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页岩气进入爆发期,国内油服企业迎来发展良机[图]

2019年05月15日 14:23:49字号:T|T

    一、油气资源分析

    油气资源按照勘探开发的方式可分为常规油气资源和非常规油气资源。常规油气是指在已经掌握的技术条件下可以采出,并具有经济效益的石油和天然气资源。非常规油气资源是指用传统技术无法获得自然工业产量、需用新技术改善储层渗透率或流体黏度等才能经济开采、连续或准连续型聚集的油气资源,包括致密油气、页岩油气、煤层气、天然气水合物、水溶气、重油(超重油)、天然沥青(油砂)、油页岩等。常规油气资源质量较好,但储量较少;非常规油气资源品质较差,但资源量丰富。

油气资源分布三角图

数据来源:公开资料整理

    相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年中国石油化工行业市场运行态势及投资方向研究报告

    页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气。成分以甲烷为主,是一种清洁、高效的能源资源。常规天然气、页岩气与致密气的区别主要在渗透率上。页岩气赋存于富含有机质的页岩层段中,以吸附气、游离气和溶解气状态储藏,主体是自生自储成藏的连续性气藏,页岩气束缚在页岩层里,渗透率小于1μD,必须采用水平钻井并分段压裂才能开采出来。全球页岩气资源丰富,中国页岩气可采储量世界第一。

    自从工业革命以来,全球工业水平发生了翻天覆地的变化,也让生活水平发生了翻天覆地的变化,但同时伴随而来的是大量的资源被消耗以及环境的污染,因此进入21世纪之后,全球都在提倡可持续发展以及低碳生活。我国也是积极的进行能源结构额改革,从曾经的煤炭和石油是我国的主要能源调整为天然气和石油,因为天然气的能源清洁程度远远的领先于煤炭。中国页岩气开采已进入爆发期,多地发现页岩气资源,四川成为主场。

    在上个世纪,我国居民生活的主要能源是煤炭,家家都是煤炭,但是随着时代的发展,在推动城镇化发展的同时,天然气也慢慢的普及到了每家每户,现在天然气已经成为了居民日常生活的主要能源。天然气之所以能够满足全国十多亿人的需求,那得益于我国越来越多的天然气资源被发现以及成功的进行开采,根据地质专家们的勘探,我国的非常规天然气页岩气的储量是非常可观的,这也是我国能源结构转型的重要保证。

    数据显示,全球可开采的页岩气总储量预计达到206.7万亿立方米,这一总储量相当于2017年全球天然气消费量(3.67万亿立方米)的58.5倍。在各国储量方面,中国可开采的页岩气储量达31.6万亿立方米,排名世界第一。阿根廷、美国、沙特、加拿大等国家也拥有丰富的页岩气和页岩油资源。中国在页岩气储量方面大幅领先其他各国,具有深厚的开采潜力。

中国页岩气可开采储量世界第一

数据来源:公开资料整理

    二、美国页岩气革命促进其“能源独立”

    美国是世界上最早进行页岩气资源勘探开发的国家,但是页岩致密低渗的特点导致页岩气开采难度大、成本高,在本世纪以前,页岩气大规模开发并不具有经济上的可行性。2005年以来,随着水平井技术和水力压裂技术的成熟,开采成本大幅下降,页岩气的商业化开发具备了可行性。近年来美国页岩气勘探开发的发展速度惊人。美国页岩气产量由2007年的1990Bcf(十亿立方英尺)增长至2017年的19018Bcf,复合增速为25.3%,占全国天然气总产量比重由2007年的8.1%增长至2017年的57.0%。美国页岩气的大开发,提高了美国能源自给水平,使美国从一个天然气净进口国转型成一个净天然气出口国。自2007年美国页岩气产量持续高增长以来,美国天然气净进口量就在不断减少,从2007年的3785Bcf一路降至2017年的约-125Bcf,实现天然气净出口,迈向能源独立之路。

美国页岩气产量及占比逐年攀升(十亿立方英尺)

 

