Инновационные технологии в зарубежной нефтегазовой отрасли - Нефтесервис - Статьи журнала
33 мин
194
0

Инновационные технологии в зарубежной нефтегазовой отрасли

Инновационные технологии в зарубежной нефтегазовой отрасли

Рассматривается роль технологических инноваций в разведке и добыче нефти и газа в период энергетического перехода. Определяются основные тенденции в развитии нефтегазовых инноваций на современном этапе, объемы финансирования и основные участники. Описаны типы инноваций и показана роль «разрушающих» инноваций. Обозначен потенциал снижения удельных операционных затрат за счет новых технологий. Приведены примеры эффективного применения цифровых технологий в ведущих российских нефтегазовых компаниях.

Энергопереход и тенденции инвестирования в технологические инновации 

Мировое сообщество стремится перейти к зеленым энергетическим технологиям, в результате в последнее время в энергетической сфере произошли значительные изменения. Низкоуглеродные альтернативы, такие как ветер и солнечная энергия, достигли ценовых уровней, при которых они экономически конкурентноспособны на рынке, и финансовые институты по всему миру начали массово принимать решения прекратить кредитование проектов и компаний, связанных с промышленностью ископаемого топлива. 

В 2020 году изменилась тенденция в расходах на инновации в энергетике между правительствами и корпорациями. Стала заметной тенденция к увеличению государственных расходов на НИОКР в области низкоуглеродной энергетики, в то время как эти расходы в энергетике частного сектора снизились, поскольку пандемия привела к сокращению корпоративных бюджетов. Неопределенность рынка и снижение выручки от продаж сократили средства, доступные предпринимателям, стремящимся расширить масштабы новых технологий.

В начале 2021 года отмечены положительные сигналы для инвестиций в инновации в низкоуглеродную энергетику как из государственных, так и из частных источников. Китай, Япония и США предложили увеличенный уровень финансирования на проекты, связанные с достижением нулевых выбросов. Китай отводит центральную роль энергетическим инновациям: бюджет крупных национальных проектов в области науки и технологий Китая превысит текущий уровень около $3 млрд в год и включит большее количество энергетических проектов.

Японский фонд зеленых инноваций в период с 2021 по 2031 годы выделит около $19 млрд на демонстрацию низкоуглеродных энергетических технологий, дополненных налоговыми льготами в размере $15 млрд за участие частных лиц в таких проектах. В США план создания рабочих мест предлагает $35 млрд для развития энергетических технологий в течение восьми лет, включая новую инициативу (ARPA-C) для разработки инновационных подходов к сокращению выбросов парниковых газов в атмосфере, и $15 млрд на демонстрационные проекты для приоритетных климатических исследований и разработок. В целом, по оценкам МЭА, более $50 млрд государственных средств могут быть доступны для крупномасштабных низкоуглеродных энергетических технологий до 2030 г., включая CCUS и другие технологии для снижения выбросов в промышленные отрасли. Помимо Китая, Японии и США, это включает инновационный фонд ЕС в размере $10 млрд, под который уже объявлены заявки на крупные проекты, а также заявления о финансировании проектов CCUS в Норвегии и Великобритании.

Еще один источник оптимизма в отношении инноваций, необходимых для обеспечения перехода к экологически чистой энергии – это наблюдаемая в 2020 г. устойчивость венчурного капитала на ранних стадиях финансирования низкоуглеродных энергетических технологий. Вопреки опасениям в начале пандемии, стартапы, стремящиеся выпустить свои первые продукты на рынок, продолжали привлекать финансирование почти такими же темпами, как и в 2019 году, и это продолжится в начале 2021 года. Инвесторы, похоже, по-прежнему уверены, что новые энергетические технологии будут продолжать играть «разрушительную» и прибыльную роль в энергетике в течение следующего десятилетия.

Венчурные инвестиции оставались устойчивыми в 2019 году, с большей диверсификацией секторов и стран для запуска энергетических технологий. Наибольший рост наблюдался в области хранения энергии и разработок в области водорода. Глобальные венчурные инвестиции на ранних стадиях в энергетические технологические компании за период 2010–2019 гг. показаны на рис. 1 [1].

1.jpg

 Общий объем инвестиций в акционерный капитал стартапов в области энергетических технологий, включая капитал роста, по всем типам инвесторов в 2019 году составил $16,5 млрд [1]. Из них венчурный капитал ранних стадий (ВК), который поддерживает инновационные фирмы на самых высоких стадиях риска, оценивается в $4 млрд. Эти суммы ниже, чем те, которые тратятся на энергетические НИОКР правительствами и компаниями, но этот частный рисковый капитал играет важную роль, способствуя созданию рынка и расширению масштабов наиболее готовых к рынку технологий.

На долю традиционных субъектов энергетики (ископаемое топливо, коммунальные услуги, энергетическое оборудование и услуги) приходится все меньшая доля инвестиций: около 23 % в 2016–19 годах по сравнению с 49 % в 2012–2015 годах. На долю нефтегазовых компаний приходилось примерно 50 % инвестиций традиционных энергетических компаний, при этом эти расходы были на $290 млн меньше, чем в 2017 и 2018 годах. Сделки касались стартапов в области биоэнергетики (напр., Shell инвестирует в Punjab Renewable Energy Systems), CCUS (Chevron в Carbon Engineering), Energy storage (Eni в Form Energy), hydrogen (Total в Sunfire) и Solar (Equinor в Yellow Door Energy и Oxford PV) [1].

