一种基于信息价值的油田开发评价井决策方法与流程

本发明涉及石油天然气开采技术领域，特别是关于一种基于信息价值的油田开发评价井决策方法。

背景技术：

油田开发作为一种高投入的经济活动，在整个开发过程中都面临着各种投资决策。然而油藏深埋于地下，且内部结构复杂，造成人们对于油藏认识的不确定性，尤其是在基础资料相对较少的开发前期，这决定了油田的投资决策具有一定的风险性。因此，在油田正式投产前，通过开发评价井来获取油田的基础资料经常被作为认识油藏、减少不确定性的必要手段。但是，为了获取这些基础资料所支付的代价也是相当可观的，尤其在低油价下，决策者往往很难判断，是投入更多的成本获取准确的油田基础信息对项目有利，还是直接削减该项资料录取的前期投资，对项目的价值更大。其主要原因则是，缺乏对此类基础资料信息价值的量化方法，而无法与其投入的资金成本进行直观对比。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于信息价值的油田开发评价井决策方法，对油田评价井所获油田基础资料的价值进行量化，用于比较油田基础资料的信息价值与开发评价井所投入的成本之间的关系，从而为判断某项投资决策的合理性提供依据。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于信息价值的油田开发评价井决策方法，特征在于其包括以下步骤：1)对现有油田资料进行不确定分析，根据得到的不确定性分析结果建立n种可能出现的地质模型B_j,其中，j＝1,2，…,n，同时给出各种地质模型出现的先验概率P(B_j)；2)根据现有油田资料提出m种油田开发方案D_i，其中i＝1,2，…,m，并分别计算m种油田开发方案在步骤1)中所建立的n种地质模型下产生的净现值，绘制开发方案与地质模型的净现值表；3)根据期望值法，计算实施与不实施评价井概率下，对应的不同油田开发方案的期望净现值，绘制油田开发评价井实施决策树；4)根据步骤1)中建立的各地质模型的先验概率与步骤2)中得到的各开发方案与地质模型的净现值表，计算不实施评价井的期望净现值E_{no inf}；5)根据建立的各地质模型的先验概率、各开发方案与地质模型的净现值表以及油田开发评价井实施决策树，计算实施评价井的期望净现值E_inf；6)根据得到的实施评价井与不实施评价井的期望净现值，计算评价井的信息价值并决策是否实施该评价井。

所述步骤4)，不实施评价井的期望净现值E_{no inf}的计算方法为：

式中，E_Di为第i种开发方案D_i实施后的期望净现值，且

式中，ΔV_ij是第i种开发方案D_i在第j种地质模型B_j下取得的净现值。

所述步骤5)中，实施评价井的期望净现值E_inf的计算方法为：

E_inf＝E_A1·P(A₁)+E_A2·P(A₂)

式中，E_A1为实施评价井且符合预期情况下的期望净现值；E_A2为实施评价井但不符合预期情况下的期望净现值；P(A₁)为实施评价井且符合预期的概率；P(A₂)位实施评价井但不符合预期的概率。

所述实施评价井且符合预期的概率P(A₁)的计算方法为：

式中，P(A₁/B_j)为在B_j地质模型下实施评价井出现符合预期地质模型的概率；P(B_j)为地质模型B_j出现的先验概率。

所述实施评价井且符合预期情况下的期望净现值E_A1的计算方法为：

式中，P(B_j/A₁)(j＝1,2，…,n)为实施评价井且符合预期时B_j地质模型出现的后验概率。

所述实施评价井且符合预期时B_j地质模型出现的后验概率P(B_j/A₁)的计算方法为：

所述实施评价井但不符合预期的概率P(A₂)的计算方法为：

式中，P(A₂/B_j)为在B_j地质模型下实施评价井出现不符合预期地质模型的概率。

所述实施评价井但不符合预期情况下的期望净现值E_A2的计算方法为：

式中，P(B_j/A₂)(j＝1,2，…,n)为实施评价井但不符合预期时B_j地质模型的后验概率；且P(B_j/A₂)的计算公式为：

所述步骤6)中，评价井的信息价值的计算方法为：

VOI＝E_inf-E_{no inf}；

式中，VOI为评价井所获取基础资料的信息价值。

所述步骤6)中，根据评价井的信息价值进行决策的具体方法为：将该评价井所获取基础资料的信息价值VOI与已知钻井成本进行比较：若该评价井的VOI大于其钻井成本，则决策实施该评价井；若该评价井的VOI小于其钻井成本，则不同意该评价井的实施。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于通过对油田开发评价井信息价值的定量表征，实现了油田开发评价井信息价值与投入成本的定量比较，使得对油田开发的相关投资决策有了量化分析结果，更加准确。2、本发明由于讨论了各种地质模型下不同开发方案的净现值，涵盖范围更广，保证了对评价井获取基础资料评价的客观性。因而本发明可以广泛应用于油田开发评价井的决策中。

