Problems of innovative development of the oil and gas industry under modern challenges

Поиск, добыча, транспортировка и переработка нефти являются сложными технологическими процессами, характеризующимися неопределенностью, высокими капитальными затратами и кроссфункцио-нальным взаимодействием. Несмотря на ожидаемое падение спроса на нефть в ближайшие десятилетия

ГРНТИ 06.71.01

EDN KPWKOC

Статья поступила в редакцию 27.11.2023.

в связи с переходом на альтернативные источники энергии [7], нефть продолжит оставаться важным компонентом в авиации, судоходстве и как нефтехимическое сырье при производстве смазочных материалов, пластика, удобрений и прочих продуктов переработки [4].

Материалы и методы

На рис. 1 представлены три основные сценария развития добычи нефти согласно данным Мирового энергетического агентства [7]. Под сценарием STEPS (Stated Policies Scenario) подразумевается прогноз, основанный на текущих энергетических, климатических и отраслевых мерах, принимаемых государствами. APS (Announced Pledges Scenario) – сценарий, при котором в полной мере будут реализованы все запланированные энергетические и климатические цели. Третий сценарий, NZE (Net Zero Emissions), подразумевает сдерживание глобального потепления в пределах 1.50оC за счет достижения нулевого объема выбросов углекислого газа к 2050 году.

Исторические данные       Сценарий STEP       Сценарий APS       Сценарий NZE

Рис. 1. Три сценария развития добычи нефти до 2050 года [7]

В настоящее время нефтегазовые компании сталкиваются с целым рядом разноплановых вызовов, среди которых: истощение традиционных запасов углеводородов [12]; нестабильность цен на нефть [3]; государственная политика, направленная на снижение потребления ископаемых топлив [2]; ограничение доступа к передовым технологиям в условиях санкционного давления [1].

Основные результаты

Основные направления инновационной деятельности нефтегазовых компаний, не подразумевающие изменения текущих технологических и бизнес-процессов, напрямую связаны с капитальными затратами на разработку новых активов, а именно: сейсморазведкой, бурением и применением методов увеличения нефтеотдачи.

Пандемия COVID-19 [3], переход на альтернативные источники энергии [12] и правительственные меры по декарбонизации [5] привели к существенному падению интереса к капитальным затратам в нефтегазовый сектор. Снижение инвестиций в нефтегазовую отрасль под влиянием политики в области изменения климата в период с 2015 по 2019 годы оценивается в 6.5%, причем снижение инвестиций не связывается с падением спроса на углеводороды [2]. Помимо этого, считается, что долгосрочным негативным последствием пандемии коронавируса станет снижение капитальных затрат и расходов на исследовательскую деятельность от 30% до 40% [10].

Ещё одним препятствием к разработке новых объектов и, как следствие, использованию технологических инноваций, является стоимость углеводородов. На рис. 2 показано изменение числа активных буровых установок и средней экспортной цены барреля нефти стран-членов ОПЕК в период с 1982 по

2022 годы [14]. Из рис. 2 видно, что эти два параметра находятся в прямой зависимости друг от друга. Для проверки зависимости между величинами было построено поле корреляции «Число действующих буровых станков – Средняя экспортная цена барреля» (рис. 3) Коэффициент корреляции между двумя величинами получился равным 0.87, а p-value нулевой гипотезы о равенстве коэффициента регрессии нулю – 1.14 · 10-13.

5 000

О

X

S

a

4 000

IS

о ч о

S

У

о x s

X В д о

3 500

3 000

2 500

2 000

1 500

1 000

§

s

s' s

ч 5

Й ^гО"

о s о м

Число действующих буровых станков ^^^^^^ Средняя экспортная цена барреля, $

Рис. 2. Изменение числа задействованных буровых станков и экспортной цены барреля стран ОПЕК с поправкой на инфляцию по годам

5 000

4 500

4 000

s а 3 500

9 „

S 3 000

д s

8 о 2 500

о В 2 000

в Я 1 500

to

1 000

20      40      60      80      100     120     140

Средняя экспортная цена барреля, $

Рис. 3. Поле корреляции «число буровых станков – цена барреля» в период с 1982 г. по 2022 г.

