В поисках революций

В поисках революций

Текст: София Зорина, Николай Гаврилов
Иллюстрации: Андрей Дорохин

Нефтегазовая промышленность вновь вступает в эпоху технологических революций: последнее подтверждение этому — сланцевая революция в США, кардинально изменившая ситуацию на мировом энергетическом рынке. В этих условиях залог сохранения конкурентоспособности — находиться на острие инноваций, отслеживать главные технологические тренды и формировать собственный технологический портфель исходя из стоящих перед отраслью вызовов

Технический прогресс в нефтегазовой промышленности за все время ее существования много раз приводил к революционным изменениям в отрасли, к смене лидеров. Можно вспомнить изобретение танкерного флота, выведшего нефть Баку на мировые рынки в конце XIX века, выход на шельф в 1960—1970-е годы, открывший новые провинции Мексиканского залива и Северного моря, что в итоге привело к резкому снижению цен в 1980—1990-е годы, появление технологии СПГ, позволившей поставлять газ на большие расстояния по морю.

Последней такой революцией стало объединение технологий горизонтального бурения и многостадийного гидроразрыва, позволившее разрабатывать запасы сланцевых углеводородов, сначала газа, а затем нефти и сделавшее эти крупные запасы элементом мирового энергобаланса. В результате за десятилетие США смогли не только обеспечить независимость от поставок газа из-за рубежа, но и претендовать на роль экспортера сжиженного природного газа в недалеком будущем. Рост добычи сланцевой нефти позволил Соединенным Штатам выйти в лидеры по объемам добычи жидких углеводородов и существенно снизить импортозависимость страны.

При этом влияние сланцевой революции не ограничилось американским рынком, спровоцировав серьезные изменения на глобальном уровне. Одним из последствий стал рост предложения нефти на мировом рынке, вызвавший падение цен на нефть в 2014 году. Кроме того, сланцевая революция перераспределила международные торговые потоки, изменила стратегические приоритеты компаний и повлияла на инвестиционные решения, принимаемые нефтегазовыми компаниями по всему миру.

Несмотря на то что в нефтяной промышленности технологические революции случаются все же не часто и протекают достаточно медленно (отрасль довольно инерционна, зависит от огромных и долгосрочных инвестиций), задумываясь о долгосрочной стратегии развития компании, важно понимать, какие технологические тренды могут значительно изменить структуру спроса и предложения, в какой срок, и быть готовыми к этим изменениям. Специалисты департамента стратегии и инноваций «Газпром нефти» оценили уже случившиеся технологические прорывы, чтобы понять, что может послужить симптомами грядущих изменений, и рассмотрели ряд потенциально революционных технологий.

Сланцевое предупреждение

По оценке экспертов департамента стратегии и инноваций «Газпром нефти», анализ истории развития сланцевых технологий позволяет выделить несколько признаков энергетических революций. Основной предпосылкой к возникновению революционной ситуации в США стало снижение объемов добычи природного газа в 1970-х годах, в ответ на которое Министерство энергетики Соединенных Штатов запустило госпрограмму разработки технологий добычи сланцевого газа с финансированием исследований из госбюджета.

Бизнес начал проявлять интерес к новому направлению примерно через 10 лет, когда был достигнут некий прогресс в развитии ключевых технологий. Введенные налоговые льготы способствовали привлечению газовых компаний к опытно-промышленным испытаниям, однако довести технологии разработки нетрадиционных месторождений до приемлемого уровня экономической эффективности удалось лишь в 1990-х. Прорывной стала технология многостадийного гидроразрыва пласта в горизонтальных скважинах. Когда рыночные перспективы нового направления стали очевидными, началась активная скупка лицензионных участков, а пик активности в сфере M&A совпал по времени с началом масштабной промышленной добычи сланцевого газа в первом десятилетии XXI века. «Формулировка проблемы и постановка стратегической задачи на государственном уровне, государственное финансирование исследований, активное вовлечение бизнеса, успешные пилотные испытания, рост активности в сфере M&A — вот факторы успеха сланцевой революции и типичные признаки возможности энергетической революции в целом, — считает начальник управления инновационного развития „Газпром нефти“ Андрей Петрухин. — Проанализировав другие технологии нефтегазовой отрасли, которые могут привести к резкому росту предложения углеводородов, мы пришли к выводу, что главный кандидат на очередной прорыв — технология добычи газа из гидратов».


