配分（石油とガス）

石油業界では、割り当ては通常、生産割り当てと呼ばれ、商業割り当てと技術割り当てという2つの主要な要素で構成されます。商業割り当ては、収益とコストの正確な配分を確保し、技術 割り当ては、抽出された炭化水素の量の測定値をさまざまな寄与源に細分化する慣行を指します。 ^{[1]配分は、混合}フローまたは石油の貯蔵への各寄与要素が固有の所有権を持つことができるため、炭化水素の所有権の帰属に役立ちます。この文脈での寄与源とは、通常、石油の流れまたは天然ガスの流れを混合フローまたは貯蔵に運ぶ石油を生産している井です。

炭化水素会計と配分という用語は、しばしば互換的に使用されます。^{[2] [3]}炭化水素会計はより広い範囲をカバーし、配分結果を活用し、抽出された炭化水素の所有権を決定し、販売または排出時点から抽出時点まで追跡する石油管理プロセスを指します。このように、炭化水素会計は在庫管理、物質収支、そして輸送システム（例えば、パイプラインを通じて生産工場から遠く離れた顧客へ 輸送される炭化水素）における所有権の追跡もカバーします。

配分問題において、寄与源は、より広範には天然ガス流、流体流、または坑井内の層または帯、油井、油田、ユニット化された生産主体または生産施設から得られる多相流などです。炭化水素会計では、抽出された炭化水素の量は、所有権、「原価油」または「利益油」のカテゴリーごとにさらに分割され、個々の成分分率タイプに分類されます。このような成分には、アルカン炭化水素、沸点分率^[4]、モル重量分率[5]などがあります。^{[ 6]}

範囲と用語

配分する（allocate）^[7]という用語は 、計画に従って分配するという意味で使用されていますが、語源は「earmark（予算）」にも関連している可能性があります。^[8]会計（accounting ） ^[9]という用語は 、行動の正当性を示す意味で使用されています。^[10]

炭化水素会計の文脈において、油田とは、地下にある1つ以上の貯留層^{[11]からの炭化水素の探査のために開発された地域を指します。1つの油井が複数の}地層または貯留層から炭化水素を抽出する場合もあるため、油田とその油井ストリームを地層または層ごとに区分することが有用な場合があります。複数の油田が、石油処理ユニットやパイプラインなどのインフラを共有する場合もあります。油田活動は、州の管轄権とライセンス契約によって規制されています。この契約は、ライセンサー（鉱業権所有者。米国陸上では多くの場合土地所有者、その他の地域では多くの場合州が石油貯留層を含む鉱業権を所有）^{[要出典]とライセンシーの間で、油田の探査に関する事業協定であり、投資費用、操業費用、および油田からの収益を分担します。}生産分与契約（PSA）の場合、ライセンシーはすべての開発費用を負担し、この資本を「原価」として回収します。「利益」はライセンシーと州で分配されます。^[12]ライセンシーは単一の石油会社である場合もあれば、パートナーシップ、コンソーシアム、またはジョイントベンチャーにおいてリスク、コスト、利益を分担する企業グループである場合もあります。複数の企業が関与する場合は、「グループ所有メンバー」という用語が使用され、石油採掘に関する事業協定において、各メンバー企業の費用と収益の持分が明記されます。契約型の石油財政制度ではなく、石油譲許ライセンス制度が採用されている場合、採掘された炭化水素の所有権は、各メンバー企業の固定持分に基づいて分配されます。

より具体的な定義

フィールド割り当てまたはプラットフォーム割り当てとは、複数の生産フィールドまたは複数のオフショアプラットフォームが供給源となり、パイプラインに混合フローが生じる割り当てケースを指します。^[13]

井戸割り当てとは、寄与源が生産石油井戸、またはあらゆる種類の注入井戸である場合に使用される用語です。

成分配分：製品配分という用語は、例えば石油、ガス、コンデンセート成分（相分率）といった主要な製品群を寄与井に割り当てるために使用されるのに対し、^{[14]成分配分は、}メタンやエタンといった個々のアルカン炭化水素を天然ガス流中の3つの異性体ペンタンに分解して割り当てることを意味します。配分対象となる原油流の成分は、沸点分率によって分割される場合があります。^[4]

