煤层气开发经济模型
出处：论文网
时间：2006-09-04
【摘要】与常规天然气井相比，同样深度和产能的煤层气井的投资和生产成本都高一些，当天然气销售价偏低时，导致煤层气井投资回收额也较低。在经济萧条时，为了保护煤层气开发工程项目，美国国会制定了非常规燃料第29号税收优惠法案，当气价坚挺时，煤层气开发工程项目的投资回收额也较高。
阿拉巴马州的黑勇士盆地迄今是世界上含煤盆地中煤层气开发项目最多的盆
地。从1980年起，24个不同钻井作业队在该区域钻探了3800多口井，投入成本总
计大约15亿美元。其中绝大多数井是获得美国国会颁布的特殊非常规燃料税收优
惠资格后于1989～1990年钻探的，有关钻井项目一直持续到1990年底。到1991年
10月，已有2714口井投入生产。尽管很多井还没有排水，日产总量已达到0?063
亿ｍ?３，截止到1991年11月1日，累计产量达52?47亿ｍ?３。
当全部煤层气井经完全排水生产后，1994年黑勇士盆地煤层气的最高日产量
将达到0?149亿ｍ?３。
随着对黑勇士盆地煤层气资源开发工程项目的投资，这些有效资源已经进入
到民用消费市场。下面假设有一个250口井的开发工程项目，开发初期的气价采
用实际销售气价，我们将对该工程项目进行经济分析。当黑勇士盆地煤层气着手
开发时的销售气价明显低于预测气价时，即使采用最高产量进行上述项目的经济
分析也需要使用非常规燃料第29号税收优惠法案的扶持，以提供一个较可行的投
资回收方案。
1 有关的理论方法
首先，应从在该盆地进行煤层气开发的一些大、小生产公司收集勘探开发投
资、生产成本方面的数据，还要从阿拉巴马州和参与该项研究的公司处收集那些
现有的历史产量数据。
杉树湾(Ｔｈｅ Ｃｅｄａｒ Ｃｏｖｅ)地区位于阿拉巴马州托斯卡卢萨(
Ｔｕｓｃａｌｏｏｓａ)县的东南部，我们选择该区块作为模拟研究区。从有一
年以上生产期的150多口煤层气井、有18个月生产期的50多口及36个月生产期的2
5口煤层气井的以往生产数据中，可以得到煤的平均开发生产率，利用这些数据
能够得到煤层气、抽出水的平均最高产率。
假设在1988年租用一块35000英亩的土地上，按当时的勘探程序建立一个勘
探开发投资模型。根据实际的历史产量数据、假定的煤层总厚、单井控制地质储
量、期望生产率和理论上的生产递减率及采收率，能够得到煤层气、抽出水的单
井期望产量。
对一个工程项目的经济评价就是利用投资模型及气、水产量和以往生产成本
进行计算机模拟计算的过程。我们以1988年项目开始时的气价期望值和实际气价
以及现在的气价期望值为基础来确定气价。
2 有关模拟的数据资料准备
表1展示了模拟项目的投资成本和工期。该工程预定开工时间是1988年初，
完成时间是四年，中间分三个阶段：
勘探阶段(表1)：时间二年，总投资6?4百万美元，具体包括：地质研究、
土地租赁、5口探井(每井深3500英尺)、7口取芯井即详探、煤芯测试井。第二阶
段是只有25口井的小规模试验生产阶段，时间是12~18个月，总计投资大约920万
美元，目的是对大范围商业开发进行评估。试验阶段包括有限的生产装置成本投
资，如集输管线、减压装置和水处理设备。
随着试采工程项目的成功，接着就要进行大规模商业开发，在该区块需要再
钻开发井225口，并完成相应的生产基础设施建设，投资金额75?4百万
表1 煤层甲烷开发模拟项目及成本
第一阶段： 勘探阶段
１９８８ 地质研究 150000
租用土地费(共35000英亩，85美元／英亩(土地租借费75美元/英亩，土地占用
费10美元／英亩)
2975000
探井
１个取芯和测试井 97500
１０６６?８ｍ探井5口(265000美元／井) 1325000
测试项目
地质测试(20000美元／井) 100000
抽水实验(50000美元／井) 250000
水处理(300×１８０桶/井，108000美元／井)
540000
技术装备和管理费(45000美元／井) 225000
意外事故费(45000美元／井) 225000
小 计 5887500