Корпоративные инвестиции в энергетические технологические стартапы, включая корпоративный венчурный капитал, достигли нового максимума в 2019 году – около $5 млрд. Компании используют корпоративный венчурный капитал как часть гибкой и открытой инновационной стратегии в области энергетики. Из почти $5,9 млрд венчурного капитала и других инвестиций в низкоуглеродные транспортные стартапы в 2019 году в общей сложности $3 млрд были получены от корпоративных инвесторов, в том числе $1 млрд – от транспортного сектора и $1,8 млрд долларов – от сектора ИКТ. 

Ландшафт венчурного капитала в стране определяется как инвесторами, так и стартапами. Например, четыре пятых инвестиций в американские стартапы поступают от американских инвесторов. Эта доля несколько снизилась в последние годы, но не так резко, как доля инвестиций, полученных европейскими стартапами от европейских инвесторов. Эта доля сейчас приближается к 70 %, как и в Китае, где она снизилась с более чем 90 % с середины прошлого десятилетия.

Несмотря на изменение пропорций в традиционной и возобновляемой энергетике, общее потребление энергии в мире продолжает неуклонно расти. Результатом этого роста является то, что, хотя доля мировой энергии, поступающей из возобновляемых источников увеличилась, абсолютный объем энергии, поставляемой на мировой рынок в виде нефти и газа, также вырос. И в отношении проблем изменения климата это наиболее важный момент.

В настоящее время примерно 42 % глобальных выбросов парниковых газов приходится на нефть и газ. Из них 33 % приходится на сжигание этих видов топлива после того, как нефтегазовые компании продали их другим сегментам рынка, а остальные 9 % – на саму нефтегазовую промышленность. Другими словами, 9 % – это та доля, которую нефтегазовая отрасль может контролировать напрямую. Почти половина из 9 %, созданных нефтегазовым сектором, является результатом неконтролируемых выбросов метана и вентиляционной деятельности. Эти выбросы метана занимают значительное место в общей картине, поскольку метан является чрезвычайно мощным парниковым газом, обладающим в 28–80 раз большим эффектом, чем CO2.

Первоочередной задачей общества является переход к новой энергетической парадигме, основанной на технологиях, которые не способствуют изменению климата. Необходимо активно сокращать выбросы от унаследованных активов, которые, вероятно, будут продолжать играть значительную роль в мировом энергетическом балансе в краткосрочной и среднесрочной перспективе. Чтобы помочь нефтегазовой промышленности добиться прогресса в декарбонизации, рассматривают потенциал следующих четырех цифровых технологий:

·         Движение в сторону «интеллектуализации» компаний.

·         Развитие граничных вычислений.

·         Появление глобальных стандартов данных для измерения выбросов парниковых газов.

·         Повышение эффективности цифровой инфраструктуры.

Этот список требует некоторых пояснений. Во-первых, хотя концепция интеллектуальных месторождений существует уже несколько десятилетий, этот путь еще далеко не завершен. Обеспечение в реальном масштабе времени общесистемной ситуационной осведомленности было целью отрасли в течение многих лет, но все же основное внимание к интеллектуальной революции в отрасли было направлено на увеличение производства или обеспеченности запасами. Вопросы здоровья, безопасности и окружающей среды считались приоритетами нефтегазового сектора, но они не всегда были на переднем крае мотивации к разумной (с позиций долгосрочной перспективы) деятельности. Теперь, когда смягчение последствий выбросов парниковых газов является критически важной частью энергетической отрасли, эта философия проектирования, которая принесла впечатляющие результаты, когда в центре внимания были в основном вопросы производства большего количества нефти и газа, переориентируется на сокращение выбросов парниковых газов в этом секторе. В этом нефти и газу поможет непрерывный прогресс Интернета вещей, поскольку мост между цифровым и физическим доменами становится все лучше, тем самым улучшая способность менеджмента обмениваться данными о состоянии активов в реальном времени практически с кем угодно в мире.

Во-вторых, передовые методы вычислений также демонстрируют возможности сокращения выбросов парниковых газов. Пограничные вычисления происходят в источнике данных или рядом с ним, а не полагаются на облачные центры обработки данных для выполнения всей работы. Наиболее примечательное преимущество этого подхода заключается в том, что существует меньшая системная задержка, потому что данные просто должны пройти более короткое расстояние, то есть меньше времени между тем, когда происходит событие, и когда можно ответить на него. Это было бы очень полезно, например в случае утечки газа, поскольку оперативные группы могли бы быть осведомлены об утечке почти немедленно и могли бы сразу же отреагировать вместо того, чтобы ждать выполнения вычислений в удаленной вычислительной среде, прежде чем система сообщит им об инциденте.

В-третьих, появился глобальный стандарт данных, известный как Open Footprint Forum, который позволит отрасли совместно работать над нулевым уровнем выбросов. Отсутствие общего протокола для хранения, определения и доступа к данным о выбросах до недавнего времени мешало отрасли иметь согласованный, объединенный взгляд на то, как, где и когда происходят выбросы. Форум Open Footprint был создан широкой коалицией компаний-членов для создания общей архитектуры данных о выбросах, с тем чтобы такие измерения могли проводиться по всей цепочке стоимости, создавая тем самым чрезвычайно прозрачную среду, в которой заинтересованные стороны могут совместно работать над сокращением выбросов парниковых газов.

В-четвертых, нефтегазовый сектор с годами стал гораздо более интенсивным в вычислительном отношении. Доля мировой электроэнергии, которая потребляется инфраструктурой данных и серверными фермами, по прогнозам, вырастет более чем на 20 % к 2030 году, и в силу своей растущей зависимости от цифровых технологий нефтегазовая отрасль является частью этой растущей тенденции. Из этого следует, что эффективность цифровых ресурсов и вычислительных услуг, которые закупает промышленность, является важным фактором, поскольку сектор пытается уменьшить свой общий экологический след. Нефтегазовый сектор может улучшить общие экологические показатели, выбрав более эффективные вычислительные технологии и поставщиков, которые также стремятся сократить свой углеродный след.