Революционные перспективы

Газогидраты — молекулярное соединение воды и метана, существующее в кристаллическом состоянии при низких температурах и высоком давлении, которое еще называют горящим льдом. В природе газогидраты образуются в районах вечной мерзлоты и в глубоководных осадках морей и океанов.

Учитывая, что гидраты содержат в 15 раз больше газа, чем все месторождения сланцевого газа вместе взятые, они могут полностью покрывать мировые потребности на протяжении 100 лет. Более того, гидраты равномерно распределены по миру и находятся в том числе в территориальных водах стран, испытывающих серьезный дефицит природного газа и имеющих очевидный стимул к его добыче. В научных исследованиях сегодня участвуют многие страны, однако опытно-промышленные испытания пока проведены только на северном побережье Аляски и у побережья Японии. Пока лучший результат у японской JOGMEC, которая на залежи Восточно-Нанкайской впадины сумела добиться дебита 20 тыс. м³ газа в день. Однако добыча газа из газогидратов может стать экономически целесообразной только при увеличении суточного дебита до 60 тыс. м³ (при условии, что цена на СПГ в Азии вернется к историческим максимумам). Состоится новый прорыв или нет, будет ясно уже в 2018 году, когда в Японии появится технико-экономическое обоснование проекта промышленной добычи газа из гидратов.

«Пока гидраты находятся на очень ранней стадии, — заметила глава Международного энергетического агентства Мария ван дер Хувен. — Однако 10–15 лет назад в таком же положении находился сланцевый газ. Мы не можем исключать новой энергетической революции за счет развития технологий и ценовых стимулов».

В мире существует еще несколько технологических направлений, развитие которых также может привести к прорыву. В департаменте стратегии и инноваций «Газпром нефти» отмечают два: добычу нефти из осадочных пород, содержащих твердые битуминозные материалы (кероген), и переработку угля в жидкие углеводороды. Однако перспективы этих направлений пока выглядят скромнее, чем у газогидратов.

До 2009 года кероген считался стратегическим направлением для США, однако сейчас государственное финансирование исследовательских программ свернуто, о прекращении исследований объявили и мировые гиганты Chevron и Shell. Наиболее вероятная причина — фокус на развитии более зрелых технологий добычи сланцевой нефти.

Перспективы технологий переработки угля в жидкие углеводороды также пока неочевидны. Хотя в Китае уже есть действующие промышленные мощности и в планах строительство новых, объемы слишком незначительны для того, чтобы серьезно повлиять на мировой рынок энергоносителей в обозримом будущем. К тому же в последние годы китайские компании концентрируются на переработке угля в олефины, так как это направление обеспечивает более высокую маржу по сравнению с производством топлива.

Опасность внутреннего сгорания

Сергей Вакуленко,
начальник департамента стратегии
и инноваций «Газпром нефти»

Одна из задач нашего исследования состояла в том, чтобы убедиться, что мы не проспим новую технологическую революцию. Поэтому было важно определить факторы, мониторинг которых позволит спрогнозировать новый технологический прорыв. Например, мы установили, что успех технологии добычи из газогидратов будет зависеть от возможности увеличения суточного дебита.

