石油服务产业新观察行业调研投资展望分析报告文档格式.docx
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油服板块一:
地质勘查与物探服务
地质勘探
地质勘探是指石油勘探人员运用地质知识,携带罗盘、铁锤等简单工具,在野外通过直接观察和研究出露在地面的底层、岩石,了解沉积地层和构造特征,收集所有地质资料,以便查明油气生成和聚集的有利地带和分布规律,以达到找到油气田的目的。
因为大部分的地表都被近代沉积所覆盖,这使地质勘探受到了很大的限制。
地质勘探的过程是必不可少的,它极大地缩小了接下来物探所要开展工作的区域,节约了成本。
地面地质调查法一般分为普查、详查和细测三个步骤。
普查工作主要体现在“找”上,其基本图幅叫做地质图,它为详查阶段找出有含油希望的地区和范围。
详查主要体现在“选”上,它把普查有希望的地区进一步证实选出更有力的含油构造。
而细测主要体现在“定”上,它把选好的构造,通过细测把含油构造具体定下来,编制出的构造图以供进一步钻探,其目的是为了尽快找到油气田。
图表4:
石油地质图
图表5:
石油勘探人员在进行地质勘探
地球物理勘探(物探)
地球物理勘探简称“物探”,即用物理的原理研究地质构造和解决找矿勘探中问题的方法。
它是以各种岩石和矿石的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异为研究基础,用不同的物理方法和物探仪器,探测天然的或人工的地球物理场的变化,通过分析、研究所获得的物探资料,推断、解释地质构造和矿产分布情况。
目前主要的物探方法有:
重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探等。
依据工作空间的不同,又可分为:
地面物探、航空物探、海洋物探、井中物探等。
其中地震勘探是近代发展变化最快的地球物理方法之一,在石油勘探领域有着非常广泛的应用。
地震勘探是利用人工激发产生的地震波在弹性不同的地层内传播规律来勘测地下地质情况的方法。
地震波在地下传播过程中,当地层岩石的弹性参数发生变化,从而引起地震波场发生变化,并发生反射、折射和透射现象,通过人工接收变化后的地震波,经数据处理、解释后即可反演出地下地质结构及岩性,达到地质勘查的目的。
地震勘探方法可分为反射波法、折射波法和透射波法三大类,目前地震勘探主要以反射波法为主。
地震勘探的三大环节包括:
1)野外采集工作:
这个环节的任务是在地质工作和其他物探工作初步确定的有含油气希望的探区布置测线,人工激发地震波,并用野外地震仪把地震波传播的情况记录下来。
这一阶段的成果是得到一张张记录了地面振动情况的数字式“磁带”,进行野外生产工作的组织形式是地震队。
野外生产又分为试验阶段和生产阶段,主要内容是激发地震波,接收地震波。
2)室内资料处理:
这个环节的任务是对野外获得的原始资料进行各种加工处理工作,得出的成果是“地震剖面图”和地震波速度、频率等资料。
3)地震资料的解释:
这个环节的任务是运用地震波传播的理论和石油地质学的原理,综合地质、钻井的资料,对地震剖面进行深入的分析研究,说明地层的岩性和地质时代,说明地下地质构造的特点;
绘制反映某些主要层位的构造图和其他的综合分析图件;
查明有含油、气希望的圈闭,提出钻探井位。
图表6:
地震勘探示意图
油服板块二:
钻完井服务
钻井
钻井过程是指发现储油区块后利用专用设备和技术,在预先选定的地表位置处,向下或一侧钻出一定直径的圆柱孔眼,并钻达地下油气层的工作。
在石油勘探和油田开发的各项任务中,钻井起着十分重要的作用。
诸如寻找和证实含油气构造、获得工业油流、探明已证实的含油气构造的含油气面积和储量,取得有关油田的地质资料和开发数据,最后将原油从地下取到地面上来等等,无一不是通过钻井来完成的。
