Oil and gas engineering: approaches to understanding

Введение

Влияние инжиниринга на экономику можно проследить начиная с первой промышленной революции. Его появление как отдельного вида экономической деятельности в Великобритании принято относить к первой четверти XIX века. Именно там в 1818 году как ответ на необходимость развития изобретательского дела в промышленности и строительстве стал функционировать Институт инженеров-строителей (Institute of Civil Engineers, ICE), представляющий собой одно из первых национальных объединений инженеров, а к 1825 году начала свою работу первая железная дорога. Развитие инженерного дела послужило толчком к первой промышленной революции, результатом которой стало изобретение паровых машин, прядильных и фрезерных станков, бетона и т.д. Вторая волна промышленной революции, охватившая во второй половине XIX века страны Западной Европы, а позже США и Японию, только усилила востребованность инженерных услуг для строительства новых заводов и модернизации существующих. Производство высококачественной стали, распространение двигателей внутреннего сгорания, электричества и химикатов стало возможным благодаря масштабному применению в производстве научных достижений, что было обеспечено трудом отдельных инженеров, групп инженеров, а позднее – целых инженерных фирм [17] (Kondratev, Lorents, 2007).

Качественное изменение спроса на инжиниринг в последующий период связывают с двумя факторами: необходимостью восстановления промышленности после Второй мировой войны и индустриализацией стран третьего мира. И в том и в другом случае различные отрасли промышленности нуждались в новых видах инжиниринга. Особое значение имела тенденция реализации проектов «под ключ», предполагавшая оказание не отдельных инжиниринговых услуг в области проектирования, поставок или строительства, а комплексное сопровождение объекта от его концептуального проектирования до ввода в эксплуатацию, включая обучение соответствующего персонала и финансовое обеспечение на всех стадиях.

Расширение видов инжиниринга и рост спроса на них привели к формированию национальных и международных рынков, предоставляющих широкий перечень инжиниринговых услуг. Особо востребованными стали услуги в таких областях, как гражданское и промышленное строительство, металлургия, металлообработка, машиностроение, автомобилестроение, электротехника, электроэнергетика, а позже телекоммуникации, электроника, компьютерные технологии, аэрокосмическая отрасль, медицина, биоинженерия, нанотехнологии и др. Усложнение условий нефтегазодобычи привело к необходимости развития инженерных технологий и в этой сфере, а проектный характер деятельности обусловил спрос на комплексные инжиниринговые услуги в нефтегазовом комплексе. В настоящее время структурная диверсификация экономики, рассматриваемая на государственном уровне как переход к новому технологическому укладу, невозможна без высокотехнологичных инжиниринговых услуг. Растущий спрос, развитие организационных форм инжиниринговой деятельности актуализировали вопросы сближения договорных практик по поводу инжиниринговых услуг, стандартизации различных видов инжиниринга, а также теоретического осмысления происходящих изменений.

Организационно-правовые основы инжиниринга были заложены посредством его систематизации и стандартизации еще в 70–80 гг. XX в. На международном уровне следует отметить деятельность Европейской экономической ООН (https://unece.org/), результатом которой стало создание руководств по составлению международных договоров инжиниринга [19], а также отраслевых организаций разного уровня, в частности Американского общества инженеров-механиков (American Society of Mechanical Engineers, https://www.asme.org), Американского общества инженеров-строителей (American Society of Civil Engineers, https://www.asce.org/), Института инженеров-строителей в Великобритании (Institution of Civil Engineers, https://www.ice.org.uk/), Института инженеров электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronics Engineers, https://www.ieee.org/), Института инженеров-механиков (Institution of Mechanical Engineers, https://www.imeche.org/), Института инжиниринга и технологий (The Institution of Engineering and Technology, https://www.theiet.org/), Международной Федерации инженеров-консультантов (International Federation of Consulting Engineers, https://fidic.org/) и др.