配分に関するその他の組み合わせとしては、生産配分^[15] 、炭化水素配分^[16] 、パイプライン配分^{[17 ]}、バック配分^[18]などがある。輸出配分とは、油田から生産量が移管される保管移転における配分を指す。輸出における配分は、契約の各パートナーに支払われる量を正確に決定する。^[19]所有権配分は、ライセンスまたは共同事業協定区域の各パートナーにおける、抽出された炭化水素からの収益分配を示すためにも用いられる。

範囲

割り当ては、流量または容積測定に基づく継続的なプロセスであり、寄与源の分布を示し、多くの場合、1日あたりの最終計算が行われ、炭化水素を生産するフィールドの場合は日次生産レポートの基礎となります。さらに、割り当てプロセスは、随伴ガスと水が原油フローとともに供給される場合など、個々の成分または相画分の複数の製品の流れを分割するように設計される場合があり、^[10]混合フローまたはストレージ内の各画分は、寄与者とその所有権の間で割り当てられます。従来の割り当て実務では、定期的な時間制限付きの 坑井テストの測定結果に基づいて、原油、天然ガスコンデンセート、および生産水の数量計算を実行します。純粋ガス井からの天然ガス流量は、通常、個々の坑口またはその近くで連続的に測定されます。

炭化水素会計というより広範な観点から見ると、計算に使用されたすべての測定値とパラメータはデータストレージに保存され、計算結果と計算に使用された方法は、内部監査および外部監査によって承認された方法で保存されます。保存された結果は、生産油田の貯留層パフォーマンスの最適化、さらには輸送システムにおける利用率の最適化にも活用されます。

炭化水素会計プロセスでは、顧客への販売が行われるまで、または炭化水素が廃棄されるまでのすべての炭化水素のフローを追跡することに重点を置いています。これには、すべての流体排出、ガスのベントとフレアリング、施設での発電のためのガス消費、石油貯蔵庫からの蒸発量が含まれます。同様に、注入井を通じて貯留層に注入された水とガスの流量の測定も炭化水素会計の一部となっています。

割り当ての需要

配分は、石油・ガス田の開発・生産に協力する複数の事業者間で、コスト、収益、税金を分配する必要性に根ざした商業的な仕組みです。協力には様々なインセンティブがあり、一つはリスクとコストの分担、つまり石油会社間のパートナーシップに探査・生産ライセンスを発行することです。もう一つは、ユニット化とも呼ばれる生産のための共同契約によって複数の土地や油田から採掘を行うことで、生産効率を向上させることです。

動的地質モデルが履歴と一致し、生産予測に使用される 貯留層シミュレーションでは、坑井または完了への生産割り当てが必要です。

歴史

1929年以降、米国テキサス州のヴァン油田では、新規探鉱地域をより効率的に開発するためのユニット生産の原則が確立され^{[20] [21]}、この慣行はテキサス州で広く普及した「ユニット化の隠れた法則」へと発展しました。^[22] 1929年以前から、複数の油井から採掘するために機器を共有する慣行が早くから確立されていました。^[23]今日、テキサス州を除くほとんどの米国州では、ユニット化を義務付ける法令が制定されています。米国の石油・ガスの所有権と採掘は、現在の米国石油・ガス法によって規制されています。

複数の企業が合弁事業を組んで油田開発、生産・輸送、下流事業にリスクを分担することも、特に国境を越えた取引においては長年行われてきた。^[24]北海では、石油会社がコンソーシアムでリスクを分担し、ノルウェー政府によって規制された最初のライセンスラウンドでは、ライセンスの半数以上が複数のライセンシーによるパートナーシップに授与された。^[25]また、パートナーシップにライセンスを授与する方向への移行傾向も明らかである。

近年、コスト削減は、地下採掘地域における石油・ガスの加工・輸送インフラの共同利用を促進する要因となっている。複数の沖合油田からアジアの陸上施設ターミナルへ石油を輸送する際に、パイプラインの混合ストリームに分担金を配分する方法が開発されている。^[13]

