电驱、涡轮压裂设备是目前降本的主要选择,也将是未来的主流

    2020年上半年疫情的席卷冲击着所有行业,石油领域更是没有躲过这一劫。2020年上半年,全球石油需求市场骤减,国际油价急剧下滑,这样的冲击下,多数企业难以在危机下维持下来,最终走上破产的道路。其中不乏有页岩气先锋切萨皮克能源公司、压裂技术先锋之一的BJ Services等等。最后留下一批在管理、运营和技术上具有相对优势的企业。而在疫情缓解的当下,被留下的这一批优质企业又将如何在行业中生存继而崛起?

    降低成本成为各企业的重要切入点,这源于当前油价倒逼页岩油气厂商进一步降低运营成本以获得更多的利润。页岩油气开采过程中成本占比最大的环节自然是降低成本的主要目标。

    数据显示,水力压裂是页岩气开采成本占比最高的环节,达到28%,且当前压裂环节本身存在许多不足,更是成为降低成本的重要突破口。

    本世纪初,压裂环节出现清水压裂、水平井压裂等技术,大大降低了页岩气开采的成本。2002 年后,水力压裂运用多种升级技术,提高了页岩油气的开采效益,降低了页岩气开采成本,2004 年,清水压裂技术和水平井分段压裂技术被引入生产。2005年,使用水力喷射压裂技术后,页岩气的产量显著增加。

    传统压裂设备采用柴油发动机作为动力驱动手段。但柴油压裂设备在能耗、噪音、环保、维护等多领域均存在改进空间。围绕绿色发展和降低成本的当下,寻找高效能、低污染的替代设备是行业必然的选择。

电驱、涡轮等新型压裂设备成为压裂环节进一步降本增效的关键

    电驱压裂设备在性能、成本、干扰等方面的表现远远优于较传统压裂设备。

    装备效能大幅增加。目前国内压裂市场,在传统压裂车市场中,2500 型压裂车的应用范围最广,若用同样价格购置一台电驱压裂设备,其水马力可至少达5000HHP,其输出功率约为传统设备的两倍,能够满足大排量、高压力、长时间作业的需要。

    经济性能提升。功率增加,单机产能增多,这意味着单位水马力采购成本下降一半,以更少的设备量获取原来的采取量或者更多。同样规模下设备量的减少能够降低装备的购置费用的运营成本,实现经济效益。

    电驱压裂能够产生更低的噪音。传统压裂设备制造的噪音分贝平均值在115 分贝,这不仅制约页岩气开采的夜间施工,而且给当地居民带来不小的困扰。而压裂设备所产生的噪音还不到 85 分贝。

    更加的环保。电驱压裂通过配套的环保装备和一体化环保解决方案,能够提升资源回收利用率的同时实现环境保护。

    以涪陵地区为例,原先需要20-30台压裂车,用电驱或者油电混合只需要8-10台。带来施工井场面积占地减少30%、装备购置费用降低50%、运营成本下降33%。

    另一种新型设备是通过涡轮压裂技术实现的,其体积小、质量轻、单位输出功率大,易于组装运输。与传统柴油压裂不同,涡轮压裂设备搭配柴油和天然气双燃料的供给系统, 涡轮压裂设备在实际运行时可以根据作业情况,采用开采气源进行作业。且相比传统车组,同功率的压裂车组设备总数量可减少 43%,整车寿命增加3倍。这可以大幅降低了服务公司的维保、投资成本。

    压裂环节的升级与进步对页岩气开采成本有着显著作用。另外,压裂技术的更新,有利于推动其相关环节的进步,包括压裂设计、压裂工艺、评价方法等等,并对不同井型、不同页岩储层和不同开发需求实现针对性的配套工艺,从而推动页岩气开发技术体系的整体进步。

电驱压裂已迈过导入期,将进入高速成长期

    最早的电驱压裂设备由美国 USWS 公司推出。当时以拖车的形式为主,通过涡轮发电供给电驱压裂车组。

    涪陵页岩气田是中国首个大型页岩气田,同时也是全球除北美之外最大的页岩气田。在页岩气开发中,涪陵气田率先使用电驱、传统设备的结合体,率先进入新技术与旧技术混搭的导入期,实现全电驱压裂工艺的尝试。

    2020 年 3 月涪陵页岩气公司大胆运用全电驱动压裂工艺,即在一个平台的压裂施工中全部使用电驱压裂设备。焦页 41-8HF 井已完成全部 20 段压裂,焦页 41-7HF 井也已完成 20 段的压裂施工。相比柴油压裂机组,使用电驱压裂设备可减少燃料成本 49%,降低噪音 13%,减少施工人员50%,节能环保效益显著。中石化系统和中石油系统都开始大规模采用电驱压裂设备,电驱压裂的租赁需求渗透率已达 6%。

美国仍将是全球压裂设备需求的主要部分,国内景气度高于全球平均

    美国压裂设备需求量占70%。其中,使用寿命超过10年的压裂设备占据总量的三分之一,预计在未来 5 年中,全美压裂车组中有25%至30%转型为新型压裂设备。除美国外,加拿大、中国、阿根廷、巴西等国家也积极进行页岩油气开采的尝试。

    中国压裂设备市场中, 1000 台设备存量,其中仅有400台左右的设备适应于页岩气的开采过程。另外国内已有存量压裂设备仅占全球压裂设备存量约 5%。但国内当前油气增产实行 "七年行动计划", 新井场已经全部配备了相应电网,预计电驱压裂渗透率也将快速提升,景气度将高于全球平均。

    按照 2025 年新型压裂车达到 30%渗透率进行中性预计,则 2025 年全球新型压裂车市场规模将突破 110 亿元。2020年至2025 年,市场规模年均复合增速将达 42.2%。

国内杰瑞股份已实现核心零配件的完全自产化供货,产能不再受制于海外采购,并发布全球首个电驱压裂成套设备,搭载全球功率最大的柱塞泵。另外,国内还有汉阳四机厂、宏华集团在电驱压裂设备领域表现突出。


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