Благодаря этим четырем технологическим изменениям – в частности, продолжению пути отрасли к «интеллектуализации», передовым вычислениям, глобальным стандартам данных для измерения выбросов и повышению эффективности цифровой инфраструктуры – нефтегазовая промышленность сможет сократить свои выбросы парниковых газов в краткосрочной и среднесрочной перспективе.

В 2020 году нефтегазовая отрасль пережила беспрецедентный двойной шок. Падение спроса, вызванное глобальной пандемией COVID-19, в сочетании с избыточным предложением, вызванным конкуренцией за долю на рынке продукции между основными поставщиками в мире. Энергетический мир меняется очень непредсказуемо и быстро; поэтому потребуются новые способы разработки и внедрения новых технологических продуктов и услуг. Очевидно, компании и отрасль в целом должны быть готовы к тому, чтобы вовремя предоставлять технологии и гибко реагировать в ответ на быстрые изменения. Удовлетворение этим требованиям может оказаться сложной задачей.

О типах инноваций и их реализации в нефтегазовом секторе

Ниже кратко излагаются принципы теории инноваций и предложения, которые помогут отрасли разработать высокоэффективные технологические решения, которые потребуются ей для успешной деятельности с учетом ограничений финансовых и других ресурсов. Приводятся реальные примеры для описания стратегий разработки продуктов и услуг и корректировки бизнес-моделей и формулируются предложения, которые могут быть применимы в секторе разведки и добычи.

Инновации часто подкрепляются технологиями, но это не обязательно должны быть новые технологии. Оксфордский словарь определяет инновации как способность «вносить изменения во что-то устоявшееся, особенно путем внедрения новых методов, идей или продуктов». Фактически, инновации – это процесс, описываемый цепочкой добавленной стоимости (идея – создание стоимости – реализация стоимости) и основанный на анализе проектов разработки новых продуктов [2]. 

Как и в любой цепочке создания стоимости, фазы не являются независимыми друг от друга. Вознаграждение поступают только на этапе «захвата», и для того чтобы инновации были успешными, должно быть ясно, как создается и фиксируется ценность. Это означает, что инновации следует рассматривать как стратегию, а не как надстройку. Ответственность за эту стратегию должна брать на себя вся компания, а не делегировать группе НИОКР. Другими словами, прежде чем начинать проект компания должна четко понимать, как она будет зарабатывать деньги. Недавний опрос 350 руководителей нефтегазовой отрасли в 25 странах, проведенный IBM Institute for Business Value и Oxford Economics, показывает, что «лишь немногим более 40 % респондентов заявляют, что они реализуют инновационную стратегию, которая может повысить эффективность при создании стоимости». Существуют разные типы или направления инноваций. В работе [3] представлена «карта инновационного ландшафта», которая идентифицирует эти различные типы. Они характеризуются в зависимости от того, требуют ли они новых технических навыков или бизнес-моделей.

В нижнем левом углу матрицы Pisano находится кластер «поддержка инноваций» (вносятся небольшие постепенные изменения). Здесь локализовано много крупных действующих компаний с фактически внедренными системами разработки новых продуктов [4]. Верхний левый и нижний правый квадранты – наиболее вероятные кандидаты, в которых организация может получать прибыль при ограниченных ресурсах.

Верхний левый угол представляет «разрушающие» («disruptive») технологии на нефтяном месторождении [5]. Несмотря на свое название, разрушающие инновации не обязательно требуют больших инвестиций в новые технологии. Фактически, согласно определению К. Кристенсена[6], разрушающие инновации влекут за собой предоставление продуктов и услуг с более низкими характеристиками производительности, чем у существующей технологии, но обходятся дешевле и более просты в исполнении или в использовании.

Разрушительные технологии, как правило, еще не доработаны, имеют проблемы с производительностью, не широко известны и могут не иметь доказанного практического или коммерческого применения. Разрушительные технологии могут существенно изменить наш образ жизни, работу, бизнес и даже мировую экономику.

В 2013 году Глобальный институт McKinsey опубликовал список из 12 наиболее потенциально экономически разрушительных технологий, которые изменили наш мир:

1. Мобильный Интернет.

2. Автоматизация умственной работы.

3. Интернет вещей.

4. Продвинутая робототехника.

5. Облачные технологии.

6. Автономные или почти автономные транспортные средства (автомобили, беспилотные летательные аппараты и т.д.).

7. Геномика следующего поколения.

8. Хранение энергии следующего поколения, включая батареи.

9. 3D-печать.

10. Передовые материалы.

11. Передовые методы разведки и добычи нефти и газа.

12. Возобновляемая электроэнергетика.

Отмечается влияние некоторых из этих новых технологий в нефтегазовом бизнесе: растет число более дешевых и надежных датчиков; умнее становится программное обеспечение, современные материалы повышают производительность и отказоустойчивость на нефтепромыслах. Большинство экспертов сходится во мнении, что самой разрушительной инновацией на нефтяных месторождениях за последние 30 лет было применение современных методов разработки сланцевых отложений. Использование технологий гидроразрыва пластов и горизонтального бурения способствовало быстрой коммерциализации сланцевой добычи нефти и газа. Этот непредсказуемый технологический прорыв потряс не только нефтяные рынки, но и мировые рынки газа и СПГ. Десять лет назад США должны были стать импортером газа, и компании строили терминалы для импорта СПГ, чтобы удовлетворить спрос. Сейчас строятся экспортные терминалы СПГ для вывода американского газа на мировые рынки. Огромные, неожиданные коммерческие колебания произошли вследствие применения существующей технологии к новым формациям, и этого никто не ожидал.

