«Что такое нефтяная держава? В прошлом это была страна, у которой огромные запасы углеводородов. А что такое нефтяная держава сегодня? Это страна, которая обладает технологиями для добычи трудноизвлекаемых запасов».
Так говорит Михаил Спасенных, директор Центра добычи углеводородов Сколтеха. До прихода в Сколтех г-н Спасенных работал в научно- технических центрах крупных нефтяных и нефтесервисных компаний. Возглавляемый им Центр занят разработкой технологий для добычи трудноизвлекаемых запасов нефти и газа.
Михаил Спасенных. Фото Sk.ru
Вопрос о том, насколько реально востребованы эти технологии, похоже, не имеет однозначного ответа. В августе компания Shell получила разрешение американских властей проводить буровые работы в Арктике в целях обнаружения нефти. Как сообщала газета Financial Times, бурение будет проходить на шельфе Аляски на глубине 8 тыс. футов. Компания добивалась этого права на протяжении десяти лет, и еще до того, как была пробурена первая скважина, Shell потратила на подготовительные работы 7 млрд долларов. По оценке FT, добыча «вряд ли начнется раньше 2030-х годов».
Но сохранится ли к тому времени спрос на нефть? Некоторые эксперты сравнивают сегодняшнее положение нефтяной индустрии с китобойным бизнесом в середине 19 века. До той поры считалось, что альтернативы китовому жиру как источнику света не существует. Фонтан нефти, забивший в Пенсильвании, заставил забыть о ворвани.
Есть известные фотографии, сделанные на пасхальном параде в Нью-Йорке на Пятой авеню в 1900 и в 1913 годах. На первом фото трудно найти автомобиль – сплошные конные экипажи. На втором фото трудно заметить лошадь, сплошь машины. Владельцы индустрии, основанной на конной тяге, считали, что у них впереди многие десятилетия, чтобы адаптироваться. Генри Форд думал иначе, и он победил.
Переход от одной технологии к другой, как правило, носит взрывной и непредсказуемый для современников характер. К тому времени, когда технологии и финансы позволят добывать нефть в баженовской свите и на арктическом шельфе, у человечества может появиться новый источник энергии, о котором сегодня мало кто задумывается. Глава Rocky Mountain Institute американский физик и эколог Эмори Ловинс (В 2009 г. журнал Time признал его одним из 100 самых влиятельных людей в мире) утверждает, что к 2050 году американская экономика может вырасти в 2,6 раза по сравнению с сегодняшним уровнем и при этом обойтись без нефти, угля и ядерной энергии.
Михаил Спасенных не разделяет эти пессимистические для нефтяников прогнозы: «Международное энергетическое агентство ежегодно оценивает, сколько осталось нефти на Земле. По оценке на 1980-й, нефти оставалось на 30 лет. По прошествии десяти лет оценка оставалась прежней - все равно на 30 лет. Почему так происходит? Потому что совершенствуются технологии, – говорит он. - Новые технологии позволяют разведывать больше, добывать больше. В том числе, там, где раньше не могли добывать. Пока что в мире растут расходы на исследования и разработки в этой сфере; рост на 20% за последние 10 лет, и даже кризис 2008-09 гг не особенно их затронул. Так что мы еще не пришли к ситуации, что это все бессмысленно».
Другое дело, что, по мысли Михаила Спасенных, России, прежде, чем поворотиться лицом к Арктике, есть еще чем заняться в местах более традиционного промысла. «Применительно к России Арктика – это наиболее далекая по времени опция, которая у нас есть, чтобы удержать добычу на нынешнем уровне 550 млн тонн в год», - говорит директор Центра добычи углеводородов Сколтеха.
Первое, что можно делать, – продолжает собеседник Sk.ru. - добывать из тех месторождений, которые сейчас разрабатываются, то есть повышать [коэффициент извлечения нефти ]КИН; второе - идти на нетрадиционные коллекторы – это баженовская свита, и третье – идти в труднодоступные регионы, в Арктику, в том числе.
