价格下滑导致页岩油生产商提高效率

能源生产商期待工业 4.0 在自动化、传感器使用、大数据和远程监控方面的新理念，为科技初创公司创造机会。

在 2010 年代中期石油价格暴跌后，页岩油气生产商通过借鉴能源部门海上油井作业、制造甚至医疗行业的技术和技术来提高效率以应对下滑。

能源生产商向工业 4.0 寻求关于自动化、传感器使用、大数据和远程监控的新想法。在这个过程中，他们为无人机检测公司等科技创业公司创造了机会。在医学领域，康菲石油公司等主要能源生产商借鉴了用于 MRI 扫描的 DNA 测序和数学方法，在从岩石中榨取更多石油和天然气的过程中，减少了对岩芯采样和盲钻的依赖。

Rystad Energy（挪威奥斯陆）页岩研究副总裁 Artem Abramov 表示：“根据我们与公司的讨论，在油价暴跌之前，他们并不太关心寻找所有可能的方法来最大限度地提高效率。” )，一家独立的能源研究和商业智能公司，为全球能源行业提供数据、工具、分析和咨询服务。 “它在过去两年内创造了科技初创公司，我期待看到更多。”

2018 年初，美国约有 750,000 口生产页岩井和常规油气井。根据 Rystad Energy 的数据，其中 207,000 口是水平水力压裂井，其中 115,000 口是传统水平井。数据显示，今年预计将新增 23,000 口生产井，其中 15,000 口将是水平钻井，每口估计成本为 645 万美元，尽管不同盆地的成本差异很大。

随着效率的提高，该行业通常预计就业人数会减少。但其他因素对从卡车司机到石油工程师等页岩油气工人的需求产生了矛盾的影响。 “一方面，任何自动化都应该对就业产生负面影响，”阿布拉莫夫说。 “但由于页岩油行业正在加速发展，对熟练甚至不熟练工人的需求很高。”因此，德克萨斯州西部、二叠纪盆地的大型矿床和钻探活动所在地等地区的失业率处于历史最低水平。

缺乏技术的工人并不是唯一短缺的。 2015 年石油价格暴跌时，石油工程大学课程的入学人数下降。 Abramov 说，这让工程师很难找到。

壳牌发明了“未来的页岩油田”

在产量增长的过程中，荷兰皇家壳牌公司（荷兰海牙）意识到，为了在页岩矿床中开采 110 亿桶已发现和潜在的石油，它需要采取不同的做法。公司领导人要求组织增加收入或降低成本，同时保持稳定的资本投资。因此，生产商从制造业和工业 4.0 中大量借用。

“当我们制定 iShale 计划时，我们非常仔细和有意地在通常的勘探和生产行业联盟之外寻找一些在制造业中活跃于自动化、数字化等领域的创新参与者，”Frederic Wasden 说， iShale 项目经理。 “这对我们来说是一个真正的先机，因为在制造 4.0 中，有许多行业在这方面已经有很长一段时间了。在开发任何新东西之前，我们的目标是利用现有的商业可用技术。采用这种方法，我们觉得从硬件角度来看，该技术的风险相对较低。”

为了打造未来的页岩气田，壳牌与可以帮助能源生产商实现自动化、远程监控、使用传感器、机器人、数据收集和分析、云计算以及使用太阳能和储能电池的公司结成联盟，以减少运营成本。

数十种向高级分析中心提供信息的传感器将被部署用于关键功能：检测甲烷泄漏的摄像头；红外线确认水箱液位并发现入侵者；和声学以确定管道是否正在腐蚀。 “我们是更广泛的制造企业在采用这些传感器方面所做工作的受益者，因此使供应商能够扩大这些传感器的规模，”Wasden 说。

iShale 的第一阶段是在二叠纪盆地资产中证明壳牌可以通过修改其工作方式来实现成本节约、生产改进和安全增强。因此，它可以利用其运营中可用的数据，并将这些信息与高级分析相结合，以找出如何优化其生产和维护实践。

对钻井和维护的远程支持是该计划的基石之一。壳牌人员从其位于阿尔伯塔省卡尔加里的监测中心监测并建议在阿根廷钻探一口新油井。一旦油井开始运行，获得远程监控信息的维护人员可以配备正确的安全设备和部件到达，这展示了另一个优势。目的是通过进行不必要的维护来避免超支，同时避免因关键部件或机器发生故障而导致的操作停机。