Важно подчеркнуть различие путей развития российского и международного инженерного дела, что сформировало разные понятийные базы, привело к разночтениям в методах решения инженерных задач и организации инженерного дела [17] (Kondratev, Lorents, 2007). Понятия, относящиеся к сфере инжиниринга, определялись в России как изыскания, проектирование, научно-исследовательские и опытно-промышленные работы (НИР и ОПР), авторский надзор и т.д. «По сути, плановая экономика и система управления проектами в Советском Союзе представляли собой одну большую инжиниринговую компанию» [12] (Ivanov, 2014). Обратившись к определениям инжиниринга в западных источниках, можно увидеть, что в качестве ключевого явно выделяется application, что подразумевает «приложение» научных знаний с целью создания каких-либо структур, систем или процессов. В западной рыночной культуре это имеет явный коммерческий подтекст. В России, где проектные и изыскательские структуры имели в советский период сквозное бюджетное финансирование, такого подтекста не возникает [22].

Еще одна объективная трудность при формировании терминологической основы предметной области инжиниринга связана с непрерывным расширением содержания данного понятия, охватывающим сферы, все более отдаленные от классической инженерной деятельности, в частности финансирования, нашедшего отражение в формировании направлении стоимостного инжиниринга [23, 25] (Mukharramova, 2016; Podolyanets, 2019). Учитывая данную тенденцию, можно спрогнозировать, что в будущем расширение содержания данного понятия лишь продолжится [9] (Gershman, 2013).

Вместе в тем следует отметить, что расхождение подходов, наличие разных точек зрения на состав инжиниринговых услуг, недостаточная отработанность терминологии в нормативно-правовой базе затрудняют разработку подходов к повышению эффективности их оказания, выявлению перспективных направлений их развития и т.д. Отсюда уточнение понятия «инжиниринг», систематизация видов инжиниринговых услуг, оказываемых в различных отраслях промышленности, представляются чрезвычайно своевременными задачами.

Вопросы, имеющие отношение к области инжиниринговой деятельности в нефтегазовой сфере, нашли отражение в четырех основных направлениях исследований: изучение рынка нефтесервисных [8, 29] (Vasilenko, 2017; Sergeev, Shkatov, Siraev, 2011) и геофизических услуг [15, 30] (Katysheva, 2016; Sergeev, Nazmutdinova, 2015), использование интеллектуальных технологий при разработке нефтегазовых месторождений [10, 16, 27] (Zhdanyuk, 2018; Katysheva, 2020; Razmanova, 2020), организационные формы предоставления различного рода инжиниринговых услуг [11, 32] (Zhiglyaeva, 2016; Cherepovitsyn, Chanysheva, Smirnova, 2016), влияние НИОКР на эффективность деятельноcти нефтяных компаний [33] (Khaertdinova, Ponomarenko, 2017). Вместе с тем единый подход к исследованию нефтегазового инжиниринга пока не сформирован.

Цель исследования состояла в уточнении терминологического аппарата в области инжиниринга с учетом особенностей процессной деятельности, реализуемой на объектах нефтегазовой отрасли.

Методы исследования

В связи существующей неопределенностью в формировании понятия «инжиниринг» в академической и научно-технической среде [9] (Gershman, 2013) и отсутствием однозначного определения инжиниринга в российском нормативно-правовом поле в условиях широкого применения данного термина был проведен контент-анализ его определений на базе наиболее значимых источников. Для анализа использовались отечественные и зарубежные источники, которые были разделены на три группы: нормативно-правовые документы; отраслевые стандарты; научные публикации, справочники и энциклопедии.

В исследовании также применялись методы сравнения, обобщения и систематизации.

Результаты

Выявлено шесть ключевых подходов к пониманию сущности инжиниринга как вида экономической деятельности в современных условиях.

Обоснована востребованность и наличие в нефтегазовом комплексе высокотехнологичного сектора, в основе функционирования которого лежит инжиниринговая деятельность.

Определены особенности нефтегазового комплекса, определяющие специфику инжиниринга с точки зрения понимания его сущности и выделения перечня необходимых составляющих.

Обсуждение результатов

В важнейших нормативно-правовых документах, регламентирующих различные аспекты инжиниринга в России [1–7], инжиниринг характеризуется в формате инженерно-консультационных услуг (работ, деятельности) по созданию каких-либо объектов (решению задач), осуществляемых на коммерческой основе. Таким образом, нормативно закреплены сервисный (обеспечивающий, обсуживающий) и коммерческий характер инжиниринга, а также организационный формат осуществления инжиниринговой деятельности.