Пока никто точно не знает, сколько нефти в Арктике. По тем сведениям, которые есть сегодня – запасы в Арктике составляют проценты от запасов в других регионах, при очень низкой степени разведанности. То, что компании активно получают лицензии в Арктике, – это, скорее, политика, чем целесообразность. Еще один аспект - Арктика очень большая. Она начинается от Баренцева моря, где наверняка есть нефть, затем Печорское море, где она есть, Карское море, где ее нашли, а все, что восточнее – никто доподлинно не знает; известно, что есть у Аляски, а что есть вокруг Таймыра – неизвестно.
Безусловно, Арктика это очень дорого, это нехватка технологий, например, мы не имеем опыта в создании платформ ледового класса; это крайне низкие температуры и сложные погодные условия. Это также отсутствие специалистов, обладающих необходимыми навыками и сертифицированных для работы в низких температурах. Таким образом, нефть Арктики – это задача на чрезвычайно длительную перспективу», - замечает Михаил Спасенных.
Нефть и деньги
Разговор о современных технологиях нефтедобычи происходит на фоне продолжающегося снижения цен на нефть. В середине августа нефтяные фьючерсы упали на самый низкий за последние шесть лет уровень. А Эквадор стал первым членом ОПЕК, продающим нефть себе в убыток: при себестоимости в 39 долларов за баррель цена экспортной эквадорской нефти колеблется в пределах 30 долларов. По данным Bloomberg, соотношение долгов нефтяных компаний к выручке наихудшее за последние двадцать лет. Мировым производителям нефти требуется полтриллиона долларов, чтобы расплатиться с долгами.
Попытки предсказывать цены нефть – не самое благодарное занятие. На заре нефтедобычи, когда еще не существовало фьючерсов, цены на «черное золото» имели непосредственное отношение к возможностям одной из договаривающихся сторон расплатиться собственно золотом. Но и в этих, относительно простых, по нашим временам, условиях имелись свои тонкости.
В 1933 году компания Socal получила концессию на добычу нефти в Саудовской Аравии. Взамен компания должна была выплатить ссуду королю Ибн Сауду, причем, по требованию монарха, исключительно английским золотом. Королю доставили 7 ящиков золотых монет; отправители удостоверились в том, чтобы среди них не было ни одного золотого соверена с изображением королевы Виктории. В специфических условиях Саудовской Аравии профиль женщины на монетах мог их обесценить.
Появление новой сферы, прогнозирования цен на нефть, - дело относительно недавнего времени, им всерьез занялись лишь после ближневосточного кризиса 1973 года. До тех пор в этом не было необходимости – цены менялись на центы, а не на доллары, и в течение многих лет оставались более или менее постоянными. Кстати, первыми фьючерсными контрактами на Нью-Йоркской бирже были отнюдь не нефтяные, а фьючерсы на яйца, к которым затем добавились фьючерсы на репчатый лук, яблоки и картофель. Лишь 30 марта 1983 г. Нью-Йоркская товарная биржа ввела фьючерсы на сырую нефть.
«На примере предыдущих кризисов можно убедиться в том, что цены на нефть падают на год-два, затем начинают восстанавливаться, - говорит Михаил Спасенных. - Мы имеем дело с исчерпаемым ресурсом. То есть этого ресурса будет все меньше, при том, что он продолжает оставаться востребованным. Понятно, что цены на нефть будут расти. Конечно, чем выше будут цены на нефть, тем больше будет возможностей развивать альтернативные источники энергии. Но пока нефть есть, она нужна, и я думаю, что где-нибудь через год-полтора цены вернутся к уровню 70-100 долларов за баррель.
