USD 70.4999

0

EUR 79.2207

0

BRENT 42.77

0

AИ-92 43.06

-0.02

AИ-95 47.14

+0.02

AИ-98 52.88

-0.14

ДТ 47.6

+0.13

31 мин
159
0

Форсайт инноваций. Изменения технологий и инструментов управления инновациями в нефтегазовом комплексе

В статье с точки зрения изменения парадигмы технологического развития нефтегазового бизнеса рассмотрены инновационные технологии во всех его бизнес-сегментах: «up-stream» (поиск и разведка углеводородов, бурение скважин, добыча углеводородов), «mid-stream» (транспортировка углеводородов), «down-stream» (переработка, логистика и сбыт продуктов переработки нефти и газа). Приводятся основные цели инновационных изменений (технологий) для каждого из бизнес-сегментов, а также инструменты этих инновационных изменений для достижения технико-экономического превосходства, повышения энергоэффективности технологических процессов, повышения конкурентоспособности организационно-управленческих процессов. Рассмотрены некоторые аспекты цифровой трансформации нефтегазового бизнеса.

Смена парадигмы развития нефтегазового бизнеса

История отечественной нефтяной промышленности насчитывает более 150 лет, а газовой – около 100. На протяжении многих лет предыдущие поколения нефтяников и газовиков, проектировщиков и строителей, ученых и руководителей закладывали фундамент, базис технологической цепочки (вертикали) нефтегазового комплекса, постепенно открывая все новые и новые месторождения, строя более протяженные и с большим давлением трубопроводы, увеличивая мощности по переработке, развивая сеть газораспределительных станций, автомобильных заправок.

Как следствие, за прошедшие годы не только у рядовых обывателей, но и у некоторых работников нефтегазового комплекса сформировались как минимум два стереотипа в отношении перспектив его развития. Первый стереотип – об освоении недр при последовательном движении в пространстве страны с запада на восток с последующим открытием (когда-то очень скоро) новых месторождений углеводородов. Второй стереотип – о «гарантированности» открытий именно крупных месторождений, их первоочередности вовлечения в разработку и оставлением мелких месторождений когда-то «на потом» [1]. К сожалению, оба эти стереотипа неверны, а складывавшуюся на протяжении 100÷150 лет парадигму развития давно пора принципиально пересмотреть.

Во-первых, размер всех открываемых в последние десятилетия месторождений все меньше и меньше по запасам. По итогам 2019 г. в нашей стране добыто 560 млн. т. нефти и газового конденсата и 737 млрд. куб. м – природного газа [2]. При этом, общее число месторождений, на которых ведется добыча, нефтяных – 2 093 (в т.ч. с добычей попутного газа – 269), газовых – 1983, т.е. всего 4 086 месторождений углеводородов. Степень выработанности запасов нефти категорий А + В1 + С1 составляет около 57%, в нераспределенном фонде недр находятся 433 месторождения, около 90% из которых относятся к мелким (запасы от 1 до 10 млн. т.) и очень мелким (менее 1 млн. т). по масштабу заключенных в них запасов. При этом, в нашей стране и так существенно увеличивается глубина скважин (на многих месторождениях уже свыше 3-х км), а из-за гораздо более сложных горно-геологических условий (глубина залегания, продуктивная мощность и пористость пластов), чем, например, в странах Ближнего Востока – Саудовской Аравии, ОАЭ, Катаре, Кувейте, Ираке, Иране – дебит скважин на ряде наших действующих месторождений составляет менее 10 т. в сутки. Кроме того, производительность труда на небольших месторождениях будет ниже, чем на крупных месторождениях за счет отсутствия «эффекта масштаба». По добыче газа также необходимо добавить, что более 60% от всего объема обеспечивают всего шесть месторождений: Уренгойское, Заполярное, Бованенковское, Ямбургское, Юрхаровское и Южно-Русское [3]. Можно быть уверенным, что в ближайшей перспективе, к сожалению, ожидать открытия уникальных, гигантских и крупных месторождений никак не приходится. С учетом всех перечисленных факторов, на действующих месторождениях нужно применять инновационные технологии для снижения себестоимости, а на вновь открываемых – для увеличения эффективности добычи и экономических показателей в целом, снижении транспортной составляющей в общей структуре стоимости.

Во-вторых, при движении на восток и без того значительное «транспортное плечо», т.е. расстояние от объекта добычи до объекта переработки или потребления, будет только увеличиваться, что требует затрат в трубопроводную и иную инфраструктуру, а также повышает стоимость «транспортной» составляющей в конечной стоимости углеводородов для потребителя. Так, уже сейчас среднее «транспортное плечо» перекачки углеводородов по трубопроводам (без учета водного и железнодорожного транспорта) для газа в нашей стране – около 2 200 км, для газа при экспорте за рубеж – около 3 700÷4 000 км [4], для нефти – 2 500 км, для нефтепродуктов – 1 400 км [5]. Таким образом, для наших месторождений в Восточной Сибири, Арктике и на Дальнем Востоке нужно искать новые маршруты и способы транспортировки углеводородов, например, сочетание трубопроводов и морских танкерных и каботажных (больших и малых) перевозок.

