Development of Energy Science May 2015, Volume 3, Issue 2, PP.42-49
The Risk Assessment of Coalbed Methane Development Haifeng Zhang 1,3#, Qinlan Zhang 2 , Shijie Liu 1, , Yi Feng 1, Qiang Deng 1 , Xueli Chen 1 1. Engineering and technology branch, CNOOC Energy Technology & Services Limited, Tianjin 300457, China 2. TianJin HongYuan Oil Technology Development Company, Tianjin 300457, China 3. China University of Petroleum (Beijing), 102249, China #
Email: zhanghf5@cnooc.com.cn
Abstract Coalbed methane is a new type of clean energy. The coalbed methane development project is complicated system engineering, so must take the risk assessment. This paper chose a coalbed methane development project in Shanxi Province as an example, analyses the various factors which affecting coalbed methane risk. This paper established a risk evaluation system for the development of coalbed methane. The study combed analytic hierarchy process and expert scoring method to get the overall risk indexes of coalbed methane development project. By analysis of coalbed methane development risk, there is a reference for coalbed methane development risk evaluation. This paper hopes to help the further risk evaluation of coalbed methane development. Keywords: Coalbed Methane; Risk of Development; Risk Assessment
煤层气开发风险评价研究 张海锋 1, 3，张沁兰 2，刘世界 1，冯毅 1，邓强 1，陈学立 1 1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300457 2. 天津天心宏源石油技术开发有限公司，天津 300457 3.中国石油大学（北京），北京 102249 摘
要：煤层气作为一种新型清洁能源，有利于我国能源结构的改善和生态环境保护。而煤层气开发项目是一项复杂
的系统工程，投资大、风险大、技术性强，所以必须对其进行风险评价，避免因为风险因素导致的经济损失或其他影 响。本文选择了山西某煤层气开发项目为例，对影响煤层气风险的各类因素进行了分析，并以逻辑性、科学性、合理 性为前提，建立了煤层气开发风险评价体系。在评价方法上，选择层次分析法与专家打分法结合计算指标权重，根据 相关资料进行指标赋值，最后通过计算得出各评价指标的指标值，并得到该煤层气开发项目的总体风险指标值。通过 煤层气开发风险实例分析，希望为煤层气开发风险评价提供借鉴，帮助煤层气开发风险评价的进一步发展。 关键字：煤层气；开发风险；风险评价
引言 本文以新兴能源煤层气为对象，结合煤层气开发的实际情况，分析影响煤层气开发风险的各项因素， 对其开发项目的风险进行评价研究。选择层次分析法与专家打分法进行风险评价，最后得到评价结果，为 今后煤层气开发项目的风险评价提供借鉴，帮助煤层气开发项目的实施尽可能避免和减少风险，以保证煤 层气开发项目的顺利进行。
