标题：为现在提供动力，为未来充电：双燃料，电动压裂和地热
在寻求可持续性和效率的过程中，压裂行业正站在由技术创新驱动的新时代的黎明。Primary Vision一直在跟踪主要压裂公司的最新发展，有三项突破性技术有望在2024年之后重塑压裂行业的格局。本文旨在对每项技术及其在行业中的进展和实施进行简要概述。
双燃料系统市场渗透
在讨论双燃料系统的适应性和从Tier 2标准向Tier 4标准的转变之前，了解这些技术本身是很重要的。
双燃料技术使水力压裂引擎能同时使用柴油和天然气。双燃料系统的一个关键特性是它们能无缝切换在柴油和双燃料操作之间。这种灵活性有助于防止中断和停机时间，同时通过利用天然气（比柴油排放更少的污染物）来减少环境足迹。它还有助于降低成本，例如，引擎可以减少柴油使用量高达55%到70%，这取决于引擎的配置和使用的天然气的质量。
双燃料技术的重要性在于其经济和环境效益。减少对柴油的依赖导致排放量减少，支持行业努力满足严格的环境法规并履行他们的环境、社会和治理（ESG）承诺。减少排放不仅可以节省成本，而且符合环保目标，促使所有利益相关者积极追求这样的倡议。这对田野中的所有参与者来说都是一个三赢的局面。
Tier 2和Tier 4的区别
Tier 2和Tier 4是指EPA对非公路柴油引擎（包括在压裂作业中使用的引擎）的排放标准，这些作业每周都被Primary Vision通过其Frac Job Count进行计数和预测。这些标准旨在减少对人类健康和环境有害的空气污染物。Tier 2引擎是早期的发动机，其排放要求相对于Tier 4较为宽松。它们可以在配备相同制造商的转换套件的情况下，用天然气替代高达65%的柴油，从而大幅度减少排放和燃料成本。Tier 4引擎代表了最新的标准，对氮氧化物、非甲烷碳氢化合物、颗粒物和一氧化碳的排放施加了最严格的限制。特别是与制造商特定的双燃料套件配套的Tier 4引擎，可以实现高达85%的柴油替代，提供最高水平的排放减少和燃料成本节省。
例如，据报道，JCB的Tier 4引擎的燃油效率比其Tier 2引擎提高了5%，但其他估计包括效率提高了高达15%。这种增长主要归因于引擎设计的改进，优化了燃烧并减少了燃料消耗。同样，康明斯报告称，其Tier 4 Final引擎的燃油消耗量比早期版本节省了3%到6%。
行业分析
关于引擎排放标准的最新数据显示，水力压裂行业越来越多地采用环保技术，12%的压裂扩散是电动的（E-fleets），这些设备使用电力大幅度减少排放。此外，双燃料系统，可以同时使用柴油和天然气，占据了市场上显著的43%的压裂扩散。这个类别包括Tier 4双燃料系统（20%）和Tier 2双燃料系统（23%）。
双燃料系统的使用已经显著增长，预计从2023年到2028年市场规模将大幅增长。预计在此期间，双燃料引擎市场将以14.51%的复合年增长率（CAGR）扩大30.9亿美元。
‘Active’和’Marketed’压裂扩散之间的区别提供了关于运营策略和市场动态的洞察。‘Active’压裂扩散是当前正在使用的，而’Marketed’扩散可以被视为公司可能根据需求波动或作为对潜在市场变化的积极应对而激活或停用的战略储备。
电动压裂扩散
电动压裂设备（又名Electric Frac Spreads）是一种使用电动设备进行压裂作业的有前景的技术，这是一个传统上使用柴油动力机器完成的过程。与传统的压裂过程相比，它有许多优点，包括更低的燃料成本、更小的环境足迹和提高的效率。还有相当大的节省在维修和保养成本方面。例如，当我们考虑到维护成本，五年期间一个电动压裂扩散可以节省大约1500万美元，与传统的柴油系统相比。
来自Primary Vision的Frac Supply的数据为我们提供了自创立以来在美国使用E-fracs的良好概述，从下面的图片可以看出，电动扩散的采用率已经逐渐增加。Profrac在收购US Well Services后，根据PVN的估计，运营了5个电动车队和13个双燃料Tier 4车队。该公司表示，这项技术已经能够将压裂相关的排放量减少60%，氮氧化物的排放量减少89%。Evolution最近扩大了其与Well Services的“电动压裂合作伙伴关系”，因为他们在2023年在俄亥俄州Utica盆地完成了所有的运营里程碑，总共有6106个泵送小时。这相当于全年可用的每四天中有大约三天的运行时间。