После введения против наших нефтегазовых компаний американских санкций на фоне «крымских» событий в 2014 г. уже произошли существенные изменения – на уровне государства выработаны принципы технологического суверенитета, на уровне компаний – разработаны «с нуля» программы импортозамещения, произведены соответствующие изменения в Программы инновационного развития. Но в нынешних условиях (распространение короновирусной инфекции, турбулентность на мировом нефтяном рынке) необходимо существенным образом пересмотреть пути развития нефтегазового комплекса и определить наиболее востребованные, критические технологии, чтобы имеющийся научно-исследовательский потенциал сосредоточить именно на них, не «распыляя» итак ограниченные финансовые средства. Программы инновационного развития и импортозамещения, безусловно, важны (хотя они решают задачу «догнать и перегнать», на средне- и долгосрочную перспективу правильнее было бы говорить об «импортоопережении»),но в нынешних реалиях, с точки зрения стратегических перспектив, необходимо вести речь о комплексной системной работе по формированию принципиально новой производственной и инфраструктурной схемы нефтегазового бизнеса, с одной стороны, для освоения месторождений Восточной Сибири, Арктики и Дальнего Востока, а с другой стороны – для поддержания, развития и безаварийной эксплуатации той технологической вертикали нефтегазового комплекса, которая выстраивалась последние 100 лет.

Формирование новой системы логистики

Обустройство месторождений углеводородов и построение новой эффективной системы логистики в северных и восточных регионах страны будет сопряжено с рядом ограничений: природно-климатических, инфраструктурно-логистических, экологических, экономических [6].

К природно-геологическим ограничениям можно отнести суровые климатические условия, необычайное разнообразие географического ландшафта (от многолетнемерзлых грунтов и термокарста до заболоченных или пустынных территорий), низкая отрицательная температура боˊльшей части календарного года, слабая изученность регионов добычи и транспорта углеводородов, высокая сейсмическая активность ряда ключевых транзитных регионов и пр. Для компенсации этих ограничений потребуются дополнительные технологии (и затраты), например, на изготовление сейсмостойкого и хладостойкого (с большим перепадом рабочего диапазона температуры) оборудования, нагрев углеводородов в процессе их добычи, транспортировки хранения, повышение прочности материалов с связи с ростом рабочего давления для сокращения числа дожимных и магистральных насосных и компрессорных станций, строительство зданий и сооружений на сваях для недопущения растепления грунта, цифровое моделирование опасных геологических процессов и многие другие.

Под инфраструктурно-логистическими ограничениями понимаются такие, которые вызваны крайне неравномерной плотностью проживания населения и, как следствие, размещения промышленных производств, что приводит к неравномерностям спроса на энергоресурсы (как по территории, так и по календарному году) и территориальной разобщенности потребителей, сложностей в интеграции энергосистем. Кроме того, сильно ограничивает возможность использования внутреннего речного судоходства отсутствие в восточной части страны рек, текущих с запада на восток (или с востока на запад), а также наличие вечной мерзлоты и территориальная удаленность. Объективно, мероприятия по компенсации этих ограничений могут быть одними из самых затратных, так как требуется создание баз материально-технического обеспечения, организация вахтовых поселков, необходимость высокого уровня автоматизации производства, сопряженные с высокой стоимостью доставки человеческих и материально-технических ресурсов, проведения корпоративной политики по денежным компенсациям как самим работникам, так и местным жителям. Отсутствие на местном рынке труда работников с соответствующими компетенциями практически всегда приводит к необходимости перемещения специалистов с семьями «с большой земли», а это – дополнительные обязательства и затраты в непроизводственную инфраструктуру (дороги, детские сады и школы, больницы, объекты культуры и спорта и пр.), не приносящую прибыли, но при этом обладающую своеобразным «индикатором» социальной ответственности компании в построении её имиджа.

Экологические ограничения, связанные с возрастающим запросом общества в целом и отдельных граждан на чистую окружающую среду, необходимо компенсировать безаварийной эксплуатацией энергетических активов нефтегазового бизнеса, запроектированных по принципу «нулевого сброса» или минимального техногенного риска, утилизацией отходов промышленной и человеческой деятельности (в том числе прошлых лет), созданием баз логистики для ликвидации возможных разливов нефти и нефтепродуктов, использованием попутного газа, возобновляемых и альтернативных источников энергии для собственных нужд с целью снижения себестоимости углеводородной продукции при её доставке на мировые рынки.

Экономические ограничения связаны с высокими CAPEX при длительном сроке возврата инвестиций, значительными OPEX для диспетчеризации и поддержания работоспособности удаленного оборудования, необходимостью доступа к «длинным» деньгам с низкой процентной ставкой, чувствительностью к новостному и информационному шуму, вероятностью внезапного возникновения «черных лебедей» (например, короновирусная инфекция COVID-19) и прочим. Сложность данных ограничений в том, что взять деньги на освоение энергии недр и формирование новой системы логистики углеводородов можно только из самого нефтегазового комплекса (больше – неоткуда!), и без того несущего значительную финансовую нагрузку. Для компенсации ограничений требуется продуманная системная государственная политика в части финансовой и налоговой нагрузки, льгот и других принятых и применяемых в мире механизмов поддержки инновационных изменений.

Необходимость учета всех указанных выше ограничений, а также мероприятий по их компенсации, потребует принципиально нового подхода и к организационно-финансовой деятельности, так как необходимо будет искать и внедрять инновационные технологии за счет оптимизации, рационализации текущей операционной деятельности.

Инновационные технологии (изменения) и управление инновациями

В классической теории менеджмента одной из его ключевых функций является обеспечение конкурентоспособности и устойчивости организации (предприятия) в условиях изменяющейся внешней среды. Одним из наиболее эффективных инструментов считается инновационная активность и инновационные технологии (изменения), позволяющие даже при отсутствии значительного объема капитала, эффективно строить организационно-управленческие потоки создания ценностей и управлять бизнес-процессами в условиях ограниченных ресурсов и жесткой конкуренции.

