Показатели эффективности производства

Eroei как показатель эффективности добычи и производства энергоресурсов — бурение и нефть — журнальчик про газ и нефть

EROEI as efficiency index of energy recourses recovery and production

A. Safronov, A. Goloskokov
Institute of problems of oil and gas RAS Siberian branch

В текущее время создание нефти в мире находится на уровне 85 млн барр/ денек и по заявлению профессионалов это близко к максимуму способностей добычи. Тенденции таковы, что в предстоящем, по мере исчерпания припасов вседоступной нефти, будет возрастать в добыче толика трудноизвлекаемой нефти.

At present world oil recovery is about 85 million barrels, and by the experts opinion it is near maximum of recovery possibilities. In the future, as reserves of «easy» oil will run out, the share of «heavy» oil in world oil recovery will increase.

В текущее время формируются длительные программки поиска и добычи нефти и газа с шельфа арктических морей. В Европе интенсивно развиваются программки другой энергетики, например в 2008 г. была принята к реализации программка «20-20-20». Начиная с 2003 г. в мире фиксируется повышение объемов производства биотоплива. Но как другие источники энергии эффективны по сопоставлению с классическими нефтью и газом? Отчасти на этот вопрос можно ответить, рассчитав показатель EROEI для каждого источника.

Внедрение относительно доступной, действенной и дешевенькой энергии нефти и газа содействовало бурному развитию всей нашей цивилизации в XX веке [1, 2, 3]. В протяжении всего прошедшего века потребление нефти и газа увеличивалось от десятилетия к десятилетию, давая возможность бурного экономического развития. По прогнозам потребность в первичных энергоресурсах в 2030 г. достигнет 17,7 миллиардов тонн в нефтяном эквиваленте [4]. Спрос на нефть может добиться 116 млн баррелей в денек в 2030 г.

Более резвыми темпами ожидается развитие Азиатско-Тихоокеанского энергетического рынка, что связано, сначала, с экстенсивным ростом энергопотребления, продолжающегося возрастания населения, развития систем и средств транспорта, энергоемких отраслей индустрии [2, 5]. В то время как энергопотребление на Северо-Американском рынке будет расти неспешными темпами, на Европейском материке прогнозируется стагнация этого показателя [6].

Тема «пика добычи нефти» все почаще дискуссируется в мировой геологической и экономической науке. Например, на прошедшем в этом году экономическом форуме в Давосе председатель совета директоров Total Тьерри Демаре гласил о том, что «производство нефти в мире не превзойдет 95 миллионов баррелей в день» и «пик добычи нефти – это как и раньше неувязка, пик будет достигнут в течение 10 лет, но не сегодня» [3]. В отчете британской рабочей группы по исследованию трудности пика добычи нефти и энергетической безопасности также говорится, что предстоящее наращивание добычи нефти выше отметки 90 – 95 млн барр. в денек является сложной задачей, а пик добычи «ожидается в течение ближайших лет» [7]. В размещенной в феврале 2010 г. статье группа кувейтских ученых, основываясь на улучшенной модели Хабберта, делает вывод, что пик добычи нефти будет пройден в 2014 г. [8]. Тут следует сказать, что принципиальна не определенная дата, а общая тенденция ожидаемого падения объемов добычи нефти в ближнем будущем. Так, существует неувязка структуры разведанных припасов нефти в Рф – в текущих разведанных припасах нефти толика трудноизвлекаемой нефти приближается к 60%. Трудноизвлекаемыми эти нефти являются либо по условиям залегания, либо по качеству сырья. К этой категории, видимо, следует отнести и огромную часть припасов нефти в подгазовых залежах. Если к этому еще добавить выход с добычей в малоосвоенные районы со сложными климатическими критериями и практическим отсутствием хозяйственно-транспортной инфраструктуры, то добыча возможно окажется на грани экономической эффективности. В определенной степени это и глобальная неувязка. В связи с этим увеличивается добыча тяжеленной (высоковязкой) нефти. Так, в 2005 г. было добыто 42,5 млн тонн тяжеленной и сверхтяжелой нефти, а по прогнозу к 2015 г. добыча может добиться 200 млн тонн. Также перспективны производства возобновляемых энергоресурсов, посреди которых, к примеру, создание биоэтанола и биодизеля. Исходя из погодных критерий Рф и того, что большая часть ее местности находится в зоне рискованного земледелия, у нас для производства биотоплива следует ориентироваться на траву и отходы древесного производства. Следует подразумевать, например также и то, что биодизель навряд ли получит обширное распространение в Рф – нужны обогрев горючего в прохладное время и ограниченный срок хранения (3 месяца). Но как новые технологии эффективны по сопоставлению с добычей обычных энергоресурсов?