Понятно, что производить дешевле и проще – всегда привлекательнее для субъекта, принимающего решения. Но приемлема ли более низкая производительность? Оказывается, разработка продукта в системе «поэтапных решений» («stage-gate»), используемой крупными компаниями, вынуждают их постепенно улучшать свои продукты и предлагаемые услуги. В какой-то момент производительность этих постоянно настраиваемых систем превышает производительность, требуемую рынком. И тогда достичь производительности, которая удовлетворяет требованиям рынка более эффективным способом, может разрушающая инновация, одновременно повышая простоту и снижая стоимость (ценность) инновации.

В идеале новый разрушающий продукт или услуга будет иметь некоторую функцию или возможности, которые позволят им в среднесрочной перспективе превзойти показатели традиционного оператора.

Однако первоначальная выгода от разрушений заключается в увеличении доли рынка за счет предложения более дешевых и простых продуктов или услуг, отвечающих всем ключевым требованиям клиентов. Это потенциально выигрышная стратегия для текущей среды, которую трудно воспроизвести крупным действующим поставщикам, поскольку они ограничены своими существующими технологиями и системами. Одним из недавних примеров разрушающих технологий в нефтяной отрасли является роторная управляемая система, специально разработанная для того, чтобы удешевить и упростить ее эксплуатацию, а также максимально использовать, даже если это означает отказ от более сложных и менее востребованных функций. Это требование «дешевизны и простоты» к роторному управлению датировано 2016 годом, но сегодня оно еще более актуально. Другой недавний пример разрушающих инноваций в добывающей промышленности – возможность внедрить более простые и недорогие технологии твердотелых датчиков в оборудование для измерения в процессе бурения (MWD). Это позволяет пошагово изменять капитальные затраты, сохранив при этом требования к производительности, после чего следует аналогичное ступенчатое изменение стоимости ремонта датчиков MWD. Теперь провайдер может использовать свою архитектуру MWD, чтобы применить аналитику данных для внедрения профилактического обслуживания, что соответствует определению разрушающих инноваций Кристиансена, которое опирается на более простое и недорогое решение для повышения производительности.

Создание простых продуктов позволяет значительно расширить объем обслуживания и ремонта непосредственно на месте, увеличивая занятость. Опыт, полученный при обслуживании и ремонте на месте, в сочетании с простотой конструкции открывает больше возможностей для местного производства и сборки, что приводит к дальнейшему увеличению местной занятости. Это, в свою очередь, позволяет местным операторам и их цепочкам поставок достичь целей, установленных для стоимости производителей или поставщиков программного обеспечения (ICV) внутри страны, например в процессе сертификации ICV в Объединенных Арабских Эмиратах [8], с выгодой для всех сторон. Местное обслуживание и ремонт также снижают выбросы при транспортировке оборудования. В результате одновременно могут быть достигнуты сразу несколько целей ESG. Кроме того, обучение тому, как обслуживать оборудование на месте дешево, с минимальным набором инструментов и с максимальным использованием, приведет к конкурентоспособным ценам.

В правом верхнем квадранте упомянутой выше матрицы Pisano находятся т.н. «архитектурные» инновации. В качестве примеров можно привести онлайн-версии
газет и цифровые изображения для таких компаний, как Kodak. Здесь для успеха требуются как новые технологии, так и новые бизнес-модели.

Успех заключается в использовании существующих бизнес-моделей с новыми технологиями. Трудно представить, как нефтегазовая отрасль с ограниченными ресурсами могла бы развивать новые технологические возможности, но не следует забывать, что инновации – это не только технологии. Технологии – это просто средство, а не ключ к зарабатыванию денег.

Например, Samsung является самой изобретательной глобальной компанией в мире с точки зрения патентных заявок и грантов с более чем 8000 патентных заявок и более 9000 патентных грантов в год. Несмотря на очевидную ориентацию на интеллектуальную собственность (ИС), Samsung глубоко привержена так называемым «открытым инновациям», в соответствии с которыми компания работает над тем, чтобы привнести идеи извне с помощью различных средств, включая инвестиции в стартапы и партнерства. Samsung сотрудничает с Bosch с целью создания аккумуляторов для электромобилей, но большая часть открытых инноваций Samsung нацелена на привнесение опыта в области программного обеспечения и услуг, позволяющего ей использовать свое доминирующее положение в области аппаратного обеспечения. Понимание того, что именно доступ к технологиям может стимулировать инновации, а не обязательно владение интеллектуальной собственностью, открывает пути к более широкому совместному подходу к приобретению технологий. Многие из существующих нефтесервисных компаний сотрудничают в крупных масштабах с технологическими компаниями, например для того чтобы предоставлять облачные консалтинговые услуги по хранению и совместному использованию данных. Операторы стали управлять венчурными предприятиями, и есть признаки того, что сервисные компании оценили преимущества открытых инноваций как способа привлечения внешних технологий. Например, одна из крупнейших сервисных компаний в области разведки и добычи имитирует поведение Samsung, запустив собственный ускоритель для стартап-компаний [9].

