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我国金刚石石油片(PDC)行业供需基本平衡 市场份额较为集中

金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)是指应用在石油、天然气开采钻探领域的PDC,是一种新型的复合超硬材料,是通过将金刚石微粉与硬质合金基体在高温高压下烧结而成,既具有聚晶金刚石的高硬度、高耐磨性与导热性,又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性,是石油钻头、天然气钻头、煤田矿山钻头、高端机床加工切削刀具等工具的核心部件,广泛应用于石油、天然气、页岩气、地质、煤田的开采钻探及非铁金属及合金、硬质合金、石墨、塑料、橡胶、陶瓷和木材等材料的切削加工等多个领域。

金刚石石油片优缺点

特点

内容

优点

1、力平衡设计使钻头具有良好的导向性,适应配合井下马达应用于定向钻井,具有较小的径向震动;

2、不同结构的专利PDC复合片在钻头不同位置的合理布置使钻头具有较强的攻击性和抗研磨性;

3、强攻击性设计可使钻头获得较高的机械钻速;

4、在岩层中的钻进能力是普通合金钻头的10-30倍,提高了作业效率;

5、因为PDC钻头的材料主要为铸造碳化钨和金刚石复合片,所以它寿命长,价值高。

缺点

1、由于聚晶金刚石与硬质合金的线膨胀系数相差较大,使得聚晶金刚石与硬质合金在二者交接面处热力学特性匹配不好,存在较大的残余热应力,极易导致金刚石与硬质合金分层;

2PDC表面大多为平面,为减少切屑黏附现象和质量检查次数,一般采取抛光处理磨成镜面以提高表面光洁度,但成本高且防黏效果并不明显;

3、随着 PDC钻头工作刃部的不断磨损,其表面形成平面或弧面,与岩石接触面积急增,对岩石产生的压强急降,破岩速度降低,磨损加快,尤其对于深井、超深井钻进,频繁更换钻头将增加钻井周期和钻井成本。

资料来源:观研天下数据中心整理

一、全球金刚石石油片行业市场规模现状

近年来全球油气价格表现良好,同时金刚石石油片渗透率不断提高,行业市场规模保持稳定增长态势,2021年行业市场规模已经达到101.31亿美元。具体如下:

近年来全球油气价格表现良好,同时金刚石石油片渗透率不断提高,行业市场规模保持稳定增长态势,2021年行业市场规模已经达到101.31亿美元。具体如下:

资料来源:观研天下数据中心整理

从全球范围来看,油气开采类产品需求主要下游市场集中在国外。油气开采类产品下游需求呈现出高度集中的特点,相关资料显示,斯伦贝谢、 哈里波顿、贝克休斯、国民油井等下游龙头客户对金刚石石油片的需求占全球市场的比重超过 70%。因此全球金刚石石油片行业市场主要集中在欧美地区。

从全球范围来看,油气开采类产品需求主要下游市场集中在国外。油气开采类产品下游需求呈现出高度集中的特点,相关资料显示,斯伦贝谢、 哈里波顿、贝克休斯、国民油井等下游龙头客户对金刚石石油片的需求占全球市场的比重超过 70%。因此全球金刚石石油片行业市场主要集中在欧美地区。

资料来源:观研天下数据中心整理

二、中国金刚石石油片行业市场规模

复合超硬材料与单晶超硬材料和硬质合金材料相比均具有明显的性能优势,未来超硬材料的不断升级以及高端制造产业的兴起将为复合超硬材料带来巨大的市场空间。在材料升级换代方面,复合超硬材料工具对于传统硬质合金类工具的替代将持续进行,PDC 钻头近几年正不断替换硬质合金钻头。按照 20%的产品替换率估算,复合超硬材料 2021 年的替换市场空间将达到895.8亿元;复合超硬材料中PDC占比达到95%,PDC 钻头聚晶金刚石复合片在石油天然气开采领域应用比例约为6%,2021年我国金刚石石油片行业市场规模约为51.06亿元。