附图说明

图1是本发明油田开发评价井实施决策树

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明提供一种基于信息价值的油田开发评价井决策方法，包括以下步骤：

1)对现有油田资料进行不确定分析，根据得到的不确定性分析结果建立n种可能出现的地质认识下的地质模型，定义为B_j,其中，j＝1,2，…,n，同时根据经验给出各种地质模型可能出现的先验概率，记为P(B_j)。

2)根据现有油田资料提出m种可供选择的油田开发方案(如射孔层位，井数井网等)，记为D_i，其中i＝1,2，…,m，并分别计算m种油田开发方案在步骤1)中所建立的n种地质模型下产生的净现值，绘制开发方案与地质模型的净现值表，如下表1所示。

表1不同开发方案在不同地质模式下的净现值表

上表中，ΔV_ij是第i种开发方案D_i在第j种地质模型B_j下取得的净现值，则第i种开发方案D_i实施后的期望净现值E_Di为：

3)根据期望值法，计算实施与不实施评价井概率下，对应的不同油田开发方案的期望净现值，绘制油田开发评价井实施决策树，得到实施评价井与不实施评价井的期望净现值E_inf和E_{no inf}。

如图1所示，为绘制的油田开发评价井实施决策树。其中，不实施评价井时，各地质模型出现的概率没有发生变化，即P(B_j)仍是步骤1)中不同地质模型出现的先验概率，此时不实施评价井的期望净现值为E_{no inf}。实施评价井后分为两种情况：一种是实施评价井后结果符合预期的情况，其概率为P(A₁)；此时各地质模型出现的概率会发生变化，设P(B_j/A₁)(j＝1,2，…,n)为实施评价井且符合预期时B_j地质模型出现的后验概率；另一种是实施评价井但结果不符合预期的情况，其概率为P(A₂)；P(B_j/A₂)(j＝1,2，…,n)为实施评价井但不符合预期时B_j地质模型的后验概率。设E_A1为实施评价井且符合预期情况下的期望净现值，E_A2为实施评价井但不符合预期情况下的期望净现值,E_inf为实施评价井的期望净现值。

4)根据步骤1)中建立的各地质模型的先验概率与步骤2)中得到的各开发方案与地质模型的净现值表，计算不实施评价井的期望净现值E_{no inf}。

不实施评价井的情况下，由于不增加新的基础资料，则出现B_j地质模型的概率没有发生变化，即先验概率P(B_j)没有变化，利用期望值法选择最优开发方案，得到最优开发方案的期望净现值即为不实施评价井的期望净现值E_{no inf}：

5)根据建立的各地质模型的先验概率、各开发方案与地质模型的净现值表以及油田开发评价井实施决策树，计算实施评价井的期望净现值E_inf。

根据步骤3)中绘制的油田开发评价井实施决策树可知，实施评价井分两种情况：

a)第一种情况为实施结果符合预期：这种情况下由于新增基础资料符合预期，意味着相比各地质模型出现的先验概率，后验概率将得到一定程度的提升。

假设在B_j地质模型下实施评价井出现符合预期地质模型的概率为P(A₁/B_j)(该概率由地质人员基于目前地质认识根据经验给出)，P(A₁)为实施评价井后符合预期的概率，实施评价井且符合预期后，地质模型B_j出现的概率为P(B_j/A₁)(j＝1,2，…,n)，则根据全概率公式和贝叶斯公式得：

再利用期望值法，得到实施评价井且符合预期情况下的期望净现值E_A1为：

b)第二种情况为实施结果不符合预期：这种情况下由于新增基础资料不符合预期，意味着相比各地质模型出现的先验概率，后验概率将得到一定程度的降低。

假设在B_j地质模型下实施评价井出现不符合预期地质模式的概率为P(A₂/B_j)，则有：

P(A₁/B_j)+P(A₁/B_j)＝1 (6)

P(A₂)为实施评价井后不符合预期的概率，设实施开发评价井且不符合预期后，地质模型B_j出现的概率为P(B_j/A₂)(j＝1,2，…,n)，则根据全概率公式和贝叶斯公式得

再利用期望值法，得到实施评价井但不符合预期情况下的期望净现值E_A2为：

c)根据决策树进一步计算，实施评价井后上述两种情况合计概率下的期望净现值E_inf为：

E_inf＝E_A1·P(A₁)+E_A2·P(A₂) (10)

6)根据得到的实施评价井与不实施评价井的期望净现值，计算评价井的信息价值并决策是否实施该评价井。

本发明中定义评价井所获取基础资料的信息价值为VOI，则：

VOI＝E_inf-E_{no inf} (11)

将该评价井所获取基础资料的信息价值VOI与已知钻井成本进行比较，若该评价井的VOI大于其钻井成本，则决策实施该评价井，若该评价井的VOI小于其钻井成本，则不同意该评价井的实施。