В обозримом будущем глобальных изменений спроса на нефть произойти не может, точно так же, как нет сомнений в том, что рано или поздно это случится. Например, когда двигатель внутреннего сгорания заменят на топливные элементы. У топливных элементов стопроцентное КПД, они абсолютно экологически чистые, потому что на выходе там не выхлопные газы, а вода. Топливные элементы уже есть. Но при этом двигатель внутреннего сгорания стоит на киловатт мощности около 30-40 долларов. А стоимость топливного элемента – полторы тысячи долларов на киловатт мощности. Когда эта стоимость снизится до 30 долларов, пойдет замещение.
При этом нужно еще создать систему хранения водорода на борту и наладить всю водородную инфраструктуру. А еще надо будет из чего-то получать водород как новый энергоноситель. Если такая водородная энергетика когда-то наступит, то наиболее вероятный вариант, что значительная доля водорода будет производиться из углеводородов, потому что это сейчас самый доступный источник. И сейчас уже есть тенденция, когда содержание водорода в топливе постоянно увеличивается (стандарты топлива евро-1,2, 3 и т.д.). А это просто переход к предельному случаю, когда будем получать чистый водород из углеводородов. Конечно, вклад в производство водорода будут обеспечивать и другие методы – биотехнологии, производство на атомных электростанциях, но так или иначе, спрос на углеводороды сохранится», - уверен руководитель Центра добычи углеводородов Сколтеха.
Инвестиции в исследования
В 2011 году расходы на R&D крупнейших мировых нефтегазовых компаний превышали 12 млрд долларов: это в три раза больше, чем десятилетием ранее. Как выглядит на этом фоне российская нефтегазовая индустрия?
«Есть положительное развитие, - дипломатично замечает Михаил Спасенных. - Когда в России только начинались серьезные исследования в этой области, я произвел некоторые подсчеты, поделив расходы на НИОКР на тонну произведенной продукции. Получилось, что такие компании, как Shell, Chevron тратят примерно доллар на тонну, а в российских компаниях в этот момент – это было в 2003-2004 гг – на тонну продукции приходилось несколько центов. Вообще надо помнить, что в России в целом затраты на науку и технологии составляют одну десятую процента от мировых затрат.
Источник: Сколтех.
Десять – пятнадцать лет назад ведущие мировые компании тратили на R&D порядка двух-трех десятых процента от своей выручки. Это – что касается нефтяников. Если возьмете нефтесервисные компании, то там инвестиции в исследования составляют порядка 1-3%. То есть в каждой отрасли своя доля, но в нефтяной индустрии абсолютные цифры расходов на науку все равно были высокими, поскольку выручка очень большая.
Последние годы в лидеры по инвестициям в науку и технологии вышли китайские и бразильские компании - до 1% от выручки.
Что касается России, сейчас такие компании как Роснефть, Лукойл, Газпром стали показывать очень большие бюджеты НИОКР. В процентном отношении они вышли на уровень Shell и Chevron и других зарубежных компаний. Но при ближайшем рассмотрении выясняется, что компании зачастую учитывают по статье НИОКР все, что угодно. Нефтеперерабатывающий завод, например, может запросто вставить в бюджет НИОКР расходы на контроль качества нефтепродуктов, разработку регламентов, создание новых установок, заменяющих устаревшие. Мое ощущение, что сейчас реальные расходы на исследования и разработки в российских компаниях на порядок меньше, чем за рубежом».
И все же многое меняется. Нефтегазовые компании создали корпоративные технические центры и институты, разработали, защитили и реализуют программы инновационного развития, сотрудничают с университетами, в том числе, со Сколтехом. В частности, компания Газпромнефть финансирует совместно с Минобрнауки проект по баженовской свите, выполняемый консорциумом университетов – Физтехом, Сколтехом, МГУ и РГУ. Компания Татнефть, которая развивает методы добычи тяжелой нефти, активно поддерживает Казанский университет и первой из российских нефтяных компаний строит в Сколково свой R&D-центр.
Санкции как стимул к инновациям
В России среднее достигнутое значение КИН – 25%. В идеале КИН у нас может выйти на проектную величину 30-35%, прогнозирует г-н Спасенных. Много это или мало по мировым критериям? В Норвегии проектный КИН – 50-55%, а мечтают они о 70%.
