1. 導言
石油價格的急劇下降已沖擊到加拿大尚未一體化油砂生產廠家的盈利能力,使這些生產廠家的日子比石油天然氣業(yè)內的許多行業(yè)更艱難。加拿大西部精選(Western Canadian Select)價格當前是12年以來最低的。當前一個新的蒸汽輔助重力泄油(SAGD)裝置的邊際成本大約是90美元/桶,而行業(yè)專家稱,現(xiàn)有裝置的經營生產成本為20-60美元/桶,低價位的為蒸汽輔助重力泄油類型生產方式,高價位的是采礦類型生產方式。當前石油價格背景使很多生產只能獲得少許利潤。最近報告表明,如果加拿大西部精選的價格(截至2015年9月)為24美元/桶,那么只有四分之一(大約45萬桶/天)的油砂生產盈利。
Cenovus、Devon Energy和CNRL三家石油公司最近財務結果表明,過去一年,他們的收入平均下降60%,利潤平均下降75%。像Suncor這樣一體化程度比較高的公司通過更高的精煉利潤實現(xiàn)利潤小幅度上升,從而彌補了生產利潤率的下降,但是,整個地區(qū)還是遭到當前低油價的沉重打擊。
油砂生產的資產屬于高度資本密集型資產。一直延續(xù)到2014年的蓬勃發(fā)展期間,石油價格達到100美元/桶或以上,生產可獲得高額利潤,項目可輕易地獲取債務融資,但許多油砂項目卻遭到制裁。
• 尚未完成一體化過程的油砂經營者面臨著油價大跌后的風暴——生產利潤越來越低,需要維持(或甚至增加)生產以繼續(xù)支付基本固定成本以及需要獲得足夠現(xiàn)金流繼續(xù)償還債務。
Cenovus能源公司位于福斯特克里克的蒸汽輔助重力泄油廠 (圖片由Cenovus能源公司提供)
2. 產量上升的推動力
隨著原油價格下降50%或以上,所有石油生產經營者都報告收入下降。彌補每桶收入下降的辦法之一(部分)就是提高產量——但是,如果生產重油砂,油砂腐蝕風險將會上升,同時也會面臨碳氫化合物泄漏風險。油砂污染是油砂生產經營者所面臨的一個主要問題——產量的增加將會打破油井中砂石結構,結果會造成油砂“殘渣”隨著石油經過井場加工設備,最后進入加工流程中。油砂通常以不一致方式侵蝕設備內壁,造成嚴重的金屬損耗。
“我們曾經歷幾次蒸汽輔助重力泄油生產井事故,這些生產井的地理狀況發(fā)生變化,產生蒸汽和砂流,這些蒸汽和砂流嚴重地侵蝕我們的管道,最終導致發(fā)生故障和乳狀液流出。我們發(fā)現(xiàn)在不到8小時的時間內,我們12.7毫米厚的生產管道被侵蝕。由于這些嚴重的意料之外的腐蝕率上升,我們不能再使用基于時間間隔的傳統(tǒng)超生波儀器來確保資產完整性。由于我們不能預測這些事件,因此我們需要找到一種發(fā)生故障前就能捕捉到腐蝕率上升的方法。”(油砂生產商寫給Permasense信函的部分內容)
因此,加工經營以及因此而對井場產生的完整性影響可能會在短時間內以一種意料之外的方式得到改善。由于大多數(shù)生產廠家擁有多個井場,這些井場分布在邊遠區(qū)域,距離十分遙遠,即使在經濟最景氣時間內,完整性監(jiān)測也面臨挑戰(zhàn),更不要說處在當前不景氣的經濟環(huán)境中。
• 亞伯特境內的油砂經營環(huán)境監(jiān)測十分嚴格,政府快速集中地對任何類型的碳氫化合物泄漏事件作出監(jiān)管響應,最近Nexen公司經營的管線發(fā)生泄漏事件就是最好的例證。
維持現(xiàn)金流的需求成為維持穩(wěn)定工廠經營需求的驅動力,因監(jiān)管機構調查決定暫時吊銷工廠經營執(zhí)照而需要強制停產一段時間是一項大多數(shù)經營者努力避免發(fā)生的事情——更不用說一旦工廠恢復生產后監(jiān)管力度會上升。
3. 降低成本的推動力
每個油砂經營者宣布,在過去一年,為了恢復一定的贏利能力,他們消減了經營預算。實現(xiàn)這樣的目標所采取的主要方法之一就是減少承包商成本以及裁減員工。比如,Cenovus能源公司最近宣布計劃再裁員24%,從2014年5200名員工的基礎上裁減到2016年的3900名員工——最近一次裁員包括了油田經營員工。由于油田員工減少,剩下專業(yè)人員的工作負擔加重——特別是那些負責持續(xù)監(jiān)測生產設備完整性的工作人員的負擔增加不少。在邊遠惡劣地區(qū)(比如阿爾伯塔北部)工作的技術精湛檢查人員的成本可能比美國境內這類工作人員成本高三倍。因此,降低檢查成本成為降低成本的一個重點領域——但是,這些成本消減也增加了不斷上升的油砂腐蝕影響無人管理的風險,同時也增加了碳氫化合物污染損失風險。