Сами термины «инновация», «инновационные изменения» были известны давно, но введены в экономическую науку в начале XX в. в серии работ профессора Гарвардского университета Йозефа Алоиса Шумпетера (1883-1950 гг.). В нашей стране государственная политика в области инновационного развития начала формироваться с 2010 г., когда компаниям с государственным участием было поручено стимулировать инновационную деятельность посредством разработки стратегических программ и планов инновационного развития.

Принято разделять 4 типа инноваций [7]:

  • технологические продуктовые инновации – разработка и внедрение технологически новых или сильно усовершенствованных продуктов (товаров, услуг), основанных на использовании принципиально новых технологий;

  • технологические процессные инновации – использование технологически новых производственных методов, в том числе методов изготовления и транспортирования продуктов (товаров, услуг), для повышения эффективности существующих процессов или же создания новых, которые не могли быть реализованы обычными методами;

  • организационные инновации – создание новых форм ведения бизнес-процессов, организации новых рабочих мест, способов связи и коммуникаций с внешними и внутренними клиентами (большое количество таких инноваций реализуется с помощью методов и инструментов «Lean management» − «бережливого производства»);

  • маркетинговые инновации – использование новых методов продаж продуктов, товаров и услуг, их продвижения на рынки сбыта, новые методы в дизайне, бренде, «упаковке».

Для визуализации моделей развития часто используются различные схемы, основанные на модели «жизненного цикла» отрасли (рынка, товара, услуги), изложенной в 1980 г. в работе профессора Гарвардской школы бизнеса М. Портера (1947-н.в.) «Конкурентная стратегия», хотя необходимо добавить, что до него схожие модели приводились и другими исследователями: волны Н.Д. Кондратьева, циклы Г. Менша и пр.

На рис. 1 приведена модель «жизненного цикла» по М. Портеру.


Рис. 1. Модель «жизненного цикла» отрасли (рынка, товара) М. Портера.

Модель М. Портера визуально описывает развитие продукта (товара, услуги, а также отрасли, рынка) в виде линии продаж во времени, при этом с течением времени возрастает и организационно-технологическая сложность, обусловленная изменением доли рынка, возникновением конкуренции, изменением соотношения между спросом и предложением, других факторов. На рис. 1 показано четыре основных этапа: становление, рост, зрелость, спад, характеристики которых приведены в табл. 1.

Табл. 1. Характеристики этапов модели «жизненного цикла» М. Портера.

Параметр

Становление

Рост

Зрелость

Спад

Темп роста

высокий

высокий

низкий

нет

Конкуренция

низкая

низкая

высокая

высокая

Заменители

нет

есть

есть

есть

Технология

новая

заимствуется

открыта

старая

Потенциал роста

высокий

высокий

низкий

нет

Отношение спроса (С) к производству (П)

С > П

С > П

С ≤ П

С < П


На рис. 2 визуализирована разница между моделями инновационного развития и модернизации (оптимизации), часто приводящаяся известным промышленным дизайнером В. Пирожковым [8].


Рис. 2. Визуализация моделей инновационного развития и модернизации (составлено авторами на основе [8]).

По мере роста эффективности, т.е. прогресса продукт (товар, услуга) достигает определенного порога сложности, после чего наступает ее естественное снижение эффективности, т.е. регресс. Проекты типа «Brownfield» (к ним относятся модернизации, оптимизации и пр.) продлевают срок жизни, но не выводят продукт (товар, услуга) на принципиально новый организационно-технологический уровень. И лишь только проекты типа «Greenfield» (форсайт, «голубые океаны», инновационные решения и технологии,) возникающие на пике сложности, позволяют, по сути, создать новый продукт (товар, услугу, а также отрасль, рынок), развитие которого уже начнется с другой точки, что приводит к принципиально иной сложности системы и росту ее общей эффективности. Цель изменений − прорывные технологии для инновационного «рывка», создание новых рынков и технологий, достижение глобального технико-экономического превосходства. В своих выступлениях, например, [9] В. Пирожков развивает эту модель, проводя примеры инноваций будущего.

В случае нефтегазового бизнеса согласиться с данной моделью можно лишь отчасти – в том случае, если мы рассматриваем общую технологическую цепочку энергетики, начиная от использования человеком дров. Да, в этом случае, открытие новых способов получения безопасной, доступной и дешевой энергии может привести к новому энергопереходу. Концепцию «энергоперехода» сформулировал чешско-канадский ученый и политический аналитик Вацлав Смил (1943-н.в.) в своих работах «Энергетика. Мифы и реальность. Научный подход к анализу мировой энергетической политики» (2010) и «Энергия и цивилизация. История» (2017). Понятие «энергоперехода» определяется как 10%-ое сокращение доли рынка определенного энергоресурса за 10 лет: например, сокращение доли традиционных энергоресурсов (углеводороды, уголь) с замещением их новыми энергоресурсами (такими претендентами часто «назначаются» возобновляемые и альтернативные источники энергии, водород, термоядерный синтез и пр.).

Иногда от представителей экспертного сообщества можно услышать тезис о технологическом предвидении, попытках «угадать» будущее – рис. 3. Цель таких изменений − прорывные технологии для опережающего инновационного «рывка», создание новых рынков и технологий, достижение глобального технико-экономического превосходства. К сожалению, примеры успешной реализации модели «опережающего» инновационного развития можно увидеть не так часто. Во-первых, число по-настоящему гениальных людей, действительно обладающих даром «видения» очень невелико, а общепризнанных в мире – единицы: Леонардо да Винчи, Д.И. Менделеев, В.Г. Шухов, Н. Тесла, Т. Эдисон. Во-вторых, как правило, у этих «предсказателей», «провидцев» нет денег для претворения в жизнь своих идей, а действующие руководители компаний, в большинстве случаев, не готовы рисковать финансами, деловой репутаций, существованием компаний в принципе, так как вероятность ошибки очень велика.

