Введение

Для расчета эффектов и перспектив развития инновационного комплекса в рамках ТЭК были использованы данные Росстата, ФГБУ «Российского энергетического агентства» Минэнерго России, ежегодные отчеты Министерства энергетики Российской Федерации, данные по проектам и деятельности крупнейших игроков на топливно-энергетическом рынке ПАО «Газпром», ПАО «Транснефть», ПАО «Нефтяная компания «Роснефть»», АО «Концерн Росэнергоатом», группа «Интер РАО», ПАО «Юнипро», научные статьи и еженедельные журналы по российской энергетике («Нефть России») [17, 19-20].

Цель настоящего исследования – рассмотреть существующие инновационные решения в топливно-энергетическом комплексе, определить, какие качественные и количественные эффекты дает внедрение новых систем и дать оценку перспективам дальнейшего развития комплекса в Российской Федерации.

Актуальность темы обусловлена тем, что во время нестабильной геополитической ситуации, когда цепочки поставок разрушены или находятся на стадии формирования, важно способствовать разработке и опираться на современные инновационные решения, которые могут быть произведены и интегрированы на территории Российской Федерации, без использования иностранных компонентов.

Основная гипотеза данной работы заключается в проведении оценки работы национальной инновационной системы (НИС) и рассмотрении успешных случаев создания и внедрения технологических и других инноваций в топливно-энергетическом комплексе Российской Федерации.

Научная новизна данной статьи заключается в том, что в настоящее время необходимо в срочном порядке сформировать отраслевой спрос на НИОКР с целью развития инновационного потенциала ТЭК.

Методология исследования базируется на системно-структурном подходе и включает в себя такие теоретические методы исследования, как изучение и анализ теоретических работ и практических кейсов, синтез, формализация, статистико-экономический анализ данных, эмпирическое и аналитическое обобщение.

Основная часть

На современном этапе развития российской энергетической отрасли, решающим аспектом в разработке и реализации проектов является активный процесс импортозамещения, преобразования и внедрения новых технологий инновационного типа. При этом особое место отводиться выявлению и изучению барьеров, возникающих на пути инновационного развития в целях предложения мероприятий по устранению или снижению их влияния[1]. В настоящее время отсутствуют предпосылки для создания универсальных адаптивных моделей передового инновационного опыта на основе кластерного подхода. Существенным проблемам в организации и методическом обеспечении процессов управления инновационной деятельностью подвержена не только энергетическая отрасль, а также и остальные сферы развития как Российской Федерации, так и других стран. Основным аспектом концепции инновационного развития в РФ является оказание влияния на инновационное развитие  совокупностью взаимосвязанных институциональных структур.

Термин «национальные» в концепции НИС, во-первых, подразумевает совокупность отраслевых инновационных систем в рамках национальных государств, и, во-вторых, указывает на роль национальных правительств, как основных элементов системы. С другой стороны, более широкое толкование концепции НИС предполагает, что в ряде отраслей и технологий некоторые институты, и, прежде всего, фирмы, действуют как транснациональные.

Инновационные технологии разведки, добычи нефти и газа, защиты инфраструктуры и персонала предприятий за последние несколько десятков лет стали важнейшими факторами, влияющие на экономику как нефтегазовых предприятий, так и на региональную экономику в целом. Крупные игроки международного рынка постоянно находятся в поиске новых месторождений и более продуктивных способов добычи и обработки нефти и газа. Также компании продолжают разрабатывать и дорабатывать технологии по охране труда и производственных мощностей нефтегазового сектора. Соответственно, эти процессы будет продолжаться из-за постоянного увеличения спроса на энергетику.

Основным источником новых решений в области добычи и переработки остаются Соединенные Штаты Америки[21]. Для Российской Федерации, имеющей огромный потенциал и количество месторождений, важно оптимальным образом с минимализацией издержек использовать эти достижения и опыт.

Для начала следует рассмотреть критерии, которые играют важнейшую роль в уровне дохода и рентабельности отрасли.

1. Запасы углеводородов.На этот критерий повлиять невозможно, ведь он определяется природными залежами полезных ископаемых на территории Российской Федерации;
2. Объем добычи в сутки.Этот параметр влияет на рыночную стоимость сырья, его дефицит или переизбыток;
3. Эффективность процесса.Чтобы добиться минимальной себестоимости добычи, необходимо модернизировать оборудование и внедрять современные технологические решения. Это поможет уменьшить потери и повысить общую эффективность.

Таблица 1

Добыча и экспорт нефти сырой, включая газовый конденсат природный

Источник: сводка РОССТАТа «О рынке нефти в 2021 году» [17]

Инновации следует рассматривать как стратегию, а не как надстройку. Другими словами, прежде чем начинать проект компания должна четко понимать, как она будет зарабатывать деньги. Опрос 350 руководителей нефтегазовой отрасли в 25 странах, проведенный IBM Institute for Business Value и Oxford Economics[18], показывает, что «лишь немногим более 40 % респондентов заявляют, что они реализуют инновационную стратегию, которая может повысить эффективность при создании стоимости».