Понятно, что зависимо от геологического строения месторождения, Т-Р критерий нахождения, свойства нефти, погодных критерий, состояния хозяйственной и транспортной инфраструктуры будет зависеть себестоимость добычи. Чем труднее условия – тем выше себестоимость добычи, прямо до того уровня, когда вести добычу нецелесообразно. Но вопрос следует задать не только лишь для валютного выражения себестоимости, ведь в итоге обществу нужна энергия, получаемая из нефти и газа, а не средства. Энергия является движком развития общества, тогда как средства – это всего только средство, абстракция, нужная для комфортного обмена продуктами и энергией меж юридическими и физическими субъектами. Потому также важной чертой добычи является энергетическая себестоимость. Тогда вместе с принципиальным вопросом, каким общим объемом припасов нефти и газа мы располагаем, мы должны задать 2-ой вопрос, какой объем энергоресурсов мы можем добыть с нужной для нас энергетической эффективностью. То же самое относится и к производству возобновляемых энергоресурсов: каковой вероятный объем производства и как создание энергетически отлично. Забегая вперед, следует сказать, что в случае с возобновляемой энергетикой этот вопрос в особенности животрепещущ. Классические нефть и газ в этом смысле являются уникальными энергоресурсами: при относительно низких издержек на добычу общество получает неограниченное количество энергии. Соотношение добытой энергии и затраченной было так велико, что на этот нюанс обращалось не достаточно внимания. И этот вопрос в случае разработки месторождений тяжеленной и сверхтяжелой нефти, сланцевого газа просит особенного внимания. Тут нужно отметить, что отнесение сланцевого газа к категории нетрадиционного навряд ли правильно, вероятнее всего, в данном случае нужно гласить о природном газе в нестандартном коллекторе. И «сланцевый бум», в особенности в Европе, в значимой степени подогревается политическими мотивами.

Понятно, что хоть какое создание должно приносить доход: выручка от деятельности должна быть больше, чем полная себестоимость. Процентное отношение этой разности именуется «рентабельность». Применительно к производству энергоресурсов кроме валютного дохода создание должно быть прибыльно энергетически, это разумеется: энергозатраты на добычу, транспорт и переработку сырья должны быть меньше энергии, получаемой от добытых ресурсов. Это можно именовать «энергетической рентабельностью», либо EROEI (Energy return on energy invested). В первый раз эту идею предложил в 70-х годах прошедшего века южноамериканский ученый-биолог Чарльз Холл, когда проводил исследования передвижения рыб [9]. Тогда он определил утверждение, что «хищник не может растрачивать больше энергии, чем он получает в итоге охоты». Дальше он перенес эту идею на добычу нефти.

Когда EROEI = 1 – это значит, что на одну единицу приобретенной энергии из добытого сырья на его добычу пришлось затратить количество энергии, равное приобретенной, т. е. создание энергии состоялось с нулевым результатом и является на самом деле глупым. Когда значение меньше единицы – это означает, что добыча энергоресурсов является энергетически убыточной и поэтому неприемлемой. Когда значение больше единицы – это означает, что создание энергии приносит дополнительную, «прибыльную», энергию.

Схематично это можно представить последующим образом (рис. 1). На первом шаге энерго издержки связаны с необходимостью сделать нужные условия, выстроить серьезные объекты, пробурить скважины, сделать транспортную инфраструктуру и т.д.. После того как изготовлены все нужные серьезные работы, на втором шаге начинается конкретно добыча энергоресурсов. На этом шаге энерго издержки связаны с обеспечением текущей деятельности, также дополнительными серьезными работами: бурение эксплуатационных скважин, расширение производственных мощностей и т. д. На 3-ем шаге, когда припасы месторождения исчерпаны, энерго издержки связаны с ликвидационной деятельностью. Как видно, тут ровная аналогия с общеизвестной концепцией валютных потоков.

