我們正在見證歷史，頁巖革命1.0時代隨著油價自由落體式暴跌已經結束，現在正處于頁巖革命2.0時代的黎明。在頁巖革命1.0時代，關鍵詞是效率，在2.0時代，關鍵詞將是有效性，在2.0時代，頁巖油氣即使在目前油價背景下，仍然具備很強經濟性，將頁巖革命推向2.0時代的仍然是技術，尤其是以大數據為代表的先進ICT技術。頁巖革命2.0將是油氣行業的智慧能源革命。

本文根據無所不能人氣擔當曹寅在第六屆亞洲非常規天然氣峰會的現場演講整理而成。

隨著年初以來的油價自由落體式暴跌,國內很多媒體和機構都預言美國頁巖時代的終結，甚至就連很多美國媒體都看空美國頁巖項目的未來。

的確，在過去的高油價時代，美國的頁巖項目存在巨大泡沫，大量外國資本蜂擁美國，投資了很多天價頁巖區塊，同時美國本土油氣生產的快速增長也反過來顛覆了全球油氣供需平衡，自2008年以來，全球原油新增產量75%來自北美頁巖和致密油氣項目。但在油價自由落體運動式暴跌后，頁巖革命看起來似乎成為了一個笑話。但是，有必要向指出的是，頁巖革命并非始于高油價時代，頁巖項目獲得業界重視其實始于90年代，那時的油價和目前價格處于同一水平。

我們可以把北美頁巖項目正式開始大規模開發的2005年至此輪油價暴跌前，也就是2014年下半年以前，稱為“頁巖革命1.0”，在頁巖革命1.0時代，以Mitchell發明的水平井分段壓裂為代表的作業技術和自2005年之后暴漲的油價孕育并且助產了頁巖項目的輝煌。

而從2014年下半年開始的時代，可以稱為“頁巖革命2.0”，在2.0時代，由于全球油氣供需平衡被打破，油價很可能會長期徘徊在相對低位，技術將成為頁巖項目的唯一發展動力，新設備，新工具，新作業方法，新物探技術等新技術將在頁巖2.0時代大放異彩，不僅將頁巖項目從盈虧平衡線上拉回來，并且終將再次實現頁巖油氣新的輝煌。

頁巖革命1.0時代關鍵詞：機械助力效率

自從2005年以來的頁巖革命1.0時代，北美的油氣公司在各大頁巖產區打了十幾萬口井，壓裂了幾百萬次。在像Barnett這樣的成熟產區，單井產量在2005年以來的頁巖1.0時代內增長了數倍，但是仍然有約40%的壓裂完全沒有任何油氣產出，同時有30%左右的壓裂產出較少，25%的高效壓裂貢獻了80%左右的產出。

為了獲得經濟性，油公司和油服作業公司的工作重心在于效率，通過加大工作量，鉆更多新井，鉆更長的水平井，更多次壓裂，生產更多的油氣。很多先進的技術得到快速發展并進入現場應用，其中的典型就是“井工廠”技術，頁巖項目開發井型在頁巖1.0時代經歷了垂直井，水平井，最終完成了叢式“井工廠”模式的蛻變。

“井工廠”模式的核心在于集中在單個井場實現多個井組的鉆探及后續作業。鉆井過程中，利用可移動式鉆機進行鉆井，完井后短距離移動依次進行第二次、第三次、第四次、甚至第五次和第六次鉆完井，實現在面積有限的井臺內批量化鉆完井。由于井口位置比較集中，無需像常規鉆井一樣，每鉆完一口井之后需要轉場，不用重新布置井場。在井工廠模式下，除了鉆機外，施工設備等無需移動，并且還可以在井場內部實現同步大規模儲層壓裂，與此同時鉆井液、壓裂液實現循環回收利用，最后統一進行生產規劃管理，大大降低單次作業成本。

“井工廠”模式就像其名字一樣，將制造業的批量化、流程化、標準化、自動化等優點應用到了油氣行業，實現資源合理配置，大大降低頁巖項目的開發成本和開發周期。目前井工廠模式已經成為北美頁巖項目的作業主流，主要用于井工廠模式的可移動鉆機數量占目前活躍的陸上鉆機數量的50%以上。

除了井工廠模式以外，為了追求更高效率，北美的油服公司在作業各階段都在進行探索，眾所周知，頁巖項目開發的關鍵在于儲層改造，其中的核心就是壓裂，而壓裂的核心在于壓裂泵的馬力和壓裂支撐劑，過去五年間，北美的壓裂車組的馬力增長了數十倍，而壓裂支撐劑，也就是我們常說的壓裂沙，平均單井用量增長了200%，并且制造壓裂沙的材料也發生了巨大變化，從最初的天然石英砂，到現在最先進的人造多層結構樹脂砂，在這樣的背景下，雖然壓裂支撐劑占頁巖項目成本上升了2%，但單井產量僅在2015上半年就相對于2014年增長了40%，成果非常顯著。

