为加拿大油砂经营者降低资产完整性连续监测的成本


    1. 导言

        石油价格的急剧下降已冲击到加拿大尚未一体化油砂生产厂家的盈利能力,使这些生产厂家的日子比石油天然气业内的许多行业更艰难。加拿大西部精选(Western Canadian Select)价格当前是12年以来最低的。当前一个新的蒸汽辅助重力泄油(SAGD)装置的边际成本大约是90美元/桶,而行业专家称,现有装置的经营生产成本为20-60美元/桶,低价位的为蒸汽辅助重力泄油类型生产方式,高价位的是采矿类型生产方式。当前石油价格背景使很多生产只能获得少许利润。最近报告表明,如果加拿大西部精选的价格(截至2015年9月)为24美元/桶,那么只有四分之一(大约45万桶/天)的油砂生产盈利。
 
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        Cenovus、Devon Energy和CNRL三家石油公司最近财务结果表明,过去一年,他们的收入平均下降60%,利润平均下降75%。像Suncor这样一体化程度比较高的公司通过更高的精炼利润实现利润小幅度上升,从而弥补了生产利润率的下降,但是,整个地区还是遭到当前低油价的沉重打击。

        油砂生产的资产属于高度资本密集型资产。一直延续到2014年的蓬勃发展期间,石油价格达到100美元/桶或以上,生产可获得高额利润,项目可轻易地获取债务融资,但许多油砂项目却遭到制裁。

        • 尚未完成一体化过程的油砂经营者面临着油价大跌后的风暴——生产利润越来越低,需要维持(或甚至增加)生产以继续支付基本固定成本以及需要获得足够现金流继续偿还债务。
 
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Cenovus能源公司位于福斯特克里克的蒸汽辅助重力泄油厂 (图片由Cenovus能源公司提供)
 
    2. 产量上升的推动力

        随着原油价格下降50%或以上,所有石油生产经营者都报告收入下降。弥补每桶收入下降的办法之一(部分)就是提高产量——但是,如果生产重油砂,油砂腐蚀风险将会上升,同时也会面临碳氢化合物泄漏风险。油砂污染是油砂生产经营者所面临的一个主要问题——产量的增加将会打破油井中砂石结构,结果会造成油砂“残渣”随着石油经过井场加工设备,最后进入加工流程中。油砂通常以不一致方式侵蚀设备内壁,造成严重的金属损耗。

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        “我们曾经历几次蒸汽辅助重力泄油生产井事故,这些生产井的地理状况发生变化,产生蒸汽和砂流,这些蒸汽和砂流严重地侵蚀我们的管道,最终导致发生故障和乳状液流出。我们发现在不到8小时的时间内,我们12.7毫米厚的生产管道被侵蚀。由于这些严重的意料之外的腐蚀率上升,我们不能再使用基于时间间隔的传统超生波仪器来确保资产完整性。由于我们不能预测这些事件,因此我们需要找到一种发生故障前就能捕捉到腐蚀率上升的方法。”(油砂生产商写给Permasense信函的部分内容)

        因此,加工经营以及因此而对井场产生的完整性影响可能会在短时间内以一种意料之外的方式得到改善。由于大多数生产厂家拥有多个井场,这些井场分布在边远区域,距离十分遥远,即使在经济最景气时间内,完整性监测也面临挑战,更不要说处在当前不景气的经济环境中。

        • 亚伯特境内的油砂经营环境监测十分严格,政府快速集中地对任何类型的碳氢化合物泄漏事件作出监管响应,最近Nexen公司经营的管线发生泄漏事件就是最好的例证。

        维持现金流的需求成为维持稳定工厂经营需求的驱动力,因监管机构调查决定暂时吊销工厂经营执照而需要强制停产一段时间是一项大多数经营者努力避免发生的事情——更不用说一旦工厂恢复生产后监管力度会上升。

    3. 降低成本的推动力

        每个油砂经营者宣布,在过去一年,为了恢复一定的赢利能力,他们消减了经营预算。实现这样的目标所采取的主要方法之一就是减少承包商成本以及裁减员工。比如,Cenovus能源公司最近宣布计划再裁员24%,从2014年5200名员工的基础上裁减到2016年的3900名员工——最近一次裁员包括了油田经营员工。由于油田员工减少,剩下专业人员的工作负担加重——特别是那些负责持续监测生产设备完整性的工作人员的负担增加不少。在边远恶劣地区(比如阿尔伯塔北部)工作的技术精湛检查人员的成本可能比美国境内这类工作人员成本高三倍。因此,降低检查成本成为降低成本的一个重点领域——但是,这些成本消减也增加了不断上升的油砂腐蚀影响无人管理的风险,同时也增加了碳氢化合物污染损失风险。