В отраслевых стандартах, разработанных Американским Советом по профессиональному развитию, Европейской экономической комиссией ООН и Союзом машиностроителей России, описание инжиниринга приводится с учетом отраслевой привязки, но достаточно разнопланово: творческое применение научных инструментов, деятельность, область видов деятельности. Вероятно, это отражает различное целеполагание при осуществлении инжиниринговой деятельности в США, Европе и России. Однако во всех определениях прослеживается одна общая идея: ведение инжиниринговой деятельности означает создание и использование (эксплуатация) целевых объектов (систем, процессов) на основе (новых) инженерно-технических знаний.

В научных и словарных источниках, дающих определение инжинирингу, [14, 17, 20, 24, 28, 31 и др.] (Kaverin, 2015; Kondratev, Lorents, 2007; Mazur, Shapiro, Ginzburg, 2010; Osika, 2010; Rybets, 2016; Starinskiy, 2018) можно проследить широкий спектр понимания его сущности. Большая часть специалистов рассматривают инжиниринг формально, то есть в виде определенного перечня услуг, оказываемого заказчику, как предложено в нормативно-правовых документах. Однако ввиду особенностей научных задач ряд специалистов предлагают рассматривать инжиниринг и с иных ракурсов: как наукоемкий процесс или научно обоснованную деятельность по созданию объектов, совокупность интеллектуальных видов деятельности на основе научных и технических достижений, инструмент внедрения новых технологий и развития экономики и пр.

Анализ рассмотренных подходов всех групп источников позволил выделить шесть ключевых подходов к пониманию инжиниринга:

1) перечень услуг (работ);

2) деятельность;

3) совокупность видов деятельности (область видов деятельности, сфера деятельности);

4) инструмент (форма связи);

5) научное творчество (творческое применение научных методов);

6) коммерциализация результатов научного творчества (бизнес по творческому применению научных знаний).

Наиболее часто употребляемым значением понятия «инжиниринг» является перечень предоставляемых услуг. Все рассмотренные нормативно-правовые документы рассматривают инжиниринг в данном значении, что вполне объяснимо, так как нормативно-правовые документы призваны детально определять и регулировать общеобязательные правила поведения определенного круга лиц, в том числе и отношения, возникающие между заказчиком инжиниринга и его исполнителем. Все это понятнее и доходчивее рассматривать в случае, если инжиниринг понимается в значении набора услуг.

Инжиниринг можно также рассматривать как непосредственную деятельность, целью которой является определенного рода воздействие на целевой объект (систему) с использованием заданного инструментария для достижения ожидаемого результата. В случае трактовки инжиниринга как сферы деятельности (совокупности видов деятельности, области видов деятельности) инжиниринг приобретает отраслевую окраску и позиционируется как отдельная область знаний.

С точки зрения средства достижения поставленной цели инжиниринг можно рассматривать как инструмент, использование которого в отношении целевого объекта (системы) позволяет достичь полезного эффекта. Причем речь идет о наукоемком, интеллектуальном инструменте. Определяя место инжиниринга в цепи процессов создания нового объекта (системы), инжиниринг можно рассматривать в качестве промежуточной стадии между наукой как областью генерирования новой полезной информации и производством как сферой непосредственного преобразования ресурсов в блага, удовлетворяющие потребности человека. На промежуточной стадии инжиниринга создается недостающая технико-технологическая база путем творческого применения научных методов [18] (Larin, Ostrovskiy, 2013).

Результатом любого успешно разработанного продукта (как массового, так и уникального) на практике является возможность его выгодной реализации. В связи с этим в инженерных, преимущественно зарубежных, сообществах инжиниринг является одним из видов бизнеса по творческому и креативному применению научных знаний, представляя собой, по сути, форму коммерциализации результатов научного творчества. С такой позиции инжиниринг становится «эффективным механизмом по созданию, внедрению и продвижению наукоемких технологий в производство» [21] (Medyanik, 2017).

