CC BY
93
УДК 629.12
М. П. Петров, В. Н. Лубенко
ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ОПТИМАЛЬНУЮ СХЕМУ ТРАНСПОРТИРОВКИ УГЛЕВОДОРОДОВ ШЕЛЬФА КАСПИЙСКОГО МОРЯ
В связи с уменьшением объёмов добычи нефти на континентальных месторождениях, углеводородные геологоразведочные работы всё больше смещаются в сторону морских и океанических шельфов. Множество шельфовых зон Мирового океана перспективны по предполагаемым объёмам углеводородных ресурсов, заключённых в их недрах. Значительные нефтяные месторождения прогнозируются по итогам геологоразведочных работ в 2008 г. на шельфах Бразилии - 6,12 млрд т. Государственная нефтяная компания Кубы также объявила о значительных запасах жидких углеводородов - 2,72 млрд т (геологоразведочные работы в районе о. Куба осуществляет бразильская нефтяная компания «Петробраз») [1]. Международные научно-
исследовательские экспедиции проводятся для уточнения границ подводного рельефа дна в районах о. Шпицберген, Северного Ледовитого океана и для уточнения принадлежности того или иного участка шельфа [2].
На шельфе Каспийского моря, имеющего статус внутреннего моря-озера, в 1998-2002 гг. также был открыт ряд перспективных месторождений.
В настоящее время доказанные запасы нефти в Каспийском регионе оцениваются в 5,4 млрд т (3,2 % общемировых), запасы газа - 8 трлн м3 (5 % общемировых). Эти энергоресурсы соизмеримы с запасами Северного моря (следует отметить, что шельф Северного моря уже достаточно сильно истощён, тогда как потенциал Каспия огромен). Большинство шельфовых месторождений ещё не разрабатываются - они находятся на стадии технологической подготовки [3, 4].
В ходе разведочных работ в российском секторе Каспийского моря было открыто шесть крупных месторождений: им. Ю. Корчагина, Хвалынское, «170 км», Ракушечное, Сарматское и им. В. Филоновского. Нефтегазоносный потенциал этих месторождений на данном этапе изучения оценивается в 900 млн т условного топлива.
В связи с этим возникла задача определить оптимальный способ их транспортировки от мест добычи до основных грузовых перевалочных узлов углеводородов. Кроме того, обслуживание технологических операций по добыче и транспортировке нефти, а также их сервисному обслуживанию требует значительного количества единиц морской техники, что обусловливает необходимость постройки судов, буровых платформ, точечных причалов как перед странами Каспийского региона вообще, так и перед Астраханской областью в частности. Постройка подобной техники в других регионах России вызывает ряд затруднений. Танкеры, трубоукладчики и другие суда, подходящие по осадке для обслуживания районов шельфовой нефтедобычи Каспия, могут быть построены на передовых судостроительных заводах других регионов России, например в Нижнем Новгороде или Санкт-Петербурге, однако заказчикам придётся закладывать в стоимость постройки судна ещё и стоимость его доставки до Северного Каспия, что отрицательно сказывается на экономической эффективности таких проектов. Подобным образом вопрос технологического обеспечения своих каспийских шельфовых месторождений решают правительства Азербайджана и Казахстана, заказывая суда на заводе «Красное Сормово» (Нижний Новгород) и заводах Южной Кореи [5]. Постройка или, как минимум, окончательный сборочный монтаж крупногабаритной морской техники (нефтедобывающие буровые платформы, точечные рейдовые причалы, плавучие нефтехранилища и т. п.) возможны исключительно на судостроительных заводах, расположенных на побережье Каспийского моря.
Для определения оптимального способа транспортировки каспийских углеводородов необходимо построить расчётную математическую модель, учитывающую ряд факторов, которые так или иначе влияют на рациональность процесса добычи и перевозки нефти, а также постройки необходимых судов и технологических средств обслуживания месторождений.