钻井是勘探与开采石油及天然气资源的一个重要环节,是勘探和开发石油的重要手段。
石油勘探和开发过程是由许多不同性质、不同任务的阶段组成的。
在不同的阶段中,钻井的目的和任务也不一样。
一些是为了探明储油构造,另一些是为了开发油田、开采原油。
为了适应不同阶段、不同任务的需要,钻井的种类可分为以下几种:
图表7:
主要钻井种类及概况
钻机是在石油钻井过程中,带动钻具向地层钻进的一系列机械设备的总称,又叫钻探机。
主要作用是带动钻具破碎井底岩石,下入或提出在井内的钻具等,具备起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。
图表8:
钻机系统示意图
图表9:
钻井过程示意图
钻机通常包括八大系统:
起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统和监测显示仪表、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统。
其主要设备有:
井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、动力水龙头及钻井泵、动力机(柴油机、电动机、燃气轮机)、联动机、固控设备、井控设备等。
起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组,通过它们的协调工作即可完成钻井作业。
图表10:
钻机八大系统设备构成及工作原理
图表11:
陆上钻井活动工作场景
图表12:
海上钻井活动工作场景
固井
为了达到加固井壁,保证继续安全钻进,封隔油、气和水层,保证勘探期间的分层测试及在整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管,并在井筒与钢管环空充填好水泥的作业,称为固井工程。
固井工程的核心作用包括:
1)封隔易坍塌、易漏失的复杂地层,巩固所钻过的井眼,保证钻井顺利进行;
2)提供安装井口装置的基础,控制井口喷和保证井内泥浆出口高于泥浆池,以利钻井液流回泥浆池;
3)封隔油、气、水层,防止不同压力的油气水层间互窜,为油气的正常开采提供有利条件;
4)保护上部砂层中的淡水资源不受下部岩层中油、气、盐水等液体的污染;
5)油井投产后,为酸化压裂进行增产措施创造了先决有利的条件。
图表13:
固井工程主要步骤
完井
完井是指裸眼井钻达设计井深后,使井底和油层以一定结构连通起来的工艺,是钻井工作最后一个重要环节,又是采油工程的开端。
完井工程与以后采油、注水及整个油气田的开发紧密相连,质量的好坏直接影响到油井的生产能力和经济寿命,甚至关系到整个油田能否得到合理的开发。
根据生产层的地质特点,采用如下不同完井方法:
1)射孔完井法:
通过钻穿油、气层,下入油层套管,固井后对生产层进行射孔,此法使用最为广泛;
2)裸眼完井法:
即套管下至生产层顶部进行固井,生产层段裸露的完井方法。
此法多用于碳酸盐岩、硬砂岩和胶结比较好、层位比较简单的油层。
优点是生产层裸露面积大,油、气流入井内的阻力小,但不适于有不同性质、不同压力的多油层。
根据钻开生产层和下入套管的时间先后,裸眼完井法又分为先期裸眼完井法和后期裸眼完井法;
3)衬管完井法:
即把油层套管下至生产层顶部进行固井,然后钻开生产层,下入带孔眼的衬管进行生产,此种完井法具有防砂作用;
4)砾石充填完井法:
在衬管和井壁之间充填一定尺寸和数量的砾石;
图表14:
不同完井方法示意图
如果采用射孔完井法,射孔过程是较为关键的完井步骤。