数据来源:公开资料整理

页岩气革命推动美国成为天然气净出口国

数据来源:公开资料整理

    自从工业革命以来,全球工业水平发生了翻天覆地的变化,也让生活水平发生了翻天覆地的变化,但同时伴随而来的是大量的资源被消耗以及环境的污染,因此进入21世纪之后,全球都在提倡可持续发展以及低碳生活。我国也是积极的进行能源结构额改革,从曾经的煤炭和石油是我国的主要能源调整为天然气和石油,因为天然气的能源清洁程度远远的领先于煤炭。中国页岩气开采已进入爆发期,多地发现页岩气资源,四川成为主场。

    在上个世纪,我国居民生活的主要能源是煤炭,家家都是煤炭,但是随着时代的发展,在推动城镇化发展的同时,天然气也慢慢的普及到了每家每户,现在天然气已经成为了居民日常生活的主要能源。天然气之所以能够满足全国十多亿人的需求,那得益于我国越来越多的天然气资源被发现以及成功的进行开采,根据地质专家们的勘探,我国的非常规天然气页岩气的储量是非常可观的,这也是我国能源结构转型的重要保证。

    三、与美国相比,中国页岩气开采难度大,开发成本高

    由于技术水平、地质条件、基建水平以及其他可影响页岩油气开采的因素不同,不同国家对于页岩气的利用程度也有较大区别。中国页岩气资源主要分布在中国南方古生界、华北地区下古生界、塔里木盆地寒武-奥陶系广泛发育有海相页岩以及准格尔盆地的中下侏罗统、吐哈盆地的中下侏罗统、鄂尔多斯盆地的上三叠统等发育有大量的陆相页岩,地理位置上处于塔里木、准噶尔、松辽等9个盆地。与美国相比,我国页岩气开发面临诸多方面的挑战挑战。

中古页岩气资源分布情况

数据来源:公开资料整理

    首先,我国页岩气区地表地貌条件复杂。美国页岩气资源多分布于中东部,以平原为主,地势平坦且人口密度小,利于基础设施建设。我国目前探明的页岩气藏位于重庆、四川、贵州等地,多为人口聚集地区,以山地为主,在工厂作业选址、大型设备安置、交通运输等方面带来更多不便;另一方面,这些地区水资源较为匮乏,而开采页岩气资源的压裂技术需大量水资源,更加大了开采成本及难度。其次,我国页岩气埋深较大,储层厚度较低。相较于美国180-2000m的页岩气埋藏深度,我国页岩气储层较深,大部分已探明储藏资源位于2000-5000m,加大了页岩气探测钻井开采的人力和技术投入;页岩层厚度多介于20-300m,低于美国50-600m的单层厚度,技术可采量相对较低。第三,核心技术有待突破。美国从20世纪70年代延续至今页岩气水平井钻井、分段压裂及深层地下爆破等技术的不断推陈出新及广泛应用使得其页岩气开采在全国范围内都具有超高效率。我国在浅水平钻井、完井、压裂技术领域已有所掌握,但相关核心技术并未掌握在自己手中,技术水平牵制于人。第四,基础设施水平建设不足。美国拥有世界上最为发达的天然气管道网络,天然气输送网点覆盖全国,2016年管道总长达到44.9万公里,这使得美国页岩气一经开采便可方便快捷地送达使用。而在我国,由于天然气管道建设起步较晚,管网覆盖面十分有限,截止2016年底我国天然气管道6.8万千米。因此,页岩气的后期使用不得不考虑高昂的基础设施建设成本。

中美页岩气开发条件对比

-
美国
中国
埋藏深度
大部分≤3000m
2000-5000m
储层厚度
50-600m
20-300m
勘探开发环境
平原为主,水源充足
丘陵、山地为主,水源匮乏
技术水平
技术成熟,广泛应用
核心技术尚未完全掌握
基础设施建设
天然气管网发达
管网不发达,覆盖范围有限
钻井成本
2000-3000万元
5000-7000万元