Проведенное исследование показало, что ввиду своей эволюционной специфики понятию «инжиниринг» нельзя задать одно конкретное значение, очертив тем самым его границы. С учетом всех его направлений, видов, форм и методов инжиниринг является комплексным понятием, и его использование в том или ином значении в полной мере зависит от конкретно рассматриваемой ситуации.

Необходимость применения инжиниринга в нефтегазовом комплексе обусловлена, прежде всего, изменением условий нефтегазодобычи при растущем фактическом значении углеводородов для различных отраслей экономики. Ухудшение структурной базы запасов углеводородов, связанное с отработкой большей части доказанных традиционных запасов, и задача увеличения объемов добычи, в том числе за счет повышения коэффициента извлечения нефти, – одни из основных вызовов, с которыми сталкивается российский нефтегазовый комплекс сегодня и которые определяют направления его дальнейшего развития. Ответом на данные вызовы являются инновационные, наукоемкие и высокотехнологичные решения, которые можно обобщить в понятии «инжиниринговая деятельность».

Непосредственную деятельность самих нефтегазодобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий напрямую не относят к высокотехнологичному сектору, как, например, ИТ-сферу, био- или ядерные технологии. При этом в большинстве компаний нефтегазового комплекса и в России, и в других странах «в самом производстве и сервисном обслуживании используется большинство технологических процессов, относящихся к высокотехнологичному сектору или использующих элементы высоких технологий» [26] (Pozharnitskaya, Sharf, Tsibulnikova, 2015). Возможность осуществления указанных процессов предваряется и сопровождается инжиниринговой деятельностью, что означает востребованность и наличие в нефтегазовом комплексе высокотехнологичного сектора, формируемого инжиниринговыми услугами, носящими межотраслевой характер.

К сопровождающим процесс нефтегазодобычи технологиям можно отнести:

– при поиске залежей углеводородов – геоинформационные технологии поиска залежей углеводородов, космическое зондирование, 3D, 4D и сейсмическую разведку [26] (Pozharnitskaya, Sharf, Tsibulnikova, 2015);

– при проектировании месторождения – трехмерное геологическое и гидродинамическое моделирование пластов объекта разработки, проектирование и создание (строительство) скважин, в том числе наклонно-направленных, горизонтальных, многоствольных и многозабойных;

– при разработке месторождения – когнитивные информационные системы [34] (Kimbleton, Matson, 2018), основанные на интеллектуальных технологиях [10] (Zhdanyuk, 2018), и робототехнику, позволяющих контролировать процессы, протекающие в продуктивном пласте, в частности определение геологических рисков перед началом бурения (пластового давления, температуры и состава пластового флюида с последующей записью данных на внутренние носители) [35] (Mallany, 2013), выявление неэффективных скважин в режиме реального времени и др.

Указанное инжиниринговое сопровождение создает возможности для проведения геолого-технических мероприятий по увеличению коэффициента извлечения нефти, в том числе гидроразрыва пласта, зарезки боковых стволов, физико-химической обработки призабойной зоны пласта, а также вовлечению в разработку объектов с трудноизвлекаемыми и нетрадиционными запасами, месторождений глубоководного шельфа и т.д. [13] (Ismagilov, 2017). Самыми наукоемкими в нефтегазовом комплексе в настоящее время являются геофизические услуги [30] (Sergeev, Nazmutdinova, 2015).

Возвращаясь к шести выделенным подходам к пониманию сущности инжиниринга, можно сделать вывод, что применительно к нефтегазовому комплексу инжиниринг можно понимать с позиции всех рассмотренных подходов. Одним из примеров является нефтегазовый сервис, охватывающий сектор услуг бурения, ремонта скважин, а также промысловую геофизику и сейсморазведку [8, 30] (Vasilenko, 2017; Sergeev, Nazmutdinova, 2015). При выполнении функции сопровождения, проиллюстрированной в приведенных ранее примерах, инжиниринг представляет собой процесс и может быть рассмотрен как деятельность, являющаяся формой реализации связи между наукой, в частности геофизикой, геохимией и пр., добычей нефти и газа, а также проектным подходом как организационной технологией.

