美国原油产量与钻机、钻井关系

　　摘要

　　美国是当今世界最大的原油生产国与消费国。2010 年前后美国页岩油革命取得商业化成功，逐渐摆脱原油短缺状况，净进口量逐渐减少。美国页岩油技术的核心在钻机和钻井方面，当前页岩油已成为美国原油主要供应来源，供应占比约 75%。

　　钻机和钻井是生产原油的核心设施，可以通过二者数量来大致预测未来原油产量。页岩油开发需要经历勘探—钻井—完井或库存井流程。一口页岩油井从勘探到产油需要 6-9 个月，其中前期勘探准备需要大约 5个月时间，从开始钻井到生产需要 1.5-2 月时间。每部石油钻机平均 1.5个月能打一口钻井，新井钻好后，既可以形成完井，也可以形成库存井（DUC），库存井转换为完井产油需要 5 个月左右时间，库存井超过 2年未使用便成为废弃井。

　　根据页岩油开采流程和周期，可以推断出钻机数量领先产量 5-8 个月。在钻井产能效率不变情况下，库存井（DUC）增减可以调节产能，库存井（DUC）可以使原油供给更有弹性灵活，其数量是推测未来产能的重要指标

　　一、美国原油产能概况

　　1.1 美国原油产能变化

　　美国作为全球第一大经济体，能源消费巨大，是全球最大的原油消费国。因为石油资源，美国在全球进行了数次战争，包括 2001 年阿富汗战争、2003 年伊拉克战争、2011 年利比亚战争等。

　　2010 年前后，美国页岩油革命取得突破，美国原油产量迅速攀升，成为全球最大产油国。1973 年 10 月爆发中东第四次战争，为报复欧美国家支持以色列，OPEC 对支持以色列国家，特别是美国实施石油禁运，全球爆发第一次石油危机。第一次石油危机爆发后，美国加大对页岩油开发投入，1997 年技术取得突破，2006 年页岩油进入规模化开发，2010年以后进入爆发式发展，产能迅速提升。页岩油革命重塑了全球能源格局，美国于 2015 年底放开了延续 40 年之久的石油出口禁令，美国成为全球石油重要供应国，净进口量逐渐降低。截止 8 月 18 日当周，美国当周出口原油 426 万桶，进口原油 693 万桶，原油净进口量为 268 万桶。

　　1.2 美国页岩油主要产区

　　美国页岩油主要有集中在七大产区。

　　七大产区包括 Permian（二叠纪盆地）、Eagle Ford（鹰福特）、Bakken（巴肯）、Anadarko（阿纳达科）、Appalachia（阿巴拉契亚）、Haynesville（海恩斯维尔）、Niobrara（奈厄布拉勒）。

　　截止 2023 年 8 月，七大产区产能为 939.7 万桶/日，占美国当前总产能 1260 万桶/日的 74.58%。其中二叠纪盆地产能最高，达到 581.2 万桶/日，约占全美产能 46.13%。其它产区巴肯、鹰福特、奈厄布拉勒、阿纳达科、阿巴拉契亚和海恩斯维尔产能分别为 120.6 万桶/日、112 万桶/日、66.6 万桶/日、43.6 万桶/日、15.9 万桶/日、3.6 万桶/日。

　　二、钻机、钻井和原油产能

　　2.1 钻机与产能

　　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，钻机可以分为石油钻机和天然气钻机，一台石油钻机 1.5 个月能打约 1 口钻井。钻机一般有八大系统：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、水龙头、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。

　　钻机和钻井数量是原油产能的先导指标。钻机用来钻井，钻井完成后既可以完工产油，也可以暂时形成库存井，根据实际情况形成完井产油。钻机数量一般领先原油产能 5-8 个月。钻机数量一定程度反映了原油上游厂家对油市未来的判断，上游可以比较灵活迅速的进行调整。

　　页岩油从开始钻井，到完井出油大概需要 6-9 个月时间，所以钻机数量要领先原油产量。页岩油和常规油不一样，页岩油井衰减比较快，一般前 3 个月出油量比较高，随后产能开始快速衰减。一年后单井产量衰减60%-70%，第二年再衰减 30%-40%，第三至第五年每年再衰减 25%-30%，五年后基本进入低产期，单井的有效寿命约 3-5 年。

　　2.2 钻井与产能

　　钻井是指利用专门设备、建立地面与地下油井通道的工程，以便于将地下的油气沿着输送油管道采集到地面加以利用。钻井可以看做产线，钻井出油需要一些步骤。EIA 每个月会发布月度美国钻井生产率报告，涉及到主要概念有，钻井和完井、新钻井、库存井（DUC）、新井单口井产量等。

　　页岩油开发第一步是前期勘探，此步骤大约需要 5 个月左右时间。勘探完成后，通过钻机进行钻井，此过程需要 1.5-2 月时间。钻井完成后，可以形成完井或库存井（DUC），所谓完井是指钻井后经过套管、水泥固定、射孔、压裂、生产测试等一系列工序后进行产油，库存井是指钻井后暂时封存成为已钻未完成钻井（DUC），库存井转化为完井约 5 个月时间，库存井超过 2 年未使用将成为废井或无效井。

　　截止到 2023 年 7 月份，根据 EIA 美国钻井生产率报告数据显示，7月美国新井数量 927 口，完井数量 932 口，已钻未完成钻井（DUC）4787口。2020 年以后，DUC 不断下降，美国原油产量维持在高位，主要靠消耗库存井来实现的。

　　三、美国原油主产区钻井情况

　　在本专题前面已经提到美国目前 75%原油为页岩油，美国绝大部分页岩油又产自七大区，特别是 Permian（二叠纪盆地）。

　　七大产区钻井和钻井效率如下：2023 年 7 月，页岩油七大产区新井数量总计 927 口，环比下降 3 口，同比下降 66 口，其中二叠纪 460 口、奈厄布拉勒 105 口、鹰福特 92 口、阿巴拉契亚山脉 92 口、巴肯 70 口、海恩斯维尔 57 口、阿纳达科 51 口。

　　2023 年 7 月，页岩油七大产区完井数量总计 932 口，环比上升 5 口，同比下降 63 口，其中其中二叠纪 460 口、奈厄布拉勒 106 口、阿巴拉契亚山脉 98 口、鹰福特 92 口、巴肯 80 口、阿纳达科 51 口、海恩斯维尔 45 口。

　　2023 年 7 月，页岩油七大产区库存井数量总计 4787 口，其中二叠纪 856 口、海恩斯维尔 786 口、阿纳达科 739 口、奈厄布拉勒 716 口、阿巴拉契亚山脉 700 口、巴肯 500 口、鹰福特 480 口。

　　2023 年 7 月，页岩油七大产区钻井单井产量分别为，巴肯 1694 桶/日、奈厄布拉勒 1430 桶/日、鹰福特 1424 桶/日、二叠纪 1058 桶/日、阿纳达科 679 桶/日、阿巴拉契亚山脉 193 桶/日、海恩斯维尔 19 桶/日。