国内压裂装备市场需求测算与推演

根据中国自然资源部数据， 2018中国年产页岩气产量已超过100亿立方，页岩气新开发井累计数量670口，其中2018年国内完成新开发井285口，按单位压裂机组年产能15口井、单位机组5万HHP计算，存量产能约95万HHP。国家能源局《页岩气发展规划（2016-2020年）》提出我国2030年力争实现800-1000亿方产量目标，而根据EIA数据美国2007年产量接近1000亿方时累计水平井数量已经达到3.3万口，可见国内页岩气钻完井工作量缺口巨大。为定量探讨未来国内压裂设备需求容量，通过基本假设和建立两种2030年达产模型对市场规模进行测算。虽然两种假设得到的结果差异较大，但2030年期末压裂总规模都将超过1000万HHP，而根据自然资源部数据计算，2018年国内产能仅约95万HHP，未来10年保有量仍有约10倍空间。若未来10年产量平稳爬升至300亿方，压裂设备年均需求将在50亿元左右，若未来10年产量加速爬升至300亿方，压裂设备需求弹性更大，峰值需求有望突破150亿元。未来10年在国内页岩气规模开发的背景下，考虑到现有压裂产能，设备需求缺口依然庞大。若考虑未来存量设备更新和页岩油压裂需求，市场规模将超出预计。国内页岩气规模化开发将彻底打开压裂设备市场空间，按2030年完成产量1000亿方目标计算，压裂设备保有量仍有10倍空间。

一、压裂设备价值构成

1.1 压裂设备工作原理

水力压裂是一种油气田井的增产措施，是指用压裂机组设备将大量掺入化学物质的液体泵入页岩层进行液压碎裂以释放天然气的过程。水力压裂法技术是在2000年左右被美国大范围推广，目前是开采页岩气的主要形式。水力压裂机组设备一般包括压裂车（或电动压裂泵）、混砂车辆、仪表车辆和管汇车辆等，各项设施在井场现场联合作业，达到井下泵送压裂的目标。

1.2 美国页岩油气开发最新进展

压裂车是页岩油气层压裂的主要设备，主要由运载汽车、车台发动机、变速箱、压裂泵、操作台和管汇等组成。其中发动机、变速箱、压裂泵、管汇为压裂车的四大主要部件，压裂泵更是被誉为压裂车的“心脏”，其技术水平直接决定了压裂车的整体质量和价值。

二、中国页岩气开发规划

2.1 国内现有页岩气产量

根据自然资源部《全国石油天然气资源勘查开采情况通报（2018年度）》显示，2018年，全国天然气产量1415亿立方米，同比增长6.4%。全国页岩气产量108.81亿立方米，较上年增长21%，全国页岩气产量占全国天然气产量的7.69%。

2016年9月国家能源局下发了《页岩气发展规划（2016-2020年）》，根据规划2020年力争实现页岩气产量300亿立方米，2030年争取实现页岩气产量800-1000亿立方米。目前中国开采规模类似美国1998年前后，年产规模都在100亿方左右，正好领先中国二十年。而美国之后的10年，产量提升到10倍，年产1000亿方水平。当然，美国实现10年产量增长10倍有其国际高油价背景和金融杠杆要素助推，中国想要达到《页岩气发展规划（2016-2020年）》中制定的2030年近1000亿方产量目标，需要各方努力，尤其是在开采成本、钻完井技术和钻井压裂装备方面向美国看齐。

2.2 国内现有页岩气产能

2019年8月中石化涪陵页岩气投产井累计402口。根据人民网19年8月30日报道的涪陵页岩气数据，涪陵页岩气田投产井总数达到402口，突破400口大关。报道称，19年全年计划投产新井98口。截至19年8月底涪陵页岩气田累计产气41.67亿立方米，气田已完成试气投产61口新井，目前多口气井获日产30万方以上高产工业气流。根据中石化江汉油田19年9月4日报道，气田整体日销量最高攀升至1783万方。

2018年11月中石油四川盆地页岩气投产井累计337口。根据新华网18年11月13日报道的中石油西南油田数据，中石油在四川盆地页岩气已累计投入勘探开发资金280亿元，累计提交探明储量3200亿立方米。开钻井560口，完钻井419口，投产井337口，截止至新闻报道日，日产量1280万立方米。

目前国内页岩气产能主要集中于中石化涪陵页岩气田和中石油四川盆地页岩气田，根据以上统计数据，可以推断18年底国内页岩气投产井数量大概在700口左右。而根据自然资源部《全国石油天然气资源勘查开采情况通报（2018年度）》显示2015-18年，中国历年页岩气新开发井数量670口，与两桶油披露数据基本吻合。其中2018年国内完成新开发井285口，按单位压裂机组年产能15口井计算，国内18年有效产能约19套机组，按单位机组5万HHP计算，存量产能95万HHP。

2.3 两桶油页岩气产量规划

根据中石油新闻中心2018年12月报道，中石油制定了以五年为阶段、分四轮进行产能建设的川南地区页岩气中长期发展规划方案，其中，规划“十三五”后三年新钻井800口，2020年达产120亿立方米，“十四五”新钻井1300口、2025年达产220亿立方米，“十五五”新钻井1900口、2030年达产320亿立方米，“十六五”新钻井2300口、2035年达产420亿立方米，以后每年年均新钻井约400口，实现长期稳产。