1989 钻进和测试6口取芯井
钻井(52000美元／井) 315000
岩芯实验室测试和小眼井测试
(35000美元／井)
215000
技术装备和管理费 30000
意外事故费 30000
小 计 590000
第一阶段总计 6477500
第二阶段：
小规模试验生产阶段
(25口井的开发项目--5口探井，20口开发井)
1989
20口开发井(钻探、完井、装备)(265000美元／井)
5300000
集输系统(25×１２０００美元) 937500
供电系统(25×12000美元） ３０００００
起动费用(25口) 625000
压缩(租用费，3000美元／井/年) 75000
水处理到河流
3英里长、直径10英寸的管道 150000
容量50000桶的处理池 400000
监测站 200000
小 计 7987500
一般管理和行政监督费(5%) 399375
意外事故费用(10%) 798750
第二阶段总计 9185625
第三阶段： 开发阶段
(另打225口开发井，共计250口井的开发项目)
1990~91
225口井的钻探、完井和装备(260000美元/井)
58500000
气和水的集输(37000美元／井) 8437500
供电、电耗(12000美元／井) 2700000
水处理(9800美元／井) 2205000
小 计 71842500
一般管理和行政监督费(5%) 3592125
第三阶段总计 75434625
累计工程投资 91097750
美元，整个阶段累计需投资91百万美元，在我们的模型中，每口3500英尺(1066
?8ｍ)开发井的生产成本还要包括生产和水处理基础设施费，总值为31?93万美
元。
租赁生产成本见表2。日常的监控费用、动力费和一般行政管理费用比较固
定，每月按1000美元计，另外还有气井的维修费用，该项费用在开始生产时要高
一些，因为在这期间需要排水，因而要考虑水处理费，同时需要定期对井泵进行
检修。
表2 租赁生产投资费用
可变成本
压缩(单位成本：5?3美元／ｋｍ?３)
月产量，ｋｍ?３ 每井月投资成本，美元
１７０ ９００
水监测和处理 (单位成本：0?05美元／桶)
生产年份 月产量，桶 每井月成本，美元
１ ７８００ ３９０
２ ３９００ １９５
３ ３５１０ １７６
４ ３１２０ １５６
５ ２７３０ １３７
井的维修(修理和替代)
生产年份 每井年成本，美元 每井月成本，美元
１ １００００
２ ６０００
３~５ ４０００
６ ２０００ ３０５（６年平均)
固定成本
每井月成本，美元
日生产费(井泵、计量、计量审核) 300
电力费用 400
管理费 300
经过最初的3～5年后，气井维修费用将明显降低，这些变化的成本也包括气
体压缩成本(按5?3美元／ｋｍ?３计算)、水处理费用(按0?15美元／桶计算)
。黑勇士盆地水处理费用相对较低，因为产出水矿化度较低，固体沉淀处理后可
以流入当地的河流中。在头三年的生产中，每口开发井的总模拟生产成本费在29
000～３３０００美元／年之间。
2?1生产情况
模拟区块内的Bｌａｃｋ Ｃｒｅｅｋ、Ｍａｒｙ Lｅｅ、Ｐｒａｔｔ和Ｃ
ｏｂｂ煤层组中含有7?6ｍ厚的低挥发烟煤，一般需要多层完井。
从深层的Bｌａｃｋ Ｃｒｅｅｋ煤组到浅层的Ｃｏｂｂ煤组，单层煤平均
含气量由8?49ｍ?３／ｔ变化到14?16ｍ?３／ｔ。在我们的研究模型中，取
加权平均值11?32ｍ?３／ｔ，单井控制面积为80英亩。由此可计算得到单井控
制的煤层气地质储量是0?408亿ｍ?３。
托斯卡卢萨(Ｔｕｓｃａｌｏｏｓａ)县东南部一些较好的生产井8～１２个
月达到最高产气量5098～８４９０ｍ?３/d，可持续高产6～１２个月，然后产
量开始递减。一些最好的井日产量达2?83万ｍ?３，但这种井是相当少见的。
在低渗透率煤层区，一些产气较差的井最高日产量低于1115ｍ?３。在我们
的模型中，假定生产井在生产十一个月内达到平均最高日产量5660ｍ?３，持续
高产6个月后产量开始递减。该地区煤层气井的产水量相对较高。在投入生产第
