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全面解读美国陆上最长水平段页岩气井

【震旦专题】全面解读美国陆上最长水平段页岩气井

震旦能源2016年6月1日《中外油气快讯》中第四条新闻报道了“哈里伯顿和日食资源公司合作完成美国最长水平井”的新闻,随后相关中文自媒体进行了报道,其中“油气投资调查”微信公众号发表的一篇名为《页岩气惊天大突破:三口敌过中国年产》(注1)的文章在石油天然气人的微信圈引起关注。6月6日“天然气咨询”微信公众号发表了一篇题为《天然气咨询20160606驳斥:美国页岩气惊天大突破,三口敌过中国年产,有望实现井口气成本人民币6分/立方米》,进行了质疑(注2)。

为此,本刊特约作者Laker编写了一篇文章,对该井进行全面分析与解读。

一、美国陆上最长水平段页岩井Purple Hayes井基本情况

Purple Hayes井位于俄亥俄州Guernsey郡 Millwood Township之Quaker city附近(图1、图2、图3)。该井是Eclipse Resources Corporation在阿帕拉契盆地Utica页岩区块的一口水平井。在该公司的早期报道中使用“Purple Hayes”名称,但是最近两个月的材料中,该公司使用“Purple Hayes 1H”名称,属于该公司“超水平井计划”(Super-Lateral Program)的一部分。

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该井水平段长18544英尺(5652.21米),总进尺27048英尺(8244.23米),钻井周期为17.6天。对18544英尺水平段进行了124级(stages)的射孔压裂,用时23.5天。压裂施工由Nine Energy Service, Inc.完成(注3)。

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【震旦专题】全面解读美国陆上最长水平段页岩气井作者目前没有查到钻井施工单位,也没有查到该井的开钻与完钻、完井时间。

最早报道该井的是Eclipse公司董事会主席兼首席执行官Ben Hulburt先生在5月5日电话会议上宣布的。随后相关媒体进行大量报道。本刊6月1日中外油气快讯也进行了简单报道(图4)。

【震旦专题】全面解读美国陆上最长水平段页岩气井5月5日,Ben Hulburt先生在电话会议上说道,“我非常高兴地宣布,可能是最激动人心的消息,我们已经圆满完成了我们的Purple Hayes水平井钻完井工作。该井设计目的是通过使用最优化技术、钻最大水平段长度来完全改变俄亥俄Utica页岩钻井成本和收益整体情况。引人注目的是,我们用18天就完成了水平段长度达18544英尺的Purple Hayes井钻探工作,并完成了124级压裂工作,每级大约100~150英尺,每天完成5级左右压裂工作。从该井成本来看,该井成本比我们先前完钻的Utica页岩最低成本井下降了30%以上(图5)。

该井成本1580万美元,比我们预算少5%。”他说,“我们需要花费几个月时间来观察该井的长期产量情况,我们对目前初始48小时测试的产量和压力数据非常激动。这里我想强调的一件事情是,我们坚定认为人工控压生产方法将会最大限度发挥该井长期效益。我们不能仅仅为了上头条新闻就将井产量按照24小时最大初始产量配产,我们认为这样对该井的效益是毫无意义的,也是非常有害的”。他最后说,我们感到非常振奋,已经按照将该井页岩气目标日产量控制在48小时平均日产量以下进行生产。

由此,可以看出Hulburt先生非常明白油气生产的真谛!初始产量这么高,并不能说明今后正常生产时的产量也这么高,而且从该井整个效益来看,从该井最终采出量来考虑,公司应该设计出最佳方案,使得该井发挥最大经济效益。

该公司副总裁兼首席营运官Tom Liberatore先生在电话会议中补充说,“该井具有领先优势,在17.6天内完成水平段长18544英尺、总进尺27048英尺的水平井钻探任务,并在23.5天内完成124级的压裂工作。根据与业界认识的沟通并确认,我们认为该井是美国陆上曾经钻探并完成的最长水平段的井。”他说“该井成本为1580万美元,平均每英尺水平段成本854美元,我们不仅相信本次概念验证是可重复操作的,而且我们也确定了一些地区在随后的钻井中能够改进,进一步降低成本。”