射孔工艺过程采用专用的射孔弹射穿套管及水泥环,在岩体内产生孔道,建立地层与井筒之间的连通渠道,以促使储层流体进入井筒,从而实现油气井的正常生产。
射孔方式要根据油层和流体的特性、地层伤害状况、套管程序和油田生产条件来选择,射孔工艺可分为正压射孔和负压射孔,其中用高密度射孔液使液柱压力高于地层压力的射孔为正压射孔;
将井筒液面降低到一定深度,形成低于地层压力建立适当负压的射孔为负压射孔。
按传输方式又分为电缆输送射孔和油管输送射孔,两种工艺各有优缺点,但是从技术工艺趋势来看,油管输送射孔将会越来越广泛使用。
油服板块三:
测录试服务
录井
录井是用地球化学、地球物理、岩矿分析等方法,观察、收集、分析、记录随钻过程中的固体、液体、气体等返出物信息,以此建立录井剖面,发现油气显示,评价油气层,为石油工程提供钻井信息服务的过程。
录井的方法包括地球化学法(岩石热解、荧光分析、离子色谱分析)、地球物理分析方法(岩石核磁共振分析)、岩矿分析方法(岩屑、岩心、气测)等。
录井分析仪器、设备主要包括综合录井仪、气测仪、地化录井仪、荧光录井仪、核磁共振仪、泥页岩密度仪、碳酸盐岩分析仪、色谱分析仪、水分析仪等。
录井技术是油气勘探开发活动中最基本的技术,是发现、评估油气藏最及时、最直接的手段,具有获取地下信息及时、多样,分析解释快捷的特点。
通常基本录井数据包括ROP、深度、岩屑岩性、气体测量和岩屑描述,也可能包括对泥浆流变特征或钻井参数的说明。
录井技术的范围概念有狭义和广义之分。
狭义(常规)录井包括:
岩屑录井、岩心录井气测录井、钻井工程参数录井、荧光录井、轻烃色谱分析录井、热蒸发烃色谱分析录井、核磁共振录井、离子色谱水分析、地层压力评价等。
除了常规录井以外,广义录井还包括:
井位勘测、钻井地质设计、录井工程设计、录井信息传输、油气层综合评价解释、单井地质综合评价等。
图表15:
随钻录井仪器示意图
图表16:
钻井取心段岩心照片
测井
测井全称地球物理测井或矿场地球物理,是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性,测量地球物理参数的方法,属于应用地球物理方法(包括重、磁、电、震、核)之一。
简而言之,测井就是测量地层岩石的物理参数,就如同用温度计测量温度是同样的道理。
测井过程分为裸眼测井和生产测井两类。
石油钻井时,在钻到设计井深深度后都必须进行测井,以获得各种石油地质及工程技术资料,作为完井和开发油田的原始资料,这种测井习惯上称为裸眼测井。
而在油井下完套管后所进行的二系列测井,习惯上称为生产测井或开发测井。
其发展大体经历了模拟测井、数字测井、数控测井、成像测井四个阶段。
测井的方法主要包括电缆测井和随钻测井:
1)电缆测井是用电缆将测井仪器下放至井底,再上提,上提的过程中进行测量记录。
常规的测井曲线有9条;
2)随钻测井是将测井仪器连接在钻具上,在钻井的过程中进行测井的方式。
边钻边测,为实时测井,井眼打好之后起钻进行测井。
图表17:
测井系统井下仪器示意图
图表18:
测井地面系统结构示意图
油服板块四:
油田生产服务
采油
采油过程是指勘探、钻井、完井之后,油井开始正常生产,油田也开始进入采油阶段,根据油田开发需要,限度地将地下原油开采到地面上来,提高油井产量和原油采收率,合理开发油藏,实现高产、稳产的整个工艺过程。
常用的采油方法包括自喷采油法和人工举升法。
1)自喷采油法:
利用油层本身的弹性能量使地层原油喷到地面的方法称为自喷采油法。
自喷采油主要依靠溶解在原油中的气体随压力的降低分享出来而发生的膨胀。
在整个生产系统中,原油依靠油层所提供的压能克服重力及流动阻力自行流动,不需要人为补充能量,因此自喷采油是最简单、最方便、最经济的采油方法。
2)人工举升法:
人为地向油井井底增补能量,将油藏中的石油举升至井口的方法是人工举升采油法。
随着采出石油总量的不断增加,油层压力日益降低;
注水开发的油田,油井产水百分比逐渐增大,使流体的比重增加,这两种情况都使油井自喷能力逐步减弱。
为提高产量,需采取人工举升法采油(又称机械采油),是油田开采的主要方式,特别在油田开发后期,有泵抽采油法和气举采油法两种。
在陆地油田常用抽油机,海上多用电潜泵,像一些出砂井或稠油井多用螺杆泵,此外常用的还有射流泵、气举、柱塞泵等等。
图表19:
油气开采人工举升法示意图
油气井增产工艺(含水力压裂)
油气井增产工艺是提高油井(包括气井)生产能力和注水井吸水能力的技术措施,常用的方法有水力压裂及酸化处理法,此外还有井下爆炸、溶剂处理等方法。
1)水力压裂工艺:
水力压裂是以超过地层吸收能力的大排量向井内注入粘度较高的压裂液,使井底压力提高,将地层压裂,随着压裂液的不断注入,裂缝向地层深处延伸。
压裂液中要带有一定数量的支撑剂,以防止停泵后裂缝闭合。
充填了支撑剂的裂缝,改变了地层中油、气的渗流方式,增加了渗流面积,减少了流动阻力,使油井的产量成倍增加。
引发北美石油行业变革的“页岩气”就是受益于水力压裂技术的快速发展。
2)油井酸化处理:
油井酸化处理分为碳酸盐岩地层的盐酸处理及砂岩地层的土酸处理两大类,通称酸化。
酸盐岩地层的盐酸处理:
石灰岩与白云岩等碳酸盐岩与盐酸反应生成易溶于水的氯化钙或氯化镁,增加了地层的渗透性,有效地提高油井的生产能力,在地层的温度条件下,盐酸与岩石反应速度很快,大部分消耗在井底附近,不能深入到油层内部,影响酸化效果;
砂岩地层的土酸处理:
砂岩的主要岩矿成分为石英、长石,胶结物多为硅酸盐(如粘土)及碳酸盐,都能溶于氢氟酸,但氢氟酸与碳酸盐类反应后,会发生不利于油气井生产的氟化钙沉淀,近年来发展了一种自生土酸技术,用甲酸甲酯与氟化铵在地层中反应生成氢氟酸,使其在深井高温油层内部起作用,以提高土酸处理效果,从而达到提高油井生产能力。
图表20:
石油天然气开采中的水力压裂法示意图
油服板块五:
油田工程建设服务
油气集输
油气集输是指把分散的油井所生产的石油、天然气和其他产品集中起来,经过必要的处理、初加工,将合格的原油和天然气分别外输到炼油厂和天然气用户的工艺全过程。
主要包括油气分离、油气计量、原油脱水、天然气净化、原油稳定、轻烃回收等多个工艺。
详细流程包括:
1)原油脱水:
从井中采出的原油一般都含有一定量的水,而原油含水多了会给储运造成浪费,增加设备,多耗能;
原油中的水多数含有盐类,加速了设备、容器和管线的腐蚀;
在石油炼制过程中,水和原油一起被加热时,水会急速汽化膨胀,压力上升,影响炼厂正常操作和产品质量,甚至会发生爆炸。
因此外输原油前,需进行脱水。
2)原油脱气:
通过油气分离器和原油稳定装置把原油中的气体态轻烃组分脱离出去的工艺过程叫原油脱气。
3)气液分离:
地层中石油到达油气井口并继而沿出油管或采气管流动时,随压力和温度条件的变化,常形成气液两相。
为满足油气井产品计量、矿厂加工、储存和输送需要,必须将已形成的气液两相分开,用不同的管线输送,这称为物理或机械分离。
4)油气计量:
油气计量是指对石油和天然气流量的测定。
主要分为油井产量计量和外输流量计量两种。
油井产量计量是指对单井所生产的油量和生产气量的测定,它是进行油井管理、掌握油层动态的关键资料数据。
外输计量是对石油和天然气输送流量的测定,它是输出方和接收方进行油气交接经营管理的基本依据。
5)油气储运:
石油和天然气的储存和运输简称油气储运。
主要指合格的原油、天然气及其它产品,从油气田的油库、转运码头或外输首站,通过长距离油气输送管线、油罐列车或油轮等输送到炼油厂、石油化工厂等用户的过程。
