Бурение в нефтегазовом деле

Содержание

Введение

В условиях глобализации экономики проблема эффективного развития нефтегазового комплекса Российской Федерации весьма актуальна. Использование инноваций в деятельности газо- и нефтеперерабатывающих предприятий в современной экономике играет важную роль, они являются основой конкурентоспособности предприятий, повышают эффективность их деятельности, способствуют улучшению качества продукции и услуг. Проблема современных предприятий в нефтегазовой отрасли является то, что все запасы, которые были открыты и обустроены в советское время, постепенно истощаются. Поэтому для всей нефтяной отрасли наступают времена, когда нужно осваивать новые месторождения запасов нефти и газа и новые регионы их обнаружения. Важно отметить высокую степень износа основных фондов нефтегазовых предприятий, наличие старых нефтеносных скважин, медленное освоение новых скважин, низкие затраты на технологические инновации оказывают отрицательное влияние на инновационный путь развития отрасли. Поэтому важное значение имеют инновационные технологии, которые активно используются в деятельности предприятий нефтегазовой отрасли.

В современных условиях экономики существуют проблемы управления инновационным развитием и использование инновационных технологий в деятельности нефтегазовых компаний, и именно поэтому тема выбранного исследования как никогда актуальна в настоящий момент.

Бурение в Нефтегазовом деле

1. Мировые экспертные оценки перспектив внедрения цифровых технологий и прогнозы ведущих игроков нефтегазовой отрасли России

Цифровизация является глобальной тенденцией, которой следуют все страны, нацеленные на развитие конкурентоспособной экономики и улучшение качества жизни населения.¹ В широком смысле процесс цифровизации стартовал в мире несколько раньше чем в России. Это, безусловно, связано с проблемами переходного периода экономики нашей страны в конце прошлого столетия. Тем не менее, цифровизацию в России и в мире можно разделить на несколько этапов. Первым этапом является широкое распространение компьютеров и их использование для автоматизации различных процессов, в том числе и документооборота. Также к данному этапу можно отнести и повсеместное развитие сетей передачи данных. К тренду второго этапа необходимо отнести широчайшее распространение различного рода мобильных приложений, облачных сервисов и центров обработки данных, что в целом можно охарактеризовать как развитие цифровой инфраструктуры и совершенствование средств коммуникации. Современный этап обусловлен внедрением в практическую деятельность наукоемких информационных технологий, включая технологии искусственного интеллекта, блокчейн, виртуальную реальность и др.²

По данным отчета «Цифровое распространение» (Digital Spillover) компании Huawei и аналитического агентства Oxford Economics, каждый доллар США, инвестированный в цифровые технологии за последние три десятилетия, в среднем прибавил 20 долларов США к ВВП. Это огромная прибыль по сравнению с нецифровыми инвестициями, которые приносили в среднем около 3-1 доллара США. До 2025 года объем цифровой экономики составит 23 триллиона долларов, а размер в доле мирового ВВП увеличится до 24,3%.³

Рисунок 1. Прогнозируемый рост мировой цифровой экономики

В 2017 году компания Ростелеком провела исследование «Мониторинг Глобальных Трендов Цифровизации» на основании которого был составлен общий рейтинг трендов (Рисунок 1). Данный рейтинг представляет собой интегральный показатель количества научных публикаций, патентов, объема инвестиций и количества упоминаний в СМИ. Он отображает важность и значимость направлений технологического развития компаний, отраслей и государств, а также позволяет сравнить разные тренды между собой⁴.

Рисунок 2. Общий рейтинг трендов цифровизации.

На текущий момент базовыми технологиями развития цифровизации являются Мобильная связь и Искусственный интеллект, занимая первое и второе места в рейтинге. При этом, на третьем месте уверенно располагается электронная коммерция, что является следствием высокой инвестиционной активности и большого количества сделок в этом сегменте.

Рисунок 3. Динамика финансового обеспечения реализации федеральных проектов в рамках национальной программы в период с 2018 по 2024 годы.

Тренды развития цифровизации в России описаны в национальной программе «Цифровая экономика Российской Федерации». В рамках программы предусмотрено финансирование из федерального бюджета и внебюджетных источников, а также с учетом альтернативных источников финансирования в периоды с 2019 до 2024 годов, общей суммой 1834696 миллионов рублей.