Существуют разные типы или направления инноваций. Если провести анализ за последнее время, то на российском нефтегазовом рынке наблюдаются критические проблемы из-за политической ситуации на международной арене: разрывы цепочки поставок, невозможность обслуживания оборудования иностранного производства, нехватка запчастей для буровых насосов, противовыбросового оборудования, трубопроводов. Данные проблемы происходят из-за неспособности российского производства в полной мере употреблять спрос внутреннего рынка. Однако, даже в данной ситуации, в российском нефтегазовом сегменте представлено большое количество инновационных продуктов, которые не только являются прорывными в своем сегменте, но и могут полностью заменить иностранные аналоги.

Одними из таких проектов являются термочехлы iSHELL российской производственно-инжиниринговой компании «ФЛАГМАН»[22]. В настоящее время огромное значение приобретают технические  решения, позволяющие повысить энергетическую эффективность используемого оборудования и снизить углеродный след. Прежде всего, имеются в виду энергосберегающие технологии и оборудование. Возможны два основных варианта использования продуктов iSHELL: необходимость защиты изолируемого оборудования от неблагоприятных факторов внешней среды или защита  производственного помещения и персонала от неблагоприятного воздействия самого изолируемого оборудования. Если на предприятии пренебрежительно относятся к данным проблемам, то возможны снижение энергоэффективности эксплуатируемого оборудования и тепловые потери от технологического оборудования и трубопровода, что влекут за собой дополнительные производственные издержки и потерю возможной прибыли. Термочехлы iSHELL это теплоизоляционные эргономичные оболочки для оборудования любой конструкции: от арматуры до турбины. Рабочая среда внутри трубопровода должна сохранять строго определенную температуру при любых погодных условиях. Транспортировка жидкости или газа неизбежно сопровождается потерями энергии, которые можно пересчитать в потерянные рубли.

Решения iSHELL позволяют не только экономить денежные средства за счет более высокой энергоэффективности, но и снижают уровень шума. Это повышает комфорт работы сотрудников в производственных помещениях, а значит повышает производительность труда и увеличивает прибыль предприятия в целом. Теплопотери с предложенной толщиной изоляции в Гкал/год в несколько десятков раз снижают теплопотери арматуры без изоляции. Экономический эффект, выявленный при оснащении запорно-регулирующей арматуры изоляционными оболочками iSHELL в количестве 92 шт., составляет 3 388 459,18 руб/год (5 267,55 Гкал/год) [22].

С другой стороны, часто требуется обогрев оборудования от замерзания, так как множество буровых площадок и других объектов находятся в районах с низкой температурой. В данной ситуации, были разработаны термочехлы iSHELL с электрообогревом для оборудования на буровых площадках. Потребление электроэнергии минимальное, за счет низкой теплопроводности изоляционного материала, что обеспечивает высокие показатели энергоэффективности. Данная продукция выделяется в своем секторе, и является идеальным решением для решения множества проблем и экономии средств на нефтегазовых предприятиях Российской Федерации.

Возвращаясь к месторождениям, одной из вечно стоящих проблем перед нефтегазовым сектором являются разработка и усовершенствования методов увеличения нефтеотдачи (МУН), повышении интенсификации добычи нефти (ИДН) и коэффициента извлечения нефти (КИН) особенно в контексте освоения мелких и мельчайших месторождений, ведь в данный момент это становится важной государственной задачей и первой задачей отрасли. Между тем разрабатываемые в настоящее время крупные и средние месторождения имеют огромный потенциал для дальнейшей эксплуатации, который можно определить при уточнении геологической модели, и достичь высоких результатов путем внедрения новейших инновационных МУН и ИДН. Базовым подходом должен стать метод исследования химического взаимодействия используемых химреагентов с нефтенасыщенной породой и насыщающими флюидами, что является новой парадигмой химических МУН. Основное направление в разработке и применении химических технологий заключается в нефтедобыче заключается в определении уникальности характеристик используемых химических реагентов, обусловливающих поддержание базовой добычи и прирост извлекаемых запасов. Вышеуказанные проблемы смогло решить ООО МПК «ХимСервисИнжиниринг» созданием прорывной технологии на основе авторского реагента АС-CSE-1313 марка А (ТУ 2458-013-66875473-2013). Она направлена на решение задач повышения нефтеотдачи неоднородных терригенных и карбонатных заводнений пластов в условиях предельной обводненности на поздних стадиях разработки нефтяных месторождения. Реагент используется как в технологии выравнивания профиля приемистости (ВПП) нагнетательных скважин, так и в технологии ограничения водопритоков (ОВП) добывающих скважин. Вопрос применения технологии ОВП на высокобводненных нерентабельных скважинах в современных условиях является весьма актуальным. Основная добыча нефти осуществляется из истощенных коллекторов, поэтому в различных источниках указывается что на каждый добытый баррель нефти приходится 2,5-3 барреля воды. Расходы на переработку попутно добываемой воды становятся сопоставимыми со стоимостью добываемой нефти.