この業界では、石油回収の強化、深海油田開発、複数の油田からの生産フローを混合する海底生産システムの利用に向けた最近の再編が行われており、^{[26]従来の}油井流量試験からモデルシミュレーション、仮想流量計、多相流量計の普及への移行に対応するために、柔軟で正確な配分システムの要件が強化されています。 ^[27]

利点

割り当てには複数の運用上のメリットがあります。井戸ごと、あるいは井戸ごとの油層やガス層ごとの割り当てから得られる詳細な結果は、生産プロセスの管理に活用されます。

配分プロセスの結果は、政府やパートナーへの生産報告に重要な情報として反映されるだけでなく、事業者の製品販売、会計、企業資源計画（ ERP） 、データウェアハウス、経営情報といった社内システムにも反映される可能性があります。配分と炭化水素会計は、石油会計というより広範な事業分野を支える情報であり、後者は油田操業のライフサイクルビジネスと財務面を考慮しています。^[28]

配分の実践と方法

透明性、公平性、監査要件への準拠は、配分慣行および配分方法の設計における基本的な基準です。さらに、実施されるプロセスは、コスト効率が高く、運用が実用的である必要があります。測定プロセスおよび関連する配分プロセスの要件は、法律および関係政府機関によって定められており、事業者、パートナー、ライセンサー、および政府間の関係を規定する契約文書も配分のガイドラインとなる場合があります。設計構成およびセットアップの詳細は、利用可能な配管図、プロセスフロー図、および井戸から販売ポイントへの流れを介して流量測定および測定ポイント間の接続を示すその他の文書から読み取ることができます。ダウンホールセンサーを示すP&IDも、配分プロセスの設計に役立つ場合があります。

あらゆる割り当てシステムに関与するパートナーは、従うべき一連の原則について合意し、確立する。この原則は、割り当てに使用する単位と測定の種類、すなわち質量、体積、モル、またはエネルギー収支をどこで考慮するかを規定する。炭化水素の物理的特性は、様々な寄与源からの炭化水素が混合されると熱伝達や圧力と温度の遷移の影響を受け、常に変化するため、混合物質中の炭化水素の所有者には、その油井から物理的に供給された物質と等しい物質を割り当てることはできない。例えば、2つの多相流が混合され、一方がモル重量107の油と20 kg/kgmolのガス、もう一方がそれぞれ116と21の場合、油が115 kg/kgmol、ガスが20.3 kg/kgmolの混合流となる可能性がある。割り当て原則はこの影響を考慮している。^[2]

サンプル構成

図1：配分問題におけるメーター設定の図解。分かりやすくするために簡略化されている。ホスト油田「A」処理プラントは、油田「A」と2つのサテライト油田「B」および「C」からの炭化水素フローを分離、処理、輸出する。
凡例：赤色のMは管理移送メーター、黒色のMは会計メーター、灰色のMは任意配分メーターを示す。^[29]

右の図に示す割り当てシステム:

• フィールド「B」と「C」はそれぞれ、フィールドから測定されたすべての流出量がそれぞれの井戸に割り当てられる基本的な割り当てシステムであり、割り当ては石油、ガス、水のすべてのフェーズで実行できます。（「B」と「C」には海底プラントのみが可能です。）
• フィールド「A」は、油田で、油、随伴水、随伴ガスなどの流体が抽出されます。パイプライン接続がない場合、フィールド「A」は典型的な配分ケースを示しています。処理プラントは原油を3つの留分に分割します。輸出地点の計量ステーションは保管移転の要件を満たしています。フレアガスの計測機器は税務上の計測機器であり、課税対象となる場合は規制要件によって異なります。推定プロセスが使用されている場合、坑井流の計測精度は通常低下するか、計測機器が設置されません。
• 全体として、フィールドのコレクションは、販売製品の貢献が 3 つのフィールドのそれぞれに割り当てられるフィールド割り当てシステムです。

測定

生産工場のすべてのストリームと測定値が割り当てプロセスに送られるわけではありませんが、すべての割り当てには、少なくとも総流出量または総量の測定に加えて、合計に含まれる寄与フローの測定値、推定値、または一部の物理的特性が必要です。