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1 煤层气开发现状 煤层气是一种高效、清洁的新能源，是一种以甲烷为主的非常规天然气。发展煤层气开发项目有利于 改善我国的能源结构，提高煤炭利用率，减少环境污染，改善大气环境，并促进我国能源的可持续发展战 略。我国埋深 2000 米以内的浅煤层气地质资源量约为 36.81 万亿立方米，位居世界第三位。因此，依托于 我国丰富的煤层气资源，我国政府也一直十分重视煤层气的开发利用，并在九十年代初就开始引导与支持 煤层气产业的兴起。 近年来，国家高度重视煤层气的开发利用和煤矿瓦斯的防治工作，在“十一五”期间，我国的煤层气 开发初步实现商业化与规模化，煤矿瓦斯防治工作取得显著成效。对煤层气开发的进程进行分析与调查可 以看出，2007 年国家出台的相关优惠政策刺激了我国煤层气地下抽采规模的扩大，也让煤层气的开发进入 了相对快速的发展阶段。2012 年煤层气井下抽采规模突破了 100 亿立方米，到 2013 年为 108.87 亿立方米， 同比增长了 8.54%。过去几年，我国煤层气的地面开采规模以每年约 5 亿方左右的速度平稳增长，到 2014 年，我国煤层气（含矿井瓦斯）抽采量基本达到 152 亿立方米，其中，地面煤层气抽采量为 36 亿立方米， 矿井瓦斯抽采量 116 亿立方米。 目前，我国已经发现沁水和鄂尔多斯两大千亿立方米级的气田，煤层气地面抽采已建产项目达 40 亿 立方米，在建 60 多亿立方米，煤层气开发产业进入商业化发展阶段。由国务院办公厅下发的能源发展战略 行动提出，到 2020 年，煤层气产量力争达到 300 亿立方米。能源局、 环保部、工信部三部委也下发了发 展意见，提出加快沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘等煤层气产业化基地建设，加强黑龙江、河南、贵州、四 川、云南、甘肃等地区煤层气资源勘探，进一步推动煤层气产业化发展。
2 煤层气开发风险影响因素 煤层气开发项目是一个复杂的系统工程，风险大、投资大、技术密集、专业性强，因此煤层气开发的 风险评价必不可少，需要通过详细的分析对存在的风险进行评估，以降低事故发生的概率，保证煤层气开 发项目的顺利运作。为了更加直观地表现煤层气开发中的风险因素，帮助认识到煤层气开发过程中需要重 点考虑的因素，本文按照煤层气开发项目的阶段来进行风险因素分析，大致可以分为投资建设风险和生产 运营风险两大类。 投资建设风险是指煤层气开发项目的投资建设阶段存在的风险因素。煤层气开发的投资建设阶段主要 包括资金筹措、项目规划、地质勘探、钻井工程、地面工程等为煤层气开发生产运营做准备的关键性步骤。 投资建设阶段是否顺利进行直接影响煤层气开发项目的运行情况，以及是否能够达到预期的收益。因此， 应该充分考虑投资建设阶段的风险因素，对之做出合理的评估与预防，避免风险的出现造成投资建设阶段 的停滞与损失。影响投资建设风险的主要因素可以分为资源风险、融资风险、技术风险、施工成本风险、 质量风险、时间风险、安全风险七类。 生产运营风险是指煤层气开发项目在进入生产运营阶段后存在的风险因素。生产运营的状况直接影响 了煤层气开发项目的经济、社会、环境等效益，是煤层气开发项目是否能够持续、稳定、健康发展的决定 性条件。生产运营阶段包括对煤层气的抽采、煤层气的销售、日常工程管理等相关工作。在生产运营阶段 如果不全面考虑存在的风险因素，就难以避免可能出现的突发状况，让煤层气开发的生产运营陷入危机， 直接危及整个项目工程的整体效益。影响生产运营风险的主要因素可以分为生产风险、HSE 风险、市场风 险、政策风险、生产成本风险五类。
3 煤层气开发风险评价指标选择 3.1 煤层气开发风险评价指标选择原则 煤层气开发风险评价需要借助风险评价指标体系的建立，只有建立起全面、客观、科学的评价指标体 - 43 http://www.ivypub.org/des
系，确定正确的指标间隶属关系，才能更准确、更全面地对煤层气开发风险进行评价。而建立指标体系时 选择合适的风险评价指标就至关重要。因此，在选择风险评价指标时就应该遵循一定的选择原则，主要有 系统性原则、客观性原则、简洁性原则、重要性原则、可比性原则、灵活性原则。