实施例

本发明提出一种基于信息价值的油田开发评价井决策系统，包括以下步骤：

1)根据某油田现有油田资料和不确定性分析结果，建立3种能够反映不同地质认识的地质模型，分别记为B₁，B₂，B₃，同时根据经验给出各地质模型可能出现的先验概率，且P(B₁)＝0.3，P(B₂)＝0.4，P(B₃)＝0.3。

2)提出3种可供选择的油田开发方案，分别记为D₁,D₂,D₃，分别计算3种油田开发方案在步骤1)中建立的3种地质模型条件下的净现值，并绘制开发方案与地质模型的净现值表，如下表2所示。

表2不同开发方案在不同地质模式下的净现值表

3)根据期望值法，计算实施与不实施评价井概率下，对应的不同油田开发方案的期望净现值，绘制油田开发评价井实施决策树。

如图1所示，其中P(B₁)，P(B₂),P(B₃)分别代表步骤1)中不同地质模型出现的先验概率；P(A₁)实施评价井后符合预期的概率，P(A₂)实施评价井后不符合预期的概率，P(B_j/A₁)(j＝1,2,3)为实施评价井且符合预期时B_j地质模型出现的后验概率，P(B_j/A₂)(j＝1,2,3)为实施评价井但不符合预期时B_j地质模型出现的后验概率。E_A1为实施评价井且符合预期情况下的期望净现值，E_A2为实施评价井但不符合预期情况下的期望净现值,E_inf为实施评价井的期望净现值，E_{no inf}为不实施评价井的期望净现值。

4)根据步骤1)中建立的各地质模型的先验概率与步骤2)中得到的各开发方案与地质模型的净现值表，计算不实施评价井的期望净现值E_{no inf}。

不实施评价井情况下，由于不增加新的基础资料，则出现B_j地质模型概率没有发生变化，即先验概率为P(B₁)＝0.3，P(B₂)＝0.4，P(B₃)＝0.3，利用期望值法计算各开发方案的期望净现值：

E_D1＝0.3*2834+0.4*2910+0.3*2063＝2633MM$

E_D2＝0.3*2942+0.4*3024+0.3*1797＝2631MM$

E_D3＝0.3*2948+0.4*2992+0.3*918＝2356MM$

将上述开发方案的期望净现值进行比较，即可得到不实施开发评价井的期望净现值为：

E_{no inf}＝max[E_D1,E_D2,E_D3]＝2633MM$

5)根据建立的各地质模型的先验概率、各开发方案与地质模型的净现值表以及油田开发评价井实施决策树，计算实施评价井的期望净现值E_inf。

根据步骤3)中绘制的油田开发评价井实施决策树可知，实施评价井分两种情况：

a)第一种情况为实施结果符合预期：这种情况下由于新增资料符合预期，意味着相比先验概率，后验概率将得到一定程度的提升。

假设在B_j地质模型下实施评价井出现符合预期地质模式的概率为P(A₁/B_j)，则根据地质人员经验，基于目前地质认识，该井实施后有90％的概率揭示B₁地质模型，60％的概率揭示B₂地质模型和30％概率揭示B₃地质模型，即P(A₁/B₁)＝0.9，P(A₁/B₂)＝0.6，P(A₁/B₃)＝0.3；则根据全概率公式，计算实施评价井后符合预期的概率P(A₁)为：

P(A₁)＝0.3*0.9+0.4*0.6+0.3*0.3＝0.6

实施开发评价井且符合预期后，地质模型B_j出现的概率为P(B_j/A₁)(j＝1，2，3)，则根据贝叶斯公式得

再利用期望值法，得到实施评价井且符合预期情况下的期望净现值E_A1为：

b)第二种情况为实施结果不符合预期：这种情况下由于新增资料不符合预期，意味着相比先验概率，后验概率将得到一定程度的降低。

假设在B_j地质模型下实施评价井出现不符合预期地质模式的概率为P(A₂/B_j)，则根据式(6)可知：P(A₂/B₁)＝0.1，P(A₂/B₂)＝0.4，P(A₂/B₃)＝0.7。

P(A₂)为实施评价井后不符合预期的概率，根据全概率公式得

P(A₂)＝0.3*0.1+0.4*0.4+0.3*0.7＝0.4

设实施开发评价井且不符合预期后，地质模型B_j出现的概率为P(B_j/A₂)(j1，2，3)，则根据贝叶斯公式得

再利用期望值法，得到实施评价井但不符合预期情况下的期望净现值E_A2为：

c)根据决策树进一步计算，实施评价井后上述两种情况合计概率下的期望净现值E_inf为：

E_inf＝E_A1·P(A₁)+E_A2·P(A₂)＝2803*0.6+2459*0.4＝2665MM$

6)据得到的实施评价井与不实施评价井的期望净现值，计算评价井的信息价值并决策是否实施该评价井。

由式(11)可知，该评价井的信息价值VOI为：

VOI＝E_inf-E_{no inf}＝2665-2633＝32MM$

而该评价井投资成本为21MM$，因此，该评价井的信息价值大于该井的钻井成本，可以决策实施该评价井。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。