    4. 更加严格的环境监管成为腐蚀上升的驱动因素

        传统油砂生产消耗大量水,从而导致有关尾矿池经营更加严格的环境监管的出台。尾矿池含有大量矿物质,虽然这些矿物质大部分循环进入到油砂开采和加工经营过程中,但是仍然需要对邻近自然水道进行一定清洁处理,以避免这些矿物质的不适当聚集。环境监管机构正稳步地消减最大准许清除率,这样一来循环水中其他物质尤其是氯的含量会上升。上升的氯含量反过来会造成油砂生产设施的主要区域(尤其是不锈钢或碳钢区域)的腐蚀率上升,从而需要添加更高剂量的防腐蚀添加剂,需要更紧密监测腐蚀情况,最终推高经营成本,增加已经精疲力竭的操作人员的工作负担。

    5. 加强监测成为解决方案
 
        油砂经营者采用的解决方案之一就是在设备上安装基于声音的油砂探测器,较多油砂经过设备时进行报告。虽然这些系统能够探测不断上升的风险,但是却不能测量风险影响:金属壁损耗。

       并非所有油砂都是一样或者产生同样影响——“软”油砂能够穿过设备,造成微损害;“较硬”级别的油砂可能会对设备造成严重和快速损害。

       永感™超声波壁厚监测传感器的应用,成为传统油砂监测方法的有效补充,这些传感器能够测量关键位置(比如弯管、弯头、T形管件、减速器和扩张器)腐蚀情况——在这些关键区域,金属壁上会产生剪切速度变化,造成高浓度的砂流过设备,油砂损坏设备的风险会上升。随着继续测量壁厚的深入,传感器也能够探测到因腐蚀和/或锈蚀所产生的各种变化。腐蚀率受氯含量变化的影响,或者受防腐蚀化学品注入率、分布或效力的影响。永感™传感器在极短时间内对壁厚细微变化的高灵敏度和响应能力让油砂经营者能够有信心推动生产,优化化学品剂量,且不会对设备的完整性造成任何影响——从而将产量升到最高,将成本降到最低——最终加强赢利能力。如果腐蚀率短期内发生急剧变化,测量采集率可提高到几分钟采集一次,以便对厚度变化做到提前报警,并能在微米层级进行检测。这样一来,发生高度腐蚀或腐蚀率之际,在腐蚀对设备造成严重影响之前,生产人员可及时调整或缩减经营活动,以便降低腐蚀率。

         永感™系统发送数据的质量和频率为油砂经营者作出的各种复杂决策提供证据。

         永感™传感器提供的数据通过无线方式(距离可达16千米(10英里))输送到局部网关,局部网关然后将数据存放在电脑或服务器上。可从公司网络任何一点查询到这些数据。于是,这种技术能让坐在中心位置(比如公司总部或技术中心)的完整性专家可以监测井场多个位置,整个井场和加工设施系统的完整性数据。永感™数据分析软件DataManager提供发生的腐蚀和锈蚀率计算和标志变化内容,从而让终端用户能够关注例外问题/位置。另外,该软件也将腐蚀或锈蚀情景同生产率、加工条件或化学注射率或效力产生的变化根本原因联系起来,因此可在线优化生产,考虑这些因素对设备完整性的影响以及采取相关措施减轻腐蚀影响。

    6. 永感™技术能够给油砂经营者带来的各种好处
 
        永感™最近发布了一款新型传感器,亦即ET210传感器,成为永感™高度成功和广泛部署的、基于波导的WT传感器大家庭的一员。以发展成熟的EMAT(电磁超声)原理为基础,永感™率先开发了低频变异技术,第一次将这类技术永久地部署在确定为碳氢化合物加工设备危险区域(获得FM,ATEX、IECEx本质安全批准)。