3.2 煤层气开发风险评价指标选择及评价指标体系 从煤层气开发风险评价的整体框架出发，将风险评价指标分为投资建设风险与生产运营风险两大类。 通过对这两大类风险的分析，将两大类风险指标进行细分，在其下划分两个指标等级，形成一个以煤层气 开发风险为主指标的整体四级指标体系。 3.2.1 投资建设风险 投资建设风险主要从资源风险、融资风险、技术风险、施工成本风险、质量风险、时间风险、安全风 险几个方面来考虑。 （1）资源风险 资源风险主要是指由于煤层气开发时对地下煤层气资源的勘探不明确或者失误而导致对储量、品味等 指标的判断错误，致使因为储量过低、品味不符合要求等情况带来的经济损失。在地质勘探中，人们对储 量、品味等指标的认识与判断都要借助先进的现代科学和成熟的地质知识，而在实际勘探中并无法保证技 术水平与知识经验的准确度能够准确无误地进行预测，因此，对于储量与品味等指标的预测都具有不确定 性。综合资源风险中的关键因素，本文选择储量与品味两个指标对资源风险进行评价。 （2）融资风险 融资风险主要是在煤层气开发项目筹资阶段可能发生的影响经济效益与项目利益变动的风险。一方面 筹资阶段存在项目融资参与者未能履行责任与义务的风险；第二方面因为市场波动的难以预测性，筹资阶 段难以避免利率的波动。因此，本文选择信用与利率两个指标对融资风险进行评价。 （3）技术风险 技术风险主要是指由于地质、设计资料、施工设备、施工程序、施工制度等一系列因素而产生的对开 发进度制约的风险。煤层气开发项目设计工序多而复杂，关键的勘探技术、钻井技术、完井技术直接影响 整个项目的工程进度与安全性。所以本文用勘探评价技术。钻井技术、完井技术进行技术风险评价。 （4）成本风险 成本风险表现在煤层气投资建设阶段可能出现成本比预算提高的现象。因为煤层气开发项目的复杂性， 难以准确预计所有发生项目的固定成本，所以很容易出现实际成本高于预算的现象。根据煤层气开发项目 的关键工序，采用钻井成本、完井成本、地面工程三个指标对成本风险进行评价。 （5）质量风险 煤层气开发项目的投产依托于投资建设阶段的顺利完工。如果投资建设阶段对工程项目的建设存在质 量问题并可能影响后期使用，那么对后期的生产运营影响是巨大的。 （6）时间风险 资金的价值也和时间相关，如果投资建设阶段耗费的时间大于预期，不仅会打乱原有的项目计划，耽 误后期进度，也会存在投入成本增加而未来回报贬值的风险。因此，投资建设阶段的工程耗时应该作为一 项重要的因素予以考虑。 （7）安全风险 投资建设阶段也许会出现一些危险、有害因素，这些因素可能对人、环境、事物等的安全造成威胁和 伤害。要保证投资建设阶段的顺利进行，就需要对这些安全风险进行评估与预防。
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3.2.2 生产运营阶段风险 （1）生产风险 煤层气开发进入生产运营阶段后，最重要的就是能够持续、稳定地进行生产。而成熟的生产技术以及稳 定可观的产量就是煤层气开发获得经济效益的必要条件。所以生产风险可以用技术风险与产量风险来评价。 （2）HSE 风险 HSE 风险主要是针对员工健康、人身安全、环境保护三个方面存在的风险。在煤层气开发项目中，如 果不能保证员工的健康与人身安全，就会大大影响生产运营的正常进行。而煤层气开发项目的生产运营会 产生噪音、废物、废水、废气等有害环境与生态的物质，如果处理不当就会影响项目整体效益。所以本文 选择健康风险、安全风险、环境风险三个指标进行 HSE 风险评价。 （3）市场风险 煤层气作为一种新兴环保型资源，也存在价格波动、难以预测等风险因素。这些价格波动等未知因素 会造成煤层气开发项目的利润变动，导致煤层气开发项目的成本回收风险增加。本文用价格与需求量进行 市场风险评价。 （4）政策风险 国家政策对企业行为具有强制性约束力，不同的政策会直接影响到企业的经济效益。国家对煤层气开 发项目的政策扶持或者政策约束都会影响煤层气开发的经济效益。比如国家政策对煤层气开发的补贴与税 收优惠就会有利于煤层气开发项目的蓬勃发展。因此，本文用补贴与税收优惠来评价政策风险。 （5）生产成本风险 生产运营阶段需要投入各种资金成本以维持正常的生产计划，因此，与投资建设阶段需要考虑施工成本 一样，在生产运营阶段也需要控制生产成本。如果生产成本过高，那么煤层气开发经济效益就会受到影响。 通过以上分析，可以建立以煤层气开发风险为总体一级指标的完整煤层气开发风险评价四级指标体系， 见表 1。 表 1 煤层气开发风险评价指标体系 一级指标
煤 层 气 开 发 风 险 A
二级指标 投资 建设 风险 B1
三级指标 资源风险:C1 融资风险:C2 技术风险:C3
施工成本风险:C4
质量风险:C5 时间风险:C6 安全风险:C7 生产风险:C8 生产 运营 风险 B2
HSE 风险:C9