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Tom Liberatore说“该井5月3日出售天然气。在返排24小时后开始出售天然气,井口日产气约500万立方英尺(14.1585万立方米)、凝析油1200桶。自那以后,产量持续增加,我们希望井口天然气产量能够稳产560万立方英尺/天(15.575万立方米/天)。”

Tom Liberatore讲话原文如此,根据计算1580万美元/18544英尺=852美元/英尺,显然他说的单位成本里没有包括直井段成本和压裂成本。图3中给出的该井钻完井成本为850美元/英尺,而图5中给出的钻完井成本为854美元/英尺(外方资料也是这么马虎啊。同一个材料里前后数据不一样)。根据对比相关资料,比较可信的是:该井成本1580万美元,包括直井段钻井成本、水平段钻井成本和124级压裂成本。因此,可以说该首席营运官这样表述水平段成本是不完整的。作者还查了一下该公司网站公告和相关多媒体材料,发现这些材料里用的都是钻井与完井成本是854美元/英尺(注4)。)

作者这几天查了这口井的有关新闻,发现报道也有差别。哈里伯顿5月31日宣布由该公司与Eclipse公司一起完成了Purple Hayes井压裂工作(注5)。而Nine Energy Service,Inc.网站报道,位于俄亥俄的Guernsey郡的Purple Hayes井是由该公司成功完成了124级压裂工作(注3)。而从两家公司的网站分析,看不出这两家公司互有隶属关系。再回头来Eclipse 公司网站进行查找,也没有找到具体是哪个公司进行施工的,公司的新闻与公告里只有说到该井成功完成了124级压裂。看来,只有这三家公司最清楚自己在这口井的施工中做了哪些工作。作者分析,有可能是:哈里伯顿和Nine公司都对这个超长水平段的页岩水平井124级压裂作出了贡献,是三家公司紧密合作的结果。

综上所述,Eclipse钻探该井的目的非常明确,那就是通过使用新技术、运用最优化方案,使该地区Utica运用井钻完井成本大幅度下降并使单井长期效益最大化。通过该井成功钻探,为该地区今后开发提供了比较齐全、非常宝贵的第一手资料,打下了扎实的基础。

二、Purple Hayes井基本地质情况

根据Eclipse公司提供的材料,Purple Hayes井位于美国东北部的阿帕拉契盆地Utica页岩分布区,该公司在Utica页岩核心区拥有超过10万英亩的区块。从该公司提供的图件看,其区块主要位于Utica页岩凝析油和富气区(图6)。

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美国地质调查局(USGS)2012年对阿帕拉契盆地奥陶系Utica页岩进行了油气资源评价,并指出了页岩油气甜点区(图8)。该局将评价单元分为Utica页岩气评价单元和Utica页岩油评价单元(图7)。评价结果为:总待发现石油资源为9.4亿桶,总待发现天然气资源38.212万亿立方英尺,总待发现天然气液资源2.08亿桶(图9)(注6)。

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Purple Hayes井地层柱状图如图。可以看出,Utica页岩比Marcellus也地层要老、埋藏要深。因此,相当于Marcellus页岩开发成本要高。

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Utica页岩属于奥陶系海相沉积,平面上分布比较稳定,埋深由西向东逐渐加大;油气分布相对稳定,但也有变化(图11)。

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从以上地质基础资料我们可以看出,本地区Utica页岩油气资源相对比较丰富,在该套页岩分布区内自西向东由凝析油(气)带过渡到富(湿)气带,最后过渡到干气带。Purple Hayes井位于凝析油(气)带与富气带之间。作者只能根据现有资料进行大致推断,因为目前获得的图件精度不够,但这不影响总体认识,该井测试结果也验证了此结论。该井测试结果是油气同出。