財政的測定は、管轄区域における政府への納税に関する正確性の法定要件を満たします。保管移転測定は、炭化水素の買い手と売り手間の金融取引の要件を満たします。配分測定は、混合フローへのすべての貢献者の配分をサポートし、それによって所有権の配分もサポートします。配分測定は、保管移転基準を満たさない場合があります。

フロー測定と割り当て

フロー位置	測定タイプ	割り当て
輸出輸送システム（パイプライン、タンカー、トラック）への流れ	財政的測定と 保管移転測定	油田または油井へのバックアロケーション、所有権の割り当て
中間流体貯蔵庫への流入と流出	保管移転測定	フィールドまたは井戸へのバック割り当て
消費、電力、フレアへの流れ	財政測定	該当なし
衛星フィールドから共有施設への流れ	所有権移転測定（所有権が変更された場合）	フィールド割り当て
貯水池からの流量	割り当て測定	井戸または地層へのバックアロケーション
ガス井からの流出	例：超音波流量計
油井からの流出	例えば、井戸テストや多相メーターなど
処理施設内のさまざまな流れ	十分な精度を備えたメーター
表1：流量測定場所の一覧。このリストは網羅的なものではない。[30]

修正された測定液体総量（正味量）

加工済みの液体、例えば油の量を計測した後、表示量から計算対象となる正味量への変換がまだ行われる。^[31]

${\displaystyle Q_{n}=Q_{i}*MF*CTL*SF*SW}$

どこ

${\displaystyle Q_{i}}$ 示された量は総計量体積である

MF、メーター係数、実際の音量に合わせて調整します。この係数はプローブによって決定されます。

CTLは液体に対する温度の影響に対する体積補正係数である^[32]

SF （収縮係数）は、圧力、温度、組成の変化を調整します。たとえば、圧力が低下して成分が気相に変化すると流体の収縮が発生します。

SW（S&W）、堆積物と水の係数、サンプル分析によって決定される残留水と汚染物質を調整します。

流量計

凸面溶接ネックフランジ付きVコーン流量計

石油・ガス上流産業における計測用流量計は、計測の種類、性能および精度要件、そして計測対象媒体の種類に基づいて選定されます。市販されている流量計は、精度、動作範囲（流量、粘度、速度、圧力および温度条件）、耐久性および校正・監視要件、汚染物質、注入化学物質、塩分および酸性環境への耐性といった特性によって特徴付けられます。流体炭化水素の取引計測には、容積式流量計とタービン流量計が好まれてきました。^[33] ガス計測では、ガスオリフィス流量計と超音波流量計が最も一般的です。^[34] コリオリ流量計は液体計測に使用されていますが、ガス計測にも使用できます。^[35]

配分測定の用途では、特に海底生産システムにおいて多相流量計が採用されています。これらの装置は、流体の各相の割合と流量を推定することができます。

推定値、対策の代替案

場所によっては、流量計測を実施することがコストがかかりすぎる、あるいは現実的ではない場合があります。例えば、井戸やプロセスプラント（特に海底プラント）の多くの場所では、流量計測が困難です。しかしながら、流量の推定を目的とした一連の手法と技術は、配分問題の解決に活用されています。

地球化学的割り当て

ガスクロマトグラフィーと同位体分析は、炭化水素材料サンプルの特性を決定するために用いられる既知の方法です。^[36]この方法はオイルフィンガープリンティングとも呼ばれ、採取された各成分の液体およびガス流の化学組成および同位体組成に関するデータを使用します。各成分流から採取されたサンプルは解析され、例えば全油ガスクロマトグラフィー法を用いてフィンガープリンティングが確立されます。これらのフィンガープリンティングは、その後、総体フローで認識され、発生源の特定に役立ちます。

この方法の応用としては、混合油井における単一の層または層の割り当て^[37]や、混合パイプライン油を寄与油田に割り当てることなどが挙げられる。^{[13] [15]}さらに、フィンガープリンティングの採用は地理的に広く普及しており、北米や中東も含まれる。^[38]

