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持续提升的美国石油天然气生产效率

2020-07-13 11:30:36

持续提升的美国石油天然气生产效率

在生产井不断减少的同时,石油和天然气的产量却在连续增长,背后反映的是10多年来美国油气生产效率的持续提升,竞争力不断增强。

王能全

 

作为世界第一大石油和天然气生产国,2019年美国原油产量超过1220万桶/天,天然气产量超过1115亿立方英尺/天,均双双创下历史纪录。在产量持续增长的同时,自2014年油气生产井数量达到最高峰后,就一直在持续减少,其背后所反映的是随着技术的不断进步,美国石油和天然气的生产效率在不断提升。

依据美国能源信息署的有关资料和数据,从油气生产井数据的变化,本文将重点介绍近年来美国油气生产效率的提升情况,以便对美国石油天然气行业的竞争力有一个全面和准确的了解,同时也为对未来国际石油形势的分析和预判有更加坚实的基础。

一、2018年美国油气生产井概况

2014年,是近年来美国石油和天然气生产井数量最多的一年,为103.5万口,自此以后就不断减少,2018年下降到98.2万口。 

近年来,在油气生产井数量不断减少的同时,美国的油气生产井类型在不断地发生着变化。2008年至2018年的10年间,水平井占美国油气生产井的比重,从3%增加到14%,水平井的数量从2014年的9.9万口,增加到2018年的近14万口;同期,垂直井数量由93.5万口,下降到84.2万口。 

2008年至2018年间,每天产量少于15桶油当量的井数,占美国全部油气生产井的80%,而美国石油和天然气产量的绝大部分来源于100—3200桶油当量/天的生产井。

2018年,只有1%的垂直井每天至少生产100桶原油,但32%的水平井每天至少生产100桶原油。随着水平井变得越来越普遍,美国油气产量随着井数的下降反而在持续增长。美国大部分的石油和天然气产量,来自50桶油当量/天至1600桶油当量/天之间的生产井,2018年这一范围的井虽然只占生产井总量的9%,但这些生产井的产量占原油总产量的66%,天然气总产量的62%。

二、2019年美国的钻井效率创下了新的纪录

钻井效率的提高,推动了美国原油和天然气产量在2019年分别创下1220万桶/日和1115亿立方英尺/日的新纪录。 

2019年,美国月均活跃钻机数量为943台,每月新钻井的平均数量为1400口,是过去45年来的最低水平,但却推动了美国油气产量创下了新的纪录,主要原因是水平井能钻到更多的地层。 

1986年,美国每个活跃钻机每月钻3.6口井,达到了行业的峰值。自此之后,美国的石油和天然气钻井数量不断下降,2019年一台钻机月均钻1.5口井。通过大幅增加井的水平长度,在使用更少的钻机和钻井更少的情况下,美国油气生产商仍然提高了油气产量。 

21世纪初,美国水平井的平均横向长度约为1万英尺,但2019年平均为1.8万英尺。由于水平井在新井中所占的比例越来越高,同一时期每口井的平均线性进尺从6000英尺增加到15000英尺。

水平长度较长的生产井产能的提高,抵消了钻机钻井较少的影响。与直井相比,水平井有更多的井眼,穿过了更多的地层,增加了原油或天然气的可采量。2019年,钻井平台平均每月钻18000英尺至27000英尺,几乎是21世纪初钻井平台的两倍。

水平钻井在页岩和致密地层中尤为普遍,占钻井总数的比例从1990年的约2%,上升到2019年的75%。自2008年达到峰值以后,新钻的垂直井数量就在持续下降。

2015年,水平井的数量首次超过垂直井和定向井的总和,成为美国石油和天然气的主要钻井方式。2019年,75%的新钻井为水平井,平均长度为18000英尺,而定向井平均长度为10000英尺,直井平均长度为4500英尺。

三、2019年美国石油天然气生产效率持续提升

根据美国能源信息署的统计,虽然原油和天然气的生产井数量都在继续减少,但2019年美国原油和天然气总产量都创下了新的纪录。

(一)更少的油井但生产了更多的原油

2019年,美国致密地层石油产量增加,占美国原油总产量的64%。由于2019年投产的新井产能不断提高,这一比例持续上升。尽管2015年至2016年油价的下跌,导致钻井活动放缓,但来自致密地层不断增长的初始产量,使得美国这两年的石油产量持续增加。自2017年以来,油价回升和新油井的高效产量,帮助生产商弥补了钻井、生产和新技术开发的成本。 

美国能源信息署《钻井产能报告》跟踪地区的平均新井产量,2019年超过了这些地区前几年钻探的油井,这种趋势已经持续了10多年。更有效的钻井技术,包括水力压裂和水平钻井的日益普及,有助于提高这些油井的初始产量。特别要提到的是,由于在水力压裂过程中注入了更多的支撑剂,并且能够钻更长的水平段(也称为水平井)和射孔更多,从而提高了油井的产能。

即使是在2015年油价下跌、钻机数量减少的年份,油井产能的提高也支撑了美国原油产量。2016年,钻机数量继续急剧下降,美国原油总产量10年来首次出现下降。虽然钻井数量减少,然而由于钻井更快,而且位于更多产的地区,从而使每口井的产量增加。 

美国能源信息署《钻井产能报告》跟踪地区的钻机数量,2019年有所波动,其中前11个月钻井平台总数下降了16%。当年,尽管钻机数量减少,但生产商仍有能力以更快的速度钻出更高效的油井,从而保持了美国原油产量的增长。

近年来,油气生产商越来越多地瞄准二叠纪地区,该地区横跨德克萨斯州西部和新墨西哥州东部的部分地区。二叠纪地区地质构造比其他地区复杂,油气生产企业在该地区推进钻井完井技术需要更多的时间,但是二叠纪地区比其他地区更大,有更大的石油生产潜力。二叠纪地区油气总产量和单井产量,连续13年增长。美国能源信息署《钻井产能报告》跟踪的其他四个地区,由于低油价,2016年至2017年石油产量下降了,其中鹰滩2019年的石油产量也低于2015年的峰值水平。

(二)天然气初始产量连续13年增长

对天然气井效率的基础数据分析显示,2019年美国天然气产量增长,部分原因是页岩和致密地层新钻的气井产能提高。至少自2007年以来,美国能源信息署《钻井产能报告》跟踪的七个地区,新井的天然气初始产量总体上都有所提高。 

2019年,海恩斯维尔、二叠纪、鹰滩、尼奥布拉拉和巴肯地区新井的平均天然气产量,超过了这些地区往年的产量。除了海恩斯维尔地区之外,这一趋势在所有美国能源信息署《钻井产能报告》跟踪的地区,已经持续了13年。2013年至2015年之间,海恩斯维尔地区曾出现过短暂的生产率下降。 

自2007年以来,来自阿巴拉契亚和海恩斯维尔地区的天然气总产量,以年均20%的速度增长。除了这些产区的天然气产量快速增长之外,二叠纪、鹰滩、巴肯、尼奥布拉拉和阿纳达科等油气产区的伴生天然气产量也非常高,占所有美国能源信息署《钻井产能报告》跟踪地区天然气产量的46%。

近年来,在国际石油价格的大幅波动中,美国的石油天然气产量却在持续增长,从以上数据我们可以看出,这其中技术的进步发挥了主要的作用,这才是美国页岩革命对世界油气产业的重要贡献。我们相信,随着这些高效油气生产技术在世界各地的进一步推广,全球油气行业肯定将会迎来更大的繁荣。

 

 

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