«Здесь очень много причин. Чем больше КИН, тем дороже нефть. Взять первую нефть легко, это обходится недорого. А вот взять остаточную нефть стоит гораздо дороже. Компании часто говорят, что они бы достигли больших значений КИН и применили бы современные технологии нефтеотдачи, но при этом они будут работать себе в убыток. Наша налоговая система в определенной степени является тормозом высоких КИНов. Это, конечно, не единственный, но очень важный фактор. Компании говорят: мы можем добывать больше, мы можем добывать нефть из баженовской свиты – дайте нам налоговые преференции. Им отвечают: а нам-то зачем? Ну, добудете вы больше, в бюджет заплатите столько же, нефти у нас в недрах останется меньше, да еще с этим кризисом мы и продать-то нефть не сможем.
Так что технологическое отставание - это только одна из причин низкого КИН. В Советском Союзе, где была нормально развитая наука в области нефти и газодобычи и были созданы многочисленные отечественные технологии, сегодняшние значения КИН считались нормальными. Тогда казалось, что запасы Западной Сибири бесконечны, не было стимула вкладываться в увеличение нефтеотдачи. А дальше расходы на исследования стали сокращаться, и новая технологическая база не была создана. Мы застыли на тех значениях, которые были созданы в Советском Союзе».
Вопрос в том, насколько российские компании реально заинтересованы в современных технологиях нефтедобычи.
«Основная мотивация зарубежных компаний развивать технологии – это получить конкурентное преимущество. В нашем случае конкуренция в технологической области между компаниями невелика, считает Михаил Спасенных. - Компании предпочитают брать технологии у одних и тех же поставщиков, зарубежных или российских, но сами не особенно стремятся что-то делать в этой области.
Но ситуация меняется. Санкции, безусловно, заставляют компании задуматься о том, где они возьмут технологии, на которые рассчитывали».
Что может предложить Сколтех индустрии
«Основная задача Центра добычи углеводородов, как в целом Сколтеха, состоит в подготовке специалистов и разработке технологических решений в тех областях, которые будут востребованы в ближайшем будущем и которых на сегодня нет, - продолжает собеседник Sk.ru. - Мы занимаемся технологиями разведки и разработки трудноизвлекаемых запасов. Они позволят найти «месторождения внутри месторождений» - увеличить КИН; это одна тема. Технологические решения для разведки и разработки нетрадиционных коллекторов таких, как баженовская свита, - это еще одна тема. Ну, и технологические решения для работы в полярных регионах, на арктическом шельфе, которые позволят снизить риски и обеспечить добычу, - мы этим также занимаемся, развивая технологии, связанные с газовыми гидратами. То есть это фокусировка на ТрИЗах – трудноизвлекаемых и нетрадиционных запасах.
Нужны ли компаниям наши разработки? Наш Центр начинался с инициированных нами совещаний, на которых мы спросили компании: что вас не устраивает, какой экспертизы вам не хватает, где нужны новые знания, где нужны новые люди? Компании сформулировали несколько направлений. Одно из них – геомеханика. Это наука о свойствах горных пород и использовании этих знаний в нефтегазодыче. Еще лет десять-пятнадцать назад нефтяники не обращали особого внимания на геомеханику, но сейчас с каждым годом становится все очевидней, что без этих знаний добыча трудноизвлекаемых ресурсов невозможна. Когда осуществляется гидроразрыв пласта, нужно очень точно понимать пределы прочности горных пород, как пройдет трещина, если ее инициировать, как получать трещины заданных размеров. Кроме того, бурение нетрадиционных коллекторов - чрезвычайно сложная операция, для которой опять же необходимо точно прогнозировать механические свойства породы.