流量推定

流量測定が不可能な場合、坑井の流量を推定する方法は様々です。モデルは様々な条件下での多相流の挙動を記述し、圧力、温度、ベンチュリ通過時の圧力降下、密度などの測定値が継続的に提供されます。^[39] アンサンブルベースのデータ同化法は、貯留層への逆算に利用可能な手法の一つです。^{[17] [18]}

仮想流量計は、このような手法を用いた実装の一例です。北海の一部のガス田およびコンデンセート田では、海底テンプレートを用いて開発されており、各坑井に多相流量計が設置され、各坑井の仮想流量計は流量計のバックアップおよび冗長性として利用されています。^{[40] [41]}

プロセスモデルと相挙動モデルは、速度推定の他の実装である。市販のソフトウェアを用いて、プロセスモデルは処理プラントにおける炭化水素の挙動をシミュレートする。このモデルは、収縮率や膨張率の計算、メーターのないプラント内の流量推定などに利用される。これらのモデルは熱力学理論に基づいており、流体中の成分の挙動を予測する。このようなモデルの計算に用いられる状態方程式の例としては、ペン・ロビンソン状態方程式や レドリッヒ・クォン状態のソアーヴェ修正方程式などがある。シミュレーション機能を備えたプロセスモデルは、北海プラントの配給システムで使用されている。^[42]

測定と配分における不確実性

石油・ガス業界では、生産された炭化水素の測定結果が政府への税金やロイヤルティ（財政指標）に影響を与える場合、国の規制当局がすべての測定項目に対して要件を設定するのが一般的です。これらの要件はガイドラインに記載されており、不確実性をどのように対象とするかが明確になっています。公開されている規格やガイドラインにおける目標値の例としては、以下のものがあります。

フロー測定と目標の不確実性

	ニューファンドランド、 ラブラドール、 ノバスコシア[43]	イギリス[ 44 ]	ノルウェー[45]
液体量	±0.25%	±0.25%	±0.3%
ガス質量	±1%	±1%	±1%

石油とガスの井戸の割り当てについては、例えば ニューファンドランド・ラブラドール州とノバスコシア州の沖合地域における掘削と生産に関する規制^{[43]では±5%以内の精度が求められています。}

一般的に、配分システム全体の不確実性は、測定される各入力の測定不確実性と関連しています。不確実性を低減するための計測システムの改善や運用への投資は、配分対象製品における全体的な不確実性が最適となることを示す費用便益分析の対象となる場合があります。^[19]

比例配分

図2：生産プラントにおける定期的な坑井試験は、坑井当たりの月間生産量（相分率）の推定値または理論値を得るための従来の方法です。このプラントは、マニホールドを介して多数の坑井から石油とガスの多相流を受け入れています。坑井からの流れは、一度に1つずつ試験用セパレーター（網掛け部分）に送られます。出力流量は、各相分率ごとに測定されます。

常圧・常温下で混合された単相炭化水素流の流量測定は容易ですが、高温・高圧下で油井から排出される多相流の個々の油井流量を、既知かつ許容可能な測定不確かさを保ちながら測定することは、多くの場合現実的ではありません。この問題への実用的な対応策としては、個々の油井からの流量を推定、あるいは理論的な推定値を作成し、何らかの方法でその推定値を正規化することで、生産施設から測定された全体の製品流との差異を均衡させることが挙げられます。

配分問題において寄与する油井から個々の流量性能を推定する従来のアプローチは、テストセパレータを使用した油井テストの実施である。^[39]

比例配分計算

これは一般的に最も直感的な手順であり、既知の量に応じて、寄与する水源に水流を割り当てるものです。^[46]

${\displaystyle Q_{k}=C_{k}{Q_{T} \over \sum _{k=1}^{N}C_{k}}}$

どこ

Nは寄与源の数、例えば井戸の数である。

${\displaystyle Q_{T}}$ 割り当てられるストリーム内の総量

${\displaystyle C_{k}}$ は、例えばフローテストから得られる寄与因子kの測定または推定された量の一部である。

${\displaystyle Q_{k}}$ 貢献者kに割り当てられた合計の一部

Qは体積だけでなく、質量やエネルギーも表すことができます。配分計算は、例えば石油、ガス、水といった相ごとに行われます。

比例配分の原則を説明するための計算例

2つの生産ユニットから分離された原油の流れが共通の貯蔵タンクに流れ込むと仮定します。このタンクは、原油の所有者が権利付与計画に従って積荷を受け取るためのキャッシュとして使用されます。配分は、まず各油井の試験結果に基づいて推定生産量に基づいて計算されます。