Нефтегазовый инжиниринг можно рассматривать как совокупность нескольких видов деятельности, например, создание геолого-гидродинамической модели требует понимания таких областей знаний, как общая геология, геология нефти и газа, физика пласта, подземная гидромеханика и работа в программных продуктах. В другом аспекте при проектировании разработки месторождения понадобится проведение геолого-разведочных работ, работ по строительству производственных объектов и дорог и т.д. Решение задачи увеличения коэффициента извлечения нефти подразумевает творческое применение существующих научных и практических методов, например, изучение гидродинамических характеристик продуктивных пластов «изнутри» посредством внедрения в пласт наноскопических роботов.

Применение объемов инжиниринга ограничено необходимыми расходами нефтегазодобывающих компаний. Эффективным использованием полученного результата по факту осуществления инжиниринговой деятельности является его коммерциализация компаниям отрасли. В качестве удачного примера можно привести разработку компанией «Газпром-нефть» технологии ПАВ-полимерного заводнения продуктивных пластов для повышения коэффициента извлечения нефти, который в среднем для РФ составляет 30–33%, на 17% с последующей коммерциализацией научно-технологических результатов дочерним обществам самой компании, а также компаниям-конкурентам.

Следует отметить еще две особенности нефтегазового комплекса, определяющие специфику инжиниринга с точки зрения понимания его сущности и выделения перечня необходимых составляющих.

Первая особенность связана с положением заказчика в цепочке «upstream (разведка, добыча, первичная переработка) – midstream (транспортировка) – downstream (глубокая переработка)». Привязка к определенному сегменту позволяет выделить ключевые особенности реализуемых проектов. Отсюда целесообразно рассматривать каждое из звеньев цепочки как блок с отдельным жизненным циклом и функциональным, а следовательно, и инжиниринговым наполнением [17] (Kondratev, Lorents, 2007).

Вторая особенность обусловлена уникальностью каждого месторождения как потенциального объекта инжиниринга и связанных с этим объектом технологий. Отсюда выполнение аналогичного вида работ по схожим проектам «в зависимости от глубины и горно-геологических условий залегания углеводородов, а также физико-механических свойств горных пород, географических особенностей местности, климата и т.п.» [14] (Kaverin, 2015) может потребовать разного объема и набора инжиниринговых услуг.

Описанные особенности работ приводят к необходимости индивидуального подхода к каждому отдельному месторождению, что создает почву для развития отдельных видов инжиниринга в нефтегазовом комплексе.

Заключение

Появление инжиниринга как отдельного вида экономической деятельности в целом следует считать одной из тенденций, поддерживающих развитие экономики с позиции перехода к новым технологиям. С учетом быстрого развития и расширения сферы инжиниринга выделены шесть ключевых подходов к пониманию инжиниринга в современных условиях: услуги (работы); деятельность; сфера деятельности (область видов деятельности, совокупность видов деятельности); инструмент; научное творчество (творческое применение научных методов); коммерциализация научного творчества (бизнес по творческому применению научных знаний). Многообразие направлений, видов, форм и методов инжиниринга обусловливает его комплексность и зависимость применения в том или ином значении от конкретно рассматриваемой ситуации.

Непосредственную деятельность предприятий нефтегазового комплекса напрямую нельзя отнести к высокотехнологичному сектору экономики. Однако, учитывая сущность инжиниринга в рамках четвертого, пятого и шестого подходов, можно утверждать, что нефтегазовый инжиниринг формирует высокотехнологичный сектор внутри нефтегазового комплекса, сохраняя при этом собственный межотраслевой характер.

Применительно к нефтегазовой сфере понятие инжиниринга может быть полноценно использовано в рамках всех шести подходов в зависимости от решаемых задач. При реализации инжиниринговых проектов в нефтегазовой отрасли особую роль играет их положение в цепочке от этапа поиска и добычи до этапа сбыта углеводородов. В связи со специфичностью работ на разных этапах нефтегазовую отрасль принято разделять на три сегмента: upstream, midstream, downstream. Каждый отдельный комплекс работ требует индивидуального подхода на различных нефтегазовых активах. Эта особенность создает почву для развития различных видов нефтегазовой инжиниринговой деятельности.