Эти факторы можно свести к физико-географическим, технологическим, экономическим, политическим и экологическим (табл. 1).
Таблица 1
Значимость факторов, влияющих на выбор оптимальной схемы транспортировки углеводородов шельфа Каспийского моря
Факторы Значимость фактора Система транспортировки, обусловленная влиянием фактора
Физико- географические Высокая Танкерная, трубопроводная, композитная
Технологические Высокая Танкерная, трубопроводная, композитная
Экономические Высокая Наименьшая по стоимости ввода в строй и эксплуатации
Политические Средняя Танкерная, трубопроводная, композитная
Экологические Относительно небольшая Танкерная
Физико-географические факторы заставляют учитывать тот факт, что Каспийское море -внутреннее озеро со средней глубиной 4 м в районе северного шельфа - места расположения наиболее значимых нефтяных месторождений. Максимальная глубина северной части Каспия -25 м. С учётом прокладки трасс судоходных каналов до районов нефтяных месторождений искомые суда должны обладать осадкой порядка 4-6 м [6]. Суда подобного типа вписываются в концепцию их постройки на заводах Поволжья с последующей доставкой в районы Северного Каспия по р. Волга. Кроме того, учитывая возможную загруженность заводов Астрахани, Волгограда и Нижнего Новгорода, в математическую модель допустимо включить варианты постройки судов в районах водного бассейна р. Дон (Ростов-на-Дону) и северо-западных регионов страны (Санкт-Петербург, Выборг).
В этом случае накладывают технологические ограничения: для Волго-Донского канала -3,5 м - по осадке, 17 м - по ширине [7]; для Волго-Балтийского канала: 3,5 м - по осадке, 15 м - по ширине [8].
Физико-географические условия позволяют прокладывать по дну Каспийского моря трубопроводные магистрали любых типов.
Технологические факторы обусловливают возможность постройки и оптимального функционирования техники требуемых размеров и параметров. Российская Федерация обладает большим судостроительным потенциалом, способным при достаточном уровне инвестиций полностью обеспечить углеводородные месторождения Каспийского моря морской техникой требуемых размеров и параметров (табл. 2).
Судостроительная отрасль в других прикаспийских странах либо отсутствует вообще, либо значительно уступает возможностям заводов России. Азербайджан и Казахстан - страны, обладающие наиболее значительными углеводородными месторождениями на шельфе Каспия, работают над проектами постройки собственных крупных судостроительных заводов [9].
Таблица 2
Характеристики крупнейших судостроительных заводов Европейской части России*
Предприятие Приоритетное направление работы Металло- обработка, т/год Максимальный дедвейт выпускаемого судна, т Максимальные габариты судов, м
Астраханская область
«АСПО» Площадка 1 («Астраханский Корабел») Буровые установки, танкеры 12 000 6 000 150 х 25
«АСПО» Площадка 2 («завод им. III Интернационала») Буровые установки, танкеры 7 000 5 000 130 х 27
«АСПО» Площадка 3 («Лотос») Буровые установки, танкеры 25 000 20 000 200 х 24
Красные Баррикады Буровые установки, танкеры 10 000 6 000 140 х 25
Юг России
Волгоградский судостроительный завод Сухогрузы, танкеры-продуктовозы 20 000 7 000 141 х 18
Европейская часть России
ФГУП «Адмиралтейские верфи» (Санкт-Петербург) Танкеры, подводные лодки 56 000 70 000 259 х 35
ОПК: Балтийский завод (Санкт-Петербург) Грузовые суда, ледоколы 60 000 100 000 300 х 35
Продолжение табл. 2
Предприятие Приоритетное направление работы Металло- обработка, т/год Максимальный дедвейт выпускаемого судна, т Максимальные габариты судов, м
МНП: Красное Сормово (Нижний Новгород) Танкеры, сухогрузы 25 000 6 000 150 х 25
Прибалтийский завод «Янтарь» (Калининград) Танкеры, контейнеровозы, траулеры 12 000 20 000 150 х 29
Выборгский судостроительный завод Буровые установки, танкеры 18 000 9 000 150 х 25
Ярославский судостроительный завод Рыболовные суда, речные танкеры 4 000 2 000 72 х 16
Севмаш, ФГУП ПО (Северодвинск) Буровые установки, танкеры 80 000 100 000 Ширина до 38
Окская судоверфь, ОАО (Нижегородская обл.) Сухогрузы, танкеры, земснаряды 12 000 7 000 140 х 17
Зеленодольский завод им. А. М. Горького, ОАО Пассажирские суда, танкеры, баржи 20 000 12 000 150 х 18
Завод «Нижегородский теплоход», ОАО Сухогрузы, пассажирские суда 12 000 6 000 110 х 12
По данным официальных web-сайтов предприятий.