4. 更加嚴格的環(huán)境監(jiān)管成為腐蝕上升的驅動因素
傳統(tǒng)油砂生產消耗大量水,從而導致有關尾礦池經營更加嚴格的環(huán)境監(jiān)管的出臺。尾礦池含有大量礦物質,雖然這些礦物質大部分循環(huán)進入到油砂開采和加工經營過程中,但是仍然需要對鄰近自然水道進行一定清潔處理,以避免這些礦物質的不適當聚集。環(huán)境監(jiān)管機構正穩(wěn)步地消減最大準許清除率,這樣一來循環(huán)水中其他物質尤其是氯的含量會上升。上升的氯含量反過來會造成油砂生產設施的主要區(qū)域(尤其是不銹鋼或碳鋼區(qū)域)的腐蝕率上升,從而需要添加更高劑量的防腐蝕添加劑,需要更緊密監(jiān)測腐蝕情況,最終推高經營成本,增加已經精疲力竭的操作人員的工作負擔。
5. 加強監(jiān)測成為解決方案
油砂經營者采用的解決方案之一就是在設備上安裝基于聲音的油砂探測器,較多油砂經過設備時進行報告。雖然這些系統(tǒng)能夠探測不斷上升的風險,但是卻不能測量風險影響:金屬壁損耗。
并非所有油砂都是一樣或者產生同樣影響——“軟”油砂能夠穿過設備,造成微損害;“較硬”級別的油砂可能會對設備造成嚴重和快速損害。
永感™超聲波壁厚監(jiān)測傳感器的應用,成為傳統(tǒng)油砂監(jiān)測方法的有效補充,這些傳感器能夠測量關鍵位置(比如彎管、彎頭、T形管件、減速器和擴張器)腐蝕情況——在這些關鍵區(qū)域,金屬壁上會產生剪切速度變化,造成高濃度的砂流過設備,油砂損壞設備的風險會上升。隨著繼續(xù)測量壁厚的深入,傳感器也能夠探測到因腐蝕和/或銹蝕所產生的各種變化。腐蝕率受氯含量變化的影響,或者受防腐蝕化學品注入率、分布或效力的影響。永感™傳感器在極短時間內對壁厚細微變化的高靈敏度和響應能力讓油砂經營者能夠有信心推動生產,優(yōu)化化學品劑量,且不會對設備的完整性造成任何影響——從而將產量升到最高,將成本降到最低——最終加強贏利能力。如果腐蝕率短期內發(fā)生急劇變化,測量采集率可提高到幾分鐘采集一次,以便對厚度變化做到提前報警,并能在微米層級進行檢測。這樣一來,發(fā)生高度腐蝕或腐蝕率之際,在腐蝕對設備造成嚴重影響之前,生產人員可及時調整或縮減經營活動,以便降低腐蝕率。
永感™系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)的質量和頻率為油砂經營者作出的各種復雜決策提供證據(jù)。
永感™傳感器提供的數(shù)據(jù)通過無線方式(距離可達16千米(10英里))輸送到局部網關,局部網關然后將數(shù)據(jù)存放在電腦或服務器上??蓮墓揪W絡任何一點查詢到這些數(shù)據(jù)。于是,這種技術能讓坐在中心位置(比如公司總部或技術中心)的完整性專家可以監(jiān)測井場多個位置,整個井場和加工設施系統(tǒng)的完整性數(shù)據(jù)。永感™數(shù)據(jù)分析軟件DataManager提供發(fā)生的腐蝕和銹蝕率計算和標志變化內容,從而讓終端用戶能夠關注例外問題/位置。另外,該軟件也將腐蝕或銹蝕情景同生產率、加工條件或化學注射率或效力產生的變化根本原因聯(lián)系起來,因此可在線優(yōu)化生產,考慮這些因素對設備完整性的影響以及采取相關措施減輕腐蝕影響。
6. 永感™技術能夠給油砂經營者帶來的各種好處
永感™最近發(fā)布了一款新型傳感器,亦即ET210傳感器,成為永感™高度成功和廣泛部署的、基于波導的WT傳感器大家庭的一員。以發(fā)展成熟的EMAT(電磁超聲)原理為基礎,永感™率先開發(fā)了低頻變異技術,第一次將這類技術永久地部署在確定為碳氫化合物加工設備危險區(qū)域(獲得FM,ATEX、IECEx本質安全批準)。
ET210傳感器是一種無線傳感器,使用電池工作,因此不需要安裝電源線或通信線或者設置電纜槽。這種變異技術也采用WirelessHART通信協(xié)議,因此可能與其他WirelessHART裝置(比如溫度和壓力傳感器)組成無線網絡,能夠使用市場上可以購買的網關——對于那些已經使用這種越來越廣泛使用的無線協(xié)議的工廠,這些傳感器的無線連接是一件很簡單的事情。另外,傳感器安裝是一件瑣碎的事情——用傳感器上自帶磁鐵將傳感器固定到管子表面,然后使用束帶捆綁牢固,避免脫落,如下面圖片所示。
