Перспективные технологии нефтегазовой отрасли в рамках формирования новых технологических укладов общественного развития

Введение.

В рамках концепции технологических укладов, которая является продолжением теории длинных волн Н.Д. Кондратьева российскими экономистами Д. С. Львовым и С. Ю. Глазьевым было введено понятие технологического уклада, которое представляет собой совокупность технологий, характерных для определенного уровня развития производства, охватывающего замкнутый воспроизводственный цикл от добычи природных ресурсов и профессиональной подготовки кадров до непроизводственного потребленияю.

Исходя из этой концепции, научно-технический прогресс (НТП) позиционируется как драйвер экономического роста, формирующий длинные волны (циклы) экономического развития.

Технологический уклад состоит из трех фаз: зарождения, развития и угасания. Зарождение нового технологического уклада начинается в рамках господства предыдущего. При этом, технологический уклад включает в себя не технологии, которые к данному моменту изобретены или вынедрены в производство, а определяется теми изобретениями, которые вошли в повседневную жизнь общества и стали фундаментом экономики, образовав устойчивые технологические цепочки [1, с.80].

Ранние этапы развития общества отличаются низким уровнем развития техники, поэтому их уклады общественного развития принято относить к доиндустриальным, тип развития производства которых основывался на мускульной силе животных и человека, создании наиболее простых изобретений. С наступлением «эры машин» начался индустриальный период развития мирового сообщества, в котором принято выделять технологические уклады (табл. 1).

Формирование нового уклада обусловлено накоплением важных технологических проблем, которые не могут быть решены при текущем развитии науки и техники, следствием чего является назревающая технологическая революция, обсулавливающая переход к новому, более прогрессивному технологическому укладу.

Анализ текущего этапа общественного развития.

В настоящее время развитие мировой энергетики имеет значительную долю неопределенности, связанную с текущим развитием экономики на этапе завершения господствующего экономического цикла и подготовке к переходу к новому большому витку развития.

Пятый технологический уклад достиг предела своего роста и далее не способен обеспечивать прежние высокие темпы роста производительности труда, внедрение современных инноваций и освоение базисных инноваций шестого уклада.

Этот процесс проявляется в виде финансового и структурного кризиса экономики ведущих стран мира, сопровождающийся взлетом и последующим падением цен на энергоносители. Для преодоления таких кризисов недосточно поддерживать финансовую систему, необходимо развитие базы нового технологического уклада. На этом фоне усиливается глобальная конкуренция за инвестиции, квалифицированные трудовые ресурсы, как ключевые факторы, определяющие конкурентоспособность инновационных систем. Технологическое лидерство становится ключевым конкурентным преимуществом, не только для отдельных компаний энергетического сектора, но и на международном уровне. С.Ю. Глазьев подчеркивает, что опыт технологических революций свидетельствует о том, что в ускоренном воплощении новых научных знаний в производство – ключ к успеху в конкуренции на динамических рынках [2, с.179].

Процессы глобализации объясняют сокращение длительности преобладания технологических укладов и ускорения их смены за счет:

Таблица 1. Технологические уклады общественного развития

- активизации процессов диффузии и синтеза технологий в различных секторах производства;

- воздействия новых технологий на процессы организации и управления производственными процессами, стимулирующего развитие гибких сетевых структур;

- создания институтов, способствующих расширению международного сотрудничества в области научных разработок, международному технологическому обмену;

- сокращения продолжительности этапов жизненного цикла технологии «от стадии научной разработки, до внедрения технологии в производство и ее массовое распространение на рынке» по созданию наукоемкой, высокотехнологичной и конкурентоспособной продукции. Проблема заключается в том, что технология морально устаревает раньше, чем наступает ее физический износ.

Мировая энергетика.

Для получения максимально подробного облика нефтегазовой отрасли в рамках формирования новых технологических укладов необходимо выделить перспективыне технологические направления, которые получат свое развитие в будущем и временные рамки «продолжительности жизни» нефтегазового сектора.