5月の油井試験の結果は、以下の「理論生産量」欄に示されています。2013年5月末までに生産された原油が61万バレル（補正後、実測値）と仮定します。

油井試験による理論的な石油生産量に基づく月間生産量配分の例

プラント/ プラットフォーム	良い	貢献 時間	テスト 時間	テスト 結果	計算	理論的な 生産	計算	井戸の 割り当て
「スキンク」	S-1	672	24	5000	5000*672/24	14万	140000*610000/615800	138,681
	S-2	672	24	4000	4000*672/24	11万2000	112000*610000/615800	110,945
	S-5	672	24	4500	4500*672/24	12万6000	126000*610000/615800	124,813
							植物合計	374,440
「ヤモリ」	G-2	696	12	2500	2500*696/12	14万5000	145000*610000/615800	143,634
	G-3	696	12	1000	1000*696/12	58,000	58000*610000/615800	57,454
	G-5	696	24	1200	1200*696/24	34,800	34800*610000/615800	34,472
							植物合計	235,560
理論上のタンク合計						615,800
修正された測定合計（正味量）								61万
表2：この例は月末までの最終的な配分を示しています。 計測された原油総量61万バレルを、坑井試験結果に基づく推定値の割合で各坑井に配分しています。 この事例は説明のために簡略化されている。[47]

フィールドファクター

${\displaystyle FF={Q_{n} \over \sum _{k=1}^{N}TH_{k}}}$   ここで  、k井戸の理論的な（推定）生産量、Nは井戸の数  、正味量、測定され補正された総量である。${\displaystyle TH_{k}}$ ${\displaystyle Q_{n}}$

表 2 では、フィールド係数は 610,000 ÷ 615,800 で、0.99058 になります。

修正された井戸の割り当て

現場係数の影響は、会計上の測定値と理論上の合計値5,800バレルの差を、すべての井戸に同じ割合で均等に分配することです。^[48]

${\displaystyle WA_{k}=TH_{k}*FF}$

確率的割り当て

確率的流量配分は、利用可能な測定構成と測定ノイズ特性に関する知識を最大限に活用することで、より正確な配分と不確実性の定量化を実現します。^[49]これは、ロッドポンプ動力計カードから得られる井戸ごとの流体流量や、（手動での）井戸ごとの水分含有率測定など、井戸ごとの追加測定値が利用可能な場合に、配分精度の向上に特に役立ちます。この手法では、生産タイプ曲線の確率的動的モデルを用いて、異なる時点で行われた測定値を組み合わせます。

所有権の割り当て

流体の流れが複合所有権によって所有されている場合、各所有者の持分はそれぞれの持ち分に応じて配分されます。固定持分を伴う合弁契約の場合、配分は所有権の割合に応じて行われます。^[50] 生産分与契約により、さらにコストオイルとプロフィットオイルのカテゴリーに分割される可能性があります。

計算を伴う株式ベースの配分の例

A社、B社、C社の3社は、固定出資比率による合弁契約に基づき協力しています。生産プラットフォーム「Gecko」は、1ヶ月あたり235,560バレルの原油を輸出しました。各社の出資比率はそれぞれ20%、35%、45%で、それぞれ47,112バレル、82,446バレル、106,002バレルに相当します。

参照

• 相転移
• 測定の不確かさ
• フロー保証
• 熱力学的平衡定数
• フラッシュ蒸発計算
• 状態方程式
• 理想気体の法則
• R - 気体定数
• パイプライン輸送

参考文献

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さらに読む

• Savidge, Jeffrey L. 「配分測定」第82回国際炭化水素測定学会論文集 (2007年) : 787–808 .; フロー測定技術ライブラリから入手可能