Открытые инновации могут оказаться эффективными для компаний в сфере разведки и добычи, как больших, так и малых. Они получат выгоду от раздела рисков и доступа к технологиям с меньшими затратами ресурсов, чем это необходимо, если бы они разрабатывали технологии исключительно для себя. Фактически многие компании в отрасли уже извлекают выгоду от доступа к технологиям, разработанным вне их организации. Совместное использование технологий формальными и неформальными средствами является основой успешных отраслевых кластеров, при этом основные игроки данной отрасли сознательно концентрируются на небольшой географической территории и получают выгоду от общего пула ресурсов, включая субподрядчиков и сотрудников. Хорошим примером такого промышленного кластера является Хьюстон, штат Техас, США. Совсем недавно правительства ряда стран начали развивать предпринимательские экосистемы, посредством которых создается сочетание различных институтов, включая вузы, финансовые организации, предприятия вспомогательных услуг и органы регулирования для поддержки роста местных стартапов компаний.

Нередко инновации не требуют больших затрат на технологии. Разрушающие инновации могут быть успешными, предлагая более простые и недорогие решения. Такие решения, учитывая их более низкую стоимость для заказчика, могут быть особенно привлекательными для отрасли разведки и добычи в ближайшем будущем. Если требуются более радикальные технологические разработки, открытые инновации и сотрудничество с другими участниками могут значительно снизить стоимость приобретения технологии, не причиняя при этом каких-либо значительных неудобств поставщикам продуктов или услуг.

Инновации в разведке и добыче

Для того, чтобы оставаться конкурентоспособным в радикально меняющемся энергетическом ландшафте, нефтяному сектору апстрим необходимо снижать издержки и повышать эффективность. Такие требования выглядят привычными, поскольку нефтяная отрасль не раз сталкивалась с кризисами предложения и цен, и последние спады наблюдались не далее как в 2014–15 годах и после мартовских событий 2020 года. Но на этот раз, по утверждению большинства экспертов, все будет по-другому. 

Действительно, ограничения на капитал стали более жесткими, сократились резервы экономии и соответствующие денежные поступления в цепочке поставок; появились новые операционные и фискальные ограничения; усилилось внимание к выбросам парниковых газов (ПГ) в операциях по добыче нефти и газа. Эффективное управление этими многочисленными ограничениями требует принципиально новых подходов к разработке и эксплуатации нефтегазовых активов. И в основе этих усилий специалисты видят новые технологии и более широкие формы инноваций.

В период с 2014 по 2016 годы отрасль в совокупности снизила удельные затраты в таких ключевых классах ресурсов, как нетрадиционные и глубоководные, на внушительные 35–40 %. В то же время эксперты отмечают, что едва ли отрасль способна воспроизвести такие достижения на нынешнем этапе развития. Как показывает анализ IHS Markit [10], примерно две трети этих сокращений затрат были достигнуты за счет ценовых уступок со стороны сервисных компаний и компаний поставщиков, а в некоторых ключевых сегментах затрат (например, морские буровые установки и монтажные суда, оборудование и сталь) наблюдалось снижение на 20–30 %. (Другая треть была реализована в основном за счет стандартизации и упрощения конструкций скважин и сооружений.) Снова использовать эти источники снижения затрат будет крайне затруднительно; действительно, анализ IHS Markit показывает, что в сегодняшних рыночных условиях ключевые сервисные компании и поставщики могут выдержать дополнительное снижение цен только в пределах нескольких процентов.

Наибольшие перспективы для повышения будущих затрат и эффективности, по-видимому, могут дать новые подходы к разработке и эксплуатации углеводородных активов. Какие из них могут рассматриваться как приоритетные и на чем следует сосредоточиться компаниям в первую очередь? Рост числа проектов с временными задержками в сравнении с плановыми ориентирами в сочетании со значительным сокращением буровой деятельности обусловливает сокращение операционных расходов (OPEX), которые могут непосредственно и существенно повлиять на денежные потоки, необходимые для финансирования бизнеса. Потребность в краткосрочных результатах, возможность быстрого масштабирования решений и ограничения на дополнительные капиталовложения создают благоприятную ситуацию для предложения технологий цифровизации и автоматизации. Эти технологии являются хорошими кандидатами для первоначального развертывания. Исходя из этих руководящих принципов, предлагается ряд инициатив, которые компании могут предпринять для достижения желаемых результатов:

·         Управление удаленными операциями: используя достижения в области сенсорных технологий, сетей связи и управления и ИТ-инфраструктуры, нефтяные компании могут переключиться с традиционной работы на месте на удаленную поддержку. Этот сдвиг выходит за рамки основных задач наблюдения, которые выполняются в течение многих лет, и переходит к более сложным мероприятиям, таким как полный контроль активов, анализ структуры занятости работников в ходе операций, инспекция объектов и удаленная поддержка технического обслуживания.

·         Повышение производительности и надежности оборудования: используя преимущества более широкого доступа к данным о производительности активов в режиме реального времени и разработки передовых аналитических инструментов, технический персонал может лучше выявлять неоптимально работающее оборудование или намечаемые сбои и соответственно принимать ранние корректирующие действия. Такие мероприятия не только повышают производительность активов и время безотказной работы, но и сокращают расходы на техническое обслуживание и использование расходных материалов.

·          Оптимизация цепочки поставок и логистики: периоды низких цен на сырьевые товары часто выявляют неэффективность управления компаниями своими логистическими и транспортными сетями. Благодаря комплексному планированию, улучшению использования транспортных средств и оптимизации маршрутов и скоростей нефтяные компании достигают снижения общих транспортных расходов на 10–30 %.

·         Рост энергоэффективности: потребление энергии и топлива является важной составляющей затрат многих классов ресурсов, особенно зрелых активов и морской нефти и газа. Благодаря активному мониторингу критически важного оборудования и общих производственных систем для обеспечения оптимального использования энергии – и принятию мер, когда они выходят за пределы допусков (без негативного влияния на производство), – ведущие компании отрасли смогли снизить потребление на 5–15 %.