三、两篇文章的观点进行剖析

中联燃在“天然气咨询”微信公众号发表的《天然气咨询20160606驳斥:美国页岩气惊天大突破,三口敌过中国年产,有望实现井口气成本人民币6分/立方米》(下称“中联燃文”),对“油气投资调查”微信公众号发表油气君的一篇名为《页岩气惊天大突破:三口敌过中国年产》(下称“油气君文”)进行了质疑。

中联燃文提出了三个方面的疑问。概括地讲就是:一口井达到15亿方/年,不一定每口井都能达到这个水平;本井长水平段压裂可以获得高产,但是长水平段压裂不一定能够都达到15亿方;公司股票对这么重大突破反应平平且有报道称3000万美元实现年产1000亿立方英尺页岩气仍是一个梦。

作者对中联燃文的观点持赞成态度,尤其是前两点,任何搞油气勘探开发的人都会有这样的观点,不过该文分析力度还需要加强。对于第三点,虽然赞成,但是也有商讨的余地。在有些情况下,尤其是美国证券市场很成熟的条件下,一个公司靠个别还没有真正实现的亮点来拉动股票几乎很难,这与中国的股票市场大不相同。但是,从长远看,任何公司的勘探开发成果都会影响到股票的价格。因此作者认为,该公司这口井的突破,在目前低油价下对股票影响有限是可以理解的。

下面作者就着重分析油气君文中的观点,也可以说是中联燃文的补充吧。

1.关于三口井敌过中国页岩气年产量问题

“三口敌过中国年产(即将诞生)”。这个标题太吸引眼球,作者第一时间看到此微信文章标题就觉得吹的太厉害了,尽管我还没有打开看到全文。一般来说,能够用这样标题来进行新闻报道的,最有可能出现在非专业(此处专业是指油气勘探开发之专业)记者的文章报道中,也可能出现在非专业的报刊中,在专业记者或者专业报刊中出现这样的情况几乎没有。为什么?因为专业之所以专业,那不是一般人所能容易理解的。
图12 油气君文中的一段文字

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图12是该文一段话,具体这单井15亿立方米怎么来的呢?作者在后面进行分析。先分析三口井敌过中国全年的页岩气产量。该文给出的2015年中国页岩气产量44.71亿立方米,但是不知道该文作者知不知道中国也有很高产量的页岩气井?涪陵页岩气田最初突破的井有的测试日产也超过50万方,按50万方/天计算的话,单井年产1.8250亿方,那么2015年的44.71亿方产量只需要25口井就能够超额完成。实际情况是这样的吗?这个问题就不用作者亲自来回答啦!

2.Utica页岩单井产量问题

油气君文引用了美国公司在Utica页岩区(核心区)的钻井生产资料,即其文中所说的Scotts Run 井(也就是编号为591340井),如图13。油气君文只引用了该图的第一个累计产量与时间关系图。由此可以看出,该井初期产量0.3亿立方英尺/天/1000英尺水平段,275天累计产量为25亿立方英尺,预期最终采出量为60亿立方英尺/1000英尺。此图还说明,该地区页岩气井产量下降也很快,一年之后的日产量下降了70~80以上%以上。

【震旦专题】全面解读美国陆上最长水平段页岩气井现在计算Scotts Run 井第一年的产量:
水平段长度=3221英尺,初始产量=30亿立方英尺/年/1000英尺(油气君文数据)
10亿立方英尺=0.28317亿立方米
该井年产量=30/10X3221/1000X0.28317=2.736亿立方米/年

油气君文根据这个井的数据进一步计算了Eclipse公司新近完成的美国最长水平段的页岩气水平井Purple Hayes井年产页岩气量:

水平段长度=18544英尺,初始产量=30亿立方英尺/年/1000英尺(油气君文数据)
10亿立方英尺=0.28317亿立方米
该井年产量=30/10X18544/1000X0.28317=15.753亿立方米/年
因此油气君文得出Utica页岩区一口这样超长水平段页岩气井年产页岩气可以达15亿立方米。按照1580万美元钻井和完井成本计算,该井第一年内井口单位成本为6分钱/立方米:
钻井+完井成本1580万美元,年产量=15.753亿立方米/年
1美元=6.5元人民币
井口天然气单位成本=1580/10000X6.5/15.753=0.065元人民币/立方米