主要场所包括:
1)转油站:
转油站是把数座计量(接转)站来油集中在一起,进行油气分离、油气计量、加热沉降和油气转输等作业的中型油站,又叫集油站。
有的转油站还包括原油脱水作业,这种站叫脱水转油站。
2)联合站:
它是油气集中处理联合作业站的简称。
主要包括油气集中处理(原油脱水、天然气净化、原油稳定、轻烃回收等)、油田注水、污水处理、供变电和辅助生产设施等部分。
3)储油罐:
储油罐是储存油品的容器,它是石油库的主要设备。
储油罐按材质可分金属油罐和非金属油罐;
按所处位置可分地下油罐、半地下油罐和地上油罐;
按安装形式可分立式、卧式;
按形状可分圆柱形、方箱形和球形。
图表21:
油气集输工艺流程示意图
图表22:
油气集输管网系统示意图
油气集输所需化学品包括以下14个类型:
缓蚀剂、破乳剂、减阻剂、乳化剂、流动性改性剂、天然气净化剂、水合物制剂、海面浮油清净剂、防蜡剂、清蜡剂、管道清洗剂、降凝剂、降粘剂、抑泡剂等。
国内油服产业格局:
国企主导油服市场,民企发展油气设备
国内油田服务公司包括三大石油集团下属专业服务公司(内部公司)和三大石油集团以外的众多民营专业服务公司。
其中,三大石油集团下属专业服务公司包括大庆钻探、西部钻探、渤海钻探、川庆钻探、长城钻探、胜利钻探及中原钻探等,三大石油集团以外的专业服务公司主要以民营公司为主,包括安东石油技术(集团)有限公司、华油能源集团有限公司、北京派特罗尔油田服务股份公司等。
分析国有和民营设备与服务公司的细分业务可以发现,市场上主要的国有设备服务公司均偏向于服务型,而油服行业民营上市公司主要集中在设备端。
钻井业务方面,中石油钻井工作量占据国内大部分份额(2014年总井数占全国66%),其钻井服务主要由中石油集团下属钻探公司提供,民营公司占据少量份额,但保持上升趋势。
2013~2014年,中石油集团旗下的钻井队伍完成井数和总进尺都占中石油总数的70%左右,其他部分主要是由民营钻井队伍来承担完成的。
2013~2014年,中石化集团下属钻井队伍完成的井数和总进尺占中石化钻井工作量的90%左右,其他部分则是由中石油集团下属钻井队和民营钻井队伍完成。
图表23:
13-14年中石油钻井需求服务提供商井数和总进尺数占比
图表24:
13-14年中石化钻井需求服务提供商井数和总进尺数占比
其他油田技术服务业务方面,三大集团内部技术服务公司也占据了较大的市场份额。
外部公司中,大型外资油服公司在技术含量要求高的细分领域占据一定份额。
民营公司中以几家已经上市的公司为代表,在各自业务区域、业务领域占据一定市场份额,但总体市场份额较小。
由于历史原因,我国油田技术服务行业企业众多、布局分散,且规模较小,除少数具有较强综合服务能力的油田技术服务企业拥有较为广泛的业务范围外,多数企业仍处于向专业分工过渡阶段,业务多集中在局部区域,且业务种类较为单一,整个行业的集中度较低。
与此同时,随着近年来油田勘探开发难度加大,在新开发的油田区域以及新技术应用领域,各类油田技术服务企业获得较为平等的市场竞争机会。
目前国家正加快油气行业改革,行业市场化将逐步提升,民营油田技术服务企业有望获得更多市场机会。
油气改革引入多元化勘探开发主体,民营油服企业迎来国内市场机遇
2015年7月,国土资源部公开发布出让5个新疆油气勘查区块。
当年10月正式进行公开招标,打破行业垄断,突破资源品种、勘探阶段和企业资质等限制,鼓励民营企业参与油气勘探业务。
2017年新疆启动第二轮近30个油气勘查区块并面向全社会招标,以进一步加快新疆油气资源勘查开发,把资源优势转化为经济优势。
经过多轮会商,中石化、中石油、中海油3
家油企同意退出在新疆的30万平方公里、近30个油气勘查区块。