IHS Markit провела исследования по выявлению ведущих компаний, внедряющих такие технологические инициативы, чтобы определить технические и организационные факторы, способствующие их успеху, а также улучшению производительности. Если взять средние результаты роста производительности и затем сопоставить их с основными компонентами операционных затрат ключевых классов активов, то можно получить реалистичное представление о потенциале снижения удельных затрат в ближайшей и среднесрочной перспективе. По оценкам, нефтяные компании могут реализовать сокращение на 20 и 18 % соответственно в отложениях легкой нефти плотных пород («сланцах») и для глубоководной нефти [10].

1.jpg

В условиях новой климатической политики усиливается давление заинтересованных сторон на нефтяные компании с целью сокращения выбросов парниковых газов, связанных с их деятельностью. Но при этом упускают из виду, что усилия по сокращению углеродного следа нефтегазовых активов приведут к неизбежному увеличению расходов, связанных с их разработкой и эксплуатацией. Следуя этой логике, IHS Markit рассматривает снижение затрат или сокращение выбросов как ложный выбор [10]. Вместо этого она отмечает тесную корреляцию между наиболее эффективными операторами и теми, кто прилагает больше усилий для снижения углеродоемкости своих активов. Действительно, большая часть процессов цифровизации и автоматизации связана с инициативами, которые обеспечивают преимущества в обеих областях. В основе этих соображений лежат следующие факты:

·         Оптимизация цепочки поставок и логистики в сочетании с удаленными операциями сводит к минимуму как количество поездок, так и расстояния, пройденные для выполнения необходимых работ. Потенциал повышения эффективности на 20–40 %, отмечаемый IHS Markit, будет сопровождаться аналогичным сокращением выбросов от транспортных средств, а электрификация автопарка еще больше снизит их.

·         Преимущества снижения выбросов углерода от энергоэффективности очевидны, поскольку существует прямая корреляция между количеством потребляемых британских тепловых единиц (БТЕ) и объемами выброшенного углерода. Таким образом, повышение энергоэффективности на 5–15 % приведет к эквивалентному сокращению выбросов CO2.

·         Те же технологии, которые используются для выявления и прогнозирования отказов оборудования, могут также применяться для мониторинга и смягчения последствий непреднамеренных выбросов метана. Стационарные датчики наряду с мобильными, установленными на беспилотных летательных аппаратах, самолетах и спутниках, могут предупреждать оперативный персонал о существующих или ожидаемых выбросах метана, а затем связываться с системами управления техническим обслуживанием, которые автоматически инициируют ремонтные работы.

Поскольку каждый нефтегазовый актив имеет свой собственный профиль выбросов углерода, каждый из них также будет иметь уникальный набор инициатив, которые окажут наибольшее влияние на снижение этого профиля. Анализ IHS Markit показывает, что для большинства активов некоторая комбинация вышеизложенного может снизить общие выбросы ПГ от 20 до 30 %.

Эксперты сходятся во мнении, что нефтегазовая отрасль находится на критическом этапе. Учитывая невысокие цены на сырьевые товары, прогнозируемые на долгие годы вперед, и растущую озабоченность изменением климата, нефтегазовые компании должны найти способы сокращения и рационализации своей структуры затрат, существенно сократив при этом углеродный след своих активов. Портфель решений, связанных с цифровизацией и более широкими технологиями, становится все более доступным, что дает надежды компаниям хотя бы частично достичь этой цели.

Цифровое ускорение 

Меняющийся характер энергетической отрасли и стоящие перед ней вызовы привели к тому, что компании признали важность цифровых технологий и данных на самых высоких уровнях организации. Об этом, в частности, свидетельствуют приведенные выше высказывания топ-менеджмента компаний.

86 % руководителей компаний рассматривают цифровизацию как приоритет номер один.

Руководители компаний считают, что цифровые технологии трансформируют их бизнес в большей степени, чем какие либо другие тренды.

1.jpg

Инвестиции, сделанные в цифровизацию сегодня, формируют энергетическую отрасль будущего. Чтобы понять тенденции и акценты в развитии цифровых инвестиций и сделать сравнение энергетической отрасли с другими отраслями, компания Quorum Software разработала методы и провела всестороннее исследование. 

Нефтегазовая отрасль уже давно является лидером в применении цифровых технологий для решения конкретных задач и может обоснованно претендовать на роль создателя больших данных и аналитики в мире управления сейсмическими данными и визуализации. Но когда дело доходит до применения цифровых технологий на предприятии, нефтегазовый сектор отстает от других отраслей, таких как финансы, розничная торговля и туризм. На рис. 4 показано, как лица, принимающие IТ-решения (ITDM) в нефтегазовой отрасли, сравниваются с ITDM в ключевых областях других отраслей [10].

1.jpg

Лица, принимающие IТ-решения (ITDM) намного впереди в реализации современных технологий в областях коммуникаций, сотрудничества, контроля персонала, а также в инвестировании в широкий класс базовых технологий, таких как: мобильность, облачные технологии, большие данные и аналитика.

Каждая из этих отраслей пережила свой собственный цифровой переход, вызванный определяющим кризисом, таким, какой финансовый сектор пережил в 2008 году.

Нефтегазовая отрасль начинает сокращать заметное отставание от других секторов; ведущие компании разрабатывают цифровые стратегии, полностью согласованные с корпоративной стратегией компаний. Эти организации также признают, что цифровая стратегия – это не только технология, но и создание организации, способной реализовать цифровое видение.