一个月内，295口井的初期平均排水量是425桶／d。12个月后，平均日产水量下
降到211桶，48个月以后，单井日排水量小于100桶。
阿拉巴马州的黑勇士盆地迄今是世界上含煤盆地中煤层气开发项目最多的盆
地。从1980年起，24个不同钻井作业队在该区域钻探了3800多口井，投入成本总
计大约15亿美元。其中绝大多数井是获得美国国会颁布的特殊非常规燃料税收优
惠资格后于1989～1990年钻探的，有关钻井项目一直持续到1990年底。到1991年
10月，已有2714口井投入生产。尽管很多井还没有排水，日产总量已达到0?063
亿ｍ?３，截止到1991年11月1日，累计产量达52?47亿ｍ?３。
当全部煤层气井经完全排水生产后，1994年黑勇士盆地煤层气的最高日产量
将达到0?149亿ｍ?３。
随着对黑勇士盆地煤层气资源开发工程项目的投资，这些有效资源已经进入
到民用消费市场。下面假设有一个250口井的开发工程项目，开发初期的气价采
用实际销售气价，我们将对该工程项目进行经济分析。当黑勇士盆地煤层气着手
开发时的销售气价明显低于预测气价时，即使采用最高产量进行上述项目的经济
分析也需要使用非常规燃料第29号税收优惠法案的扶持，以提供一个较可行的投
资回收方案。
1 有关的理论方法
首先，应从在该盆地进行煤层气开发的一些大、小生产公司收集勘探开发投
资、生产成本方面的数据，还要从阿拉巴马州和参与该项研究的公司处收集那些
现有的历史产量数据。
杉树湾(Ｔｈｅ Ｃｅｄａｒ Ｃｏｖｅ)地区位于阿拉巴马州托斯卡卢萨(
Ｔｕｓｃａｌｏｏｓａ)县的东南部，我们选择该区块作为模拟研究区。从有一
年以上生产期的150多口煤层气井、有18个月生产期的50多口及36个月生产期的2
5口煤层气井的以往生产数据中，可以得到煤的平均开发生产率，利用这些数据
能够得到煤层气、抽出水的平均最高产率。
假设在1988年租用一块35000英亩的土地上，按当时的勘探程序建立一个勘
探开发投资模型。根据实际的历史产量数据、假定的煤层总厚、单井控制地质储
量、期望生产率和理论上的生产递减率及采收率，能够得到煤层气、抽出水的单
井期望产量。
对一个工程项目的经济评价就是利用投资模型及气、水产量和以往生产成本
进行计算机模拟计算的过程。我们以1988年项目开始时的气价期望值和实际气价
以及现在的气价期望值为基础来确定气价。
2 有关模拟的数据资料准备
表1展示了模拟项目的投资成本和工期。该工程预定开工时间是1988年初，
完成时间是四年，中间分三个阶段：
勘探阶段(表1)：时间二年，总投资6?4百万美元，具体包括：地质研究、
土地租赁、5口探井(每井深3500英尺)、7口取芯井即详探、煤芯测试井。第二阶
段是只有25口井的小规模试验生产阶段，时间是12~18个月，总计投资大约920万
美元，目的是对大范围商业开发进行评估。试验阶段包括有限的生产装置成本投
资，如集输管线、减压装置和水处理设备。
随着试采工程项目的成功，接着就要进行大规模商业开发，在该区块需要再
钻开发井225口，并完成相应的生产基础设施建设，投资金额75?4百万
表1 煤层甲烷开发模拟项目及成本
第一阶段： 勘探阶段
１９８８ 地质研究 150000
租用土地费(共35000英亩，85美元／英亩(土地租借费75美元/英亩，土地占用
费10美元／英亩)
2975000
探井
１个取芯和测试井 97500
１０６６?８ｍ探井5口(265000美元／井) 1325000
测试项目
地质测试(20000美元／井) 100000
抽水实验(50000美元／井) 250000
水处理(300×１８０桶/井，108000美元／井)
540000
技术装备和管理费(45000美元／井) 225000
意外事故费(45000美元／井) 225000
小 计 5887500
1989 钻进和测试6口取芯井
钻井(52000美元／井) 315000
岩芯实验室测试和小眼井测试
(35000美元／井)
215000
技术装备和管理费 30000