市场风险:C10 政策风险:C11 生产成本风险:C12 - 45 http://www.ivypub.org/des
四级指标 储量 D1 品位 D2 信用 D3 利率 D4 勘探评价技术 D5 钻井技术 D6 完井技术 D7 钻井成本 D8 完井成本 D9 地面工程 D10 质量风险 时间风险 安全风险 技术风险 D11 产量风险 D12 健康风险 D13 安全风险 D14 环境风险 D15 价格 D16 需求量 D17 补贴 D18 税收优惠 D19 生产成本风险
4 煤层气开发风险评价指标权重确定 随着项目评价方法的不断丰富与深化，可以用于煤层气开发风险评价的方法也多种多样，比如层析分 析法、专家评价法、主成分分析法、模糊综合评价法等。分析上述各种方法的优缺点及实用性，以及考虑 到风险评价指标之间的逻辑关系，综合比较认为采用层次分析法较为直观，也能够将定性问题和定量问题 结合起来，使得评价过程与结果更加清楚与易懂。 以煤层气开发风险评价指标体系为基础，借助层次分析法，按照评价指标的内部逻辑关系构造专家打 分表，并选择五位专家进行打分。设指标因素 A1，A2，…，An 是其对上一层次某一因素的两两比较其相 对重要性的判断矩阵，为使判断矩阵 A 定量化，引用 1-9 标度法进行打分标度。以此类推构造各指标对上 层因素影响的判断矩阵，对所有专家打分表数据进行一致性检验，并分别计算五位专家的打分表并得出权 重结果。根据计算各判断矩阵得到的数据，可以分别计算得 C 层次 12 个三级指标与 D 层次 23 个四级指标 的权重。由此得到各个因素关于投资建设风险的权重，各个因素关于生产运营风险的权重，以及各个因素 关于煤层气开发风险的权重。最后综合五份专家打分表得到的各指标权重进行平均值计算。具体计算过程 在此不作说明，各指标权重计算结果见表 2、表 3、表 4。 表 2 投资建设风险平均权重排序 指标
权重 专家 1
专家 2
专家 3
专家 4
专家 5
平均值
储量
0.1976
0.17835
0.17335
0.13695
0.12925
0.1631
品位
0.1976
0.17835
0.17335
0.13695
0.12925
0.1631
信用
0.0528
0.077537
0.098746
0.0993
0.089538
0.083584
利率
0.0176
0.038763
0.019754
0.0331
0.044762
0.030796
勘探评价技术
0.023464
0.05815
0.0711
0.044129
0.06715
0.052799
钻井技术
0.023464
0.029075
0.0237
0.044129
0.033575
0.030789
完井技术
0.023464
0.029075
0.0237
0.044129
0.033575
0.030789
钻井成本
0.023464
0.05815
0.076824
0.0662
0.044762
0.05388
完井成本
0.023464
0.029075
0.027219
0.0331
0.044762
0.031524
地面工程
0.023464
0.029075
0.014457
0.0331
0.044762
0.028972
质量风险
0.1687
0.1163
0.1185
0.1324
0.1343
0.13404
时间风险
0.0495
0.054
0.0609
0.0642
0.0702
0.05976
安全风险
0.1756
0.124
0.1185
0.1324
0.1343
0.13696
专家 5
平均值
表 3 生产运营风险平均权重排序 指标
权重 专家 1
专家 2
专家 3
专家 4
技术风险
0.07145
0.08355
0.07355
0.0625
0.060603
0.070331
产量风险
0.07145
0.08355
0.07355
0.0625
0.030297
0.064269
健康风险
0.142819
0.111089
0.09809
0.083325
0.09089
0.105243
安全风险
0.142819
0.111089
0.09809
0.083325
0.09089
0.105243
环境风险
0.142819
0.111089
0.09809
0.083325
0.09089
0.105243
价格
0.107175
0.111139
0.198225
0.166675
0.13635
0.143913
需求量
0.035725
0.055561
0.066075