С технологической точки зрения в настоящее время основное внимание уделяется обеспечению эффективности и сокращению расходов. Системы и данные должны быть интегрированы вдоль всей цепочки («фронт- и бэк-офисах»), чтобы обеспечить более точное и своевременное прогнозирование и более короткие циклы принятия решений, которые повышают прибыльность и снижают риски. Корпоративные SAAS, расширенная аналитика и автоматизация должны быть широко использованы в приложениях жизненного цикла скважин для модернизации в значительной степени разрозненных и устаревающих технологических модулей. Для более эффективного сотрудничества с партнерами по бизнесу и цепочке поставок, а также определения стратегических возможностей необходимы аналитические данные по всему предприятию.

Инициатива Open Group OSDU – амбициозная попытка обеспечить общекорпоративный доступ к стандартизированным данным для стимулирования инноваций и устранения проблем, связанных с обменом данными между изолированными подразделениями. Это получило поддержку со стороны операторов, поставщиков приложений, таких как Quorum, и основных облачных провайдеров, включая AWS, Microsoft и Google. В целом отрасль более охотно сотрудничает в тех областях, где выигрывают все, а конкурентных преимуществ становится все меньше.

С точки зрения IТ-функций нефтегазовая отрасль традиционно движется относительно медленно, поэтому компаниям этого сектора крайне необходимо удвоить инновации и скорость их внедрения. Облачные технологии являются инвестиционным приоритетом номер один, что указывает на важность цифровой инфраструктуры, облачных платформ совместной работы, IIoT и интеллектуальных операций в этом секторе.

Для компаний, которые принимают условия перехода и делают соответствующие инвестиции в технологии, организацию и управление изменениями, потенциальные выгоды оказываются огромными. McKinsey прогнозирует рост EBITDA для нефтегазовой отрасли на $100 млрд к 2030 году за счет миграции в облачные технологии (McKinsey: «Потенциал премии от Облака в триллион долларов»). McKinsey, Boston Consulting Group и другие аналитические компании разработали методы для измерения цифровой зрелости технологий, а затем использовали их для корреляции зрелости технологий с показателями бизнеса. Неудивительно, что те организации, которые высоко оцениваются с точки зрения цифрового фактора, превосходят также своих коллег с точки зрения создания стоимости.

 

Цифровизация в российских компаниях

Роснефть

В рамках стратегии «Роснефть-22» в компании утвержден комплексный план ускоренной цифровизации, который затрагивает все функциональные и бизнес-блоки, меняя бизнес-процессы. Стратегия ускоренной цифровизации состоит из отдельных программ, разделенных по блокам [17].

Программа «Цифровое месторождение» запущена на базе Илишевского месторождения в Башкирии. Здесь используются технологии предиктивной аналитики, продвинутой визуализации, машинного обучения, а также мобильных и носимых устройств.

Также на месторождении реализуется программа мониторинга трубопроводов с использованием автономных дронов – «Сибинтек.Роботикс». В рамках цифрового кластера, созданного на базе «Сибинтек», есть отдельная команда, занимающаяся разработками в области беспилотных летательных аппаратов.

В «Роснефти» был разработан первый в Евразии промышленный симулятор гидравлического разрыва пласта (ГРП) – «РН-ГРИД». Эта импортозамещающая разработка обеспечила технологическую независимость компании в области компьютерного моделирования, а также повысила эффективность ГРП.
Программный комплекс «РН-ГРИД» обеспечивает выполнение всех расчетов и операций, необходимых для проектирования гидроразрыва пласта [17].

Для повышения нефтеотдачи «Роснефть» разработала уникальный Комплекс инструментов промыслового инжиниринга «РН-КИН». Именно в этой программе анализируются все планируемые геолого-технические мероприятия после их проведения  Благодаря этому специалисты могут получить оперативный доступ к геологической и технологической информации по всем скважинам и залежам месторождений компании, что значительно ускоряет анализ и расчеты для оптимизации работы пласта и повышения нефтеотдачи.

«РН-КИН» позволяет сформировать реестр месторождений кандидатов для проведения ГРП. Благодаря этой цифровой разработке появляется возможность выделять месторождения с невыработанными запасами и планировать бурение новых скважин для их извлечения.

Газпром нефть

Благодаря новым технологиям цифровой трансформации и изменению бизнес-процессов компания «Газпром нефть» получила 7,2 млрд рублей экономии и улучшила операционные показатели.

«Газпром нефть» во многих своих бизнес-процессах использует самообучающиеся программы, нейронные сети, искусственный интеллект и передовые методы обработки больших массивов информации. Также компания применяет продвинутые цифровые решения для оптимизации бурения скважин, контроля работы оборудования на месторождениях, геологических исследований и в логистике.

«Газпром нефть» намечает запустить акселерационную программу для поддержки технологических стартапов и решений в области поиска и добычи углеводородов, индустрии 4.0, капитального строительства и альтернативной энергетики. Компания планирует привлечь разработчиков и проекты более чем по 70 направлениям с целью выбора наиболее перспективных проектов. Стартапы получат экспертную помощь со стороны «Газпром нефти» и партнеров компании, а также приобретут знания и навыки для развития и тиражирования своих разработок на открытом рынке [18].

В 2019 году «Газпром нефть» санкционировала более 150 новых цифровых инициатив и 10 программ цифровой трансформации. В частности, благодаря проекту "Цифровая нефть" и используя методы искусственного интеллекта для выделения не выявленных ранее нефтяных пластов, компания обеспечила прирост добычи на Вынгапуровском месторождении. Экономический эффект за счет оптимизации добычи в рамках Программы «Актив будущего» по рассматриваемому пилотному проекту составил 1,2 млрд рублей. Специалисты компании оценили, что к 2025 году масштабное применение цифровых технологий позволит оптимизировать сроки ввода новых месторождений, на 30 % сократит продолжительность и затраты на геологоразведочные работы и на 40 % ускорит реализацию крупных проектов добычи нефти и газа [18].

