экономическим расклад
Сектор
неконвенциональных углеводородов в США: интегратор технологических новаций
SECTOR OF UNCONVENTIONAL HYDROCARBONS IN THE US: INTEGRATOR OF TECHNOLOGICAL INNOVATIONS
S. ZOLINA, IMEMO RAN
There was a 50-year gap between the breakthrough technologies creation, namely horizontal drilling and multistage hydraulic fracturing, and achieving commercial shale gas extraction. The article is devoted to the mechanism of technological advances and the role of government, private companies and research institutes.
Keywords: shale revolution, USA, tight oil, technological advances
В 2000-е гг. в США произошла так называемая сланцевая революция. В предельно сжатые сроки добыча природного газа и нефти выросла в несколько раз. В феврале 2015 г. добыча трудноизвлекаемой нефти на семи крупнейших американских сланцевых формациях составила 5,5 млн баррелей в день (в начале 2007 г. - всего 1,2 млн баррелей в день). Прорыв в секторе трудноизвле-каемых углеводородов существенно изменил динамику североамериканского и мирового рынков нефти (рис. 1).
Технологической основой «американской сланцевой революции» стала комбинация таких макроизобретений, как: наклонно-направленное и горизонтальное бурение вместо вертикального; многостадийный гидроразрыв пласта (ГРП) вместо одностадийного; бурение не одной, а нескольких скважин из одного ствола на базе трехмерной сейсмики 3D. Однако от момента появления этих макроизобретений - первая горизонтальная скважина была пробурена в 1929 г., а первый гидроразрыв пласта для извлечения природного газа из известняка проведен в 1947-м - до достижения их коммерческого использования на сланцевых формациях прошло около полувека. Эти макротехнологии были доведены до коммерческой рентабельности за счет микроноваций.
Ключевую роль в совершенствовании изобретений на микроуровне сыграла компания «Mitchell Energy», которая первой добилась рентабельной добычи природного газа на сланцевой формации Barnett в 1997 г. Важнейшим микроизобретением компании стало применение раствора с низким содержанием проппанта для проведения гидроразрыва пласта в горизонтальной
скважине. Для подбора подходящего раствора компании понадобилось более 10 лет Первоначально использовался дорогостоящий раствор, состоящий из большого количества воды с гелем, песка и азота. С 1994 г. Mitchell Energy пыталась сократить издержки ГРП без снижения продуктивности скважин. Сначала из раствора
Важнейшим микроизобретением компании стало применение раствора с низким содержанием проппанта для проведения гидроразрыва пласта в горизонтальной скважине.
С.А. ЗОЛИНА,
младший научный сотрудник
Институт мировой экономики и международных отношений РАН
zolina@imemo.ru
Технологический процесс в секторе добычи трудноизвлекаемых углеводородов проанализирован с точки зрения так называемых макро- и микроизобретений. Рассмотрен вклад в процесс коммерциализации ключевых технологий государства, компаний и научно-исследовательских институтов.
Рис. 1. Добыча сырой нефти и газоконденсата (млн баррелей в день) и природного газа (млрд куб. футов в день) на семи основных сланцевых формациях США в феврале 2007, феврале 2015 гг.
Источник: Администрация энергетической информации министерства энергетики США.
23329031320148230130312301
19 экономический расклад
Закон об энергетической политике США 2005 г. вывел из-под действия Закона о безопасности питьевой воды 1 974 г. «нагнетание под землю растворов или расклинивающих агентов (помимо дизельного топлива), направленных на проведение операций по гидроразрыву пласта в процессе разработки нефтяных, газовых или геотермальных ресурсов».
исключили азот, что, однако, не повлияло на дебиты скважин. Затем дорогой качественный песок был заменен на более дешевый, а содержание геля в растворе незначительно снизили. Наконец, в 1997 г Mitchell Energy применила раствор компании Union Pacific Resources, используемый для разработки низкопроницаемых песчаников, который состоял из воды с небольшим содержанием специально разработанного проппанта. Это позволило сократить издержки на проведение ГРП в расчете на одну скважину с 375 тыс. долларов до 85 тыс. долларов [1], позволяя при этом добывать то же количество природного газа. Именно это микроизобретение принято считать ключевым в
Рис. 2. Число новых пробуренных скважин на формации Barnett в разбивке по типам в 1982 - 2009 гг.
Источник: Zhongmin Wang, Alan Krupnick. [5].
процессе коммерциализации добычи природного газа из сланцевых формаций.
Стоит подчеркнуть, что микроизобретения, разработанные Mitchell Energy, в значительной мере поддерживались государством, которое взяло на себя значительную часть издержек по бурению первой горизонтальной скважины на Barnett в 1991 г. Издержки Mitchell Energy по бурению вертикальной части скважины составили 800 тыс. долларов, а министерство энергетики профинансировало бурение горизонтальной части в объеме 700 тыс. долларов [1]. Наряду с этим в 1980 - 1990-х гг. министерство энергетики субсидировало работы компании по изучению геологии низкопроницаемых пластов, трещиноватости породы и оценке запасов природного газа. В 1999 г. частично финансируемый FERC Институт газовых технологий США совместно с Mitchell Energy провел исследование вторичного гидроразрыва пласта для разработки сланцевых формаций.