数据来源:公开资料整理

    综上,在开采环境、技术、基础设施等方面存在的不足使得在我国开采页岩气相较于美国更为困难,页岩气产业商业化发展道路更为曲折。根据2014年《中国页岩气资源调查报告》显示,我国首个规模化页岩气田—重庆涪陵气田水平井单井钻井周期从150天降到70天,成本已从原来的1亿元降低到5000万元-7000万元,但仍远高于美国平均单井成本2000-3000万元。

中国页岩气页产业发展历程

数据来源:公开资料整理

    中国页岩气进入商业化开发初始阶段。中国页岩气产业发展历程大致分为四个阶段,一是引入阶段:2004年以前,主要是介绍和引用国外的页岩气基础理论、勘探开发经验和技术。二是基础研究阶段:2005-2008年,中国政府、三大石油公司和相关大学开始对中国页岩气地质特征进行基础研究,为中国页岩气资源评估、示范区选择以及商业开发提供初步依据。三是示范区勘探开发阶段:自2009年以来,中国相继组织开展全国页岩气资源潜力评估、有利区带优选和勘探区块招标工作,在四川盆地、鄂尔多斯盆地取得重大突破。根据国土资源部的数据,我国页岩气地质资源量134.4万亿立方米,可采资源量25.08万亿立方米,探明储量超过1万亿立方米。四是大规模商业开发阶段:2015年10月,中国国际矿业大会公布,继美国、加拿大之后,我国成为第三个实现页岩气商业性开发的国家,目前已初步建成涪陵焦石坝、威远、长宁、昭通四个主力页岩气田,建设产能超过110亿立方米/年。2017年中石化涪陵页岩气产量达60.04亿立方米,中石油在四川的页岩气年产量达到30.6亿立方米。国内页岩气发展迅速,将成为天然气供给的重要增量。自2010年中国首次开采页岩气以来,中国的页岩气开发就已经驶入了快车道。2012年我国页岩气产量为0.25亿立方米,2014年为13亿立方米,2015年攀升至45亿立方米,截至2017年底,我国页岩气产量达到92亿立方米,仅次于美国、加拿大,位于世界第三位,占天然气总产量的比重达到6.2%。国家能源局印发的《页岩气发展规划(2016-2020年)》提出,我国2020年页岩气产量力争达到300亿立方米,2030年实现页岩气产量800-1000亿立方米。再结合2018年9月国务院印发的《关于促进天然气协调稳定发展的若干意见》中对天然气总产量的规划,测算页岩气将成为未来几年天然气自产的重要增量,2018-2020年的复合增速约为48%,到2020年页岩气产量占天然气总产量的比重将提升至15%。

中国页岩气在天然气中占比逐渐提升(亿立方米)

数据来源:公开资料整理

    近年来,我国页岩气开发频频取得硕果,一个页岩气规模化生产的时代来临。

    企业层面,中石油、中石化持续加大开发力度。目前来看,中石化和中石油是国内页岩气勘探开发的主要参与者。2010年,中国石油成为中国第一家生产页岩气的企业,之后中国石油在川南迅速形成规模产业,建成长宁、威远、昭通等国家级页岩气示范区。

    2018年12月24日,中国石油川南页岩气日产量达到2011万立方米,约占全国天然气日产量的4.2%。至此,川南已成为我国最大的页岩气生产基地。此外截至24日,川南基地今年已生产页岩气40.83亿立方米,预计全年产量将达42亿立方米,比去年增长40%。

    川南页岩气开发成果取得背后,是中石油对川南页岩气勘探开发主战场的定位。

    为实现页岩气产量目标,今年11月份,中石油开放页岩气钻井作业市场,吸引了包括中石化及众多民营企业的钻井队参与其中。目前,共在川南地区动用143台钻机,较2017年的38台增长3倍。

    当然在页岩气开发上,中石化也不遑多让。

    2018年3月份,中石化宣布我国首个大型页岩气田——涪陵页岩气田如期建成100亿方年产能,相当于建成一个千万吨级的大油田。8月份,涪陵页岩气田产气量创今年以来月度最高水平,平均日产量达到1640万立方米。