При разработке месторождения может происходить явление компакции – механическое проседание пласта в результате снижения пластового давления. Такие процессы необходимо прогнозировать и предотвращать. Отвечая на данный запрос, мы создали в Центре направление геомеханики, ведем разработку новых симуляторов гидро-геомеханических процессов, необходимых для разработки трудноизвлекаемых запасов, в ближайшее время установим лучшее в мире оборудование для изучения механических свойств горных пород.
Второй запрос компаний связан с созданием экспертизы и подготовкой специалистов в области методов повышения нефтеотдачи. Речь о различных подходах: химических, тепловых, газовых, комплексных. Например, в случае, когда нефть вытесняется из гидрофобных пород (что особенно важно для Восточной Сибири), необходимо путем добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ) изменить их смачиваемость. В каких-то случаях добычу можно увеличить путем повышения вязкости закачиваемой воды, добавляя в нее полимеры. В случае работы с тяжелой нефтью, ее необходимо разогреть, чтобы вязкость снизилась, и нефть смогла течь. Одна из технологий прогрева пласта и добычи нефти – это закачка в пласт воздуха высокого давления (в российской терминологии термогазовый метод). Закачка воздуха приводит к запуску процесса внутрипластового горения. Внутрипластовое горение – технология будущего, очень эффективная технология с точки зрения энергозатрат: ты подводишь туда только воздух, а выделяющееся при этом тепло полностью расходуется на разогрев пласта.
Для многих месторождений перспективны технологии увеличения нефтеотдачи, связанные с закачкой теплоносителей, – горячей воды или пара. Очень перспективна технология добычи, основанная на закачке углекислого газа, который в закритическом состоянии является фантастическим растворителем и, смешиваясь с нефтью, обеспечивает ее вытеснение.
Баженовская свита: «зверь, которого одним проектом не возьмешь»
Таким образом, в отношении добычи традиционных углеводородов Сколтех получил от промышленности задание готовить специалистов и создавать технологические решения по методам увеличения нефтеотдачи. Вторая задача, поставленная перед Сколтехом, – это работа по нетрадиционным углеводородам. Начнем с газа. В настоящее время мы разрабатываем традиционные газовые месторождения. Помимо этого газа есть нетрадиционный газ, находящийся в нетрадиционных коллекторах – сланцах, угольных пластах, мерзлотных породах. А еще есть отложения газовых гидратов на морском дне или, например, на дне озера Байкал. Газа в форме газовых гидратов раз в сто раз больше, чем газа в традиционных месторождениях. То есть это, казалось бы, неисчерпаемые запасы. Только надо научиться их брать: это морское дно, это глубина, это арктический шельф.
Вот, кстати, еще одна из проблем разработки арктического шельфа. Если поставить платформу на скоплении донных отложений, содержащих газовые гидраты, и они протают, то может произойти авария – платформа перевернется. Так что гидраты, с одной стороны, - это очень серьезные геологические риски, с другой – очень эффективный ресурс для энергетики будущего.
Но в отличие от газовых месторождений, газовые гидраты распределены более равномерно и «тонким слоем». Скважина на суше может давать газ в течение десятилетий. А газовые гидраты распределены по всему морскому дну, и как их брать, - пока никто не знает. Японцы, в частности, сейчас очень активны в этом направлении. Вот российские компании говорят нам: позанимайтесь газовыми гидратами.
И, конечно, самое яркое явление в мире нетрадиционных запасов – это баженовская свита, наша российская сланцевая нефть, по запасам которой Россия прочно занимает первое место. Очень важны новые знания о свойствах этих пород. Первое, чем они отличаются, - это очень низкая проницаемость. Поры, в которых находятся углеводороды, чрезвычайно малы: от 10 до 100 нанометров. Тут не то, что глазом – в микроскоп не увидишь.