目前,新疆第二轮油气勘查区块出让工作正在加快推进,第二轮拟出让油气区块的矿权查重、优选工作已完成。
2017年5月21日,中共中央、国务院印发了《关于深化石油天然气体制改革的若干意见》,《意见》部署的八项重点改革任务的第一项即是完善并有序放开油气勘查开采体制,提升资源接续保障能力。
《意见》强调将实行勘查区块竞争出让制度和更加严格的区块退出机制,加强安全、环保等资质管理,在保护性开发的前提下,允许符合准入要求并获得资质的市场主体参与常规油气勘查开采,逐步形成以大型国有油气公司为主导、多种经济成分共同参与的勘查开采体系。
上游改革有望提高油气资源勘探开发效率,扩大国内油服市场整体需求。
对于已经探明的石油地质储量本应全部投入开发,但是由于上述“三桶油”的开发局限,截至2014年底,我国已探明石油地质储量中尚有超过82亿吨未投入产能建设,占到全国累积探明储量的约20%。
这部分石油地质储量若能投入产能建设,将给国内勘探开发市场空间带来大幅提升,在勘探开发领域占有重要地位的油服市场需求也将有望扩容。
上游市场多元化的参与主体或将为民营油服企业带来更多合作机遇,提高民企市场份额。
与在低油价下更倾向于选择体制内油服企业的“三桶油”相比,其他国有企业和民营企业参与的上游勘探开发过程将更加公平化、市场化,勘探开发准入的放开也将推动油服市场的放开,原本在国内市场份额较小的民营油服企业有望迎来提高市场份额的良好时机。
考虑到整体市场的活化扩容和民营企业的市场地位提升空间,我们认为油服民企将充分受益油气上游改革,建议重点关注在油田服务技术上拥有核心竞争力和完善布局的优秀民营油服企业,主要代表有:
恒泰艾普、杰瑞股份等。
图表25:
国内主要油服及设备公司梳理
海外巨头优势依旧,外延并购+内部优化或是本土企业崛起路径
斯伦贝谢发展战略梳理
斯伦贝谢成立于1926年,是全球最大的油田技术服务集团,总部位于休斯敦、巴黎和海牙,在全球140多个国家设有分支机构。
斯伦贝谢主要为客户提供实时的油气田综合服务和解决方案的综合服务,一方面形成了以油藏评价、钻井和生产三大集团15个专业部门为基础的全方位一体化服务体系,另一方面也将其信息技术和网络解决方案拓展到油气行业以外的其它领域。
图表26:
斯伦贝谢发展历程概况
强大的技术革新+收购+剥离+一体化油田服务能力+全球化团队合作+健全的管理体系铸就世界油服第一大巨头。
如今,斯伦贝谢提供业内最为完整的产品与服务链,其业务范围涵盖了油气行业从勘探到生产的各个环节,占据着电缆测井、钻井服务、地球物理、钻头、钻井液、完井服务领域第一,在压裂服务、人工举升、租赁服务领域前三的行业龙头地位。
布局八大地理区域:
北美区、拉美区、墨西哥区、欧洲和非洲区、中东区、亚洲区、俄罗斯和中亚区、中国区,将业务类型分为三大业务集团:
油藏集团、钻井集团、生产集团。
各个区域业务板块在自己的细分市场中为客户提供服务的同时,相互紧密合作,实现协同效应。
图表27:
斯伦贝谢主营业务构成
斯伦贝谢市占率稳居世界第一。
按应用领域划分:
2015年斯伦贝谢在油藏评价、钻井、完井、生产领域市占率均超过20%,其中油藏评价、钻井、生产领域排名第一。
按具体产品划分:
钻头市占率约29%,行业第一;
定向钻市占率约30%。
随地钻井市占率47%,行业第一;
人工升举约29%,行业第二;
压力泵约20%,行业第二。
图表28:
2015年多元化油服市场份额(按营业收入统计)
2014年开始国际原油价格大幅下滑,斯伦贝谢在近两年低油价常态下采取了多种策略,保持盈利减少亏损。
1)坚持双重矩阵式管理架构。
斯伦贝谢目前实行按业务和地域划分的双重矩阵式管理方式,低油价下
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