Если же вести речь о тех направлениях инновационных изменений (технологий), которыми фактически занимаются компании нефтегазового бизнеса, то представить такую модель можно на рис. 4. Цель изменений − прорывные технологии для инновационного развития, поддержания конкурентоспособности и достижения «нишевого (отраслевого)» потенциала с перспективой внедрения инноваций «более высокого уровня».


Рис. 3. Визуализация модели «опережающего» инновационного развития и модернизации.


Рис. 4. Визуализация модели инновационного развития за счет непрерывных инновационных изменений.

Авторам представляется, что среди компаний нефтегазового сектора наиболее работоспособной будет именно такая модель – инновационного развития за счет непрерывных инновационных изменений, кроме того, отвечающая требованиям стейкхолдеров в части дивидендной прибыли, возврату инвестиций, а также недопустимости нецелевого расходования средств со стороны надзорных и регуляторных органов. Построение такой модели «инновационных изменений» за счет накопления опыта любых организационных, технологических, маркетинговых изменений, повышающих эффективность бизнес-процессов, сокращению потерь и издержек, рациональному использованию ресурсов должно опираться на системную организацию комплекса как фундаментальных, так и прикладных научных исследований и разработок, формирование технологического задела и развитие кадрового потенциала.

На основе большого количества различных документов, статей, презентаций, авторами предпринята попытка проанализировать основные бизнес-сегменты нефтегазового производства: «up-stream» (поиск и разведка углеводородов, бурение скважин, добыча углеводородов), «mid-stream» (транспортировка углеводородов), «down-stream» (переработка углеводородов, логистика и сбыт продуктов их переработки). Авторы не претендуют на абсолютную «истину в последней инстанции», так как формат научной статьи ограничивает количество позиций в «бесконечных» списках инновационных технологий, но при этом приводят основные, наиболее значимые, на их субъективный взгляд, инструменты инновационного развития/изменений, визуализированные на рис. 4.

1. Поиск и разведка месторождений углеводородов

Целями инноваций в данной области являются:

1.1 Получение достоверной информации о глубинном строении недр, структуре пластов-коллекторов и покрышек нефтегазоносных горизонтов;

1.2 Обеспечение ресурсами углеводородного сырья (далее – УВС) организаций НГК, субъектов/регионов и в целом РФ;

1.3 Формирование идеологии отношения общества и государства к углеводородам (далее – УВ) как к возобновляемому источнику энергии.

К основным инструментам инновационных изменений относятся:

1а) новые технологии сейсморазведки (с учетом принципиально новых возможностей цифровых технологий):

  • бассейновое моделирование УВ систем, прогнозирование перспективных зон для поиска УВ, оценки геологических и геофизических рисков;

  • седиментационный анализ УВ систем, построение моделей осадконакопления и оценка влияния геологических особенностей на оценку запасов УВ в регионах изучения нефтегазоносности;

  • сейсмический мониторинг 4D для поиска месторождений УВ, уточнения гидродинамической модели залежи УВ, в том числе на воде с применением «плавающих кос», донных оптоволоконных систем;

  • подледная сейсморазведка для поиска месторождений УВ в арктических регионах в условиях, когда невозможно или экономически нецелесообразно проведение сейсморазведки с суши или с геофизических судов;

  • беспилотные летательные аппараты для проведения аэрогеофизических исследований;

1б) цифровое моделирование структуры порового пространства пластов-коллекторов и покрышек месторождений УВ:

  • «цифровой» керн;

  • электронная растровая томография;

  • визуализация с помощью технологий виртуальной и дополненной реальности, соответственно VR и AR;

1в) технологии изучения и эффективной эксплуатации нетрадиционных коллекторов – бажен, сланцы, высокоплотные пласты, газогидраты – разработка методик для отбора керна, оценки фильтрационных свойств коллекторов, оценки запасов УВ, разработки продуктивных отложений.


2. Бурение нефтяных и газовых скважин

2.1 Целями инноваций в данной области являются:

2.2 Вовлечение в эффективную разработку многопластовых месторождений УВ, а также пластов-коллекторов на больших глубинах и/или в сложных геологических условиях;

2.3 Снижение себестоимости бурения поисковых, разведочных скважин, а также многоствольных и наклонно-направленных скважин при эксплуатации пластов-коллекторов на месторождениях УВ

Увеличение виртуальных эффективных толщин (мощностей) пластов-коллекторов на месторождениях УВ.

К основным инструментам инновационных изменений относятся:

2а) строительство многозабойных и наклонно-направленных скважин:

  • геонавигация бурового инструмента и управление его траекторией при проводке скважины в заданном направлении в режиме реального времени;

  • новые типы и рецептуры буровых растворов (в том числе на углеводородной основе), обеспечивающих длительное сохранение фильтрационных свойств призабойной зоны скважин;

  • геофизические исследования скважин в процессе бурения;

  • направленное колтюбинговое бурение на месторождениях УВ с пониженными пластовыми давлениями;

  • новые облегченные и полимерные материалы для скважинного оборудования, тампонажа;

  • премиальные резьбовые соединения для вертикальных и наклонно-направленных скважин;

2б) высокопрочные буровые долота:

  • аддитивные материалы и технологии для повышения износостойкости скважинного оборудования, снижения сроков и стоимости обслуживания и ремонта;

  • цифровое моделирование и прогнозирование технологического оборудования для бурения скважин, в том числе проектирование «под заданную стоимость»;

2в) роботизированные буровые суда и платформы нового поколения, в том числе для работы в Арктике:

  • технологии геопозиционирования;

  • ледокольное сопровождение или ледокольное исполнение;

  • бурение в условиях «глубокой» воды;

2г) противовыбросовое буровое оборудование, превенторы в условиях анормально высоких и аномально низких пластовых давлений и на больших глубинах в мировом океане, в том числе для работы в Арктике;

2д) энергоэффективные буровые системы верхнего силового привода для увеличения скорости проходки, бурения конструктивно сложных скважин и повышения безопасности во время бурения.