В настоящее время мировая энергетика сталкивается со следующими вызовами, влияющими на развитие определенных технологических направлений энергетики. Первая негативная тенденция заключается, в стремительно растущем энергопотреблении, которое ведет к истощению природных ресурсов. [The first negative trend is the rapidly increasing of energy consumption, which leads to the depletion of natural resources.] Впервые население планеты достигло показателя 1 млрд. человек в 1820 г., затем 2 млрд. через 107 лет в 1927 г., 3 млрд. через 33 года в 1960 г. С того момента и по настоящее время увеличение населения планеты на 1 млрд. человек занимает около 12-13 лет! По прогнозам к 2025 г. население планеты увеличится до 8 млрд.человек. Непрерывный рост населения вызывает увеличение потребления пищи, энергии, минеральных ресурсов, в том числе углеводородных, как основного источника электроэнергии, что ведет к их истощению. Следствием этого является усиление конкуренции за ограниченные ресурсы, что несет в себе риск обострения противоречий между основными игроками на международных энергетических рынках, а также обуславливает рост цен на энергоресурсы и энергоносители. Данная тенденция обуславливает интерес мирового сообщества к развитию технологий освоения труднодоступных (на поздней стадии разработки, глубоководные месторождения и ресурсы Арктического региона, тяжелые и сверхтяжелые нефти, газ плотных пород) и нетрадиционных месторождений (сланцевые углеводороды, газовые гидраты, метан угольных пластов, матричная нефть), а также к комплексным подходам к разработке углеводородных месторождений и переработке добываемого сырья. С одной стороны, освоение труднодоступных и нетрадиционных углеводородов сталкивается со сложными технологическими проблемами, требует проведения масштабных исследований, а с другой - нельзя не учитывать значительные запасы таких ресурсов. Для сравнения мировые запасы природного газа составляют около 215 трлн. куб. м, а нефти – 232 млрд.т [3], в то время как суммарные запасы нетрадиционного газа (газа плотных пород, сланцевого газа, метана угольных пластов) составляют приблизительно 1672 трлн. куб. м, а нефти (тяжелая и сверхтяжелая нефть, сланцевая нефть) – 186 млрд. т, не считая ресурсов Арктики, которые могут составлять до 30% мировых неразведанных запасов газа и до 13 % нефти [4, с.114].

Вторая негативная тенденция связана с человеческой деятельностью, приводящей к увеличению нагрузки на экологию, появлению экологических проблем (глобальное потепление, выбросы углекислого газа в атмосферу и др.), что усиливает необходимость в поиске наиболее экологически эффективных энергоресурсов, потребность в развитии технологий возобновляемой энергетики (солнечной, ветро-, био-, геотермальной и др.). [The second negative trend is due to human activities, leading to increase the burden on the environment, the emergence of environmental problems (global warming, emissions of carbon dioxide in the atmosphere, etc.), which reinforces the necessity to find more environmentally friendly energy sources, the need for the development of renewable energy technologies (solar, wind, bio, geothermal, etc.)] Электроэнергия ВИЭ вместе с гибкими электрическими системами составит к 2050 г. более 80% от общего объема электроэнергии [5]. Другие прогнозы говорят, что эта цифра не достигнет и уровня 50%. В тоже время выработка электроэнергии на основе возобновляемых источников энрегии (ВИЭ) хоть и составляет около четверти от общего объема энергогенерации и постепенно вытесняет традиционные источники производства энергии, однако не составляет угрозы снижения спроса на углеводороды в ближайшей перспективе. Альтернативные источники энергии рассчитаны на замену в основном атомных и угольных электростанций. Кроме того, внедрение ветряных и солнечных электростанций требует обеспечения резервных мощностей традиционными источниками энергии (природным газом) [6].

По самым оптимистичным прогнозам, максимальный уровень годовой добычи нефти будет достигнут после достижения максимального значения накопленной добычи 288 млрд. т в 2037- 2039 гг. [7, с.326]. Постепенно нефть будет вытеснена и занимать незначительную долю в структуре мирового энергетического баланса. Развитие же газовой отрасли на этом этапе не остановится. Как наиболее экологически эффективный вид энрегоресурса он будет выступать основным резервным источником при внедрении ВИЭ. В связи с этим максимальный уровень мировой накопленной добычи газа будет достигнут не ранее 2050 года. С учетом прогнозов развития нефте- и газодобычи можно предполагать, что пик развития нефтегазовой отрасли придется на период господства шестого и седьмого технологических укладов общественного развития (рис. 1). В соответствии с концепцией технологических укладов, технологии, которые будут составлять основу новых формирующихся укладов постепенно появляются на современном этапе развития, в том числе и нефтегазовой отрасли (табл. 2). Однако внедрение новых технологий в нефтегазовой отрасли происходит позднее, чем в других отраслях промышленности, что связано с высокой трудоемкостью и стоимостью введения нового технологического процесса, предусматривающего, кроме проведения масштабных научных исследований, также изготовление и наладку специального технологического оборудования.

Технологии новых технологических укладов.

