟因素來反映不同地質和工程因素。

經(jīng)單因素相對敏感性分析，得到各主要指標變化幅度在±20%可能變動范圍內、5%為步長下的敏感性分析折線圖，如圖1所示。

圖1 單因素敏感性分析折線

根據(jù)敏感性分析中得到的數(shù)據(jù)并做回歸分析，擬合曲線以得到敏感性曲線斜率或變化率，擬合結果如表1所示。

表1 曲線擬合結果

各擬合曲線的判定系數(shù)R2均在90%以上，各參數(shù)t值在α=0.05置信度下均通過顯著性檢驗。

即價格的風險指數(shù)程度為344.405 3，儲量規(guī)模風險指數(shù)為475.169 9，鉆井工程投資的風險指數(shù)為203.053 9，地面工程投資風險指數(shù)為85.899 51，經(jīng)營成本的風險指數(shù)為297.166 7。設以上分析測定結果為ai，原始數(shù)據(jù)歸一化權處理后求得客觀權重wi公式

經(jīng)計算，本例中頁巖氣銷售價格在區(qū)塊優(yōu)選排序中的權重為24.50%，地質因素為33.80%，鉆井工程為14.45%，地面工程為6.11%，開發(fā)生產過程中的施工操作因素所占權重為21.14%。

為簡化計算或在精確度要求不高的初步評價中，若認為不確定因素在較小的范圍內變動，則其變化曲線近似呈直線，根據(jù)變動范圍兩端的極值即可計算該直線斜率；若非直線，則可運用曲線切線的斜率，再比較不同因素的斜率將其換算成優(yōu)選排序權重。

4 結論

由于區(qū)塊間的差異性及數(shù)據(jù)不易獲得，區(qū)塊優(yōu)選排序權重的確定一直以來主觀因素過大，進而導致排序結果的客觀性不強，影響區(qū)塊的投入開發(fā)順序及開發(fā)收益。本文以單因素相對敏感性分析為理論基礎，以不確定因素風險性越大其在排序中應占權重越大為中心思想，以量化的經(jīng)濟指標替代難以量化的地質因素和工程技術因素，以頁巖氣區(qū)塊為例，研究了區(qū)塊優(yōu)選排序中客觀權重的確定方法。在選取區(qū)塊或區(qū)塊組代表性較強的情況下，運用該方法確定的客觀權重可在優(yōu)選排序中直接使用；若所選區(qū)塊或區(qū)塊組在所需排序的所有區(qū)塊中典型性較強，或各區(qū)塊差異較大的情況下，利用該方法確定的客觀權重可為最終權重的確定提供依據(jù)或作為參考，使得最終權重的確定具有一定的客觀性。

[1]惠小健，王文波．油氣勘探效益評價影響因素權重研究[J]．煤炭技術，2010，29（5）：144-146.

[2]蔣維東，劉艷春，馬慶喜，等．低滲透油藏開采模式選擇評價[J]．油氣田地面工程，2013，32（11）：137-138.

[3]隋義勇，樊靈，王繼強，等．利用層次分析法評價油田采油生產狀況[J]．油氣田地面工程，2010，29（4）：24-25.

[4]崔志明，萬勁波，孟曉華，等．技術預見“市場德爾菲法”的特點及實施程序探討[J]．科學與科學技術管理，2004（12）：13-17.

[5]王桃，王林元，何天鵬，等．熵技術在天然氣集輸場站安全評價中的運用[J]．天然氣與石油，2012（1）：10-13.

[6]柳崗，白明，趙春陽．基于效應信息熵的國際工程風險分析[J]．石油工程建設，2007，32（2）：13-17.

[7]陸添超，康凱．熵值法和層次分析法在權重確定中的應用[J]．電腦編程技巧與維護，2009（22）：19-20，53.

[8]孫利娟，邢小軍，周德群．熵值賦權法的改進[J]．統(tǒng)計與決策，2010（21）：153-154.

（欄目主持 紀嫦杰）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.10.006

李婉棣：博士研究生，畢業(yè)于中國石油大學（北京）工商管理學院管理科學與工程專業(yè)，研究方向為油氣投資決策與項目管理。

2015-03-10

基金論文：重慶課題“頁巖氣勘探開發(fā)技術經(jīng)濟評價方法及其應用”和“頁巖氣勘探開發(fā)關鍵技術集成及低成本開發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃”，國家科技重大專項專題“頁巖氣開發(fā)經(jīng)濟評價研究”（2011ZX05018-005-01）。

13466384465、wandili@126.com