Рис. 1. Схема расчета EROEI
Таким макаром, EROEI является принципиальной чертой производства энергоресурсов (либо в общем случае просто энергии). Разумеется, что чем выше EROEI, тем эффективнее создание. Это относится как к добыче обычных энергоресурсов, так и к производству возобновляемых. Представляется естественным, что для большей публичной выгоды, при иных равных критериях, выбор следует делать в пользу тех направлений энергетики, где EROEI выше. При всем этом следует учесть, что создание энергоресурсов характеризуются не только лишь EROEI, необходимыми чертами также являются масштабируемость производства, энергетическая плотность на единицу объема и массы, легкость в транспортировке и хранении, безопасность в применении, воздействие на окружающую среду, также, очевидно, валютная себестоимость.

Принципиальной задачей в нефтегазодобыче является подсчет припасов месторождений. Как понятно, аспектом для разделения припасов на забалансовые и балансовые является финансовая необходимость добычи. По такому же аспекту определяется объем извлекаемых припасов. Схожий валютный подход является целесообразным в критериях устойчивого рынка, когда нет сильных колебаний цен. Конкретно такая ситуация была на нефтяном рынке практически весь прошедший век. В данном случае финансовая необходимость вправду является хорошим и действующим аспектом для разделения припасов на забалансовые, балансовые и извлекаемые. Но в наше время рынок нефти никак не таковой. В критериях сокращающегося предложения и возрастающего спроса на нефть ценовые колебания уже на данный момент значимые, слабо поддающиеся прогнозам, а в предстоящем эти тенденции будут только укрепляться. И это делает собственного рода неопределенность для подсчета припасов. Новые условия диктуют новые требования, и полностью может быть, что рациональнее будет вести подсчет припасов не только лишь по аспекту экономической необходимости, также по аспекту энергетической необходимости. В данном случае мы будем иметь две оценки: экономическую и энергетическую. Это откроет новые перспективы для формирования длительных программ оптимального развития нефтегазовой отрасли.

Таким макаром, основными направлениями внедрения EROEI являются:

1. Оценка эффективности производства энергоресурсов, в том числе нестандартных и возобновляемых.

2. Перспективы формирования новых критериев для подсчета припасов.

Следует сказать, что данный вопрос самым конкретным образом касается Рф как 1-го из ведущих производителей энергоресурсов.

При всей простоте концепции EROEI, расчет этого показателя оказывается сложный задачей. Более обычный частью является учет прямых энергозатрат, связанных конкретно с производственной деятельностью. Таковой учет ведется в каждой компании (может быть с другими целями), а для всей нефтегазовой отрасли в целом Росстат публикует такие данные в рамках баланса энергоресурсов. Намного труднее подсчитать косвенные затраты энергии, связанные с серьезными работами на всех 3-х шагах: обустройстве месторождения, разработке месторождения и на шаге ликвидационных работ. Для выполнения серьезных работ требуются материалы, на создание которых нужна энергия, и учет конкретно этой энергии, «связанной в материалах», является самой сложной частью (рис. 1).

Рис. 2. Схема учета энергетических издержек для серьезного обустройства месторождения
В эталоне нужно учитывать все энергозатраты, произведенные во время серьезных работ в протяжении всех шагов проекта. Но т. к. эталон, разумеется, недостижим, следует находить определенные, разумные границы учета. Да и это еще не все. Например, сначало месторождение нужно открыть, а это тоже энергия. И т.д., энергетическая цепь взаимосвязей может тянуться очень и очень далековато. Аналогично дело обстоит и с возобновляемой энергетикой.

За рубежом неувязкой EROEI занимается ряд ученых, первопроходчиком считается доктор из Муниципального института штата New-york Чарльз Холл. Начиная с 70-х годов прошедшего века, он и его рабочая группа работают над неувязкой и достигнули определенных результатов [10]. Чарльз Холл сделал анализ имеющейся доступной инфы и произвел расчеты EROEI для различных энергоресурсов, в т. ч. и для возобновляемых, применительно к южноамериканским условиям (табл. 1). Приводим обобщенные и уточненные Ричардом Хейнбергом по различным источникам данные на 2009 г. [11].
Табл. 1. Расчеты EROEI для различных энергоресурсов