这家能源巨头还将其深水作业中使用的技术转移到其陆上油井中。

“在海上，重量和空间绝对是溢价，”瓦斯登说。 “工业界已经找到了如何在一个非常小的容器中分离气体、油和水的方法。与陆上相同的技术使我们能够将分离设备安装在卡车上，而不是建造更传统的分离工厂或中央处理设施。”

壳牌非常规业务执行副总裁 Greg Guidry 在 2017 年 10 月告诉 RigZone 网站，iShale 的预期成果包括：自动化和集成井和完井；可扩展的模块化中央设施设计；智能井垫和无线通信可实现多相流和分离；通过异常或标准现场监控实现数字化和自动化管理；以及拥有“广泛技能基础”人员的“未来组织”，这些人员通过数字化连接和交叉培训。

天空之眼取决于数据库

油价下跌以及随后生产商寻求节省成本的做法对 PrecisionHawk（北卡罗来纳州罗利）这样的公司来说是非常有利的，这是一家使用无人驾驶飞行器对前 20 大石油中的 10 家进行检查的遥感公司和天然气勘探和生产公司。

州和联邦一级的各种监管机构要求按月到年的不同时间表对石油和天然气生产资产进行多种类型的检查。虽然生产商可以内置传感技术来监测新井场，但改造测量设备的成本远高于使用无人机对遗留油田进行相同类型的检查。

“问题是他们有很多好多年的井场； PrecisionHawk 能源副总裁 Patrick Lohman 说：“为每个传感器添加 10,000 美元的传感器是没有意义的。 “这才是无人机真正发挥作用的地方。”

无人机非常适合这项工作是有充分理由的。井垫可以位于彼此相距两个足球场的长度，并且当地道路通常提供从一个到另一个的间接路线。因此，技术人员每天可以开车到多达 10 个站点进行检查，Lohman 说。相比之下，训练有素的无人机操作员一天可以将他的飞行器送到 100-125 个井场，具体取决于密度。

无人机不仅效率更高，而且在检查过程中寻找异常可能不会降低质量。 “在很多情况下，无人机可以探测到任何人可以探测到的东西，”Lohman 说。

这包括用于查看植被是否侵占井垫的摄像头；用于检测甲烷泄漏或过热部件的热成像仪；用于测量浓度的甲烷激光器；以及用于检测池水的多光谱传感器。

“我们专注于堆叠应用程序，以便为客户提供地理空间标记信息的深度，”Lohman 说。 “凭借深度结构化数据，PrecisionHawk 将能够与客户合作使用人工智能应用程序来降低维护成本。”

PrecisionHawk 正在开发视觉学习工具，该工具将与人工智能应用程序协同工作，使用无人机收集的地理空间数据来推荐预防性维护并预测设备故障。随着他们以经济的方式收集更多数据，他们的工具集也得到了改进。

去医疗规定在哪里钻孔

根据 2017 年 11 月分析师和投资者会议的记录，在康菲石油公司，地球科学家正在借用医学磁共振成像技术来组装和分析从地震读数中获得的数据，用于称为压缩地震成像的专有过程。他们的目标是二叠纪盆地。

使用压缩地震成像，“不是像通常在地震中那样的有序采样模式，而是随机采样，然后我们使用来自医学领域的数学，”康菲石油公司生产、钻井和钻井执行副总裁 Al Hirshberg项目，会议期间说的。

应用于断层扫描（即按部分）成像的数学使清晰度提高了 10 倍。可以将相同的数学应用于地震点数据，以提供类似的清晰度增加。
“……当然，您可以拍摄更少的地震点并以更低的成本获得与以前相同的分辨率，”Hirshberg说。

页岩油运营商还使用在医学中变得必不可少的 DNA 测序。但能源生产商的测序目标是生活在岩石孔隙空间和断裂网络中的微生物。根据 Biota Technology（休斯顿）的网站，他们使用这些结果来评估石油的潜力和运动，以优化井位、监测井的连通性并随着时间的推移测量完井产量。