Существенный судостроительный потенциал России делает неприемлемыми варианты постройки судов для работы на Каспии в других регионах мира, таких как Европа (значительно более высокая цена постройки и доставки судов) и Дальневосточная Азия (значительно более низкая цена постройки полностью нивелируется стоимостью перегона судов по маршруту Суэцкий канал - Босфор - Дон - Волга).
Промышленное состояние России также не является препятствием для постройки и ввода в эксплуатацию морских трасс трубопроводов любых размеров, типов и объёмов.
Экономические факторы определяют стоимость постройки судна, стоимость его перегона до места работы, рейдовые расходы, экономическую эффективность транспортировки нефти по танкерной или трубопроводной схемам и т. д. Закладывая в математическую модель расчётные схемы определения себестоимости постройки и эксплуатационных расходов танкеров и трубопроводов, необходимо учитывать современные экономические реалии, а именно мировой финансовый кризис, который влияет на стоимость как судостроительных материалов, так и добываемой нефти.
Политические факторы влияют на распределение шельфа Каспийского моря между прибрежными государствами, а также обусловливаются попытками ведущих стран мира (США, Великобритания), стремящихся ослабить свою зависимость от ОПЕК, распространить своё влияние на нефтяные месторождения региона. Заложить политические факторы в математическую модель сложно, однако, анализируя последние политические события, касающиеся Каспийского региона, возможно определить дополнительные доводы в пользу танкерной либо трубопроводной схем транспортировки.
Экологические факторы должны обусловливать постройку морской техники, соответствующей мировым экологическим стандартам, поскольку Каспийское море обладает уникальной реликтовой экосистемой. В разрабатываемую математическую модель в её формате (определение оптимальных способов транспортировки нефти) экологические факторы напрямую включены не будут, они будут служить лишь дополнительным аналитическим материалом.
Математические предпосылки для реализации моделирования
Влияние вышеперечисленных факторов реализуем методом моделирования. Методом моделирования называется метод, состоящий в опосредованном практическом или теоретическом оперировании объектом, при котором исследуется не сам интересующий исследователя объект, а вспомогательная естественная или искусственная система. Система находится в некотором соответствии с исследуемым объектом. Она способна замещать изучаемый объект на определённых этапах познания и давать информацию о моделируемом объекте [10-12].
Техническая система может быть представлена как алгебраическая система А (Ж, М, Я, Р), состоящая из множества элементов внешней среды и их объединений Ж, множества элементов и их объединений М, множества отношений между ними Я и множества свойств Р. Вспомогательная, искусственная или естественная система, о которой шла речь выше, может быть также
интерпретирована как алгебраическая система A1(W1, M1, R1, P1) со своими множествами элементов, отношений и свойств. Отображение алгебраической системы А в А1 называется гомоморфизмом, если каждому элементу x из M ставится в соответствие элемент x1 из M1, а элементу y из W- элемент y1 из W. Если свойство в системе А описывается как P = R (x, y), то ему можно поставить в соответствие свойство, описываемое в системе А1 как Р1 = R'(x', y1).