Основной вывод, который делает Чарльз Холл, – это то, что EROEI добычи нефти и газа понижается. Это разумеется в общем-то и без расчетов. Добыча нефти и газа на месторождении начинается с залежей (либо зон залежи) относительно обычного строения и с относительно высочайшими фильтрационно-емкостными качествами (ФЕС) пород-коллекторов, и по мере истощения таких залежей (либо зон залежей) сдвигается к залежам (либо зонам залежей) со сложным строением и низкими ФЕС пород-коллекторов. Это значит, что требуется все в большей и большей степени усилий для предстоящей добычи, в том числе усилий, выраженных в энергетических издержек. И это правильно не только лишь для раздельно взятого месторождения, да и для всей мировой нефтегазовой отрасли в целом. По мере ухудшения структуры разведанных припасов, роста толики тяжелоизвлекаемых припасов EROEI понижается, и добыча становится наименее энергоприбыльной. В этом случае Чарльз Холл получил количественное выражение этому.

2-ой значимый вывод: по аспекту EROEI подмены классической нефти пока нет. Создание этанола, биодизеля характеризуется низким EROEI, что ограничивает возможность подмены нефти данными энергоресурсами без существенных негативных конфигураций в экономике. Исключением может стать создание этанола из бразильского сладкого тростника. Благодаря неплохим климатическим условиям для выкармливания тростника, после переработки энергетическая эффективность производства этанола оказывается относительно высочайшей. В то же время в США создание этанола из тростника, выращенного в штате Луизиана, не так отлично – EROEI близок к 1:1 [11], что делает данное создание фактически бесперспективным. Условия таковы, что создание приносит прибыль, но исходя из убеждений энергии это глупо и даже вредоносно, т. к. отвлекает ресурсы и усилия впустую.

То же самое касается добычи нефти из битуминозных песков, тяжеленной нефти и сланцевого газа. Припасы тяжеленной нефти значительны. Так, извлекаемые ее припасы и битумов в провинции Альберта (Канада) на 1 января 2009 г. составляют 27 миллиардов тонн [12]. В текущее время добыча нестандартной нефти в мире ведется, но энергетическая эффективность оказывается низкой. Так, для добычи нефти из битуминозных песков (беря во внимание, что ведется разработка самых богатых залежей) EROEI равен 5:1. Предстоящее наращивание добычи востребует симметричного дополнительного роста мощностей в электроэнергетике и дополнительных объемов газа. Потому нефть из битуминозных песков, уже на данный момент являясь экономически прибыльным промыслом, не является полностью равным эквивалентом классической нефти. При всем этом следует учесть, что добытая нефть нуждается в транспортировке, переработке и доставке до конечного потребителя «на бензоколонку», что тоже просит энергии. Разумеется, что существует малый уровень EROEI для добычи нефти, ниже которого добывать нефть для предстоящего использования в качестве энергоресурса глупо. Потому при планировании разработки залежей нестандартной и тяжеленной нефти фактор EROEI непременно нужно учесть.

В русской статистике в рамках баланса энергоресурсов ведется учет употребления и производственного использования энергоресурсов по видам хозяйственной деятельности, в т. ч. для добычи нефти и газа. На базе этих данных можно высчитать EROEI по прямым затратам энергии (табл. 2). К огорчению, раздельного учета для нефти и газа не ведется, данные предоставляются в целом по нефтегазовому сектору. Естественно, для целей EROEI-анализа лучше иметь раздельные данные, в данном случае результаты будут более беспристрастными. По мере ухудшения структуры припасов нефти и ввода в разработку сложных месторождений следует ждать роста энергозатрат, тогда как в случае с газом ситуация не настолько острая, и потому динамика EROEI будет разной. К слову, южноамериканская статистика предоставляет тоже только совместные данные, без разделения.

Как видно из табл. 2, EROEI по прямым затратам энергии для добычи нефти и газа некординально понижается и составляет приблизительно 30. Но для окончательных выводов нужно еще провести оценку косвенных энергозатрат. На сегодня не существует принятой методики расчета косвенных энергозатрат, и разработка таковой методики – это задачка на будущее.
Табл. 2. Создание и внедрение энергии по видам хозяйственной деятельности, млн т у.т.

Выводы

1. В текущее время на фоне приближающегося пика добычи нефти интенсивно развиваются технологии добычи трудноизвлекаемых и нестандартных припасов нефти и газа, также технологии возобновляемой энергии. В связи с этим встает вопрос о сопоставлении эффективности производства различных энергоресурсов. Одним из характеристик сопоставления является EROEI: отношение приобретенной энергии к энергии, затраченной на добычу либо производственную деятельность.

