海上油氣勘探目標(biāo)全生命周期管理創(chuàng)新與實(shí)踐

廖 晉 金云智 吳迅達(dá) 梁 豪

中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司

中國(guó)南海油氣資源豐富，素有第二個(gè)波斯灣之稱(chēng)。與陸地油田勘探投入相比，海上油氣田勘探的投入、風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)要求更高，如何通過(guò)管理創(chuàng)新提高勘探成功率，是海上油氣勘探工作者一直追尋的目標(biāo)[1-5]。近年來(lái)隨著勘探程度的不斷深入，南海油氣勘探逐漸顯示出三大趨勢(shì)和特點(diǎn)：（1）勘探層系逐漸由中淺層向中深層轉(zhuǎn)變；（2）水深逐漸由淺水向深水進(jìn)軍；（3）圈閉類(lèi)型逐漸由構(gòu)造圈閉往巖性地層圈閉過(guò)渡。面對(duì)日益復(fù)雜的油氣勘探地質(zhì)情況，傳統(tǒng)的勘探目標(biāo)管理凸顯諸多問(wèn)題，具體包括：（1）缺乏科學(xué)的理念、有效的工具及完善的數(shù)據(jù)，管控成效不理想；（2）資料管理范圍、內(nèi)容及方式非常局限，缺乏以“大數(shù)據(jù)”支撐目標(biāo)的科學(xué)部署決策；（3）評(píng)價(jià)以“定性”為主，缺少先進(jìn)的理念和可靠的工具來(lái)支撐科學(xué)的“定量”評(píng)價(jià)；（4）研究以追求地質(zhì)目的為主，沒(méi)有以“價(jià)值”為導(dǎo)向。

面對(duì)低油價(jià)沖擊以及南海西部高溫高壓、深水、低孔滲等復(fù)雜地質(zhì)油藏條件，中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司在油氣勘探方面大膽轉(zhuǎn)變觀念、開(kāi)拓思路，提出并堅(jiān)持“向管理要效益”，創(chuàng)造性地開(kāi)展了“以?xún)r(jià)值勘探為導(dǎo)向”的勘探目標(biāo)全生命周期的管理創(chuàng)新工作[6-8]，自2013年以來(lái)，有效指導(dǎo)公司勘探?jīng)Q策和部署，在高溫高壓、深水領(lǐng)域共發(fā)現(xiàn)約3000×108m3天然氣儲(chǔ)量，勘探成功率大幅提高，儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)、桶油成本下降幅度和儲(chǔ)采比等指標(biāo)明顯提高，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

1 “多維度”勘探目標(biāo)研究質(zhì)控體系

影響油氣勘探成功率的因素極多，但首要因素是勘探目標(biāo)研究質(zhì)量。為提高勘探目標(biāo)研究水平，保障研究成果質(zhì)量，創(chuàng)新提出了“多維度”研究質(zhì)量控制管理體系。以“精、細(xì)、深、實(shí)”為標(biāo)準(zhǔn)，以“預(yù)防為主，過(guò)程控制，持續(xù)改進(jìn)”為核心理念，實(shí)現(xiàn)組織系統(tǒng)化、行為標(biāo)準(zhǔn)化、決策程序化，以期達(dá)到權(quán)責(zé)明確、過(guò)程質(zhì)控的管理目標(biāo)，全面推進(jìn)勘探管理提質(zhì)增效。

1.1 勘探目標(biāo)研究 “三橫三縱”質(zhì)控體系

為確保勘探目標(biāo)研究質(zhì)量，將井位審查的各個(gè)管理環(huán)節(jié)不斷細(xì)化量化，責(zé)任層層分解、落實(shí)到人，形成了研究院質(zhì)控組、分公司領(lǐng)導(dǎo)組及質(zhì)量管理委員會(huì)的三級(jí)質(zhì)控（三橫）、三級(jí)審查（三縱）的質(zhì)控審查體系（圖1），將其貫徹落實(shí)到井位研究過(guò)程質(zhì)控之中，使研究過(guò)程的各種風(fēng)險(xiǎn)因素能夠得到有效掌控，形成“人人知質(zhì)量、人人講質(zhì)量、人人保質(zhì)量”的工作氛圍。3個(gè)不同層級(jí)的審查和3個(gè)不同層級(jí)的質(zhì)控互相支撐、互有補(bǔ)充，“審查及質(zhì)控”兩條線索緊緊圍繞“質(zhì)量”這個(gè)共同的主干線，最大限度確保了入庫(kù)目標(biāo)的研究質(zhì)量。