复合超硬材料与单晶超硬材料和硬质合金材料相比均具有明显的性能优势,未来超硬材料的不断升级以及高端制造产业的兴起将为复合超硬材料带来巨大的市场空间。在材料升级换代方面,复合超硬材料工具对于传统硬质合金类工具的替代将持续进行,PDC 钻头近几年正不断替换硬质合金钻头。按照 20%的产品替换率估算,复合超硬材料 2021 年的替换市场空间将达到895.8亿元;复合超硬材料中PDC占比达到95%,PDC 钻头聚晶金刚石复合片在石油天然气开采领域应用比例约为6%,2021年我国金刚石石油片行业市场规模约为51.06亿元。

数据来源:观研天下数据中心整理

目前,我国金刚石石油片产品应用较为单一,主要应用于石油天然气开采,石油天然气需求受到国内经济、国际油气供给等因素影响较大,国内经济以及下游市场需求将直接影响中国金刚石石油片业市场规模。

1、GDP:流动性平稳,经济增长较快。

自2012年以来,GDP增速开始趋于平稳,2016~2019年GDP增速维持在6.1%~6.9%之间。2020年受疫情影响GDP存在过负增长,2021年经济增速很快,上半年GDP增速为12.7%,三、四季度的GDP增长率分别为4.9%和4.0%,全年GDP累计增速8.1%,M2同比自2021年2月份以来有所下降,2021年12月开始回升,2022年1月增至9.8%,宏观经济在向好的方向发展。

2、新冠疫情:国内基本控制,海外再起波澜。

目前国内疫情基本得到控制,仅有偶然性疫情出现,全国经济活动基本已恢复正常。全球疫情方面,受新变异毒株德尔塔和奥密克戎大范围扩散影响,2021年冬季全球确诊病例数出现反弹,但随着国外新冠防疫政策逐渐放松,经济活动正逐步恢复正常,石油天然气需求将逐步增长。

3、城镇化率:城镇化率累计同比增长,带动出行相关产业发展。

我国城镇化率保持逐年稳定增长,据国家统计局数据显示,2021年中国城镇化率已达64.72%。大部分城市的人口数量逐年上升,人口数量的持续增长加大了城市的交通压力。随着城镇化率的不断提高,汽车产业迎来黄金发展期,对于石油天然气的需求也将快速增长。

三、金刚石石油片行业供需规模

1、供应规模

根据观研报告网发布的《中国金刚石石油片行业发展深度分析与投资前景预测报告(2022-2029年)》显示,近年来,随着石油天然气需求与日俱增,石油天然气开采也将不断增长,推动金刚石石油片产量持续上升。2021年,我国金刚石石油片产量达到3891.75万个。

近年来,随着石油天然气需求与日俱增,石油天然气开采也将不断增长,推动金刚石石油片产量持续上升。2021年,我国金刚石石油片产量达到3891.75万个。

数据来源:观研天下数据中心整理

2、需求规模

从 2007 年原油消费量首次超出产量以来,全球原油产销始终存在一定的能源缺口。伴随我国经济持续较快发展,我国对能源的需求量也不断增长,近年来我国石油开采与消费的规模持续保持增长,长期来看,不断增长的能源需求拉动了我国油气勘探开发投资,从而带动了下游油气设备需求量的增长。

从 2007 年原油消费量首次超出产量以来,全球原油产销始终存在一定的能源缺口。伴随我国经济持续较快发展,我国对能源的需求量也不断增长,近年来我国石油开采与消费的规模持续保持增长,长期来看,不断增长的能源需求拉动了我国油气勘探开发投资,从而带动了下游油气设备需求量的增长。