В первую очередь, среди технологий шестого технологического уклада можно выделить информационные технологии, основная задача которых заключается в снижении до минимума уровня затрат на добычу нефти и газа путем разработки и внедрения систем контроля над работой и управлением целой группы нефтяных или газовых скважин. К таким технологиям относится интеллектуальная разработка месторождений (smart-технологии), направленная на автоматизацию (измерение дебита скважины в устье, расхода воды, нефти и газа), проведение диагностики, управление различными системами в режиме реального времени. Smart-технологии реализуются через установку систем сверхточных датчиков и инструментов управления процессами в режиме «online». Такие технологии особенно актуальны для разработки месторождений, характеризующихся удаленностью расположения от населенных пунктов, дефицитом энергетических и трудовых ресурсов, отсутствием транспортной и промышленной инфраструктуры, хрупкостью экосистемы и высокими рисками проведения работ [8].

Также в настоящее время в производство внедряют технологии второй информационной революции – облачные хранилища данных, а также технологии бизнес-аналитики Big Data, представляющих собой экспертные системы, решающие широкий круг задач с минимальным участием человека в области разведки и добычи нефти и газа (прогнозирование аварий, осложнений и т.д.) и включающие в себя работу с большими массивами производственной информации, интеллектуальный анализ и предиктивную аналитику [9].

Широкое распростанение в рамках развития шестого уклада получат также безлюдные технологии (например, безлюдные добычные комплексы), призванные повысить безопасность производства и снизить его трудоемкость, что особенно актуально в условиях «старения» населения и прогнозируемого уменьшения потока трудовых ресурсов.

Примечание: составлено автором.

Рисунок 1 – Развитие нефтяной и газовой отраслей в рамках технологических укладов общественного развития

Развитие нанотехнологий тоже будет прослеживаться в нефтегазовой промышленности в конструировании продуктов с заданными свойствами: для повышения эффективности некоторых видов катализаторов (цеолиты в нефтехимии), создания «умных» технологических жидкостей для бурения, повышения прочности оборудования (буровые долота, трубы нефтяного сортамента, элементы оборудования промыслов и др.).

Дальнейшее развитие технологий седьмого технологического уклада позволит постепенно включать в процессы геологоразведки, добычи и переработки когнитивные технологии, предполагающие обучение компьютерных систем и выполнение задач, которые обычно требуют привлечения человеческого разума, элементы искусственного интеллекта.

Новые технологии призваны не только улучшить показатели безопасности работ нефтегазового производства, но и повысить его эффективность за счет повышения качества использования существующего энергопотенциала залегающих в пласте углеводородов и быстрого реагирования на малейшие изменения в углеводородных системах. [New technologies are designed not only to improve the safety of oil and gas production, but also to increase its effectiveness by improving the quality of use of the existing energy potential found in the formation of hydrocarbons and rapid response to the slightest change in hydrocarbon systems.]

Заключение.

На основе проведенного анализа технологического развития нефтегазовой отрасли в рамках смены технологических укладов общественного развития можно выделить следующие особенности:

- внедрение новых технологий в нефтегазовой отрасли происходит позднее, чем в других отраслях промышленности в связи с высокой трудоемкостью и стоимостью введения нового технологического процесса;

- часто затраты могут превышать эффект от внедрения инновации;

- требуются постоянные вложения в повышение квалификации персонала (сокращение продолжительности этапов жизненного цикла технологий вызывает спрос на своевременную переквалификацию кадров под запросы новых технологий);

- изношенность основных фондов нефтегазовой отрасли обуславливает потребность не только в приобретении или разработке инновационного продукта, но и в адаптации инновации к основному оборудованию, его модернизации или полной замены ввиду недостаточного технологического уровня для внедрения инновации.

При этом внедрение технологий шестого и седьмого технологических укладов в нефтегазовой отрасли позволяет:

- оптимизировать процесс извлечения и переработки углеводородного сырья и достичь их максимальных значений эффективности извлечения целевого продукта;

- повысить безопасность проведения работ;

- увеличить точность выполняемых операций;

- повысить оперативность в принятии решений;

- снизить затраты трудовых ресурсов,

- снизить капитальные и эксплуатационные затраты,

- сократить материальные ресурсы,

- снизить до минимума техногенное воздействие на окружающую среду за счет постоянного мониторинга и предугадывания полного спектра возможных рисков при проведении работ.

Таблица 2. Технологии нефтегазовой отрасли в рамках развития технологических укладов

Для нефтегазовой промышленности формирование новых технологических укладов не только не ускоряет завершение развития отрасли, а напротив, позволит на некоторое время снизить остро-стоящую проблему истощения источников энергии, продлив век углеводородов, в то время как возобновляемые источники энергии получат возможность совершенствоваться и набирать приемлемый уровень конкурентоспособности для их использования в энергетике в будущем.