圖1 勘探目標(biāo)“三級(jí)質(zhì)控和三級(jí)審查”流程

1.2 井位研究“5組30項(xiàng)”質(zhì)控內(nèi)容

面對(duì)高溫超高壓、深水—超深水、深水+高壓、復(fù)雜巖性地層圈閉和深層低孔、低滲等復(fù)雜地質(zhì)條件，深化井位研究是復(fù)雜探區(qū)能夠“點(diǎn)石成金”的關(guān)鍵，通過(guò)“勘探項(xiàng)目研究為主體，專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目為技術(shù)支持，專(zhuān)家組質(zhì)控把關(guān)” 的綜合研究過(guò)程，確保了井位研究質(zhì)量。

為了精細(xì)質(zhì)控井位研究質(zhì)量，統(tǒng)籌考慮目標(biāo)的地質(zhì)條件和經(jīng)濟(jì)性，將質(zhì)控專(zhuān)家組劃分為沉積儲(chǔ)層組、地化與成藏組、構(gòu)造圈閉組、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)與烴檢組和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)組5組，同時(shí)結(jié)合勘探目標(biāo)的屬性（高溫高壓、深水等），將過(guò)程質(zhì)控內(nèi)容進(jìn)一步細(xì)分為30小項(xiàng)。這5組30項(xiàng)的質(zhì)控內(nèi)容相互交錯(cuò)、互為因果，多專(zhuān)業(yè)多領(lǐng)域?qū)＜覅⑴c評(píng)估、交流，幫助研究人員進(jìn)行多角度、多方位思考與評(píng)估，更好地推進(jìn)井位研究進(jìn)展，顯著提升研究質(zhì)量。

2 勘探目標(biāo)全生命周期“大數(shù)據(jù)”閉環(huán) 管理

為了完整管理勘探目標(biāo)從研究、審查、入庫(kù)、上鉆到鉆后評(píng)估各階段成果，充分挖掘勘探目標(biāo)整個(gè)生命周期內(nèi)“大數(shù)據(jù)”背后的價(jià)值，創(chuàng)造性提出了勘探目標(biāo)全生命周期大數(shù)據(jù)閉環(huán)管理模式，具體包括以下幾方面內(nèi)容：

（1）將勘探目標(biāo)從研究到數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量控制、專(zhuān)家審核、領(lǐng)導(dǎo)決策、入庫(kù)儲(chǔ)備、優(yōu)選排隊(duì)、投資優(yōu)化組合、鉆后評(píng)價(jià)、專(zhuān)家考核等眾多崗位角色不同節(jié)點(diǎn)的信息，以閉環(huán)的數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行管理（圖2）。

圖2 勘探目標(biāo)全生命周期數(shù)據(jù)管理流程

（2）針對(duì)數(shù)據(jù)分析流程，應(yīng)用先進(jìn)的信息化手段，建立面向?qū)ο蟮目碧侥繕?biāo)業(yè)務(wù)模型和數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)勘探開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)模型的一體化。

（3）建立勘探目標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，管理勘探目標(biāo)的基礎(chǔ)信息、落實(shí)情況、評(píng)價(jià)信息、審核情況、探井設(shè)計(jì)、鉆探過(guò)程及成果數(shù)據(jù)等，具體包括：基礎(chǔ)信息、識(shí)別信息、地質(zhì)信息、勘探目標(biāo)組織、勘探目標(biāo)動(dòng)態(tài)、評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、鉆探數(shù)據(jù)、資料類(lèi)型定義、資料信息查詢(xún)、GIS查詢(xún)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范管理、成果提交規(guī)范、審核內(nèi)容、統(tǒng)計(jì)分析、勘探目標(biāo)歷史查詢(xún)、勘探成果管理、規(guī)范報(bào)表、圖冊(cè)制作等，實(shí)現(xiàn)勘探目標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)的電子化管理。

（4）基于PPDM和POSC數(shù)據(jù)模型和高級(jí)數(shù)據(jù)同步技術(shù)，建立了公司勘探目標(biāo)“大數(shù)據(jù)”和目標(biāo)審查專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)。充分積累顯性知識(shí)和隱性知識(shí)，充分挖掘“大數(shù)據(jù)”及知識(shí)庫(kù)背后的價(jià)值，不斷豐富不同區(qū)帶、層系、油氣藏類(lèi)型的勘探目標(biāo)定量評(píng)價(jià)知識(shí)，為價(jià)值勘探導(dǎo)向的智能決策奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3 勘探目標(biāo)優(yōu)選及專(zhuān)家后評(píng)估定量化管理