3. Разработка месторождений углеводородов

Целями инноваций в данной области являются:

3.1 Рациональное использование энергии недр, формирование идеологии комплексного обустройства месторождений УВ и их инфраструктуры;

3.2 Снижение себестоимости добычи УВ, повышение эффективности разработки месторождений;

3.3 Повышение эффективного коэффициента извлечения нефти;

3.4 Вовлечение в разработку нетрадиционных месторождений УВ.

К основным инструментам инновационных изменений относятся:

3а) Цифровое моделирование месторождений УВ с заранее заданными технико-экономическими параметрами:

  • эффективное прогнозирование и использование методов увеличения отдачи пластов на различных стадиях добычи УВ;

  • технологии 4D, виртуальной и дополненной реальности для поддержки и принятия управленческих решений;

  • реинжиниринг «зрелых» месторождений УВ;

3б) Геолого-технические мероприятия для регулирования параметров разработки месторождений УВ в соответствии с целевыми значениями по объему добычи УВ:

  • нанотехнологии, материалы и реагенты промысловой химии для увеличения проницаемости призабойной зоны скважин при проведении кислотных обработок и гидроразрыва пласта (ГРП);

  • технологии многостадийного управляемого ГРП (с контролем роста трещин) для глубокозалегающих нефтегазоносных горизонтов, мобильные комплексы для проведения ГРП;

  • ремонтно-изоляционные работы с использованием «интеллекутальных», «умных» материалов с заданными эксплуатационными свойствами и памятью для ликвидации негерметичностей, снижения водопритока в скважину;

  • зарезка боковых горизонтальных и наклонно-направленных стволов, перевод скважин на выше- и ниже-лежашие горизонты для увеличения выработки остаточных запасов УВ;

  • тепловое и физико-химическое воздействие на пласт для вовлечения в разработку нетрадиционных коллекторов – бажен, сланцы, высокоплотные пласты, газогидраты – для их эффективной эксплуатации

3в) Технологии разработки:

  • месторождений низконапорного газа (с низким давлением в пласте);

  • месторождений «жирного» газа (с высоким содержанием углеводородов от С3 и выше);

  • газа плотных пород (сланцевого);

  • метана угольных пластов;

  • газогидратов вечномерзлых пород и глубоководных впадин мирового океана;

3г) Энергоэффективные скважинные насосы (в т.ч. высокого давления – до 1 200÷1 500 атм.) с применением аддитивных и композитных материалов с увеличенным сроком службы для повышения КПД и наработки на отказ (увеличения времени межремонтых периодов);

3д) Технологии подготовки нефти и газа к транспорту, мембранные установки для выделения из УВ инертных газов и ценных компонентов, механических примесей и воды – из природного газа;

3е) Технологии борьбы с парафиноотложением для промысловых нефтепроводов и гидратообразованием – для промысловых газопроводов; сбора и транспорта многофазных и нестабильных потоков;

3ж) Технологии и оборудование для роботизированных подводных добычных комплексов, «безлюдные» технологии для передвижных подводных и добычных платформ в арктических условиях.

4. Транспорт и хранение углеводородов, логистика и сбыт и продуктов их переработки

Целями инноваций в данной области являются:

4.1 Формирование новой транспортно-логистической инфраструктуры Дальнего Востока, Восточной Сибири и Арктики с учетом геологических условий месторождений УВ и технико-экономического анализа возможных способов транспортировки УВ на рынки, в т.ч. «конечного» покупателя;

4.2 Создание среды «технологического доверия» и эффективного взаимодействия с потребителем, основанного на многовариантном прогнозировании и гарантированном удовлетворении спроса на энергоресурсы;

4.3 Продление безремонтного срока эксплуатации, безаварийная работа, ремонтопригодность магистральных трубопроводов и объектов хранения УВ;

4.4 Снижение себестоимости перекачки УВ по трубопроводам;

4.5 Сокращение технологических потерь при транспортировке и хранении УВ и продуктов их переработки;

4.6 Развитие собственного бункеровочного, каботажного и танкерного флота, в том числе судов ледокольного исполнения, и необходимой инфраструктуры.