Как видно из графика, наибольшее количество выделяемых денежных средств будет направлено в федеральный проект «Информационная инфраструктура», включающий в себя развитие широкополосного доступа в Интернет и мобильную связь. Таким образом, можно сказать, что тренды цифровизации в России соответствуют общемировым.

Нефтегазовый сектор также продолжит получать выгоды от внедрения цифровых технологий. Достаточно большое количество оценок, проведенных за последние несколько лет, указывают на значительный потенциал для отрасли. В докладе Международного Энергетического Агентства (МЭА) отмечается, что широкое использование цифровых технологий может снизить производственные затраты на 10–20%, в том числе благодаря усовершенствованной обработке сейсмических данных, использованию датчиков и усовершенствованному моделированию пласта. Технически извлекаемые мировые запасы нефти и газа могут быть увеличены примерно на 5%, при этом наибольший прирост ожидается в сланцевом газе.⁵

Рисунок 4. Потенциальное влияние цифровизации на технически извлекаемые запасы нефти и газа в мире

Wood Mackenzie в докладе 2018 года оценила ежегодный потенциал сокращения издержек нефтегазовой отрасли от внедрения цифровых технологий не менее чем в 73 млрд долл. в течение ближайших 5 лет. Из этой суммы 7 млрд долл. приходится на этап разведки за счет расширенных возможностей анализа геологической информации и более эффективного разведочного бурения, 37 млрд долл. — на этап эксплуатационного бурения благодаря автоматизации производственных процессов, их оценке и корректировке в режиме реального времени, еще 29 млрд долл. — на этап добычи, в рамках которого результат приносят системы предиктивного техобслуживания, цифровизации рабочих мест, роботизации, 3D-печати и анализа данных о производстве. Максимальная оценка потенциала ежегодной экономии достигает 150 млрд долл.⁶

Разработка Всемирного экономического форума (ВЭФ) при участии Accenture оценивает потенциальные выгоды от цифровизации нефтегазового сектора в 1,8–2,4 трлн долларов США накопленным итогом за 2016–2025 годы, обращая внимание на их распределение между отраслью и остальным обществом (Таблица 1).⁷

Таблица 1 Ожидаемые основные эффекты от внедрения цифровых технологий в нефтегазовом секторе за 2016-2025 годы, млрд долл., накопленным итогом

По мере развития технологий, цифровых продуктов и производственных решений объемы предложения нефти будут неизбежно меняться в сторону увеличения за счет повышения количества извлекаемых углеводородов. Отсюда возникает еще одно последствие цифровизации – рост операционной эффективности будет удешевлять стоимость новой добычи. Больше всего затраты на разработку снизятся на тех объектах, где сейчас активно внедряются новые дорогостоящие технологии (глубоководный шельф, плотные породы).

Эксперты рассматривают два варианта развития событий по ценам на нефть: цены на нефть с учетом сохранения текущих темпов технологического развития нефтегазовой отрасли и цены на нефть с учетом проведения цифровизации (Таблица 2)

Таблица 2 Сценарии цен на нефть, долл./баррель

Первый вариант подразумевает сохранение существующих цен и предполагает следующее: в результате увеличения эффективности потребления замедлится рост спроса на нефть. Затраты на разработку будут постепенно снижаться, а коэффициент извлечения нетрадиционных ресурсов, наоборот, повышаться. В результате влияния этих двух факторов цены на нефть в реальном выражении будут оставаться стабильными.

Второй вариант, предполагающий понижение цен, представляет, что в процессе цифровизации происходит существенное увеличение предложения дешевых традиционных и нетрадиционных ресурсов, что приводит к снижению цен.

В России цифровая трансформация нефтегазовой отрасли находится на начальной стадии. В рамках исследования «Цифровая добыча нефти: тюнинг для отрасли» независимый национальный отраслевой консультант по вопросам развития ТЭК России, компанияVYGONConsulting, считает, что на сегодня уже сформированы ключевые тренды, позволяющие оценить потенциал и экономические эффекты добычи углеводородов. На основе данных трендов можно сформировать несколько различных сценариев добычи нефти:

Минимальный сценарий – ситуация при которой цифровизация затрагивает минимальное количество крупных проектов, при этом половина неразрабатываемых месторождений России останутся нерентабельными.