3.1 綜合儲(chǔ)量法優(yōu)選勘探目標(biāo)

勘探管理的一項(xiàng)重要工作就是根據(jù)已入庫(kù)勘探目標(biāo)的各類(lèi)參數(shù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行排隊(duì)，傳統(tǒng)的基于潛在地質(zhì)儲(chǔ)量、可采儲(chǔ)量等儲(chǔ)量指標(biāo)進(jìn)行目標(biāo)排隊(duì)具有較大局限性[9-12]。為此，綜合考慮勘探目標(biāo)的地質(zhì)條件、領(lǐng)域?qū)傩浴⒂蜌忸?lèi)型、專(zhuān)家打分等相互約束的參數(shù)，針對(duì)勘探目標(biāo)“收益—風(fēng)險(xiǎn)”同時(shí)存在的兩面性特點(diǎn)，選用主要的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)（內(nèi)部收益率、投資回收期等）和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)（經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)、工程技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等）作為主要評(píng)價(jià)參數(shù)，通過(guò)一系列地質(zhì)參數(shù)的優(yōu)化與排列組合，形成了適用于南海西部的勘探目標(biāo)優(yōu)選綜合儲(chǔ)量法，其表達(dá)式為：

式中A(f)——綜合儲(chǔ)量規(guī)模，104m3（油當(dāng)量）；

R——風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，%；

L——領(lǐng)域系數(shù)，L油=1+(A-1000)/(10000-1000)，L氣=1+(A-100)/(1000-100)；

C——收益率，%；

W——井控儲(chǔ)量系數(shù)，%；

A——儲(chǔ)量規(guī)模，104m3(油當(dāng)量)。

3.2 概率法專(zhuān)家定量化評(píng)價(jià)

勘探專(zhuān)家的管理、評(píng)估和考核是勘探目標(biāo)管理工作的延伸。應(yīng)用概率法建立勘探專(zhuān)家后評(píng)估與考核標(biāo)準(zhǔn)體系，根據(jù)鉆后結(jié)果與鉆前專(zhuān)家評(píng)分的匹配度，計(jì)算出專(zhuān)家單目標(biāo)得分，再根據(jù)含油氣性、專(zhuān)家出勤、單目標(biāo)評(píng)分等情況綜合獲得專(zhuān)家總得分。如表1所示，對(duì)于勘探目標(biāo)評(píng)價(jià)，需要有2/3的專(zhuān)家認(rèn)為目標(biāo)含油氣概率在80%以上才能通過(guò)。表2為專(zhuān)家評(píng)價(jià)打分權(quán)重表，根據(jù)目標(biāo)含油氣情況、專(zhuān)家對(duì)目標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)的情況以及集體商議的計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)家考核從定性到定量考核方式的轉(zhuǎn)變。根據(jù)評(píng)估結(jié)果不斷完善勘探專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整勘探專(zhuān)家打分權(quán)重，實(shí)現(xiàn)勘探專(zhuān)家考核與權(quán)重的閉環(huán)反饋機(jī)制，提高勘探?jīng)Q策的可靠性。

表1 存在概率專(zhuān)家評(píng)價(jià)分析表

表2 單目標(biāo)得分分析表

4 勘探部署“最優(yōu)解”管理決策模型

價(jià)值勘探的落腳點(diǎn)在勘探投資組合管理，其核心是以最小投資獲得儲(chǔ)量最大化[13-15]。通過(guò)不斷研究和摸索，應(yīng)用數(shù)學(xué)地質(zhì)方法，以“最小投資，獲得最多儲(chǔ)量”為目標(biāo)創(chuàng)建了不同要素控制下的投資優(yōu)化組合規(guī)劃求解模型，模型控制要素為總投資固定和鉆機(jī)資源固定兩類(lèi)。

（1）總投資固定規(guī)劃求解邏輯。如圖3所示，圖中各字母代表不同的勘探目標(biāo)，求取最優(yōu)解的約束條件為各目標(biāo)的綜合儲(chǔ)量數(shù)據(jù)、各目標(biāo)的目標(biāo)單井成本（萬(wàn)元）、總投資（萬(wàn)元）；各領(lǐng)域探井比例為現(xiàn)實(shí)區(qū)55%～65%、滾動(dòng)區(qū)15%～25%、新領(lǐng)域15%～25%；各類(lèi)型探井比例包括油、氣探井比例，深、淺水探井比例。

