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美国页岩气开发迎来2.0大数据时代

2017-07-24 10:46:33    来源: 中国国土资源报    作者:耿卫红

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页岩油开采管道    

尽管美国的页岩业是一个新兴产业,但其规模很大,在美国高技术工业领域具有重要地位。美国页岩业产业发展迅速,10多年前还是一片空白,而现在已发展为拥有数千家公司的庞大产业,并为本国GDP贡献了3000亿美元。美国页岩业是一个有鲜明特色的行业,在结构、运行和技术上与传统烃行业截然不同。

页岩2.0技术意味着更高产量和更低成本

在过去的高油价时代,美国的页岩项目存在巨大泡沫,大量外国资本蜂拥美国,投资了很多天价页岩区块。自2008年以来,全球原油新增产量75%来自北美页岩和致密油气项目。我们可以把北美页岩项目正式开始大规模开发的2005年~2014年下半年以前,称为“页岩革命1.0”。在这个时代,以水平井分段压裂为代表的作业技术和自2005年之后暴涨的油价,孕育并且助产了页岩项目的辉煌。随着2015年以来油价自由落体式暴跌,一些财力薄弱的页岩油公司被兼并和倒闭,由此美国页岩革命1.0时代随着油价暴跌结束。而从2014年下半年开始,美国迎来了“页岩革命2.0”,现在正处于页岩革命2.0时代的黎明期。

在页岩革命1.0时代,关键词是效率;而在2.0时代,关键词将是有效性。页岩革命推向2.0时代的仍然是技术,尤其是以大数据为代表的先进ICT技术。这将是一场油气行业的智慧能源革命,会再次降低开采成本,使页岩油气更具有竞争力。

在页岩革命2.0时代,由于全球油气供需平衡被打破,油价很可能会长期徘徊在相对低位,技术将成为页岩项目的唯一发展动力。新设备、新工具、新作业方法、新物探技术及大数据的应用等新技术将在页岩革命2.0时代大放异彩,不仅将页岩项目从盈亏平衡线上拉回来,并且终将再次实现页岩油气新的辉煌。以下几方面的发展很可能决定未来页岩油的供应:一是目前过量储存的石油将在市场上出售;二是生产商将以更有效的方式从目前已经钻取但尚未投产的油井提取石油;三是生产商将迅速采用最先进的新技术并将其应用到最有开采价值的页岩田;四是生产商将采用大数据分析模式,充分发挥页岩2.0技术的威力,因为这意味着更高的产量和更低的成本。

大数据将在页岩气项目开发中起核心作用

在页岩革命1.0时代,效率是主要目标。也就是用相同的成本,在相同的时间内钻更多的井、更长更深的井,进行更多次的压裂,进而产出更多的油气。但当油价在数月之内跌破30美元之后,页岩项目的开发战略必须进行大幅调整。仅仅依靠效率,页岩项目无法在目前低油价时代同低成本的常规油气资源竞争,在这样的背景下,“有效性”替代效率成为页岩项目继续革命2.0的关键。

所谓有效性,是相对于目前在页岩项目中普遍存在的无效和低效作业方式而言的。如:目前北美页岩项目的70%左右的压裂仅仅贡献了20%左右的油气产出。除了压裂以外,还有相当数量的井打下去完全没有任何产出。可想而知,有多少资源和时间浪费在了无效的作业上,不过反过来看,如果能够大幅提升开发的有效性,将使页岩项目的成本在目前基础上再下一个大台阶。

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地质专家在观察页岩情况   

在页岩革命1.0时代,虽然也有公司按照个性化和精细化的原则开发页岩项目,但是大部分页岩项目仍然沿用传统油气的粗放式开发方式,作业团队对于几百米甚至几千米以下的储层情况甚少了解,有限的物探数据根本无法指导作业者进行精细化的资源判定和开发方案设计。为了实现页岩革命2.0,页岩项目开发企业的开发策略正在发生重大转变,精细化开发替代粗放式开发,个性化开发替代一般化开发,而实现这两大替代的基础还是在于技术的进步,尤其是油气企业对于先进ICT技术的深入利用,这其中的典型就是大数据技术。其实,在能源电力行业中,最早应用大数据技术的就是油气行业。

在页岩革命2.0时代,数据在页岩项目开发的全流程中都将起到核心的作用。比如:物探、开发方案设计、钻井、完井。大数据分析有助于降低页岩油开采成本。页岩油气生产领域的许多技术仍将在各方面进行逐渐和迅速地改进,这些方面包括物流、规划、地震成像、井距安排、泥浆和砂石的处理、化学作用、钻井速度、泵送效率、测量仪器、传感器和大功率激光。页岩田将越来越多地利用先进的自动化技术、移动计算技术、机器人和工业无人机。目前,仅有10%的项目充分使用了自动钻井和压力控制系统。上述改进将促成美国石油产量增加、成本下降,在未来几年内发挥的作用至少不亚于近年来创新所发挥的作用。

标志着页岩革命2.0时代到来的页岩业最大变革并非来自任何单项技术或数字技术意义上的关联性,而是来自旨在根本改善资产优化和作业效能的大数据应用。大数据分析可优化最佳测绘地下钻井位置状况,显示钻头钻进方向和位置,逐段确定页岩裂解的最佳方法,确保卡车和轨道的准确运行。基于软件分析的移动计算技术有助于延长正常运营时间、减少设备的维护、提高全员劳动生产率、减少误差和重复性工作、确保低成本前提下的合规性。

美国多家石油公司页岩项目应用大数据分析工具

目前,美国已经有很多领先的油服公司在页岩项目开发中深入利用大数据分析工具,并且获得较好效果。哈里伯顿通过利用大数据分析工具,部分页岩项目的每桶生产成本降低了40%以上;贝克休斯利用大数据分析工具使部分老页岩气井的产量翻了一番;斯伦贝斯也通过大数据技术在部分页岩项目上减少了50%成本;康菲公司通过运用一系列以大数据为代表的先进ICT技术,在存量页岩气井上实现了30%的产量增长。由此可见,技术上的成熟和市场机遇恰到好处地结合在一起,共同促成以数据为核心的页岩革命2.0时代的到来。大数据分析工具的应用正发生在石油供需结合情况良好的时期,这体现在全球石油需求继续增长,同时美国页岩田产出的大量石油源源不断流向市场。

大数据分析工具有助于以更低的成本生产出更多的石油,而目前为提取石油和天然气而采用的页岩裂解方式效果很差。这也是大数据分析工具有望在近期内广泛使用的最重要的原因。

在页岩革命2.0时代,压裂将是数据指导的精准压裂,通过开发设计阶段的精准储层建模,充分考虑到地层的非均质性,进行可压性精确评价,在资源富集的甜点区域内寻找压裂甜点,然后在钻井过程中进行模型修正,只在需要压裂的地方和有高效产出的地方压裂,实现作业资源的有效配置,用同样的投入,大大增加页岩油气的产量。假使每一次压裂都能够最大化产出,那每一口页岩油气井的产量甚至最高可以在目前基础上增长300%,大数据的的确确在低油价时代为页岩项目带来了新的生命。

目前,美国页岩油气项目的井口成本在每桶20美元~60美元。在德克萨斯州州的页岩项目,由于运输成本较低,比起中东进口原油,北美页岩项目将具备非常强的竞争力。同时,美国页岩业很快就会成为年产值1000亿美元的庞大产业。

(作者单位:国土资源部信息中心)

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关键词: 页岩气
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