2. Чем выше EROEI, тем прибыльнее для общества данный вид производства энергоресурсов. Нефть и газ в этом смысле являются уникальными высокоэффективными источниками энергии, но, к огорчению, невозобновляемыми.

3. Расчет EROEI дает возможность оценить перспективы разработки трудноизвлекаемых, нестандартных припасов нефти и газа и возобновляемых источников энергетики. Исходя из имеющихся данных, по аспекту EROEI в текущее время равноценных заменителей обычным нефти и газу нет.

4. Схема расчета энергозатрат подобна схеме расчета валютных потоков в вкладывательном анализе. Но при всей простоте концепции, расчет EROEI является сложной задачей. Сначала, сложность появляется при учете энергозатрат, связанных с серьезными и ликвидационными работами.

Литература

1. Коржубаев А.Г., Миловидов К.Н., Эдер Л.В. Нефтегазообеспечение глобальной экономики. М.: Изд-во «Центрлитнефтегаз», 2006. 400 c.
2. Коржубаев А.Г. Нефтегазовый комплекс Рф в критериях трансформации интернациональной системы энергообеспечения / Науч. ред. А.Э. Конторович. Новосибирск: ИНГГ СО РАН. Академическое изд-во «Гео», 2007. 270 с. (23 п.л.).
3. Коржубаев А.Г., Филимонова И.В., Эдер Л.В., Бахтуров А.С., Костенко М.О., Мишенин М.В. Концепция развития газовой индустрии Рф в XXI веке // Новосибирск: ИЭОПП СО РАН, 2009. 186 с.
4. Коржубаев А.Г., Эдер Л.В., Мишенин М.В. Нефть и газ в экономике Рф, Новосибирск: НГУ, 2010. 72 с.
5. Коржубаев А.Г., Филимонова И.В., Эдер Л.В. О реальных перспективах всеохватывающего освоения ресурсов нефти и газа Востока Рф // Нефтегазовая вертикаль. 2010. №20. С. 31 – 37.
6. Эдер Л.В. Европейский рынок нефти. Стратегия Рф. Новосибирск: ГЕО, 2007. 126 с.
7. Peak oil in Davos: Oh yes it is, oh no it isn’t // Energy Bulletin. URL: http://www.energybulletin.net/51450 (дата воззвания – 1.03.2010).
8. The Oil Crunch // Taskforce on Peak Oil & Energy Security (ITPOES). URL: http://peakoiltaskforce.net/ (дата воззвания – 10.03.2010).
9. Charles Hall «Why EROI matters» // The Oil Drum. URL: http://www.theoildrum.com/node/3786 (дата воззвания 10.03.2010)
10. Richard Heinberg. Searching for a miracle: Net Energy limits and fate of industrial society // Post carbon Institute, September 2009. URL: http://www.postcarbon.org/report/44377-searching-for-a-miracle (дата воззвания – 10.03.2010).
11. Crude oil Reserves // U.S. Energy Information Administration. URL: www.eia.doe.gov/pub/international/iealf/crudeoilreserves.xls (дата воззвания – 15.03.2010).
12. Charles A. S. Hall, Stephen Balogh and David J. R. Murphy. What is the Minimum EROI that a Sustainable Society Must Have? // Energies, January 2009. URL: http://www.mdpi.com/1996-1073/2/1/25/pdf (дата воззвания – 15.03.2010).
13. Ibrahim Sami Nashawi, Adel Malallah, Mohammed Al-Bisharah «Forecasting World Crude Oil Production Using Multicyclic Hubbert Model» // Energy&Fuels, Febrary 2010. URL: http://pubs.acs.org/stoken/presspac/presspac/full/10.1021/ef901240p (дата воззвания – 25.03.2010).
14. Федеральная служба гос статистики URL: http://www.gks.ru/
15. Charles A. S. Hall. EROI: definition, history and future implications. URL: http://www.esf.edu/efb/hall/talks/EROI6a.ppt. (дата воззвания – 15.03.2010).

Комменты гостей веб-сайта

Комментировать этот материал »
Функция комментирования доступна только для зарегистрированных юзеров