电动压裂扩散的采用趋势也可以在其他公司中看到。例如，ProPetro继续增加其电动车队，因为该公司在2024年1月初有两个FORCE e-frac车队，计划在未来几个月内再增加两个。Patterson UTI也计划在2024年年中投资14万电马力。
此外，像哈里伯顿这样的公司已经开发出全电动压裂解决方案，展示了这项技术的能力。一个与Chesapeake Energy合作的项目，使用哈里伯顿的Zeus™ 5000马力电动泵送单元和VoltaGrid的发电系统，实现了32%的排放减少，并应用了超过25兆瓦的低碳发电。
这展示了电动压裂在不影响可靠性和性能的情况下降低压裂作业的排放特性的效果。这样的集成系统，能够利用电网电力，标志着向环保方式的重要一步，与传统的Tier 2柴油引擎相比，可以减少高达45%的排放。HAL预计，他们的车队在2025年将有超过一半是电动的，所有这些电动车队都在多年合同上运行，生成在初始合同期间的全额回报和资本回报。
地热压裂和AI
什么是地热压裂？
地热压裂是增强地热系统（EGS）的一部分，这意味着为了利用地下岩石的热量，科学家们使用水压、热量或化学物质破裂或溶解岩石，创建水流通的通道，将热量带到地表，用于能源。地热压裂采用了石油和天然气行业的技术，特别是水力压裂和水平钻井，以获取地热能。
这种方法涉及向地壳注入流体以破裂热岩，创建水循环、加热并返回地表作为蒸汽以发电的通道。
为什么它重要？
地热压裂的重要性在于其能提供一个恒定和可靠的可再生能源源。与风能和太阳能不同，地热能不会根据天气条件波动，并且土地占用面积小。它是一种清洁能源解决方案，有助于构建多元化和稳定的能源网格，减少对化石燃料的依赖，帮助实现气候目标。
我们试过了吗？
地热压裂已经被尝试并且正在使用。像水力压裂和水平钻井这样的创新已经被用来解锁地热能的潜力。在美国，像犹他州的FORGE（地热能研究前沿观测站）和Devon Energy的创业公司Fervo Energy这样的项目正在使用这些技术创建增强地热系统。FORGE特别是一个由能源部资助的2.2亿美元的研究项目，旨在开发使EGS成为现实的技术。Fervo已经筹集了2.44亿美元，并且在内华达州的一个地热项目中产生了3.5兆瓦的电力，正在犹他州开展第二个400兆瓦的项目。预计这个第二个项目将在2028年完成开发。
我们能学到什么？
从正在进行的项目中，我们可以了解到使用EGS扩大地热能生产的潜力以及它带来的挑战。我们了解到，尽管这项技术有前景，但仍然昂贵，而且最好的资源通常位于具有挑战性的环境中，例如在联邦土地上，那里的监管审查可能会拖延。然而，几乎可以在任何地方创建地热储层的能力可能会大大扩大这种清洁能源的可用性。行业也在学习如何管理诸如由压裂操作引起的诱发地震以及地下地质复杂性等风险。
我们已经看到了突破，比如FORGE成功地在两个井之间输送水，以及Fervo在内华达州进行的30天测试产生了足够的热量用于发电。这些成功表明，随着进一步的技术进步和成本降低，地热压裂可能成为能源混合的重要部分。预计当技术进入主流时，地下岩石中的能量有潜力为整个美国提供五倍的电力。正在进行的项目和研究对于推进我们的理解和克服技术和财务障碍以使ESG成为清洁和可靠能源生产的大规模选择至关重要。
双燃料系统、电动压裂扩散和地热压裂是一些可以帮助石油行业遵守日益严格的环境标准，同时仍然在社会的整体进步和增长中发挥重要作用的技术 - 正如它已经做到的那样。随着这些技术减少环境影响并提高效率，它将帮助行业与环境、社会和治理（ESG）标准保持一致。
双燃料系统在市场渗透方面取得了显著的进步，电动压裂扩散继续获得关注，地热压裂正在成为一种可靠的可再生能源，有可能彻底改变我们的能源基础设施，像犹他州的FORGE这样的项目正在探索从地下热量中生成大量电力的能力。
总的来说，这些发展突显了能源部门的动态转变，强调创新和可持续性。行业对这些技术的积极适应确保了其在快速变化的全球能源格局中的长期生存和成功。它突出了行业已经准备好为现在提供动力，并为未来充电！
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