意外事故费 30000
小 计 590000
第一阶段总计 6477500
第二阶段：
小规模试验生产阶段
(25口井的开发项目--5口探井，20口开发井)
1989
20口开发井(钻探、完井、装备)(265000美元／井)
5300000
集输系统(25×１２０００美元) 937500
供电系统(25×12000美元） ３０００００
起动费用(25口) 625000
压缩(租用费，3000美元／井/年) 75000
水处理到河流
3英里长、直径10英寸的管道 150000
容量50000桶的处理池 400000
监测站 200000
小 计 7987500
一般管理和行政监督费(5%) 399375
意外事故费用(10%) 798750
第二阶段总计 9185625
第三阶段： 开发阶段
(另打225口开发井，共计250口井的开发项目)
1990~91
225口井的钻探、完井和装备(260000美元/井)
58500000
气和水的集输(37000美元／井) 8437500
供电、电耗(12000美元／井) 2700000
水处理(9800美元／井) 2205000
小 计 71842500
一般管理和行政监督费(5%) 3592125
第三阶段总计 75434625
累计工程投资 91097750
美元，整个阶段累计需投资91百万美元，在我们的模型中，每口3500英尺(1066
?8ｍ)开发井的生产成本还要包括生产和水处理基础设施费，总值为31?93万美
元。
租赁生产成本见表2。日常的监控费用、动力费和一般行政管理费用比较固
定，每月按1000美元计，另外还有气井的维修费用，该项费用在开始生产时要高
一些，因为在这期间需要排水，因而要考虑水处理费，同时需要定期对井泵进行
检修。
表2 租赁生产投资费用
可变成本
压缩(单位成本：5?3美元／ｋｍ?３)
月产量，ｋｍ?３ 每井月投资成本，美元
１７０ ９００
水监测和处理 (单位成本：0?05美元／桶)
生产年份 月产量，桶 每井月成本，美元
１ ７８００ ３９０
２ ３９００ １９５
３ ３５１０ １７６
４ ３１２０ １５６
５ ２７３０ １３７
井的维修(修理和替代)
生产年份 每井年成本，美元 每井月成本，美元
１ １００００
２ ６０００
３~５ ４０００
６ ２０００ ３０５（６年平均)
固定成本
每井月成本，美元
日生产费(井泵、计量、计量审核) 300
电力费用 400
管理费 300
经过最初的3～5年后，气井维修费用将明显降低，这些变化的成本也包括气
体压缩成本(按5?3美元／ｋｍ?３计算)、水处理费用(按0?15美元／桶计算)
。黑勇士盆地水处理费用相对较低，因为产出水矿化度较低，固体沉淀处理后可
以流入当地的河流中。在头三年的生产中，每口开发井的总模拟生产成本费在29
000～３３０００美元／年之间。
2?1生产情况
模拟区块内的Bｌａｃｋ Ｃｒｅｅｋ、Ｍａｒｙ Lｅｅ、Ｐｒａｔｔ和Ｃ
ｏｂｂ煤层组中含有7?6ｍ厚的低挥发烟煤，一般需要多层完井。
从深层的Bｌａｃｋ Ｃｒｅｅｋ煤组到浅层的Ｃｏｂｂ煤组，单层煤平均
含气量由8?49ｍ?３／ｔ变化到14?16ｍ?３／ｔ。在我们的研究模型中，取
加权平均值11?32ｍ?３／ｔ，单井控制面积为80英亩。由此可计算得到单井控
制的煤层气地质储量是0?408亿ｍ?３。
托斯卡卢萨(Ｔｕｓｃａｌｏｏｓａ)县东南部一些较好的生产井8～１２个
月达到最高产气量5098～８４９０ｍ?３/d，可持续高产6～１２个月，然后产
量开始递减。一些最好的井日产量达2?83万ｍ?３，但这种井是相当少见的。
在低渗透率煤层区，一些产气较差的井最高日产量低于1115ｍ?３。在我们
的模型中，假定生产井在生产十一个月内达到平均最高日产量5660ｍ?３，持续
高产6个月后产量开始递减。该地区煤层气井的产水量相对较高。在投入生产第
一个月内，295口井的初期平均排水量是425桶／d。12个月后，平均日产水量下
降到211桶，48个月以后，单井日排水量小于100桶。