К основным инструментам инновационных изменений относятся:

4а) Высокоэффективные технологии перекачки УВ:

  • энергоэффективные агрегаты (насосы, компрессоры, приводы к ним) с высоким КПД;

  • специализированные стали, композитные и аддитивные материалы, устройства 3D-печати готовых изделий, обладающие высокой коррозионной стойкостью и прочностью, для труб и технологического оборудования транспорта (в том числе на высокое давление) и хранения УВ;

  • частотно-регулируемые приводы для управления режимами перекачки нефти и нефтепродуктов по трубопроводам;

  • изготовление на основе керамических материалов с нанопленками лопаток компрессоров на магистральных газопроводах для увеличения их срока эксплуатации и улучшения технических характеристик;

  • создание труб для магистральных трубопроводов с внутренним эпоксидным покрытием для снижения гидравлического сопротивления, скорости отложения примесей и скорости развития коррозии в агрессивных средах или при наличии агрессивных веществ;

  • противотурбулентные и депрессорные присадки для снижения энергоемкости перекачки нефти и нефтепродуктов, эффективного управления режимами работы магистральных трубопроводов;

  • автономные элементы питания, возобновляемые и альтернативные источники энергии для удаленного технологического оборудования магистральных и промысловых трубопроводов;

4б) Внутритрубная диагностика магистральных трубопроводов:

  • устройства для внутритрубной диагностики с заданными техническими характеристиками, превосходящими мировые аналоги, - с совмещением рентгеновских и ультразвуковых сигналов, без применения расходных материалов;

  • снижение энергоемкости внутритрубных диагностических снарядов при уменьшении шага размещения датчиков и увеличении частоты «просвета» металла труб для обнаружения продольных и поперечных дефектов;

  • мониторинг и прогнозирование развития дефектов, цифровая интерпретация данных после диагностики с использованием инструментов цифровой трансформации;

4в) Развитие и создание технологий в области подземного хранения газа (ПХГ):

  • ПХГ в шахтах, скальных грунтах, соляных кавернах;

  • научно-исследовательские разработки для хранения водорода (в т.ч. малых объемов) на случай развития технологий его получения из природного газа (пиролиз/реформинг метана) или процессом электролиза из воды;

  • технологии закачки и подземного хранения неуглеводородных газов (гелия, СО2, водорода);

4г) Технологии борьбы с отложениями для магистральных нефтепроводов – с парафинов, для газопроводов – с гидратов; разработка технологий перекачки газа в двухфазном или гидратном состоянии;

4д) Технологии и оборудование рекуперации паров жидких УВ при их хранении, погрузке на танкеры, железнодорожных операциях, мелко- и среднеоптовом сбыте;

4е) «Интеллектуальные» устройства удаленного наблюдения за объектами транспортной инфраструктуры для контроля напряженно-деформированного состояния (особенно на труднодоступных участках, например, подводных, или в местах опасных геологических процессов), утечек и предотвращения несанкционированного воздействия (космические технологии, волоконно-оптические сенсоры, летающие дроны и пр.);

4ж) Новые технологии сварочного производства (особенно – для композитных материалов), контроля качества сварных соединений.

5. Переработка углеводородов, нефте- и газохимия

Целями инноваций в данной области являются:

5.1 Повышение энергоэффективности технологических процессов при увеличении глубины переработки нефти и газа;

5.2 Производство экологической продукции (моторных топлив, продуктов нефте- и газохимии), отвечающей мировым стандартам и запросам общества;

5.3 Развитие нефте- и газохимии, как независимого сегмента нефтегазового бизнеса, обладающего большей добавочной стоимостью;

5.4 Развитие оборудования и технологий для производства и сбыта сжиженных (СПГ) и компримированных (КПГ) газов, как одних из наиболее экологичных и энергоемких топлив будущего.

К основным инструментам инновационных изменений относятся:

5а) Энергоэффективные технологии, оборудование и материалы для каталитического и термического крекинга:

  • катализаторы для увеличения глубины переработки нефти,

  • присадки для получения премиальных моторных топлив, масел;

5б) Технологии, оборудование и материалы для производства, хранения и сбыта СПГ и КПГ:

  • криогенные насосы и компрессоры высокого и низкого давления;

  • хладостойкие стали, инновационные композитные материалы;

  • энергоэффективные пластинчатые теплообменники;

  • криогенные резервуары;

  • плавучие заводы по сжижению и плавучие регазификационные терминалы;

  • распределительные сети и заправочные станции;

  • бортовые топливные системы для транспорта, использующего КПГ и СПГ в качестве топлива;

5в) Оборудование и технологии для производства гелия, метана угольных пластов, синтетических жидких топлив на основе реакции Фишера-Тропша;

5г) Технологии производства новых строительных материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками на основе серы;

5д) Технологии производства и утилизации биоразлагаемых отходов, материалов, пластиков и полимеров (полиэтиленов, полипропилентов и пр.), не приносящих вреда экологии, например, на основе термолиза (разрушения без доступа кислорода).

6. Экологические инновации

Целями инноваций в данной области являются:

6.1 Формирование имиджа энергетических компаний как экологически и социально ответственных, обеспечивающих во всех сегментах нефтегазового бизнеса мероприятия для недопущения техногенного вреда, гарантирующих в процессе своей деятельности безопасность для жизни и здоровья граждан, окружающей среды;

6.2 Использование возобновляемых и альтернативных источников энергии во всех сегментах нефтегазового бизнеса для обеспечения собственной потребности в энергоресурсах (в т.ч. внедрение парадигмы «нефтегазовый бизнес – не конкурент, а партнер ВИЭ»), снижения энергоемкости технологических процессов, снижения себестоимости и повышения экономических показателей;

6.3 Исключение антропогенного воздействия, применение технологий «нулевого сброса» на объектах нефтегазового бизнеса на природных территориях с особым статусом, акваториях морей и океанов;

6.4 Разработка, внедрение и независимый контроль прозрачных общепринятых методик оценки антропогенного и техногенного влияния на окружающую среду.