«Statusquo» - цифровизация сохраняется на текущем уровне развития.

Максимальный потенциал – отсутствие любых инфраструктурных и финансовых ограничений для цифровой трансформации .

«Цифровая трансформация» - достижение максимального результата с учетом инфраструктурных и финансовых ограничений.

По оценкам экспертов при максимальной цифровой трансформации прирост в добыче, по сравнению с минимальным сценарием, может составить 284 млн. тонн нефти, что в итоге к 2035 году составить порядка 720 млн. тонн (Рисунок 5).⁸ Это в первую очередь связано с разработкой трудно извлекаемых запасов (ТрИЗ) и повышением нефтеотдачи или коэффициента извлечения нефти (КИН), который показывает отношение величины извлекаемых запасов к величине геологических запасов. Однако не стоит забывать о наличии таких факторов, как наличие необходимой инфраструктуры в регионе и финансовых ресурсов компании.

Рисунок 5. Сценарии добычи нефти в 2035 г. млн. т.

Полученная от цифровизации денежная выгода важна не только для отраслевых корпораций, но и для государства. В действующей на сегодняшний день налоговой системе основной доход государства от добычи нефти формируется из выплат налога на добычу полезных ископаемых (НДПИ). Цифровая трансформация неизбежно принесет вместе с собой падение нефтяных котировок и в этом случае по оценкам экспертов объем налоговых поступлений в бюджет РФ сократится на 18 %, что составит 9,4 трлн. рублей в реальном выражении в период до 2035 года. По данным VYGONConsulting при условии выполнения сценария «Цифровая трансформация» произойдет компенсация 35% потерь реальных доходов государства за счет прироста объёмов добычи. Более того, итоговый положительный эффект от цифровизации для государства и нефтегазовой отрасли составит 6.5 трлн. рублей. Однако для реализации «цифрового» сценария инвестиции до 2035 года должны составить 24 трлн. рублей, что также окажет положительное влияние, в том числе и на смежные отрасли.

Рассмотрим некоторые тенденции в реализации цифровых проектов российскими нефтегазовыми компаниями.

Одним из самых интересных проектов эксперты считают создание Центра управления добычей на площадке одной из крупнейших дочек «Газпром нефти» компании «Газпромнефть-Хантос» (ведет добычу на месторождениях ХМАО и Тюменской области, работает на южной лицензионной территории первого из крупнейших месторождений в России — Приобского, ежегодно добывает более 15 млн тонн нефтяного эквивалента). Ключевой системой центра стал цифровой двойник месторождения — набор гибридных цифровых моделей, охватывающий всю цепочку от погружных насосов на скважинах до пункта коммерческой сдачи нефти. Особенность этих моделей заключается в функции самообучения: они способны самостоятельно калиброваться на основе динамично меняющейся информации, поступающей от средств автоматизации. Цифровой двойник позволяет осуществлять автоматизированный подбор оптимальных режимов работы элементов всего комплекса, заранее идентифицировать нештатные ситуации, вести превентивную оценку работы системы в случае изменения ее конфигурации (например, добавление в систему нового куста скважин или выключение одного из дожимных насосов). Экономический эффект от цифровизации производства в компании в течение трех лет может превысить 2 млрд рублей, а потенциал дополнительной добычи составит 1,5%.

Компания Газпром представив в 2016 году «Паспорт инновационного развития ПАО «Газпром» до 2025 года» определила ключевые показатели эффективности программы (KPI) исходя из целей инновационного развития компании (Таблица 3), а также их плановые значения на весь срок программы.

Таблица 3 Перечень ключевых показателей эффективности ПАО «Газпром»

Вложение средств и определенные программой технологические приоритеты развития компании в итоге обеспечит ПАО «Газпром» положительный экономический эффект.