Таблица 2

Результаты сравнительных расчетов эффективности полимера AC-CSE-1313-A в симуляторе CMG

Источник: [12, с. 28-32]

Источник: [12, с. 28-32]

Показанные выше результаты сравнения позволяют рекомендовать отраслевым НИПИ, академическим институтам и нефтяным компаниям при обосновании технологий ПНП и ИДН использовать, в том числе, накопленный исследовательский опыт ООО МПК «ХимСервисИнжиниринг», что даст новый виток развития в области МУН.

Однако, многие эксперты считают, что не все инновации бывают полезны как для состояния месторождений, так и для окружающей среды. Например, за последние 30 лет было применение современных методов разработки сланцевых отложений.  Использование технологий гидроразрыва пластов и горизонтального бурения способствовало быстрой коммерциализации сланцевой добычи нефти и газа. Этот непредсказуемый технологический прорыв потряс не только нефтяные рынки, но и мировые рынки газа и сжиженного природного газа (СПГ) [4].

Принимая во внимание аспект «новых энергетических источников», в условиях глобальной трансформации и международной «зеленой» тенденции мировой энергетики, Российской Федерации требуется новая стратегия в области возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Однако, существует ряд проблем, которые делают повсеместное внедрение таких технологий невозможным. Основной сложностью развития ВИЭ, которая является одной из главных причин их столь малой доли развития в России в общем объеме генерируемой мощности электроэнергии в стране, являются имеющиеся запасы различных видов энергии на обозримый период времени и существующая тенденция по централизованной доставке тепла, электроэнергии и топлива. В настоящее время имеются сотни различных проектов по любым возобновляемым источникам энергии. На уровне изобретений и новых технологий в энергетической сфере Россия стоит на первом или одном из первых мест. Другое дело, что внедрение этих технологий тормозится тем, что традиционные источники энергии (традиционные технологии) пока гораздо эффективнее с точки зрения соотношения «затраты — результат» и рентабельности для потребителей. Отдельной и особо актуальной для рассмотрения инноваций в энергетике является «цифровизация» энергетики, что позволит, по оценкам специалистов, только в рамках энергосбережения и оптимизации процесса перетока энергии сэкономить до 10 % ресурсов.

Также полным ходом в Российской Федерации ведутся разработки в области водородной энергетики. Работа исследователей Уральского федерального университета (УрФУ) в рамках стратегического проекта «Материалы и технологии для водородной и ядерной энергетики» нацелена на обеспечение мирового превосходства России в области создания материалов и технологий для водородной, возобновляемой и ядерной энергетики. Основная задача исследователей — сформулировать научные принципы разработки новых функциональных материалов для водородной энергетики. Такие материалы должны обладать оптимальными условиями применения и способствовать высокой эффективности и производительности задействованных твердооксидных электрохимических устройств.

УрФУ также сотрудничает в этом направлении с академическими институтами и промышленностью, так как тематика проекта соответствует приоритетам Уральского научно-образовательного центра. Кроме того, вуз привлекает к исследованиям и разработкам молодых специалистов в специализированной молодежной лаборатории водородной энергетики.

Заключение

Наибольшие перспективы для повышения будущих затрат и эффективности, по-видимому, могут дать новые подходы к разработке и эксплуатации углеводородных активов. Какие из них могут рассматриваться как приоритетные и на чем следует сосредоточиться компаниям в первую очередь? Рост числа проектов с временными задержками в сравнении с плановыми ориентирами в сочетании со значительным сокращением буровой деятельности обусловливает сокращение операционных расходов (OPEX), которые могут непосредственно и существенно повлиять на денежные потоки, необходимые для финансирования бизнеса. Потребность в краткосрочных результатах, возможность быстрого масштабирования решений и ограничения на дополнительные капиталовложения создают благоприятную ситуацию для предложения технологий цифровизации и автоматизации. Эти технологии являются хорошими кандидатами для первоначального развертывания. Исходя из этих руководящих принципов, предлагается ряд инициатив, которые компании могут предпринять для достижения желаемых результатов:

• Управление удаленными операциями: используя достижения в области сенсорных технологий, сетей связи и управления и ИТ-инфраструктуры, нефтяные компании могут переключиться с традиционной работы на месте на удаленную поддержку.
• Повышение производительности и надежности оборудования: используя преимущества более широкого доступа к данным о производительности активов в режиме реального времени и разработки передовых аналитических инструментов, технический персонал может лучше выявлять неоптимально работающее оборудование или намечаемые сбои и соответственно принимать ранние корректирующие действия.
• Оптимизация цепочки поставок и логистики: периоды низких цен на сырьевые товары часто выявляют неэффективность управления компаниями своими логистическими и транспортными сетями.Благодаря комплексному планированию, улучшению использования транспортных средств и оптимизации маршрутов и скоростей нефтяные компании достигают снижения общих транспортных расходов на 10–30 %.