圖3 目標(biāo)投資優(yōu)化組合約束矩陣圖

在總投資I(t)不變情況下，求解綜合儲(chǔ)量數(shù)據(jù)最大值，以期獲得最優(yōu)待鉆目標(biāo)組合。當(dāng)總投資固定時(shí)，輸出待鉆目標(biāo)后，可根據(jù)待鉆目標(biāo)參數(shù)，落實(shí)不同鉆井的需求（鉆機(jī)數(shù)量+所需日期）。

（2）鉆機(jī)資源固定規(guī)劃求解邏輯。約束條件同（1），求解鉆機(jī)資源不變情況下的綜合儲(chǔ)量數(shù)據(jù)最大值，以期獲得最優(yōu)待鉆目標(biāo)組合。

求解模型根據(jù)大數(shù)據(jù)知識(shí)庫(kù)中約束參數(shù)的變化自動(dòng)匹配最優(yōu)的約束邊界值，在實(shí)時(shí)變化的數(shù)據(jù)量基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)求解。

5 應(yīng)用成效

自2013年以來(lái)，通過(guò)運(yùn)用新的勘探目標(biāo)管理理念和方法，南海西部油田在鶯歌海中深層高溫超高壓和瓊東南盆地深水領(lǐng)域均獲得勘探突破，先后探明東方13-2地質(zhì)儲(chǔ)量為1000×108m3的高溫高壓天然氣田和陵水17-2、陵水18-1/2、陵水25-1等地質(zhì)儲(chǔ)量為2000×108m3的深水天然氣田。通過(guò)精益化管理，開(kāi)展?jié)L動(dòng)勘探，尋找優(yōu)質(zhì)可接替儲(chǔ)量，實(shí)現(xiàn)了潿西南凹陷連續(xù)5年產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)，保持在200×104t年產(chǎn)量以上的較高水平。自2014年以來(lái)，公司勘探成功率平均達(dá)81%，較以前提高了14%；平均新增可采儲(chǔ)量增長(zhǎng)206%；平均桶油成本降低26%；氣田儲(chǔ)采比不斷提高，油氣儲(chǔ)采比達(dá)到22，尤其是氣田儲(chǔ)采比達(dá)到44。通過(guò)不斷創(chuàng)新與實(shí)踐，南海西部油田已具備建設(shè)萬(wàn)億立方米大氣區(qū)的條件。

管理與技術(shù)深度融合，運(yùn)用信息化帶動(dòng)管理理念的變革與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了對(duì)勘探目標(biāo)的科學(xué)、專(zhuān)業(yè)管理，建立了適用于各勘探區(qū)域的評(píng)價(jià)模板庫(kù)，優(yōu)選評(píng)價(jià)算法、綜合專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)、優(yōu)化目標(biāo)排隊(duì)和投資組合，為以?xún)r(jià)值勘探為導(dǎo)向的勘探項(xiàng)目科學(xué)部署決策提供了穩(wěn)固的“大數(shù)據(jù)”支撐。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)多年的勘探目標(biāo)全生命周期管理創(chuàng)新實(shí)踐，南海西部形成了以?xún)r(jià)值勘探為指引、以信息化為手段的“多維度”質(zhì)控管理體系，有效推動(dòng)了勘探目標(biāo)管理的標(biāo)準(zhǔn)化、制度化；提出了勘探目標(biāo)全生命周期“大數(shù)據(jù)”閉環(huán)管理理念，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)管理和決策流程的信息化；建成勘探目標(biāo)綜合儲(chǔ)量法優(yōu)選體系和“概率法”專(zhuān)家評(píng)價(jià)管理體系，實(shí)現(xiàn)了“定量評(píng)價(jià)為主”的目標(biāo)優(yōu)選和專(zhuān)家后評(píng)估管理模式；建立了勘探部署“最優(yōu)解”管理決策模型，管理最優(yōu)待鉆目標(biāo)組合，全面提高油氣勘探成效，推動(dòng)勘探部署的精益管理。以上管理創(chuàng)新實(shí)踐在南海西部油田得到成功應(yīng)用，有效地指導(dǎo)勘探?jīng)Q策和部署，大大提高了油氣勘探成效，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，對(duì)其他海域勘探具有參考借鑒意義。