В последние годы, для большинства нефтегазовых компаний, как российских, так и зарубежных, стали доступны различные технологии, запускающие и ускоряющие цифровую трансформацию на всех этапах функционирования: аналитика больших данных и машинное обучение, искусственный интеллект, роботизация, дополненная реальность и интернет вещей. Существующие экспертные оценки позволяют корпорациям рассматривать цифровизацию как реальную возможность повышения производительности и развития бизнеса. Предпосылками же для ускорения темпов развития и проникновения цифровых технологий в России станут снижение стоимости технологий и вычислительных мощностей, а также рост доступности высокоскоростной передачи данных. Программы развития трех ведущих участников нефтегазовой отрасли России позволят говорить, что компании готовы включиться в процесс цифровой трансформации и инвестировать в цифровые решения.

2. Меры повышения эффективности деятельности корпораций нефтегазового сектора

Объем разведанных запасов нефти в России на февраль 2019 года составил 29 млрд. тонн. При этом, по заявлению министра энергетики РФ А. Новака, при существующей фискальной системе коммерчески извлекаемыми, т.е. экономически целесообразными к добыче являются примерно половина (15 млрд. тонн). При этом количество, добываемое традиционными способами, неизбежно снижается, и их место занимают тудноизвелекаемые запасы (ТрИЗ) и мелкие месторождения. Если не осваивать месторождения с ТрИЗ, то к 2035 объем добычи может сократиться в 2-4 раза от текущих 554 млн. тонн и составит всего 146 млн. тонн. С учетом данной ситуации, для поддержания объемов добычи на определенном уровне, необходимо организовать дополнительные поддерживающие меры со стороны государства, а именно предоставить дополнительные налоговые льготы для разведанных месторождений с ТрИЗ для введения их в число рентабельных. Данные меры уже были применены в 2017 году по запросу ПАО «Роснефть» в виде льготного налогообложения для Самотлорского месторождения, расположенного Западной Сибири. Компании удалось получить налоговые послабления НДПИ на 35 млрд. рублей в год, в течение 10 лет. Благодаря этому Роснефть сможет увеличить инвестиции в бурение и нарастить добычу, что в свою очередь позитивно скажется на величине налоговых поступлении в бюджет страны. Аналогично субсидировать необходимо и другие разведанные месторождения, добыча на которых не велась или прекращена по причине отсутствия экономической выгоды. При этом очевидно, что в случае отсутствия добычи, нет и доходов в федеральный бюджет. Современные цифровые технологии в свою очередь помогут максимально сократить стоимость добычи и, как следствие, объем требуемых льгот.

Максимальный эффект от внедрения передовых, цифровых технологий может быть достигнут только при условии комплексного подхода для добычи, транспортировки и переработки ЖУВ, а не внедрения отдельного, пусть и инновационного оборудования. Необходимо предоставить полный спектр решений по энергоснабжению и автоматизации объектов нефтегазовой отрасли, в том числе и наиболее современное программное обеспечение. При этом программное обеспечение не должно быть привязано к одному или нескольким производителям оборудования. Необходимо полномасштабное внедрение экосистемы, позволяющей в дальнейшем расширять список взаимодействующих между собой устройств по мере обновления парка используемой техники и внедрения новых, современных технологий, позволяющих получить дополнительное снижение всех видов затрат.

В качестве следующей меры по повышению эффективности деятельности нефтедобывающих компаний может выступать более активное внедрение концепций «Умное месторождение», которые являются целым комплексом инновационных технологий, позволяющим не только автоматизировать добычу, но и управлять ей в режиме реального времени. Благодаря беспроводным датчикам данная концепция позволяет получить удаленный доступ к оборудованию, проводить диагностические мероприятия, а также вносить необходимые изменения в конфигурацию. В итоге данная мера поможет сократить дорогостоящие простои оборудования, сократить затраты на персонал, повысить производительность и жизненный цикл скважин нефтедобычи.

Рассматривая вопрос повышения экономической эффективности предприятий нефтегазовой отрасли в сфере нефтепереработки, нельзя не обратить внимание на увеличение степени износа основных фондов. Достаточно низкое качество светлых нефтепродуктов, таких как бензин, авиакеросин, дизельное топливо, является следствием использования сильно изношенного оборудования, а глубина переработки нефти на НПЗ России составляет около 71 % (на некоторых менее 65%). Для достижения уровня зарубежных НПЗ (85-95%) необходима глубокая реконструкция и модернизация нефтеперерабатывающих мощностей, а также внедрение на производстве наиболее передовых технологий, что в дальнейшем способствует переходу от экспорта нефти к экспорту готовых нефтепродуктов и повысит маржинальность отрасли.