Стратегия цифровой трансформации также охватывает всю цепочку логистики, переработки и сбыта «Газпром нефти». Компания применяет новые цифровые системы для управления транспортировкой нефти с месторождений Арктики, создает цифровые инженерные модели заводов, использует математические алгоритмы для формирования календарного интегрированного плана всей цепочки поставок, контролирует за счет системы "Нефтеконтроль-Газпромнефть" качество и количество нефтепродуктов на всех этапах производства и доставки до конечного потребителя. Единая цифровая среда позволяет управлять эффективностью НПЗ, логистикой и продажами нефтепродуктов как единым процессом.

ЛУКОЙЛ

Наиболее важным элементом реализуемой компанией стратегии цифровой трансформации является программа «Цифровой ЛУКОЙЛ 4.0» [19].

В этой программе сформулированы цели и задачи цифровой трансформации в секторе разведки и добычи на всех уровнях – от скважины до корпоративного управления. Реализация информационной стратегии компании будет способствовать достижению стратегических целей в области устойчивого развития в период энергоперехода: повышение эффективности разработки месторождений, оптимизация режимов технологических процессов, снижение операционных затрат, рост энергосбережения, повышение производительности труда, повышение качества управления. Важным инструментом рассматриваемой программы в решении ключевых задач является интегрированное моделирование. В его основе – использование современных информационных технологий для обеспечения оптимального режима разработки и эксплуатации месторождений с учетом наземной инфраструктуры, повышения качества и сокращения времени принятия решений на оперативном и стратегическом уровне.

Информация, получаемая за счет цифровых технологий, используется в расчетах уровней добычи с учетом интерференции пластов и поведения всей производственной цепочки. Элементами интегрированной модели являются пласт, скважина, система сбора, экспорта, а также экономическая модель. Применение интегрированной модели позволяет в кратчайшие сроки и с высокой точностью находить решения целому спектру производственных задач, в том числе делать сценарный анализ различных вариантов разработки.

Заметным достижением компании является использование цифровых технологий для решения задач оптимизации процессов закачки воды в пласт с целью увеличения добычи нефти и снижения эксплуатационных затрат. Это программный комплекс на основе нейронных сетей для анализа большого массива данных. Комплекс внедрен на шести пилотных месторождениях Западной Сибири и способен обрабатывать ежедневно более 5 тыс. скважин. Это позволяет сформировать многомерные нейросетевые функциональные зависимости параметров и режимов работы добывающих и нагнетательных скважин. На их основе появляется возможность решений широкого класса оптимизационных задач по увеличению добычи нефти, снижению обводненности продукции скважин и, как следствие, сокращению операционных затрат.

Одним из направлений программы «Цифровой ЛУКОЙЛ 4.0» является использование предиктивных инструментов на основе интеллектуальных цифровых моделей. Это позволяет компании сократить количество и продолжительность плановых и внеплановых простоев динамического оборудования.

В компании внедрена автоматизированная система аудита для контроля за работой оборудования, которая не только обеспечивает данные в реальном времени, но и позволяет дистанционно управлять объектами нефтедобычи без присутствия персонала, принимать эффективные управленческие решения.

В соответствии со стратегией «Цифровой ЛУКОЙЛ 4.0» создается архитектура цифровизации во всех бизнес-сегментах. На ее основе осуществляется не только внедрение и централизация информационных систем, но и вывод из эксплуатации нерентабельного оборудования [19].

Внедрение информационных систем и цифровизация обеспечивает условия для эффективной трансформации существующих бизнес-процессов и формирования оптимальной организационной структуры.

Литература

1.      World Energy Investment 2020 – Analysis – IEA mai 2020.

2.      Saïd Business School, Oxford, 2020. The Innovation Value Chain, Oxford: University of Oxford.

3.      Pisano, G., 2015. You Need An Innovation Strategy. Harvard Business Review, June.

4.      Cooper, R. 1990. Stage-Gate Systems: A New Tool for Managing New Products. Business Horizons 33(3), pp. 44–54.

5.      Judah, J., 2017. Risk and Reward: «Disruptive» Technology. Journal of Petroleum Technology, 69(1). https://doi.org/10.2118/0117-0010-JPT.

6.      Christensen, C. 1997. The Inventors Dilemma, Boston: Harvard Business Review Press.

7.      Clegg, J., Farley, S. & Mejia, C. 2019. A Paradigm in Rotary Steerable Drilling – Market Demands Drive a New Solution. Paper presented at the IADC/SPE Drilling Conference, The Hague, Netherlands, 5–7 March. SPE-194170-MS. https://doi.org/10.2118/194170-MS.

8.      gov.ae, n.d. In-Country Value (ICV), https://idb.added.gov.ae/en/icv (accessed 2 August 2020).Halliburton Labs, 2020. www.halliburtonlabs.com (accessed 31 July 2020).

9.      Halliburton Labs, 2020. www.halliburtonlabs.com (accessed 31 July 2020).

10. IHS Markit by Carolyn Seto and Judson Jacobs, Posted 23 February 2021.

11. Digital Journey Series: The Energy Transition By Steve Cooper on April 30, 2021.

12. Годовой отчет ПАО «НК «Роснефть» за 2020 год.

13. Газпром нефть» создает акселератор для стартапов в области разведки и добычи. Rogtec 25 мая, 2021.

14.  Годовой отчет ПАО ЛУКОЙЛ 2020.

 



Статья «Инновационные технологии в зарубежной нефтегазовой отрасли» опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№8, Август 2021)

Авторы:
Комментарии

Читайте также