Также необходимо следить за развитием подрывных технологий, прежде всего — решений по повышению эффективности ДВС. Электромобили пока не вполне оправдывают ожидания некоторых аналитиков, однако в нашем отчете они занимают второе место по значимости для нефтяной отрасли. Существенный недостаток аккумуляторных батарей — низкая плотность энергии по сравнению с бензином или дизельным топливом: литиево-ионная батарея, генерирующая столько же энергии, сколько вырабатывается из 1 л дизельного топлива, в 16 раз превосходит его по объему. Темпы снижения цен на солнечные панели впечатляют, однако нужно принять во внимание зависимость этой технологии от государственных стимулов, а также значительные площади, необходимые для размещения солнечных панелей.

Кроме того, мы полагаем, что некоторые из переходных технологий помогут нам преодолеть технологические вызовы, с которыми сегодня сталкивается компания. Существующий перечень решений, безусловно, будет расширяться за счет регулярно появляющихся интересных технологий.

Прорывные технологии влияют на нефтегазовую отрасль со стороны предложения. Однако существуют технологии, которые могут оказать ощутимое влияние на рынок за счет сокращения спроса на углеводороды. Такие технологии эксперты «Газпром нефти» относят к категории подрывных. Самые актуальные на сегодня — развитие производства электромобилей, биотоплива, технологии возобновляемой генерации и технические решения, повышающие эффективность двигателей внутреннего сгорания (ДВС) .

На начальных этапах исследования казалось, что именно электромобилестроение имеет наибольший потенциал из всех подрывных технологий. За последние годы аккумуляторные батареи стали значительно дешевле, при этом прибавив в емкости; в Европе и США достаточно активно развивались сети электрических «заправок», автопроизводители практически непрерывно заявляли о выводе на рынок новых моделей электромобилей и расширении мощностей по производству аккумуляторов. Действительно, производителям электромобилей удалось добиться впечатляющих результатов: разгон до 100 км/час за 4 секунды при пробеге в несколько сотен километров на одной зарядке — характеристики настоящих суперкаров. Стоимость столь совершенных электромобилей сопоставима с ценой автомобилей премиум — класса, но в среднем сегменте автомобили с ДВС примерно вдвое дешевле, а значит, о массовости электромобилей речи пока не идет. Впрочем, даже если популярность электромобилей в ближайшие несколько лет возрастет многократно, темпы замещения традиционного автопарка все равно останутся недостаточными для значительного снижения спроса на углеводородное топливо в горизонте до 2030 года.

Таким образом, первоначальная гипотеза была скорректирована — анализ показал, что наибольший потенциал снижения спроса на нефтепродукты может представлять развитие ДВС. В Европе и США разработаны весьма жесткие стандарты в отношении выбросов углекислого газа автотранспортом, выполнение которых в полном объеме приведет к весьма существенному снижению расхода топлива новыми автомобилями. Например, для достижения европейских норм по выбросам СО2 новые автомобили с 2021 года должны расходовать не более 4,1 л бензина или 3,6 л дизельного топлива. Уже сегодня некоторые компании разрабатывают гибридные автомобили, расходующие порядка 2 л ДТ/100 км — почти вдвое меньше требования стандартов.

Все дело в КПД

Ветрогенерация и солнечная энергетика — еще две подрывные технологии, которые считаются основными конкурентами природного газа, потребляемого электроэнергетикой. Однако потенциал развития ветрогенерации ограничен как технологическими аспектами — размер лопастей установок уже близок к технологическому пределу, — так и географией: наиболее выгодные места для размещения ветрогенераторов уже заняты.

Солнечная энергетика пока имеет меньшую долю рынка, чем ветрогенерация, однако, как ожидается, темпы ее развития будут выше. Радикальное снижение стоимости солнечных панелей продолжится, при этом разработчики технологий успешно повышают коэффициент полезного действия (КПД) панелей. Если сегодня средний КПД составляет порядка 16%, то передовые разработки на стадии НИОКР обеспечивают более 40%.