Представляется целесообразным перенимать опыт передовых зарубежных компаний и продолжать привлекать специалистов для разработкиIT-решений на территорию России. Примером в данном случае может служить проект, реализованный в ОЭЗ «Иннополис» (республика Татарстан). В ноябре 2017 года резидентом Иннополиса стала компания Schneider Electric, которая инвестировала в создание инновационногоR&D центра более 400 тысяч долларов США. В результате для нужд нефтегазового сектора работает новый НИОКР центр, который специализируется на направлении адаптации и разработки специализированного программного обеспечения и информационно-управляющих систем. Отметим, что такие сервисные компании, как Schneider Electric, способны объединить и представить в виде законченного комплексного решения разработки небольших, разрозненных компаний, которые создают цифровые технологии для нефтегазовой отрасли, но, к сожалению, не имеют возможности и ресурсов напрямую работать с крупными нефтегазовыми корпорациями. Благодаря разработкам подобных центров повысится операционная эффективность и безопасность производств, при этом одним из ключевых моментов будет использование именно локальных решений, разработанных на территории России и учитывающих российскую специфику условий эксплуатации.

Вместе с тем, развитие российских сервисных компаний необходимо и с точки зрения защиты отрасли от санкционного влияния. Уровень импортозависимости российской нефтегазовой отрасли по программному обеспечению составляет не менее 85%, в зависимости от сегмента. К сожалению, компании предпочитают работать с изученными и привычными разработчиками и поставщиками ПО, несмотря на наличие отечественных разработок для отрасли. Для изменения ситуации требуется государственная поддержка в сфере создания и развития компаний, специализирующихся на разработке цифровых технологий, в том числе налоговые преференции, субсидии, создание бизнес – инкубаторов. При этом важно, чтобы продукты различных компаний могли использоваться в сочетании друг с другом. Для этого необходимо использовать единые стандарты, как методологические, так и технические. Также целесообразно стимулирование использования отечественных разработок нефтегазовыми компаниями.

По мере использования цифровых технологий значительно ускоряется динамика конкуренции, серьезные изменения претерпевают методы формирования преимуществ в процессе конкурентной борьбы, а также меняется ее характер. Детальное изучение рынка и проработка наиболее перспективных и недооцененных конкурентами направлений все также являются базовыми принципами получения преимуществ. Однако, в условиях санкционного давления вместо соперничества по всем направлениям деятельности, российским корпорациям необходимо взаимовыгодное сотрудничество, что в итоге приведет как к более эффективному функционированию корпораций, так и к развитию цифровых технологий. Главной особенностью данного подхода является то, что корпорации, ориентируясь на долгосрочную перспективу, стараются достичь оптимального компромисса интересов. Именно это поможет максимально эффективно внедрять и применять существующие и разрабатываемые технологии на всех этапах работы нефтегазовых корпораций, начиная от разведки и добычи и заканчивая сбытом готовой продукции. Учитывая повышение уровня сложности добываемых ресурсов, целесообразно предоставление разработчиком новых технологий (для разведки, добычи или переработки) доступа к таким технологиям на взаимовыгодных условиях.

Заключение

Внедрение цифровых технологий и инноваций в нефтегазовой отрасли должно проводиться квалифицированным персоналом. Вместе с тем не только в России, но и в мире наблюдается дефицит таких специалистов. Согласно национальному проекту «Цифровая экономика Российской Федерации» к 2024 году 120 тысяч человек будут приняты на программы высшего образования в сфере информационных технологий. Однако, для сокращения дефицита квалифицированных кадров в нефтегазовой отрасли, корпорациям следует усилить взаимодействие с государственными и специализированными ВУЗами, а также центрами повышения квалификации. Именно благодаря такому взаимодействию, а также организации возможности получения дополнительных знаний и навыков для существующих сотрудников на местах, корпорации смогут запустить механизм создания высокопроизводительных рабочих мест. В связи с постоянным и бурным развитием информационных технологий данное взаимодействие должно быть постоянным и долгосрочным. Повышение уровня цифровизации персонала необходимо производить непрерывно, тем самым, повышая цифровую грамотность сотрудников, сокращать издержки от ошибок работников на всех уровнях функционирования нефтегазовых корпораций.