К основным инструментам инновационных изменений относятся:

5а) Невзрывные источники сигналов в сейсморазведке, например, сейсмическая томография;

5б) При бурении и ГРП:

  • подземная утилизация буровых материалов в процессе строительства, эксплуатации и ремонта нефтяных и газовых скважин;

  • замкнутые системы подготовки воды, применяемой для увеличения отдачи пластов;

  • экологически «чистая» химия – буровые растворы, биоразлагаемые гели, инертные материалы для пропантов;

5в) Использование попутного нефтяного газа на собственные нужды:

  • энерго- и теплогенерация;

  • производство ароматических углеводородов;

  • малотоннажные установки СПГ и КПГ;

5г) Нано-, композитные и 3D материалы, фильтрующие элементы на всех этапах добычи, переработки, логистики нефти, нефтепродуктов, газа;

5д) Биотехнологии:

  • разведение и высадка в акватории водоемов гидробионтов (моллюсков, морских гребешков, губок, рыб) для воссоздания биоразнообразия, очистки и мониторинга загрязненности воды и придонного грунты нефтью и нефтепродуктами;

  • сорбенты и дисперсанты для рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами земельных участков, разливов нефти и нефтепродуктов на суше и море, очистки воды и ледяной шуги в арктических районах;

  • для повышения отдачи пластов при введении различных бактерий или образование их в самом пласте;

5е) Технологии использования ВИЭ – возобновляемых источников энергии (солнце, ветер, вода) для выработки энергии на собственные нужды и на удаленных технологических объектах, процессов утилизации углекислого газа, новые сбытовые сети энергии GTL (gas-to-liquid, газ в жидкость), CTL (coal-to-liquid, уголь в жидкость), Power-to-Gas (энергия в газ) и Gas-to-Power (газ в энергию).

Цифровая революция: от автоматизации к трансформации

Комплексное использование цифровых технологий, взорвавших мир IT-индустрии за последние 5÷10 лет, позволяет на принципиально новом уровне настроить процессы управления и операционной деятельности. Такие понятия как «Big Data» (большие данные), «Internet of Things» (интернет вещей), «Artificial Intelligence» (искусственный интеллект), «Augmented Reality» (дополненная реальность), «Digital Twin» (цифровой двойник) «Digital Shadow» (цифровая тень) в ближайшее время уверенно войдут в повседневную деятельность руководителей и специалистов, позволят облегчить выполнение рутинных операций, проводить анализ больших массивов информации и представлять результаты в удобном и понятном виде для принятия решений, выполнять проектные работы с учетом построения цифровых полномасштабных копий объектов или процессов под заданные технико-экономические параметры.

Для начала необходимо договориться о базовом понимании «цифровой трансформации», так как единого представления о ней в нормативных документах не прописано, что приводит зачастую к различным не всегда корректным толкованиям. Понятие «автоматизация» предусматривает знание разрозненных бизнес-процессов: измерение параметров от различных «датчиков», построение системы управления и контроля на основании сравнения получаемых сигналов и заданных (нормативных) значений. Понятие «информатизация» предполагает автоматизацию взаимосвязанных бизнес-процессов на иерархический уровень выше – процессы являются «сквозными» для различных функциональных подразделений-смежников, могут требовать корректировки исходя из стратегических целей компании. Под понятием «цифровизация» следует создание цифровых моделей процессов, объектов, управление которыми осуществляется на основании многовариантной оценки и анализа различных, зачастую разнонаправленных параметров, в реальном времени исходя из стратегических целей компании. И, наконец, «цифровая трансформация» предполагает построение адаптивной бизнес-структуры всей организации в целом, разработанной или изменяемой на основе долгосрочной стратегии развития, позволяет максимально интегрировать все доступные цифровые технологии в прогнозирование, моделирование, управление, контроль, оценку рисков различных процессов, пронизывающих всю организационную структуру, имеющую большое количество независимых, противоречивых входов, выходов информации. Важно отметить, что цифровая трансформация должна принципиально изменять не только производимый в организации для внешних клиентов во «фронт-офисе» продукт (товар, услугу), но также менять бизнес-процессы «бэк-офиса», т.е. всех собственных служб внутри самой организации, являющихся внутренними клиентами.

В исследовании международной компании «Deloitte» (Делойт), посвященном вопросам цифровой трансформации [10] приведена модель, состоящая из 10-ти этапов и основанная на таких фундаментальных составляющих, как кибербезопасность и цифровая культура. На рис. 5 приведена схема циклической цифровой трансформации организации, разработанная компанией «Делойт».


Рис. 5. Модель цифровой трансформации деятельности [10].

Циклическая модель цифровой трансформации предполагает объективную оценку бизнес-процессов и составление на её результатах четкого, последовательного плана действий с «Key performance indicators» (KPI, ключевые показатели эффективности), заранее прописанными и одинаково понятными всем задействованным сотрудникам. Переход к каждому следующему этапу должен осуществляться только тогда, когда эти показатели на предыдущем этапе достигнуты, при этом будут выполнены мероприятия по исключению запараллеленных и/или разрозненных бизнес-процессов, выявлению потенциала для скрытого роста производительности и ликвидации потерь (например, с использованием инструментов бережливого производства – «Lean Management»), общекорпоративной открытости в части использования различных данных, поиска возможных инструментов для получения конкурентных преимуществ.

В качестве примеров цифровой трансформации целесообразно ознакомиться с опытом таких компаний, как ПАО «Газпром нефть» [11-12], «Шлюмберже» (Schlumberger) [13], ПАО «СИБУР Холдинг» [14].

При построении любых моделей цифровой трансформации необходимо также уделять внимание вопросам цифровой безопасности критически важных объектов инфраструктуры, в том числе от кибер-угроз, вирусных и хакерских атак, несанкционированного перехвата управления и пр.