    作为目前页岩气开发的两大主力,页岩气产能的相继迸发标志着我国页岩气正式迈进规模化生产时代。

    值得注意的是,页岩气大规模开发生产,不仅体现在当前的页岩气产能规模,更重要的是国内页岩气开发技术已然具备页岩气规模开采的条件。

    目前,国内页岩气埋深3500米全面实现工业化生产,埋深4000米左右更深层页岩气勘探也取得重大突破。2018年6月8日,埋深3925米的足202-H1井,测试日产量45.67万立方米,接着12月,中国石油最深页岩气井泸202井开始产气。两口钻井的成功也预示着海量深层页岩气资源将被解锁。

    2018年,中国石油页岩气勘探开发再次提速,钻机、队伍、工作量呈几何式增长,目前中石油在川南地区共动用143台钻机,较2017年的38台增长3倍,公司预计2018年页岩气产量达到42亿立方米,同比增长40%。截止2018年12月底,中国石油川南页岩气日产量达到2011万立方米,约占全国天然气日产量的4.2%,至此川南已成为我国最大的页岩气生产基地。根据中石油的规划,中石油计划在2018年到2020年新钻井800口,最终达产120亿立方米;2021年到2025年新钻井1300口,最终达产220亿立方米;2026年到2030年新钻井2300口,最终达产420亿立方米。此后,中石油将年均新钻井约400口,实现长期稳产。中石化在页岩气方面也取得较大进展,目前拥有重庆涪陵国家级页岩气示范区,自2012年底涪陵页岩气田开发建设以来,已累计产气214.5亿立方米,2018年全年生产页岩气60.2亿立方米,销售57.8亿立方米,日产气量达1670万立方米,可满足3200多万户家庭的生活用气需求,为我国中东部地区天然气市场供应提供了有力保障,极大地提振了我国页岩气勘探开发信心。未来,深浅两个维度页岩气资源的规模化生产,都预示着页岩气产能的爆发。

    四、民营油服企业参与度提升,先期进行技术储备的油服企业最受益

    多年来,在页岩气领域,我国已经形成了以三家石油央企为主的油气上中下游市场的产业生态链。但是社会参与度不足和经济效益问题制约了中国页岩气更快速的发展。中石油页岩气主产区为川南页岩气田,主要分布在四川宜宾、泸州、内江和云南昭通,地质条件较为复杂,交通条件较差,勘探开发困难较大,如果要实现以上的目标,只依靠中石油内部的油服公司显然难以消化。为加快对页岩气资源的勘探开发,中石油逐步开放钻井作业市场,国内民营油服公司在该领域的参与度持续提升。在民营油服企业中,看好先期进行技术储备的企业,例如安东油田服务、宏华集团等。安东油田服务早在2006年就开始储备页岩气开发的相关技术,并参加了中石油第一口页岩气实验开采井的施工。宏华集团在页岩气开发规划服务方面处于国内领先地位,还研发很多适应中国开发环境的开采设备。

国内民营油服公司参与页岩气开发的情况

时间
公司
订单内容
2015Q3
安东油田服务
1200万元页岩气旋转地质导向服务项目
2015Q4
安东油田服务
2000万元页岩气旋转地质导向服务项目
2016Q1
安东油田服务
1600万元页岩气联系油管服务项目、1200万元旋转导向服务项目
2016Q2
安东油田服务
2530万元页岩气及贵州煤层气压裂工程服务项目
2016Q3
安东油田服务
2500万元西南页岩气压裂服务项目、1500万元页岩气市场旋转地质导向服务项目
2017Q2
安东油田服务
8000万元西南页岩气市场、贵州煤层气市场以及山西煤层气市场订单
2017Q4
安东油田服务
1亿元四川页岩气平台总包项目、5000万元页岩气超长水平井项目
2017Q4
华宏集团
1.46亿元四川页岩气盆地电动压裂泵销售租赁合同
2018Q1
安东油田服务
1亿元四川页岩气平台总包项目、8000万元定向井服务项目
2018Q1
安东油田服务
4200万元页岩气市场生物合成基环保泥浆长期服务项目
2018Q1
华油能源
4.28亿元四川页岩气14口井钻井、试油、压裂等一体化工程技术服务项目
2018Q1
华宏集团
1.5亿元四川页岩8口井钻井、固井、以及压裂一体化施工服务项目
2018Q2
安东油田服务
8214万元西南页岩气定向钻井、连续油管及压裂等服务项目
2018Q2
杰瑞股份
与森泰能源签订12万方60万方页岩气液化工厂项目
2018Q2
华宏集团
2.9亿元2个页岩气开发平台8口井钻井、固井、以及压裂一体化施工服务项目
2018Q4
安东油田服务
中标西南页岩气订单1.25亿元,其中一体化钻完井技术服务订单8400万元