Вторая проблема – в сланцевых породах очень много вещества, которое называется кероген, прародитель нефти. Это спекшиеся остатки переработанных морских осадков, которые, при попадании в зоны повышенной температуры, разлагаются с образованием нефти и газа. Здесь мы сталкиваемся с совершенно особенными породами, обладающими совершенно другими механическими, физическими, химическими свойствами по сравнению обычными коллекторами. Только внимательно изучив эти свойства, можно выйти на создание технологий разведки и разработки таких месторождений, научиться искать продуктивные интервалы, проводить многостадийный гидроразрыв пласта (ГРП) на горизонтальных скважинах, научиться получать нефть из керогена прямо в пласте.
Этим сейчас занимаются во всем мире. Американцы совершили у себя сланцевую революцию, они научились брать нефть из сланцевых пород. Нам также предстоит это сделать. Притом, что копировать в наших условиях эти технологии невозможно. Проведенный нами анализ показал, что каждая сланцевая формация – это свой космос. А баженовская свита – это сочетание всех возможных проблем, какие только можно вообразить. Это очень сложная нефтематерианская формация. И, кстати, американцы не разрабатывают такие формации.
Так что у нас был реальный запрос от индустрии, и мы над этим работаем. Мы видим, что на наши исследования есть спрос.
Фото Sk.ru.
Конечно, баженовская свита – это такой зверь, которого одним проектом, даже большим, не возьмешь. Но я верю в то, что мы в ходе этого проекта получим очень серьезные результаты, которые помогут индустрии добывать нефть и тем самым окупят существование нашего Центра.
Вместе с тем у нас есть и другие проекты. Целый ряд из них связан с тяжелой нефтью. Главные потребители результатов данных работ – это Лукойл и Татнефть, которые реализуют свои первые пилотные проекты SAGD на Ярегском и Ашалчехинском месторождениях. Носителем экспертизы, которую мы используем и развиваем, здесь выступает Университет Калгари, сыгравший важнейшую роль в создании технологий добычи тяжелых нефтей в канадской провинции Альберта. Университет Калгари сейчас создает по нашему заказу экспериментальные стенды для моделирования теплового воздействия на пласт. Все, что будет делаться на этих установках, будет приближать компанию Лукойл или Татнефть к тому, чтобы брать больше тяжелой нефти на месторождениях России и не только».
По мнению Михаила Спасенных, существующие различия месторождений тяжелых нефтей Канады и России в данном случае несущественны. «Породы могут быть разные, а нефть – похожая, это высоковязкая, высокоплотная нефть, которая не течет, которую надо нагреть, - считает он. - Чтобы с такими месторождениями работать, нужно научиться этими технологиями пользоваться».
Роснефть, Газпром, Лукойл и другие компании очень активно интересуются нашими возможностями в области геомеханики. Построения моделей на основании исследований геомеханических свойств месторождений для них очень важно. Потому что, имея такую модель, они могут и правильно бурить, и правильно производить разрыв пласта: на это тоже спрос есть.
Синергетический эффект «Сколково»
«Сейчас мы выполняем три проекта. Один проект, посвященный баженовской свите, финансируют Газпромнефть и Министерство образования. В проекте с Лукойлом мы участвуем в создании математической модели разработки Усинского месторождения. Третий проект, по которому мы выиграли тендер, но еще не начали работать, связан с импортозамещением: это разработка отечественного софта для интерпретации геофизических данных.
В реализации этих проектов участвуют стартапы - резиденты Сколково, - рассказывает г-н Спасенных. - Число специалистов , связанных с технологическими разработками в нефтегазодобыче, не очень велико , и мы все друг друга знаем. Я лично отношусь с безмерным уважением к людям, которые пошли по тяжелейшей дороге создания технологических стартапов в России. Этим могут заниматься только совершенно особенные люди, фанатично преданные своему делу.
Конечно, данные стартапы не имеют возможности заказывать исследования и образования в Сколтехе. Но есть обратные примеры, когда мы собираем контракты и привлекаем сколковские компании к их реализации. Наш Центр пока очень маленький, мы далеко не все можем делать сами. Поэтому мы с удовольствием привлекаем коллег из «Сколково», в частности, при выполнении Баженовского проекта».