到頁巖革命1.0時代結束之前，也即油價暴跌之前，北美的頁巖項目作業在效率上已經臻于化境，讓我們來看幾個震撼的數字：

2014年底相對于2010年底，每臺鉆機每年鉆井數量平均增長了130%，水平井平均鉆進長度平均增長了125%，鉆井速度平均增長了60%，而相對的每井鉆井成本，在這四年內僅僅增長了10%不到。

這就意味著，2014年的頁巖油氣井口成本相對于2010年下降了一大半，2010年時的頁巖項目井口成本約90美元，現在平均成本僅僅在40-60美元之間，少部分項目的成本甚至可以達到20美元以下。

從經濟性上來說，北美頁巖項目已經能夠趕上油價暴跌的節奏了，這也是為什么在低油價的背景下，部分北美頁巖主產區產量直到今天仍然不減反增的原因，Permian產區是其中的代表，最近，Permian產區的區塊交易非常活躍，原因就是有很多油公司看好頁巖項目未來的經濟性，逢低抄底。

Permian產區油氣產量情況（至2015年10月）

頁巖革命2.0時代：數據驅動的有效性

在頁巖革命1.0時代,效率是主要目標,即是用相同的成本,在相同的時間內鉆更多的井,更長更深的井,進行更多次的壓裂,進而產出更多的油氣。在躺著都能賺錢的高油價時代，將油氣資源盡快從地底釋放變現的策略堪稱無比正確。但是，當油價在數月之內被腰斬之后，頁巖項目的開發戰略必須進行大幅調整。僅僅依靠效率，頁巖項目無法在目前低油價時代同低成本的常規油氣資源競爭，在這樣的背景下，“有效性”替代效率成為頁巖項目繼續革命的關鍵。

所謂有效性，是相對于目前在頁巖項目中普遍存在的無效和低效作業方式而言的。如前所言，目前北美頁巖項目的70%左右的壓裂僅僅貢獻了20%左右的油氣產出，除了壓裂以外，還有相當數量的井完全打下去沒有任何產出。可想而知，有多少資源和時間浪費在了無效的作業上，不過反過來看，如果能夠大幅提升開發有效性，將使頁巖項目的成本在目前基礎上再下一個大臺階。

如此低的開發有效性并非是開發企業有意造成，而是來源于頁巖項目根深蒂固的復雜性。由于油氣資源廣泛存在于頁巖中，同時，頁巖也廣泛存在于不同地質環境，地質環境和儲層構造的多樣性，因此，頁巖資源同常規油氣資源不同，頁巖項目的開發策略都應該根據每一片頁巖產區，每一個生產區塊，甚至每一口井，每一次壓裂的特點而區別設計。

在頁巖革命1.0時代，雖然也有公司按照個性化和精細化的原則開發頁巖項目，但是大部分頁巖項目仍然沿用傳統油氣的粗放式開發方式，作業團隊對于幾百米甚至幾千米以下的儲層情況甚少了解，有限的物探數據根本無法指導作業者進行精細化的資源判定和開發方案設計。

打個比方，傳統油氣開發就像給人類做手術，每個人的生理結構都完全一樣，因此只要根據癥狀就可以判定病人生了什么病，并按照過去的經驗設計手術方案，手術的時候也不用擔心，所有人的的內臟都長在同樣位置。但是，頁巖油氣開發就像給不同的外星人做手術，首先，無法根據癥狀判別外星人的病因，其次每個外星人的生理結構都不一樣，必須積累大量數據才能對每個外星人的生理結構有深入理解。

為了實現頁巖革命2.0，頁巖項目開發企業的開發策略正在發生重大轉變，精細化開發替代粗放式開發，個性化開發替代一般化開發，而實現這兩大替代的基礎還是在于技術的進步，尤其是油氣企業對于先進ICT技術的深入利用，這其中的典型就是大數據技術。其實，在能源電力行業中，最早應用大數據技術的就是油氣行業。

油氣行業對于新技術一直很敏感，很早之前，國際油服公司就應用大數據技術處理地震數據，以推測計算儲層結構和油氣儲量。在頁巖革命2.0時代，數據在頁巖項目開發的全流程中都將起到核心的作用，一，物探，二，開發方案設計，三，鉆井，四，完井。

簡單來說，第一，在物探過程中，通過各種地球物理和地球化學方式（比如人工地震）采集大量地質數據，然后通過大數據技術構建地質模型，這在傳統油氣領域早已應用，但是目前頁巖開發項目中，正在使用最先進的物探技術，例如比三維地震更先進的四維地震（三維延時地震），獲得的數據量遠遠超過以往的傳統物探方式，因此唯有大數據解決方案才能應對，作業方通過大數據技術可以清晰地了解地下幾百米甚至上萬米的地質情況和頁巖資源的特征，成為精細化開發和個性化開發的基礎。

第二，在開發方案設計過程中，只有通過先進大數據技術才能在海量地質數據中優選出作業目標，一些頁巖開發企業正通過數據挖掘技術，自動的對不同儲層進行聚類分析，優選出可壓性較好，裂隙發育成熟，巖層脆性較大，水平壓力差較大的儲層，大大降低了后期鉆井和完井過程中的無效作業工作量。