根据新浪财经2018年05月31日报道，中石油董事长王宜林赴川渝地区调研页岩气勘探开发工作时表示，公司计划到2025年页岩气产量达到200亿立方米。

这主要是中国地质条件导致页岩气资源埋藏较深，需要更深的钻井进尺导致。

三、中国页岩气压裂设备需求

3.1 市场规模测算逻辑

随着国内页岩气行业进入规模化行业开发阶段，对应油服装备尤其是压裂设备需求成为市场关注重点。为定量探讨未来国内压裂设备需求容量，我们根据油气行业产能建设逻辑设计了如下压裂设备市场规模测算思路：根据国家和两桶油页岩气产量规划目标得到对应年末产能目标，再除以单口井产能（通过引入产量曲线得到），可以得到每年累计需要的页岩气井数量，再与上一年相减得到每年新增井数量，然后通过进入对应压裂产能和产能设备单价，最终得到当年压裂设备市场规模。

3.2 全国和单井产量曲线

随着国内油服作业单位对地质条件认识和施工经验的积累，单井产气量也明显提升。根据中国石化新闻网报道，2014年9月，涪陵页岩气田焦页6-2HF井累计产量达1亿方，成为全国第一口产量突破亿方的页岩气井。根据中石油新闻中心18年12月公布的数据，平均单井累计产量（EUR）到当时已经从0.5亿立方米增长至1亿立方米，根据趋势判断当前单井累计产量已经超过1亿立方米。而随着高产井的不断发现，单井累计产量仍有提升空间。

由于页岩具有特低孔渗和储源同岩的特征，因此在自然产气状态下，单井产量呈现逐年快速衰减的状态。国内目前完善的非常规渗流理论尚未建立起来。根据石油科学通报16年9月的数据，中国石油大学运用传统Arps双曲递减模型和现代扩展指数递减模型对美国800多口页岩气单井产量进行拟合得到产量衰减趋势，国内国内川南地区前年衰减率一般在50-60%。

根据自然资源部《全国石油天然气资源勘查开采情况通报（2018年度）》显示2018年全国页岩气产量约100亿立方米，投产页岩气井数量约700口，因此可以得到平均单井初始产量1400-1500万方/年。再根据衰减率得到国内单井产量衰减模拟曲线。

根据2016年9月国家能源局下发了《页岩气发展规划（2016-2020年）》，国内2020年力争实现页岩气产量300亿立方米，2030年争取实现页岩气产量800-1000亿立方米。根据自然资源部《全国石油天然气资源勘查开采情况通报（2018年度）》显示，2018年全国页岩气产量约100亿立方米，开采规模类似美国1998年前后水平，年产规模都在100亿方左右。而美国之后的10年达到1000亿方年产量级别。

根据2030年800-1000亿立方米的长期产量目标，我们建立了两种增长速率假设。第一种即假设国内年产量线性增长，每年新增产量一致。第二种假设国内年产量先慢后快呈现指数增长趋势。根据美国能源信息署（EIA）披露的美国页岩气1998年-2000年的增长数据，模型二更接近美国增长节奏。

3.3 页岩气开发所需压裂设备市场测算

前提假设：

a.根据《页岩气发展规划（2016-2020年）》，假设2030年页岩气产量达1000亿方

b.根据2030年1000亿方产量目标，假设未来两种达产曲线（假设一：线性增长；假设二：指数增长）

c. 根据前文计算得到的一个5万水马力（HHP）车组的总采购金额约3亿元（0.6亿元/万HHP），每个车组目前1年可平均完成12-17口井的压裂工作量，下文计算取15口井/年的初始值，并预测未来随着作业效率的提升，每年工作量提升2%。

测算结果：

1.根据线性达产假设（假设1），2030年1000亿产量对应当年累计页岩气井22214口，累计压裂设备产能1108万HHP，未来10年新增产能需求峰值79万HHP，未来每年压裂设备市场规模平稳释放，年均约45-50亿元。

2. 根据线性达产假设（假设2），2030年1000亿产量对应当年累计16291口页岩气井，累计压裂设备产能1409HHP，未来10年新增产能需求峰值270万HHP，未来压裂设备市场规模不断提升，期末需求达到约162亿元。

3. 根据EIA公布的美国页岩气产量和水平井数量，2007年前后美国产量也达到1000亿方规模，当年累计水平井数量3.3万口，相比以上两种情景下中国页岩气井口数量更庞大。即考虑到，未来实际工作量和设备缺口可能超过我们的测算结果。

虽然我们两种达产假设得到的结果差异较大，即国内压裂设备需求释放受到页岩气达产节奏影响，但2030年期末压裂总规模都将超过1000万HHP，而根据前文统计2018年国内产能仅约95万HHP，未来10年保有量仍有约10倍空间。若未来10年产量平稳爬升至300亿方，压裂设备年均需求将在50亿元左右，若未来10年产量加速爬升至300亿方，压裂设备需求弹性更大，峰值需求有望突破150亿元。未来10年在国内页岩气规模开发的背景下，考虑到现有压裂产能，设备需求缺口依然庞大。若考虑未来存量设备更新和页岩油压裂需求，市场规模将超出预计。