Говоря о проблеме повышения эффективности НИОКР необходимо выделить следующие положения:

- все более важное значение сегодня приобретают технологии, направленные на снижение стоимости добычи нетрадиционной нефти.

- в связи с отсутствием гарантий быстрой окупаемости разрабатываемых технологий, интерес частных инвесторов часто остается только интересом.

- в современной России участие государственных институтов в развитие НИОКР, особенно в нефтегазовой отрасли, по-прежнему является определяющим. Именно государство способно сформировать цели и объединить в едином пространстве науку и бизнес.

При этом, по мнению автора, принципиальным является адресность государственного финансирования и проектный подход. То есть вложения должны быть не «размазаны» по направлениям, а привязаны к конкретному проекту. Например, создание технологического решения для добычи высоковязкой нефти или разработки арктического шельфа.

Также важно тесное взаимодействие различных участников рынка (добывающих и сервисных компаний) на всех этапах: разработки решения, его тестирования и внедрения. Организационно такое взаимодействие возможно на базе «технологических полигонов», представляющих собой площадки, на которых возможны совместная разработка решения, тестирование в различных условиях (различных месторождениях). В результате возможно тиражирование успешной технологии на различные месторождения. Значительным преимуществом данного подхода является существенная экономия за счет исключения идентичных исследовательских проектов.

Применение описанных мер нацелено на сокращение существующего отставания по уровню цифровизации от мировых лидеров нефтегазовой индустрии позволяя корпорациям ускорить процесс более глубокой цифровой трансформации. Благодаря подобным процедурам значительно вырастет эффективность деятельности, откроются дополнительные возможности для автоматизации процессов функционирования компаний. Также, данные меры помогут нефтегазовой отрасли преодолеть целый комплект системных проблем: недостаточное финансирование НИОКР, дефицит квалифицированных кадров, постоянное снижение эффективности и количества разрабатываемых традиционным способом месторождений, высокая импортозависимость от технологий, необходимых для цифровой трансформации отрасли.

Список литературы

Батырбаева А. К. Глобальные тренды цифровизации и международный опыт // Молодой ученый. — 2019. — №15. — С. 16-17. — URL https://moluch.ru/archive/253/58065/[Дата обращения 01.05.2020]

Официальный сайт научной электронной библиотеки КиберЛенинка [Электронный ресурс] – URL: https://cyberleninka.ru/article/v/tsifrovaya-ekonomika-novyy-etap-informatizatsii-obschestva [Дата обращения 01.05.2020]

Официальный сайт компании Huawei [Электронный ресурс] – URL: https://www.huawei.com/minisite/gci/en/digital-spillover/files/gci_digital_spillover.pdf [Дата обращения 01.05.2020]

Официальный Компании ПАО «Ростелеком»[Электронный ресурс] – URL: https://www.company.rt.ru/projects/digital_trends/2018.pdf[Дата обращения 01.05.2020]

Официальный сайт Международного энергетического агентства (МЭА) [Электронный ресурс] – URL: https://www.iea.org/digital/ [Дата обращения 01.05.2020]

Официальный сайт компании Wood Mackenzie [Электронный ресурс] – URL: https://www.woodmac.com/news/editorial/the-digital-imperative-why-upstream-oil-and-gas-is-embracing-advanced-analytics/ [Дата обращения 01.05.2020]

Официальный сайт Всемирного Экономического Форума (ВЭФ)[Электронный ресурс] – URL: http://reports.weforum.org/digital-transformation/wp-content/blogs.dir/94/mp/files/pages/files/170410-dti-oil-and-gas-industry-slideshare-april-10-2017.pdf [Дата обращения 01.05.2020]

Официальный сайт компании VYGON Consulting [Электронный ресурс] – URL: https://vygon.consulting/upload/iblock/d11/vygon_consulting_digital_upstream.pdf [Дата обращения 01.05.2020]