Выводы

Успешность описанных в настоящей статье изменений можно существенным образом повысить при соблюдении и заблаговременном планировании всего 3-х ключевых факторов.

Во-первых, сознательное инвестирование значительных средств в научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки собственных новых продуктов (товаров, услуг), а не закупку импортных готовых аналогов. Реализация этапа может быть сопряжена с большими рисками невозврата затраченных денежных средств, но даже в этом случае будут развиваться отечественные предприятия, создаваться рабочие места, формироваться научно-технический задел для дальнейших исследований.

Во-вторых, создаваемое оборудование, технологии необходимо внедрять на местах в технологические, операционные, финансовые и иные бизнес-процессы. Для этого потребуется тщательное и детальное составление технического задания (задания на проектирование) силами заказчика с учетом мирового опыта, «увязка» задания со средне- и долгосрочной стратегией развития, пересмотр подхода к проектированию от «быстро что-то начертить в Автокаде» к использованию технологий 6D-проектирования, применению информационной модели здания – «Building Information Model», внедрению модели жизненного цикла организации, предприятия – «Life Cycle Model».

В-третьих, для разработки новых технологий и претворения их в жизнь требуется успешное и эффективное решение вопроса формирования человеческого потенциала энергетических компаний: перепрофилирование и переподготовка персонала как внутри самих организаций в корпоративных структурах, так и в соответствующих профильных (отраслевых) техникумах и университетах. О влиянии фундаментальных изменений, вызываемых четвертой промышленной революцией, на вопросы формирования кадрового потенциала, особенностях развития кадровой политики изложено в [15]. Любые быстро происходящие изменения в жизни могут вызывать у людей стресс, формировать сопротивление к возникающим изменениям. Необходима интеграция цифровых технологий в образовательный процесс, разработка новых образовательных программ в виртуальных средах производственной деятельности, программы адаптации, развития и управления карьеров для формирования профессиональных технических и социокультурных компетенций.


Литература:

  1. Андрианов В.Д. / Импортозамещение вслепую // Нефтегазовая вертикаль. № 3-4, 2016. С. 69-75.

  2. Добыча нефти в России в 2019 году повысилась на 0,8%. Дата публикации – 02.01.2020. https://www.interfax.ru/business/690054

  3. Государственный доклад Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2018 году». Дата публикации – 27.11.2019. http://www.mnr.gov.ru/docs/gosudarstvennye_doklady/ gosudarstvenny_doklad_o_sostoyaniy_i_ispolzovanii_mineralno_syrevykh_resursov_rossiyskoy_federatsii/

  4. Россия на энергетическом рынке Европы. Дата публикации – 14.09.2009. https://iq.hse.ru/news/177675641.html

  5. Краткий обзор ключевых показателей деятельности ПАО «Транснефть» и сопоставимых зарубежных компаний за 2016–2017 гг. / Отчет АО «КПМГ», ноябрь 2018. https://www.transneft.ru/u/ news_article_file/16911/transneft.pdf

  6. Голунов Н.Н. / Трансформация энергетического пространства и модели логистики углеводородов в Азиатско-Тихоокеанском регионе // Нефть, газ и бизнес. № 11, 2017. С. 44-47.

  7. Инновационный менеджмент: учебник для академического бизнеса бакалавриата / под ред. С.В. Мальцевой. – М.: Издательство Юрайт, 2019. – 527 с.

  8. Тренды. Инновации. Близкое будущее. Мы? Выступление В. Пирожкова. Дата публикации – 03.09.2017. https://www.youtube.com/watch?v=NxuoKspbdkk

  9. Тренды будущего и формула инноваций. Выступление В. Пирожкова. Дата публикации – 14.02.2020. https://www.youtube.com/watch?v=3SIRPX5BR34

  10. От байтов к баррелям. Цифровая трансформация в сфере разведки и добычи нефти и газа // Отчет центра решений «Делойта» для предприятий энергетического сектора. 2018. – 24 с. https://www2.deloitte.com/ru/ru/pages/ energy-and-resources/articles/2017/digital-transformation-in-oil-and-gas.html.

  11. Стратегии цифровой трансформации «Газпром нефти». Выступление А. Белевцева. Дата публикации – 15.11.2019. https://www.youtube.com/watch?v=TTR_HaKKzL8&list=PLYUrUDm-Y1Sjyb1g-ah_Shw8CUT0SP4lU&index=6

  12. Цифровое технологическое видение «Газпром нефти». Выступление М. Королькова. Дата публикации – 15.11.2019. https://www.youtube.com/watch?v=shBa1vfyQUo&list=PLYUrUDm-Y1Sjyb1g-ah_Shw8CUT0SP4lU&index=5

  13. Мировая нефтяная отрасль: новые технологии. Выступление А. Карапетова в Энергетической летней школе СКОЛКОВО-2019. Дата публикации – 23.09.2019. https://www.youtube.com/watch?v=jsPgD6WunAA

  14. Цифровая трансформация в СИБУРе. Выступление В. Номоконова на конференции «Менеджмент будущего-2018». Дата публикации – 19.04.2018. https://www.youtube.com/watch?v=5m0iVJJcxqw

  15. Мартынов В.Г., Голунов Н.Н., Макарова Е.Д. / Четвертая промышленная революция и ее вызовы для отраслевого рынка труда нефтегазового комплекса // Энергетическая политика. № 5, 2017. С. 3-12.



Статья «Форсайт инноваций. Изменения технологий и инструментов управления инновациями в нефтегазовом комплексе» опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№6, 2020)

Авторы:
Читайте также
Система Orphus