0.083325
0.13635
0.075407
补贴
0.107175
0.111139
0.07355
0.166675
0.13635
0.118978
税收优惠
0.035725
0.055561
0.07355
0.083325
0.13635
0.076902
生产成本风险
0.1429
0.1667
0.1471
0.125
0.0909
0.13452
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表 4 煤层气开发风险平均权重排序 指标
权重 专家 1
专家 2
专家 3
专家 4
专家 5
平均值
资源风险
0.294375
0.237812
0.17335
0.13695
0.172342
0.202966
融资风险
0.0528
0.077537
0.05925
0.0662
0.089538
0.069065
技术风险
0.0528
0.077537
0.05925
0.0662
0.089538
0.069065
施工成本风险
0.0528
0.077537
0.05925
0.0662
0.089538
0.069065
质量风险
0.126525
0.077537
0.05925
0.0662
0.089538
0.08381
时间风险
0.037125
0.036002
0.03045
0.0321
0.046802
0.036496
安全风险
0.1317
0.082671
0.05925
0.0662
0.089538
0.085872
生产风险
0.035725
0.055561
0.07335
0.0625
0.030297
0.051487
HSE 风险
0.107125
0.111089
0.14715
0.125
0.09089
0.116251
市场风险
0.035725
0.055561
0.13215
0.125
0.09089
0.087866
政策风险
0.035725
0.055561
0.07335
0.125
0.09089
0.076105
生产成本风险
0.035725
0.055561
0.07335
0.0625
0.030297
0.051487
5 某矿区煤层气开发风险评价 5.1 评价指标赋值 为了对各评价指标的指标值进行计算，需要建立评价指标的度量表并对各评价指标进行赋值。考虑到 赋值的科学性、客观性、定量性，按照五分标度法将指标等级分为低、较低、一般、较高、高五个层次进 行度量。按照具体指标性质，将风险等级分别赋值为 1、0.75、0.5、0.25、0。邀请专家或相关人员根据实 际情况对各指标进行评价，得到它所在的等级相应的赋值。
5.2 开发风险评价 根据专家打分和指标度量表赋值情况，依次计算各指标值。计算公式如下： j
P = ∑ ωi * Ei （i=1,2,3,…….j）
(1)
i =1
由此，可以计算得到各级指标的综合评价表，结果见表 5、表 6。 表 6 煤层气开发风险三级指标综合评价表 三级指标
指标权重
赋值
指标值
资源风险 融资风险
0.202966 0.069065
0.75 0.5
0.152225 0.034533
技术风险
0.069065
0.25
0.017266
施工成本风险
0.069065
0.5
0.034533
质量风险
0.08381
0.25
0.020953
时间风险
0.036496
0.5
0.018248
安全风险
0.085872
0.5
0.042936
生产风险
0.051487
0.5
0.025744
HSE 风险
0.116251
0.25
0.029063
市场风险
0.087866
0.75
0.0659
政策风险
0.076105
0.75
0.057079
生产成本风险
0.051487
0.5
0.025744
总分
0.52422
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表 5 煤层气开发风险四级指标综合评价表 四级指标
指标权重
赋值
指标值
储量 品位
0.1631 0.1631
0.25 0.25
0.040775 0.040775
信用
0.083584
0.25
0.020896
利率
0.030796
0.5
0.015398
勘探评价技术
0.052799
0.5
0.0264
钻井技术
0.030789
0.5
0.015395
完井技术
0.030789
0.5
0.015395
钻井成本
0.05388
0.25