Впрочем, масштабное вытеснение природного газа солнечной генерацией и ветрогенерацией все же маловероятно, учитывая географические ограничения и проблему нестабильности генерации. Распространение высокотехнологичной возобновляемой генерации напрямую зависит от развития технологий накопления электроэнергии — сегодня высокая стоимость серьезно ограничивает применение накопителей.

Исходя из всего этого, в департаменте стратегии и инноваций «Газпром нефти» говорят о параллельном росте объемов традиционной и альтернативной генерации как о наиболее вероятном развитии событий. Наконец, распространение биотоплива — еще одной альтернативы нефтепродуктам — сегодня ограничено отсутствием эффективных технологий производства и недостаточностью сырьевой базы. В США, Бразилии и ряде европейских стран достигнуты определенные успехи в производстве биотоплива первого поколения, которое изготавливается из сельхозпродукции, однако очевидно, что потенциал этого направления исчерпан из-за конкуренции с пищевой промышленностью. Биотопливо второго поколения, вырабатываемое из отходов сельскохозяйственного производства, с пищевой промышленностью не конкурирует, но его производство пока слишком дорого, при этом требуется еще решить и проблему сбора необходимого количества сырья в месте производства. Если задача удешевления выглядит решаемой, то технологического решения второй проблемы нет: сбор необходимого количества отходов и их доставка серьезно увеличивают себестоимость производства биотоплива.

Переход к эффективности

И прорывные, и подрывные технологии потенциально грозят глобальными изменениями энергетического рынка. Третья категория технологий, которые аналитики «Газпром нефти» назвали «переходными», переворотов не обещает, однако представляет не меньший интерес для нефтекомпаний. Речь идет о технологиях, существенно повышающих эффективность разведки и добычи и обеспечивающих переход отрасли на новый технологический уровень. Эти технологии могут позволить вовлечь в разработку новые категории запасов, ранее считавшиеся некоммерческими, и таким образом изменить баланс спроса и предложения. Именно из эволюционного развития технологии гидроразрыва и горизонтального бурения выросла сланцевая революция.

Учитывая большую долю зрелых месторождений в портфеле активов «Газпром нефти», особого внимания заслуживают методы повышения нефтеотдачи. В США фокус исследований в этом направлении — на закачке в пласт углекислого газа, обеспечивающего высокую эффективность вытеснения в силу своей способности растворяться в нефти. Такие компании, как Glori Energy, уже испытывают биологические методы увеличения нефтеотдачи, работающие за счет активации присутствующих в пласте бактерий, а GlassPoint внедряет технологию использования солнечной энергии для генерации пара, закачиваемого в пласт.

«Правильно поставленная проблема — залог успеха при выборе и внедрении любой новой технологии, — уверен Андрей Петрухин. — Например, при проведении сейсморазведочных работ в иракском Курдистане мы столкнулись с двумя проблемами: необходимостью работать в труднодоступном горном районе и кражами датчиков, — приводившим к сбоям при передаче сигнала. Решить обе проблемы позволила технология RT System 2, разработанная компанией Wireless Seismic и адаптированная к нашим условиям». Позже выяснилось, что с беспроводными датчиками можно работать и в лесистой местности, что позволяет сократить объемы вырубки деревьев в два раза. Это стало началом развития в «Газпром нефти» направления «зеленая сейсмика».

Еще одно актуальное для «Газпром нефти» направление — развитие систем онлайн-мониторинга операций гидроразрыва пласта, а также режимов работы скважин. Такие решения разработаны, например, компаниями Fotech и Ziebel.

Поиск продолжается. На повестке дня у компании сразу несколько стратегических вызовов, таких как освоение арктического шельфа, введение в разработку залежей бажено-абалакского комплекса. Необходимо совершенствование сферы геологоразведки, позволяющей наращивать ресурсную базу, новые технологии могут дать вторую, третью и т. д. жизнь действующим месторождениям компании, значительно повысить эффективность, а значит, снизить стоимость добычи. Учитывая основные тенденции развития технологий в мире, компания формирует собственный целевой технологический портфель.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