钻井期限和石油天然气开发

几个关键术语

1. 合同（contracts）和矿产租赁约定（mineral leases）

地下石油和天然气的所有者通常与专门的开采公司签订合同，作为他们的代理人，因为他们缺乏开采资源所需的相关专业知识或资本。在美国以及其他几个国家，这些合同采用矿产租赁约定（mineral leases）的形式，这些合同无处不在地包含被称为“主要条款（primary terms）”的最后期限。

2.主要条款（primary terms）：最后期限（deadlines）

主要条款是公司必须钻探至少一口生产井的一段时间。钻井有效地延长了租赁期，直到生产结束；在主要期限内未钻探将结束租约。

3.特许权使用费（royalty payment）

租赁约定（Leases）通常还指定公司向业主支付特许权使用费（royalty payment）。

核心研究问题

本文旨在了解这种合同结构对钻井、生产和盈余结果的影响。

主要条款和钻井（Bunching of Drilling）的证据

1. 问题

本节研究的问题是：租约到期日如何影响钻井活动。特别是，研究是否存在由于租约到期日临近而导致的钻井活动集中现象。

2. 方法

本文分析了样本中每个单元的第一口Haynesville井的喷射日期，并与该单元内租约达到其主要期限结束的第一个日期进行了比较。具体包括：

（1）使用来自路易斯安那州Haynesville页岩的租约和钻井数据，比较每个单位内第一个Haynesville井开钻日期与第一个租约到期日期。

（2）使用核平滑估计和直方图展示钻井时间相对于租约到期日的分布。

（3）使用正式的聚集测试来确认钻井活动的集中程度，并检查在租约到期前开钻的井是否为完全完工的生产井。

3. 结果

主要结果包括：

（1） 数据显示，在租约到期前几个月内，钻井活动显著集中，表明租约到期常常是一个约束条件。

（2） 附录中的形式化测试证实了这一集中现象是大且具有统计显著性的。

（3） 进一步分析显示，这些在租约到期前开钻的井并没有显著低的产量、水输入或钻井成本，表明这些井是完全完工的生产井。

（4） 具有延长期限的租约表现出在初始租约到期前钻井活动较少，而在延长期限到期前钻井活动增加的次要高峰。

这些发现表明，租约到期对钻井决策有显著影响，并揭示了在租约延长期限存在的情况下，不同时间点的钻井活动模式

企业钻井和投入选择模型的规范和估计

1. 问题

虽然第4节的结果表明，主要条款会导致钻探时间聚集，但它们并没有告诉我们在没有主要条款截止日期的情况下会发生什么。捆绑分析也没有阐明特许权使用费的影响，也没有阐明租赁条款对水输入选择的任何影响。因此，在第5节中，本文进一步量化了第4节所探究的影响，并提出了一个计量经济学模型。

本节旨在建立和估计一个模型，以分析在没有租约期限的情况下，钻井和水资源输入选择的时机和数量。这是为了理解在没有租约期限的情况下，哪些钻井活动会被推迟或根本不会进行。

2. 方法

为了模拟这些反事实，然后评估主要条款对剩余结果的影响，本文开发了一个企业钻井时间和水输入选择问题的模型。模型包括以下几个方面：

（1） 井级生产函数，考察水资源使用对井输出的影响。

（2） 井级利润。

（3） 天然气价格和钻井投入价格的时间序列过程。

（4） 企业的动态优化问题。

附录 C 中提供了有关模型及其估计的更多详细信息。

3. 结果

结果表明，一些Haynesville油井（尤其是那些在大量租赁面积到期前钻探的油井）的预期利润为负，这与钻探这些油井是为了保护租赁面积和未来期权价值的观点一致。

 图 1 相对于第一次到期日的首次钻探日期。注：图（a）是相对于该单元内第一份租约到期的到期日期，在给定日期钻探单元内第一口Haynesville井的概率的核平滑估计。图 （b） 是显示相同数据的直方图，其中每根柱代表2个月。垂直线在第一次租约到期之日和第一次租约到期后 2 年绘制。

通过模型模拟得出的反事实分析显示，租约期限显著影响了钻井活动的时间分布和水资源使用选择。这表明，如果没有租约期限，企业会延迟部分钻井活动，从而对总经济剩余产生影响