数据来源:公开资料整理

    五、页岩气开发的关键技术及相关设备企业情况分析

    美国页岩气产业发展的关键就是技术进步,其中最重要的是两项技术,即水平井技术和压裂技术。水平井是目前主要的页岩气藏生产形式,水平井的产量是垂直井的3~4倍,成本仅是垂直井的1.5~2.5倍,美国有约85%的开发井为水平井+多段压裂。另外,美国使用水平井多段水力压裂技术、重复压裂技术、新型压裂液技术、新型支撑剂等技术也极大地提高了单井页岩气产量。压裂技术是指采油或采气过程中,利用水力作用,使油气层形成裂缝的一种方法,又称水力压裂。油气层压裂工艺过程用压裂车,把高压大排量具有一定粘度的液体挤入油层,当把油层压出许多裂缝后,加入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝,提高油气层的渗透能力,以增加产油量。根据Marcellus地区页岩气开发经验,压裂技术的费用占页岩气开采总费用的32.7%,是页岩气开采能否实现低成本工业化开发以及保障页岩气产量的关键点。

美国页岩气开发成本结构(以Marcellus页岩区为例)

数据来源:公开资料整理

    2018-2020年我国页岩气开发用压裂设备需求空间约30.6亿元。目前中国压裂车存量在2000台左右,其中1800水马力车型850台左右,2000水马力车型850台左右,2500水马力车型300台左右,合计约400万水马力,远少于美国存量2300万水马力。我国页岩气的主力区块大多埋深较深,因此开采以大车型为主,目前的主流配置是2500型压裂车,2000水马力以下车型主要用于常规井压裂。目前一套压裂车组包括20台2500型压裂车、2台130吨混砂车、2台仪表车、1台管汇车及其他配套设备,一套机组每年作业20口井,即每口井需2500水马力/年。据估计,中国若要完成2020年页岩气产量300亿立方米的目标,需要在2018-2020年内增加1425口新井,即平均475口新井/年,合118.75万水马力/年,而目前国内现存2500型压裂机组仅15套,即75万水马力/年,压裂设备需求缺口为43.75万水马力。每水马力的新增需求对应的设备销售额约7000人民币,则2018年压裂市场增量需求对应增量压裂设备空间约为30.6亿人民币。

中国2018-2020年用于页岩气开发的压裂设备需求

数据来源:公开资料整理

    国内压裂设备市场呈寡头垄断格局,杰瑞股份、石化机械和宝石机械瓜分压裂装备市场。2016年杰瑞股份和石化机械各占45%中国压裂设备市场。2016年之后,宝石机械后来居上,发展迅速。2016年宝石机械自主研制集团公司首台最大功率五缸压裂泵——QPI-3500压裂泵在四川威远县境内某页岩气井进行的工业性试验中,顺利完成后四段压裂作业。宝石机械于当年与川庆钻探签订了一份1.55亿元的2300型压裂机组合同,包括12辆2300型压裂车、2辆压裂仪表车和1辆100桶耐酸混砂车,这是宝石机械在中国石油压裂设备市场签订的首个过亿元的订单。2018年初宝石机械再为川庆钻探公司供货8台2500型压裂车组。

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