Система А1 является моделью системы А только в том случае, если отображение Ф: A => A есть гомоморфизм. Нахождение гомоморфизма между системами составляет существо моделирования.
Для рационального решения рассматриваемой научной задачи принимается построение алгебраической математической модели. Математическая модель системы - это её описание с помощью формул, уравнений, неравенств, логических операторов.
Задачи выявления оптимального способа транспортировки, а также оптимизации элементов средств транспортировки формулируются как экстремальные задачи математического программирования [10-12]:
B(bb ..., bq);X(xb ..., xq);
Xmin < X < Xmax; (1)
GX B) > Aj, j = 1, ..., m; extrZ(X, B),
где B - вектор исходных данных; X - вектор оптимизируемых переменных; Gj - численная оценка j-го качества объекта; Aj - требование к j-му качеству; Z - критерий объективности.
В зависимости от конкретной задачи компоненты системы уравнений (1) получают различный физический смысл. Математические модели с позиции задачи (1) служат для расчёта значений функций Gj, Aj, Z и их формирования. В качестве критерия объективности принимаем экономические показатели, а именно минимум затрат.
Включив в разрабатываемую математическую модель как можно большее количество вышеперечисленных факторов, можно получить наиболее точный, приближенный к практическому воплощению вариант транспортировки каспийских углеводородов, а также стоимость постройки и количество необходимой сопутствующей морской техники вообще и танкеров в частности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Cuba Claims Massive Oil Reserves // http://news.bbc.co.Uk/2/hI/amerIcas/7675234.stm.
2. Россия создаст на Шпицбергене научную станцию // http://www.rosbalt.ru/2008/12/22/605451.html.
3. Статистический обзор компании «British Petroleum» // www.bp.com.
4. Отчёт о запасах нефти и газа ОАО «ЛУКОЙЛ» // www.lukoil.ru.
5. Нижегородский завод «Красное Сормово» построит три танкера для Каспийского морского пароходства Азербайджана // http://rian.ru/economy/20041103/724452.html.
6. Сыдыков Ж. С., Голубцов В. В., Куандыков Б. М. Каспийское море и его прибрежная зона. -М.: URSS, 1995. - 212 с.
7. Бернштейн-Коган С. В. Волго-Дон. - М.: АН СССР, 1954. - 272 с.
8. Лобов В. Судоходная глубина // Транспорт России. - 2008. - № 9. - С. 42-44.
9. ГНКАР, АИК и STX подписали генеральное соглашение // Эхо Азербайджана. - 2008. - № 89. - С. 4.
10. Гайкович А. И. Применение современных математических методов в проектировании судов. -
Л.: ЛКИ, 1982. - 118 с.
11. Ажеганова Н. Ю., Разуваев В. Н. Моделирование при выборе состава комплекса средств морской техники // 4-я Междунар. конф. по морским интеллектуальным технологиям «МОРИНТЕХ»: сб. докл. -Т. 1. - 2001. - С. 81-102.
12. Бандин Б. Методы оптимизации. - М.: Радио и связь, 1988. - 228 с.
Статья поступила в редакцию 27.01.2009
FACTORS INFLUENCING THE CHOICE OF OPTIMAL CASPIAN SEA SHELF HYDROCARBON’S TRANSPORTATION
M. P. Petrov, V. N. Lubenko
The comparative analysis of the physical and geographical, technological, economical, political and ecological factors that influence the choice of optimal Caspian hydrocarbon transportation scheme is made. The characteristics of the leading shipbuilding plants in the European part of Russia are given. The mathematical background for realization of the mathematical model of the choice of the transportation scheme and its composition is considered.
Key words: shelf of the Caspian Sea, hydrocarbons, transportation scheme, physical and geographical, technological, economical, political, ecological factors, shipbuilding plants, mathematical model.