這些創(chuàng)新能夠實現(xiàn)幾分鐘內完成安裝和試機程序,不需要多個安裝專業(yè)專家(機械、儀表/電氣、焊接等)親自到現(xiàn)場參與安裝——如果在邊遠惡劣環(huán)境工作的這類專家的成本很高的話,這無疑是一項重大優(yōu)勢。一天時間內,能夠完成一個由25個或以上傳感器組成的設施監(jiān)測系統(tǒng)的安裝和試機。如果在外面的極端環(huán)境條件下工作,或者在環(huán)境法規(guī)限制進入監(jiān)測位置或人手有限的區(qū)域工作,這無疑又是一大優(yōu)勢。
使用壽命5年以上的電池,永感™傳感器設計適用于極端溫度下的工業(yè)環(huán)境,而且維護頻率低——因此是用于邊遠和難以接近的裝置的理想產品。
7. 永感™裝置的成本效益比
通過使用永感™技術實現(xiàn)更加嚴謹?shù)挠蜕案g監(jiān)測和控制,一個每天2萬桶產量的普通油砂生產廠產量就會上升10%,一年產量可增加70萬桶。即使這些增加的石油的邊際收入僅為20美元/桶,該工廠能夠多獲得1400萬美元/年的收入——可用來償還年利率7%或100萬美元/年(舉例)的債務。
如果能夠避免30天的監(jiān)管部門強制關停進行碳氫化合物泄漏根本原因調查,那么上述數(shù)字能夠輕易地翻倍。
因此,使用一般ET210系統(tǒng),可在短期內,比如兩個月內收回投資。
8. 總結
1) 與石油天然氣生產行業(yè)大多數(shù)其他部門相比,石油價格的下降已對尚未完成整合過程的油砂經營者的盈利能力造成沖擊。這些經營者面臨各種挑戰(zhàn),包括需要降低成本,處于低油價環(huán)境中以及需要竭力維持償還債務的現(xiàn)金流。這就成為提高石油生產率從而提高收入需求的驅動力,結果增加油砂腐蝕風險以及碳氫化合物污染損失隱患。
2) 政府監(jiān)管部門快速嚴格地調查油砂經營產生的環(huán)境問題——他們可以要求長時間停止生產進行調查,這可能會對工廠的經營收入和現(xiàn)金流造成嚴重影響。
3) 與水循環(huán)相關的越來越嚴格的環(huán)境監(jiān)管也促使腐蝕問題上升,比如生產設備中的氯含量,推動腐蝕率上升到前所未有的歷史水平,從而增加化學品成本以及更加嚴格整體性監(jiān)測的需求。
4) 裁員已經廣泛宣傳,逐漸包括油田操作人員和承包商在內。在阿爾伯塔北部工作的檢查人員的成本可能比美國境內這類工作人員成本高三倍,因此,降低檢查成本成為降低成本的一個重點關注點。這將增加剩下工作人員處理全部工廠經營事務的壓力,增加發(fā)生油砂腐蝕事件的風險,或者在實際發(fā)生泄漏之前增加的腐蝕可能不會得到重視。
5) 有些油砂經營者利用油砂監(jiān)控器探測石油中油砂含量變化。盡管如此,并非所有油砂都一樣,而且這些監(jiān)控器不能監(jiān)測設備金屬壁上油砂的影響,而僅僅探測這些油砂的出現(xiàn)。
6) 永感™超聲波壁厚監(jiān)測系統(tǒng)不但測量油砂產量和硬度變化產生的實際完整性影響,同時也探測和測量因氯含量升高所引起的腐蝕率升高。
7) 最新永感™ ET210傳感器安裝簡便,安裝成本低——對于一個全部安裝這類傳感器的井場或加工裝置來說,可在一天內事先將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦ぷ髋_。
8) 多個井場傳感器收集的數(shù)據(jù)可遠距離傳送,遠端位置可集中起來,由一個成員不多的完整性專家小組負責全部生產設施的監(jiān)測,提高這些熟練但分散各處工作人員的工作效率。
9) 永感™數(shù)據(jù)管理程序的數(shù)據(jù)可視化和分析軟件提供單個位置和單個區(qū)域的腐蝕率過程或腐蝕事件,靈敏度非常高,因此可改變經營狀況,限制對設備完整性產生的影響,或者能定時實施維護停產,精確地規(guī)劃工作范圍,且不會產生碳氫化合物泄漏或出現(xiàn)計劃之外停產風險,最大的發(fā)揮功效。
使用永感™系統(tǒng)不但可以提供生產率,優(yōu)化化學抑制劑添加率,減少停產次數(shù),而且也能有效地管理相關設備完整性風險,一兩個月內收回成本是可以期望的事情。