В целом государственные механизмы продвижения технологического прогресса в секторе трудноизвле-каемых углеводородов в США можно подразделить на: во-первых, долгосрочные целевые инвестиции фундаментальных научных исследований; во-вторых, снятие внешних ограничений деятельности компаний в новом секторе добычи. Целевые инвестиции осуществлялись через ряд государственных программ, ключевой из которых стал Восточный газовый сланцевый проект (Eastern Gas Shales Project). За время действия программы с 1978 по 1992 гг. добыча природного газа на восточных сланцевых формациях США была увеличена почти в три раза - с 70 млрд куб. футов до 200 млрд куб. футов. Была проведена серия демонстрационных проектов на основе государственно-частного партнерства. При этом государство взяло на себя около 80% издержек по финансированию этого проекта [2]. Особо стоит отметить, что государство создало площадки обмена опытом и накопленными знаниями по разработке сланцевых формаций между компаниями.
Важнейшим фактором, подстегнувшим активность компаний в новом секторе добычи, стал вывод операций по ГРП из-под действия ряда важнейших федеральных законов США в области экологического законодательства. Закон об энергетической политике США 2005 г. вывел из-под действия Закона о безопасности питьевой воды 1974 г. «нагнетание под землю растворов или расклинивающих агентов (помимо дизельного топлива),
На уровне компаний главными механизмами продвижения технологического прогресса в секторе трудноизвлекаемых углеводородов в США стали: слияния и поглощения; создание площадок по обмену опытом; наличие лидера-инноватора в виде компании Mitchell Energy, которая интегрировала все макро- и микроизобретения в корпоративной стратегии.
56
экономический расклад m
Mitchell Energy активно аккумулировала и использовала в своей деятельности изобретения, сделанные другими компаниями, в том числе напрямую не касающиеся разработки сланцевых ресурсов. В качестве примера можно привести алмазные буровые долота, созданные в результате сотрудничества между General Electric и Управлением энергетических исследований и разработок США для разработки геотермальных источников.
направленных на проведение операций по гидроразрыву пласта в процессе разработки нефтяных, газовых или геотермальных ресурсов» [3]. ГРП получил особый экологический статус. Освобождение от требований Закона о чистой воде (1972 г.); Закона о национальной политике в области защиты окружающей среды (1969 г.); Закона о сохранении и восстановлении ресурсов (1976 г.); Закона о чистом воздухе (1970 г.); Закона о планировании и праве на информацию в чрезвычайных ситуациях (1986 г.) [4] позволило компаниям снизить производственные издержки.
На уровне компаний главными механизмами продвижения технологического прогресса в секторе труд-ноизвлекаемых углеводородов в США стали: слияния и поглощения; создание площадок по обмену опытом; наличие лидера-инноватора в виде компании Mitchell Energy, которая интегрировала все макро- и микроизобретения в корпоративной стратегии.
Наиболее ярким примером продвижения технологического прогресса путем слияния и поглощения стала покупка Mitchell Energy существенно более крупной компанией Devon Energy. До поглощения компанией Devon Energy Mitchell Energy пробурила 800 вертикальных скважин и всего 4 горизонтальные. Слияние компаний в 2002 г. позволило значительно увеличить интенсивность бурения: число продуктивных скважин на формации Barnett с 2012 г. выросло в 8,7 раза по сравнению с 2002 г. и достигло 18 000 [5], но главное - резко нарастить горизонтальное бурение: в 2003 г. было пробурено 75 новых горизонтальных скважин, а уже в 2005 г. доля таких скважин среди вновь пробуренных превысила процент вертикальных (рис. 2).
Mitchell Energy активно аккумулировала и использовала в своей деятельности изобретения, сделанные другими компаниями, в том числе напрямую не касающиеся разработки сланцевых ресурсов. В качестве примера можно привести алмазные буровые долота, созданные в результате сотрудничества между General Electric и Управлением энергетических исследований и разработок США для разработки геотермальных источников [6].
Наряду с этим компания интегрировала и разработки научно-исследовательских институтов, в частности, запатентованную Моргантаунским центром энергети-
ческих исследовании технологию наклонно-направленного и горизонтального бурения [6] и созданные Национальной лабораторией Сандия новые методы телеметрии - трехмерное моделирование [6].
Таким образом, конкурентная бизнес-среда с низкими барьерами входа и выхода; государственная поддержка; активное сотрудничество между компаниями, государством и научными институтами обеспечили в США формирование сектора труднои
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.