第三，在頁巖項目鉆井過程中，數據的采集和分析更是貫穿始終，鉆井成本一直是油氣生產成本的重要組成部分，智慧的自動化方案可以有效提升鉆井的效率，從而大量降低成本。

挪威公司Sekal是一家由挪威國家石油公司投資的新興數據服務公司，是頁巖項目鉆井大數據服務的典型企業，這家公司在北美提供基于數據模型的實時鉆井監測和控制方案，利用的就是鉆井過程中，尤其是在頁巖項目最重要的水平井和定向井中所產生的巨量數據，根據目前的數據，每口頁巖油氣井可以產生1-15TB的數據量。Sekal提供一系列能夠幫助降低鉆采過程中風險和支出的產品，通過使用先進的物理模型來全面精確模擬鉆采過程中井體的實時狀況，并且將模擬結果可視化，使用基于大數據的實時模型之后，模擬結果的精確性和可靠性比以前單純靠專家解讀有限數據的方法有了大幅提升。

Sekal的產品能夠做到實時的頁巖項目鉆井模擬，包括復雜的超長水平井和定向井，并且可以對鉆采中發生的問題立即做出風險提示，甚至可以提前幾個小時預測可能發生的問題。在頁巖革命1.0時代，由于井下環境特別復雜，是典型的高溫、高濕、高壓、高腐蝕環境，因此，鉆直井時候還好，但是鉆水平井和定向井的過程中問題頻出，更不用說目前常見的超長水平井了，不僅可能導致安全事故，破壞自然環境，而且也使頁巖項目開采成本居高不下，難以控制。頁巖項目開發公司使用了Sekal的產品之后，就可以大幅提升鉆采的安全性和效率，堪稱革命性的變化。

第四，對于頁巖油氣來說，完井的核心步驟就是儲層改造，而儲層改造的最重要手段就是壓裂，由于頁巖極致密的孔隙結構，以及極低的滲透率，必須通過壓裂來釋放被囚禁在頁巖中的油氣資源，可以說壓裂有效性決定了頁巖項目的生死。

但是，在頁巖革命1.0時代，壓裂的有效性很低，大部分水平井壓裂沒有到考慮地層的非均質性，按照等距離分段方式進行壓裂，導致大部分的壓裂不貢獻油氣產能，同時又造成真正油氣富集的甜點區沒有得到充分壓裂，資源配置嚴重不合理。而且，由于沒考慮到不同地層的特性，無法很好利用不同地層的地質和力學特性，分段壓裂無法形成合力，裂隙形狀單一，釋放的油氣資源就少，此外，不合理壓裂還極容易造成井下作業事故，嚴重影響生產效率。

在頁巖革命2.0時代，壓裂將是數據指導的精準壓裂，通過開發設計階段的精準儲層建模，充分考慮到地層的非均質性，進行可壓性精確評價，在資源富集的甜點區域內尋找壓裂甜點，然后在鉆井過程中進行模型修正，只在需要壓裂的地方壓裂，只在有高效產出的地方壓裂，實現作業資源的有效配置，用同樣的投入，大大增加頁巖油氣的產量。

目前已經有很多領先的油服公司在頁巖項目開發中深入利用大數據技術，并且獲得較好效果，哈里伯頓通過利用大數據技術，部分頁巖項目的成本降低了40%以上，貝克休斯利用大數據技術，使部分老頁巖氣井的產量翻了一番，斯倫貝斯也通過大數據技術在部分頁巖項目上減少了50%成本，康菲公司通過運用一系列以大數據為代表的先進ICT技術，在存量頁巖氣井上實現了30%的產量增長，貝克休斯表示，他們在2015年第一季度收到的對于大數據服務需求咨詢超過了過去兩年的總合。

如果每一次壓裂都能夠最大化產出，那每一口頁巖油氣井的產量甚至最高可以在目前基礎上增長300%，大數據的的確確在低油價時代為頁巖項目帶來了新的生命。

目前美國頁巖油氣項目的井口成本在20-60美元每桶，此外還有運輸成本，如果從最遠的北達科他Bakken產區通過鐵路將頁巖油運到墨西哥灣的煉廠，將再需要15美元每桶的運輸成本（所以巴菲特要花巨資購買北柏林頓鐵路公司），在頁巖革命2.0時代，頁巖油氣的井口成本將再下降一半，就算加上15美元的運輸成本，北達科他運到到墨西哥灣的頁巖油售價也不過是25-45美元每桶。在得州的頁巖項目，由于運輸成本較低，比起中東進口原油，北美頁巖項目將具備非常強的競爭力。

此外，真正讓沙特等OPEC國家顫抖的是，推動頁巖油氣前進的是技術，而不是資源，技術的優勢是永遠不會消失的，沙特發動的油價戰爭，最終將砸到自己腳上，我們將在不久的將來見證北美頁巖油氣的復興，沙特那些王爺不懂的是，技術永遠是第一生產力。