页岩油企拥抱工业4.0创新 应对油价下跌提效增效

2010年代中期油价崩盘后，页岩油气生产商借鉴海上井作业、制造业甚至医疗行业技术提效，回应下行周期。

能源生产商看向工业4.0，寻求自动化、传感器、大数据、远程监控新思路。过程中催生技术初创企业机会，如无人机巡检公司。从医学借鉴，康菲石油等能源巨头引入DNA测序和MRI扫描数学，减少岩心取样和盲目钻探，榨取更多油气。

“据与企业沟通，油价崩盘前他们不那么执着寻找所有可能效率最大化路径，”Rystad Energy（挪威奥斯陆）页岩研究副总裁Artem Abramov说。这独立能源研究商业智能公司为全球能源业提供数据、工具、分析、咨询。“崩盘催生近两年技术初创潮，我预期还将更多。”

2018年初，美国约75万口产出页岩和常规油气井。其中20.7万口水平压裂井、11.5万口传统水平井，据Rystad数据。预计全年2.3万口新产井，1.5万口水平井，单井估算$645万，盆地间成本差显著。

效率提升通常预期就业减少。但其他力量在页岩油气工人需求上制造悖论效应，从卡车司机到石油工程师。 “一方面自动化应负面影响就业，”Abramov说。“但因页岩业扩产，熟练甚至非熟练工需求旺盛。”结果德西得克萨斯等大型沉积盆地钻探活跃区失业率创纪录低位。

非熟练工非唯一短缺。2015年油价崩盘致石油工程大学招生下滑，工程师难觅，Abramov说。

Shell发明“页岩油田未来”

扩产中，荷兰皇家壳牌（海牙）意识到为开采页岩沉积110亿桶已发现及预期储量，必须换道。管理层挑战组织：在稳定资本投入下增收或降本。结果大量借鉴制造业和工业4.0。

“构建iShale项目时，我们极审慎有意地跳出常规勘探开发联盟，审视在自动化、数字化等活跃于制造业的创新玩家，”iShale项目经理Frederic Wasden说。“这给我们真正先发优势，因制造业4.0有多行业深耕多年。开发新东西前，目标是利用商业现成技术。此法下，硬件层面技术风险相对低。”

为建未来页岩油田，Shell与能助其自动化、远程监控、传感器、机器人、数据采集分析、云计算、太阳能和储能电池降本的公司结盟。

数十种传感器将部署关键功能，喂数据予高级分析中心：摄像头查甲烷泄漏；红外确认罐液位、发现入侵；声学判断管道腐蚀。“我们是制造业大规模采纳这些传感器的受益者，使供应商能规模化交付，”Wasden说。

iShale一期在二叠纪盆地资产演示：通过改变工作方式实现成本节约、增产、安全提升。从而利用运营可用数据，结合高级分析，优化生产维护实践。

井钻探维护远程支持是项目基石。Shell人员在卡尔加里监控中心监控指导阿根廷新钻井。井投产后，维护人员凭远程监控信息带齐安装备件到场，展现另一优势。目标避免不必要维护超支，也消除关键部件故障导致停产。

能源巨头还将自用深水技术移植陆上井。

“海上，重量空间极宝贵，”Wasden说。“业界搞定在极小容器内分离油气水。同技术上岸让我们把分离设备装卡车撬块，而非建常规分离厂或中央处理设施。”

Shell非常规业务执行副总裁Greg Guidry在2017年10月对RigZone网站称iShale期望成果含：自动化集成井与完井；可扩展模块化中央设施设计；智能井台与无线通讯实现多相流分离；数字化自动化赋能例外管理或标准现场监控；“未来组织”拥“广泛技能基础”人员，数字化连接、交叉培训。

空中之眼依赖数据库

油价下行与生产商寻成本节约，成就PrecisionHawk（北卡罗来纳罗利）等公司。这远程感知公司用无人机为前20大油气勘探生产商中10家做巡检。

州联邦多监管机构要求不同时间表（月度至年度）的多类油气生产资产巡检。生产商可为新井场内置感知技术监测，但遗留油田改装测量设备成本远高于用无人机同类巡检。

“问题在于他们有大量运行多年的井场，每个加装$1万传感器不划算，”PrecisionHawk能源副总裁Patrick Lohman说。“无人机切入点在此。”

无人机适配此工作有充分理由。井台间距可达两橄榄球场长，地方路通常间接连接。结果技术员一天最多开车巡10站，Lohman说。对比，训练有素无人机操作员每天可飞100-125井台，视密度而定。

不仅更高效，巡检质量可能零损失查异常。“许多情况下无人机能检出人工能检出的一切，”Lohman说。

含：摄像头查植被侵入井台；热像仪查甲烷泄漏或过热部件；甲烷激光测浓度；多光谱传感器查积水。

“我们专注叠加应用，交付客户地理空间标签信息深度，”Lohman说。“有结构化数据深度，PrecisionHawk将能与客户协作用AI应用降维护成本。”

PrecisionHawk开发视觉学习工具，配合AI应用用无人机采集地理空间数据推荐预防性维护、预测设备故障。随经济采集更多数据，工具集改进。

借医学处方钻井位

康菲石油地球科学家借用医学磁共振成像技术组装分析地震读数数据，用于专有压缩地震成像工艺，据2017年11月分析师投资者会议记录。目标二叠纪盆地。

压缩地震成像中，“非像常规地震有序采样模式，而是随机采样，再用医学领域数学，”康菲执行副总裁Al Hirshberg在会上说。

应用于断层（即分层）成像的数学给定义10倍清晰度提升。同数学可用于地震点数据给相似清晰度提升。
“……当然，也可少打地震点却获同前分辨率，成本大幅更低，”Hirshberg说。

页岩运营商也采用医学必不可少的DNA测序。但能源生产商测序目标是岩石孔隙和裂缝网络中的微生物。用结果评估油潜力和迁移，优化井位、监测井连通性、随时间测产量用于完井，据Biota Technology（休斯顿）网站。