Третьим значимым вызовом при внедрении инноваций является санкционное давление, усилившееся в 2022 году. Как было показано в ряде исследований [8, 9], в нефтегазовом секторе России не создаются принципиально новые инновации, отраслевые организации предпочитали использовать разработки крупных нефтесервисных компаний: Schlumberger, Halliburton и Baker Hughes. Уход данных ком- паний с российского рынка и отсутствие аналогичных отечественных технологий (продвинутых методов геофизических исследований, бурения, закачивания скважин, гидроразрыва пласта) ставят под сомнение возможность значимого прогресса в улучшении методов поиска, разведки и добычи углеводородов в краткосрочной и среднесрочной перспективах.

2006   2008   2010   2012   2014   2016   2018   2020   2022   2024

Составлено на основе данных сервиса Google Scholar с включением слов: petroleum, oil, gas и исключением слов: AI, intelligence, blockchain, robot.

Рис. 4. Публикационная активность по темам, связанным с нефтью и газом, но без упоминания Индустрии 4.0

Следует отметить и сложности с цифровой трансформацией нефтегазового сектора, как осознанного перехода к цифровым технологиям, что связано со следующими особенностями отрасли:

• •    низкий уровень коммуникаций. Отсутствие обмена информацией между дочерними обществами и отдельными проектными командами приводит к тому, что в компании могут реализовываться проекты, направленные на поиск решения одних и тех же задач, увеличивая затраты на цифровую трансформацию без увеличения эффекта от неё;

• •    ограниченность доступа к данным. Разработка нефтегазовых месторождений сопряжена с анализом огромного массива данных, поступающих из разных источников: сейсморазведки, геофизического исследования скважин, лабораторных исследований керна, бурения, проведения испытаний, добычи и т.п. Как правило, вся эта информация используется только под задачи конкретного проекта, к ней имеет доступ ограниченная группа лиц. В то же время, эти данные могут представлять огромную ценность для проектных команд, занимающихся цифровизацией, например, для калибровки цифровых двойников месторождений. Отсутствие общих баз данных снижает потенциальное качество разрабатываемых ИТ-решений;

• •    отсутствие стандартизации. Многие данные до сих пор формируются экспертами в ручном режиме (сводные таблицы по результатам лабораторных испытаний, описания отказов оборудования и т.п.). Также, обработка одной и той же информации может поводиться в различном программном обеспечении. Различия в формате данных и обозначениях существенно затрудняют их обработку, анализ, разметку и применение в цифровых инструментах. Примерами различия в обозначениях может являться различное наименование одного и того же столбца в разных таблицах и запись в разных единицах измерения. Помимо данных, принятие решений в нефтегазовом секторе зачастую основывается на экспертных знаниях и субъективном опыте, что затрудняет автоматизацию целого ряда процессов;

• •    корпоративная культура. Разработка нефтяных и газовых месторождений предполагает высокие капитальные затраты, а обустройство и вывод объекта на проектные мощности занимает несколько

лет. В связи с этим, корпоративная культура нефтегазовых корпораций предполагает использование каскадных моделей управления проектами. В то же время, разработка ИТ-решений, как правило, подразумевает работу с помощью гибких методологий. Принципиальная разница между двумя подходами приводит к некорректной оценке сроков, стоимости и результата с последующей неудовлетворенностью заказчиков. Помимо этого, нефтегазовая отрасль характеризуется низкой открытостью к инновациям сама по себе;

• •    недостаточный уровень нормативно-правовой базы. Использование искусственного интеллекта для принятия решений, роботов для автономной инспекции, блокчейна для совершения финансовых операций и т.п. не имеет под собой нормативно-правовой основы (ГОСТы, внутренние регламенты компании), что снижает интерес к данным направлениям и является сдерживающим фактором при апробации технологий в условиях опытно-промышленной эксплуатации.

Несмотря на высокие оценки эффектов от внедрения инноваций в нефтегазовом секторе [6, 13] и достаточно продолжительное время попыток цифровизации отрасли, в последние годы наблюдается снижение публикационной активности по направлениям, не связанным с цифровизацией (рис. 4), а Индустрия 4.0 в нефтяной и газовой промышленности всё ещё находится в зачаточном состоянии [11].

Заключение

Преодоление барьеров инновационного развития в нефтегазовой отрасли представляет собой комплексную задачу, решение которой зависит как от внешних факторов (стоимость углеводородного сырья, энергетическая и климатическая политика государства, структура рынка труда, доступность мирового рынка технологий и т.п.), так и от внутренних (корпоративная культура, компетентность специалистов и др.) факторов.