以上数学(或者称为算术)计算应该没有错,但是油气君文忽略了重要一点,就是将不同油气地质单元的井产量与井成本混在一起,各取所需,没有进行地质分析,因此得出的结论具有很大的不确定性。当然,油气君文也提到“该区域总体地质情况较为稳定,适宜采用类比法”。一般情况,如果本地区仅有少数井口井以及其它油气地质资料缺乏的条件下,我们可使用仅有的资料与数据来进行类比计算,来对该地区进行各种评价与分析。而目前本地区资料已经很丰富,为什么要不用实际各地区的实际资料而借用它井的资料呢?对任何事物的乐观是建立在对该事物实事求是认识的基础之上的。

下面结合我所掌握的资料,来具体分析其问题的所在:

首先分析ScottsRun 井产量。EQT公司给出了该井的初始以及相对稳定后的产量。24小时内的初始产量高达72.9百万立方英尺/天(图14),随着产量基本稳定在30百万立方英尺/天左右,公司最新数据是生产275天累计产气25亿立方英尺。从这口看,说明Utica页岩核心区的单井产量在初期还是比较稳定的。这样计算一年的产量也是比较可信的。但是,进入第二个年头时候,产量下降明显,压力继续下降(图13)。因此,如果要保持一个地区的产量稳定,那就要不断地钻探新的井。再者,该公司给出了该地区的单位水平段长度产气量,但是在水平段达成一定长度之后,水平段长度和产量不一定成正比,且水平段越长不一定经济性越好!

【震旦专题】全面解读美国陆上最长水平段页岩气井其次分析一下将ScottsRun 井产量数据类比应用于Purple Hayes井。尽管这两口井都在阿帕拉契盆地,都属于Utica页岩分布区内,目的产层都是Utica页岩,但是他们有着本质的差别。Scotts Run 井位于Utica页岩核心区,属于干气分布带(图15、16);而Purple Hayes井位于Utica页岩西部,属于湿气和凝析油过渡带(目前资料看属于非核心区,但是其初始产量达到500万立方英尺天然气、1200桶凝析油)。因此,不能将两个不同油气区带、演化程度不一样的井看成同类型井,因此利用其数据进行计算也是不可靠的。

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四、结论

对任何事物分析都是建立在一定的基础知识与实际资料之上的,要本着实事求是的科学态度,进行全面的分析与解读,最后得出的结论才会令人心服口服,也才能正确地指导实际工作。美国阿帕拉契盆地Utica页岩具有很大潜力,相信随着勘探程度的不断深入与提高,其结果将会越来越令人振奋。

谨以此文献给为本文完成提供大量帮助的家人以及油气圈的各位朋友与专家!文字仓促而成,难免会有很多谬误,敬请在阅读中指出,欢迎发到作者lakersue@yahoo.com之邮件中,将不胜感激。

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评论 1

  1. #1

    当国人认为中国的页岩气居世界之首时,却又另外一种声音说,前苏联有153.0万亿立方米、北美洲有126.6万亿立方米,而中亚和中国只有10.5万亿立方米。也就是说,中国页岩气并不多。
    虽然俄罗斯也有可能是页岩气资源大国,都是俄罗斯没有报导自己有多少页岩气,似乎不太感兴趣,而且俄罗斯对欧洲开发页岩气也不“感冒”。美国掀起页岩气革命,2009年美国天然气产量已经超过俄罗斯,对俄罗斯天然气工业有多大的影响呢?其实,虽然美国天然气产量超过俄罗斯,今后还可能继续超过,但是美国天然气缺口仍然很大,只能弥补国内不足。而俄罗斯是天然气资源国,生产量与消费量之差用于国际贸易。两者情况大不相同。

    匿名5年前 (2016-08-29)回复