        ET210传感器是一种无线传感器,使用电池工作,因此不需要安装电源线或通信线或者设置电缆槽。这种变异技术也采用WirelessHART通信协议,因此可能与其他WirelessHART装置(比如温度和压力传感器)组成无线网络,能够使用市场上可以购买的网关——对于那些已经使用这种越来越广泛使用的无线协议的工厂,这些传感器的无线连接是一件很简单的事情。另外,传感器安装是一件琐碎的事情——用传感器上自带磁铁将传感器固定到管子表面,然后使用束带捆绑牢固,避免脱落,如下面图片所示。
 
 
        这些创新能够实现几分钟内完成安装和试机程序,不需要多个安装专业专家(机械、仪表/电气、焊接等)亲自到现场参与安装——如果在边远恶劣环境工作的这类专家的成本很高的话,这无疑是一项重大优势。一天时间内,能够完成一个由25个或以上传感器组成的设施监测系统的安装和试机。如果在外面的极端环境条件下工作,或者在环境法规限制进入监测位置或人手有限的区域工作,这无疑又是一大优势。
       
       使用寿命5年以上的电池,永感™传感器设计适用于极端温度下的工业环境,而且维护频率低——因此是用于边远和难以接近的装置的理想产品。

    7. 永感™装置的成本效益比

       通过使用永感™技术实现更加严谨的油砂腐蚀监测和控制,一个每天2万桶产量的普通油砂生产厂产量就会上升10%,一年产量可增加70万桶。即使这些增加的石油的边际收入仅为20美元/桶,该工厂能够多获得1400万美元/年的收入——可用来偿还年利率7%或100万美元/年(举例)的债务。

        如果能够避免30天的监管部门强制关停进行碳氢化合物泄漏根本原因调查,那么上述数字能够轻易地翻倍。

        因此,使用一般ET210系统,可在短期内,比如两个月内收回投资。

    8. 总结

        1)   与石油天然气生产行业大多数其他部门相比,石油价格的下降已对尚未完成整合过程的油砂经营者的盈利能力造成冲击。这些经营者面临各种挑战,包括需要降低成本,处于低油价环境中以及需要竭力维持偿还债务的现金流。这就成为提高石油生产率从而提高收入需求的驱动力,结果增加油砂腐蚀风险以及碳氢化合物污染损失隐患。

        2)   政府监管部门快速严格地调查油砂经营产生的环境问题——他们可以要求长时间停止生产进行调查,这可能会对工厂的经营收入和现金流造成严重影响。

        3)   与水循环相关的越来越严格的环境监管也促使腐蚀问题上升,比如生产设备中的氯含量,推动腐蚀率上升到前所未有的历史水平,从而增加化学品成本以及更加严格整体性监测的需求。

        4)   裁员已经广泛宣传,逐渐包括油田操作人员和承包商在内。在阿尔伯塔北部工作的检查人员的成本可能比美国境内这类工作人员成本高三倍,因此,降低检查成本成为降低成本的一个重点关注点。这将增加剩下工作人员处理全部工厂经营事务的压力,增加发生油砂腐蚀事件的风险,或者在实际发生泄漏之前增加的腐蚀可能不会得到重视。

        5)   有些油砂经营者利用油砂监控器探测石油中油砂含量变化。尽管如此,并非所有油砂都一样,而且这些监控器不能监测设备金属壁上油砂的影响,而仅仅探测这些油砂的出现。

        6)   永感™超声波壁厚监测系统不但测量油砂产量和硬度变化产生的实际完整性影响,同时也探测和测量因氯含量升高所引起的腐蚀率升高。

        7)   最新永感™ ET210传感器安装简便,安装成本低——对于一个全部安装这类传感器的井场或加工装置来说,可在一天内事先将数据传输到工作台。

        8)   多个井场传感器收集的数据可远距离传送,远端位置可集中起来,由一个成员不多的完整性专家小组负责全部生产设施的监测,提高这些熟练但分散各处工作人员的工作效率。

        9)   永感™数据管理程序的数据可视化和分析软件提供单个位置和单个区域的腐蚀率过程或腐蚀事件,灵敏度非常高,因此可改变经营状况,限制对设备完整性产生的影响,或者能定时实施维护停产,精确地规划工作范围,且不会产生碳氢化合物泄漏或出现计划之外停产风险,最大的发挥功效。

        使用永感™系统不但可以提供生产率,优化化学抑制剂添加率,减少停产次数,而且也能有效地管理相关设备完整性风险,一两个月内收回成本是可以期望的事情。
 

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