0.01347
完井成本
0.031524
0.5
0.015762
地面工程
0.028972
0.5
0.014486
质量风险
0.13404
0.25
0.03351
时间风险
0.05976
0.5
0.02988
安全风险
0.13696
0.5
0.06848
技术风险
0.070331
0.75
0.052748
产量风险
0.064269
0.5
0.032135
健康风险
0.105243
0.5
0.052622
安全风险
0.105243
0.5
0.052622
环境风险
0.105243
0.25
0.026311
价格
0.143913
0.25
0.035978
需求量
0.075407
0.25
0.018852
补贴
0.118978
0.5
0.059489
税收优惠
0.076902
0.25
0.019226
生产成本风险
0.13452
0.5
0.06726
表 7 风险等级表 风险等级
低
较低
一般
较高
高
评价值区间
0~0.2
0.2~0.4
0.4~0.6
0.6~0.8
0.8~1
5.2.1 总体一级指标分析 通过计算得到煤层气开发风险的综合评价值为 0.52422，参照风险等级表，风险等级中等。 5.2.2 二级指标分析 通过对投资建设风险与生产运营风险的指标值计算分析可知，投资建设风险指标值为 0.350622，生产 运营风险指标值为 0.417241。从总体上看，煤层气开发风险中的生产运营风险大于投资建设风险。 5.2.3 三级指标分析 在投资建设风险中，资源风险最大，其它依次是安全风险、融资风险、施工成本风险、质量风险、时 间风险、技术风险，其中融资风险与施工成本风险指标值相同；在生产运营风险中，市场风险最大，其它 依次是政策风险、HSE 风险、生产风险、生产成本风险，其中生产风险与生产成本风险指标值相同；从总 体上看，各三级指标对一级指标的影响，资源风险最大，其它依次是市场风险、政策风险、安全风险、融 资风险与施工成本风险、HSE 风险、生产风险与生产成本风险、质量风险、时间风险、技术风险。 5.2.4 四级指标分析 首先是投资建设风险中的四级指标，对资源风险来说，储量与品味的影响同样重要；融资风险中，信 - 48 http://www.ivypub.org/des
用的风险大于利率的风险；技术风险中，勘探评价技术最重要，其次是钻井技术与完井技术重要度相同。 对于施工成本风险，完井成本影响最大，其次是地面工程、钻井成本。从总体上分析以上四级指标对投资 建设风险的影响，安全风险最大，其它依次是储量与品味、质量风险、时间风险、勘探评价技术、信用、 完井成本、利率、钻井技术与完井技术、地面工程、钻井成本。 现在分析生产运营风险中的四级指标，对生产风险来说，技术风险大于产量风险；对 HSE 风险来说， 健康风险与安全风险最大，其次是环境风险；在市场风险中，价格的影响大于需求量；在政策风险中，补 贴的影响大于税收优惠。从总体上看，以上四级指标对生产运营风险的影响，生产成本风险最大，其它依 次是补贴、技术风险、健康风险与安全风险、价格、产量风险、环境风险、税收优惠、需求量。
6 结论 通过以上计算与分析可以得出结论， 山西某煤层气开发项目总体风险值为 0.52422， 风险位于中等水平， 需要对各类风险进行防范与治理。通过进一步的分析可以发现，煤层气开发过程中生产运营风险大于投资 建设风险，而资源风险对煤层气开发风险的影响最大，应该在煤层气开发项目中对重视对资源勘探的准确 性与资源评估；在投资建设阶段，安全风险最大，需要高度重视；而在生产运营阶段，生产成本风险最大。 所以，在煤层气开发过程中，应该重点关注风险较大的指标因素，但是也不能忽略其他风险因素。综上所 述，本文以具体煤层气开发项目为例，对煤层气开发风险评价进行了探索，希望为其他类似煤层气开发风 险评价提供借鉴。由于目前煤层气开发风险评价方面研究资料并不丰富，所以煤层气开发风险评价还应该 进一步发展与深化，以促进煤层气开发项目的发展。
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【作者简介】 1
张海锋（1981-） ，男，汉族，学士，
3
刘世界（1988-） ，男，汉族，硕士 ，助理工程师，油气田
工程师，油气田开发，2001.09-2005.07
开发，2007.09-2014.07 就读于成都理工大学。
就读于西南石油大学。
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