数据来源:观研天下数据中心整理

目前,国际市场对PDC钻头需求量较大,但中国产品的市场份额仍然较低, 2011年,国外产品占据全球石油复合片97%的市场份额,而中国产品仅占3%,虽然近几年来,已经有少部分优秀企业通过对PDC制造技术进行持续不断的研发和改进,使PDC性能有了长足的进步并借此使国内企业市场份额占比获得了一定提升,但是仍有较大比例市场份额被国外厂商所占据,未来随着我国少数优秀企业生产的油气钻头用PDC在性能上与国际先进厂商差距逐步缩小,产品性价比进一步提高,国内企业的国际竞争力也将进一步增强,从而使油气钻头用PDC行业国际产业转移步伐逐渐加快,并为中国优秀企业带来巨大的市场空间。目前,国内已有少数优秀企业进入了国际石油钻头巨头的供应链体系并成为其优质供应商。

另一方面,页岩气等非常规油气开采技术的突破和开发,使得PDC在非常规油气开采领域也将迎来新的市场空间。根据我国《“十四五”现代能源体系规划》的目标,到 2025 年,国内能源年综合生产能力达到 46 亿吨标准煤以上,原油年产量回升并稳定在 2 亿吨水平,天然气年产量达到 2300 亿立方米以上。石油、天然气等产量的增长也将带动金刚石石油片的需求。

3、供需平衡分析

近年来,随着我国超硬材料产业的不断成熟,金刚石石油片的国产化替代不断深入,国内石油天然气钻探企业对于国内产品的需求量不断增长,行业的产销率持续增长。

近年来,随着我国超硬材料产业的不断成熟,金刚石石油片的国产化替代不断深入,国内石油天然气钻探企业对于国内产品的需求量不断增长,行业的产销率持续增长。

数据来源:观研天下数据中心整理

四、金刚石石油片行业市场竞争分析

1、行业竞争格局

金刚石石油片的市场份额较为集中,具有生产能力的企业数量有限,此外,在复杂地质条件下使用的金刚石石油片产品主要来自于全球领先的西方金刚石石油片制造企业。

就复金刚石石油片市场整体而言,来自美国、日本、爱尔兰等国的老牌复合超硬材料金刚石石油片制造商在科研积累、行业经验、技术工艺、产品质量上保有一定程度的领先优势,在国际市场上占领了较大的市场份额;同时,来自韩国、中国等国的一批新兴复合超硬材料制造企业经过十几年的技术科研开发和生产工艺探索,也形成了各具特色的生产工艺、优势产品,此外,凭借一定的价格优势占据了一部分市场,其产品范围、经营领域和市场份额正在不断地扩大,成为金刚石石油片市场不可忽视的竞争力量。

2、市场集中度

国际著名的金刚石石油片生产企业包括美国合成、元素六公司、DI 公司等,国内企业在高端产品质量上难以与国外企业媲美,高端产品大部分由国外企业垄断,其价格为普通产品价格的 2-5 倍;而国内企业生产的普通产品己具有相当的竞争优势,同时逐步在高端产品市场与国际著名企业竞争。虽然在中硬地层石油地质钻头使用金刚石石油片的比例很高,且国产钻头采用国产金刚石石油片的比例达到 80%,但是用于硬地层或复杂地层的高端金刚石石油片的国产率还较低。2021年我国金刚石石油片市场占有率情况见下图:

国际著名的金刚石石油片生产企业包括美国合成、元素六公司、DI 公司等,国内企业在高端产品质量上难以与国外企业媲美,高端产品大部分由国外企业垄断,其价格为普通产品价格的 2-5 倍;而国内企业生产的普通产品己具有相当的竞争优势,同时逐步在高端产品市场与国际著名企业竞争。虽然在中硬地层石油地质钻头使用金刚石石油片的比例很高,且国产钻头采用国产金刚石石油片的比例达到 80%,但是用于硬地层或复杂地层的高端金刚石石油片的国产率还较低。2021年我国金刚石石油片市场占有率情况见下图:

资料来源:观研天下数据中心整理

3、主要品牌

国内著名的金刚石石油片生产企业包括四方达、深圳海明润、郑州新亚、黄河旋风等企业。

金刚石石油片行业主要品牌

企业

品牌简介

河南四方达超硬材料股份有限公司

河南四方达超硬材料股份有限公司(原河南四方超硬材料有限公司)始创于 1997,是专业生产聚晶金刚石(简称PCD)PCBN刀片、PCD刀片、金刚石复合片、潜孔钻头及其相关制品的高新技术企业。

公司“SFD牌超硬材料”获得省商务厅、省发改委等七部门联合评定的“河南省国际知名品牌”;“四方达牌石油/矿山钻头用聚晶金刚石复合片”被授予“河南省名牌”,公司已通过ISO9001质量管理体系认证,引入卓越绩效质量管理体系并获得郑州市市长质量奖。公司产品的各项性能和技术指标领先于国内同类产品,部分产品达到国际先进水平。公司产品远销欧洲、美洲、东南亚等四十多个国家和地区,在下游客户享有较高的品质声誉。

河南黄河旋风股份有限公司

超硬材料应用的终端产品主要包括金刚石研磨工具、金刚石修整工具、金刚石钻进工具、金刚石锯切工具、金刚石超硬材料刀具等类别。公司生产的超硬材料主要产品为各类规格的金刚石(如工业级金刚石、宝石级金刚石)、金属粉末、超硬复合材料(复合片)、超硬刀具、金刚石线锯等。黄河旋风聚晶金刚石复合片(PDC),是由金刚石和硬质合金在超高压、高温下一次烧结而成,集金刚石与硬质合金的优点于一体,既有极高的耐磨性、又具有极高的抗冲击强度。

作为河南省最重要的超硬材料企业之一,黄河旋风生产的超硬材料单晶是超硬材料产业链的基础性产品,该产品支撑了整个超硬材料行业下游产业的发展,公司产品中人造金刚石年产量也超过世界其余各国的总和,是目前世界上最大的超硬材料生产基地,也是国内规模领先、品种最齐全的超硬材料供应商。

深圳市海明润超硬材料股份有限公司

深圳市海明润超硬材料股份有限公司成立于2002,是一家专门从事石油天然气用金刚石(PDC)复合片,矿用金刚石(PDC)钻头,聚晶金刚石,切割刀具用金刚石复合片,公路铣刨用金刚石复片等产品的生产。

海明润已实现了对国民油井的批量化供货,并在进行哈里伯顿的供应商认证。海明润以其卓越的产品性能,高端的产品品质,优良的性价比以及优质的服务在海内外树立了良好的企业形象,产品不仅畅销国内市场,还远销到美国,加拿大,俄罗斯,欧洲等多个国家和地区。

郑州新亚复合超硬材料有限公司

郑州新亚复合超硬材料有限公司是我国的高端复合超硬材料制造商。创新发展二十余年,在石油/天然气钻探用金刚石复合片、拉丝模用金刚石聚晶及切削刀具用复合超硬材料等产品领域。

河南亚龙金刚石制品股份有限公司

河南亚龙金刚石制品股份有限公司成立于2001,是河南亚龙企业集团的骨干企业之一。公司主要从事金刚石复合片、立方氮化硼及金刚石刀具、金刚石微粉等超硬材料及其制品的研发、生产和销售。

公司生产的石油系列金刚石复合片引进美国技术,使用了更高级别的金刚石微粉和硬质合金基体,采用新型高效触媒及新工艺,聚晶金刚石层中的金刚石晶粒之间具有完整的C-C键结合的显微特征,使金刚石层具有高强度、高硬度及高耐磨性。采用多种齿型结构和特殊的后期处理工艺,有效的降低了金刚石复合片的残余应力,界面结合更牢固、均匀,具有较高的热稳定性和较强的抗冲击韧性等特点。

资料来源:观研天下数据中心整理(WWTQ

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