特许权使用费和主要条款对钻井、投入选择、产量和总盈余的影响

1. 问题

本节研究了租约条款（包括特许权使用费和主要期限）对钻井活动、输入选择、生产和总剩余的影响。

2. 方法

研究者们使用估计的模型模拟了不同类型租约条款下的结果，包括：

（1） 无特许权使用费且无主要期限的租约（最大化总剩余）。

（2） 有25%特许权使用费但无主要期限的租约。

（3） 无特许权使用费且有5年主要期限的租约。

（4） 有25%特许权使用费且有5年主要期限的租约。

这些模拟假设了一个假设单位的情况，并进行了长期预测。

3. 结果

没有两项条款的租约导致公司做出钻井和投入决策，以最大限度地提高总盈余。仅一项主要期限就大大加快了钻井速度，钻井概率在到期前达到峰值，从而减少了盈余。但是，在存在25%的特许权使用费的情况下，这导致钻探延迟，文章发现，平均而言，在主要期限下，钻井的加速是盈余增加的。盈余收益不大，相当于25%特许权使用费所施加的盈余损失的7.3%。这种有限的功效源于对页岩油气环境很重要的两个因素。首先，主要条款不会直接影响企业的水投入选择，而特许权使用费严重扭曲了这些选择。其次，主要条款只加快了租约上钻探的第一口井的时间，而不是任何后来的井。当我们模拟一个更类似于非页岩、常规石油和天然气开发的案例时——其中租约只能容纳一口井，水的边际生产力为零——我们发现主要条款更有效，并收回了 25% 特许权使用费损失的 42.6% 的盈余。

总的来说，结果显示，不同的租约条款对钻井时机、输入选择和总剩余有显著影响。例如，有主要期限的租约导致钻井活动在期限前集中，而特许权使用费则会减少井的总产出和总剩余。

矿主的收入最大化租赁合同

1. 问题

最后，在第 7 节中，本文探讨了如何设计租约条款以最大化矿产所有者的预期折现收入，特别关注特许权使用费和主要期限对所有者收入的影响。

2. 方法

研究者们构建了一个模型，假设矿产所有者可以向公司提出一个“接受或离开”的租约报价，并且公司拥有关于生产力的私人信息。模型考虑了租约的奖金支付、版税和主要期限，并通过模拟分析了不同条款下的结果。

3. 结果

结果表明，矿产所有者的收入最大化租约通常包括一个正的特许权使用费率。尽管特许权使用费会减少公司的钻井激励，但它也减少了信息租金，从而在总收入上对所有者有利。此外，模拟结果还表明，最佳的特许权使用费率约为25%。

本文通过对路易斯安那州Haynesville页岩的矿产租赁数据进行分析，并使用一个估计模型，模拟了没有初始租期的反事实情景。模型考虑了两个关键特征：水的投入对生产的重大影响以及在一个单元内钻一口井后公司可以选择钻后续井的选项。

文章的主要结论有：

（1） 钻井时间的聚集效应：初始租期导致公司在钻探活动上出现显著的时间聚集，这种聚集虽然具有扭曲性，但也加速了钻探，抵消了租约权利金所引起的延迟扭曲。

（2） 总预期剩余：在25%的权利金率下，初始租期可以适度增加矿产租赁的总预期剩余。在替代模型中（不考虑水的影响和后续井选项），初始租期的好处更加明显。

（3） 业主的预期收益：当业主决定提供何种租赁条款时，初始租期对其预期收益的影响较小，仅在使用替代模型时为正。

本文的发现与近期页岩行业的诉讼和制度发展相关。例如，路易斯安那州的监管机构要求640英亩的单元大小，而在其他州，大型矿产所有者已在租赁中加入了“保留面积”条款，严格限制任何一口井可以持有的面积。

未来研究可以通过纳入钻井平台的可用性、学习效应、井间干扰和金融摩擦等因素，进一步丰富本文的模型。此外，还可以扩展到其他主要页岩层，评估权利金和初始租期如何影响美国石油和天然气的总供应。

原文标题：Drilling Deadlines and Oil and Gas Development

发表期刊：Econometrica

发表年份：2024年1月

作者信息：Evan Herrnstadt, Ryan Kellogg, Eric Lewis

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.3982/ECTA18436

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