CC BY
8
References:
1. Akimov N.E. , Miguel A.A. Interaction of customs services of the EAEU countries with a new information surface // Modern economic success. 2021. No. 2.
2. Alekseeva E. V., Kondrashova I. V., Akhmedzyanov R. R. Some problems of digitalization of interaction between customs authorities and participants in foreign economic activity // Russian Economic Bulletin. 2019. Vol. 2. No. 6.
3. Antoshina A.A. Interaction between the Federal Customs Service and the Federal Tax Service of the Russian Federation using information technologies // Forum of Youth Science. 2022. №1.
4. Goroshko I. V. Digitalization - a modern trend in the development of law enforcement agencies // Obozrevatel - Observer. 2022. No. 2 (385).
5. Dovzhenko P. V., Ostanin V. A. Digitalization in the implementation of the Customs Service Development Strategy until 2030 // Customs policy of Russia in the Far East. 2022. No. 1 (98).
6. Egorova N. N. On the issue of the effectiveness of the activity of the Federal Customs Service of the Russian Federation in the conditions of digitalization of the economy // Bulletin of the Moscow University named after S. Yu. Witte. Series 1: Economics and Management. 2020. No. 4 (35).
7. Kondrashkina M.A. Analysis of the activities of the Federal Tax Service of Russia in the field of economic security // Economics and Business: Theory and Practice. 2021. No. 5-2.
EDN: SQNFIH
А.Е. Жминько - старший преподаватель кафедры статистики и прикладной математики, Кубанский государственный аграрный университет, albina_evgenevna@mail.ru,
A.E. Zhminko - Senior Lecturer of the Department of Statistics and Applied Mathematics, Kuban State Agrarian University;
Д.А. Кондратова - обучающаяся факультета заочного обучения, Кубанский государственный аграрный университет, darya_kondratova1999@mail.ru,
D.A Kondratova - student of the Faculty of Distance Learning, Kuban State Agrarian University;
М.Ю. Терешенкова - обучающаяся факультета заочного обучения, Кубанский государственный аграрный университет, tmu1998@mail.ru,
M.Y. Tereshchenkova - student of the Faculty of Distance Learning, Kuban State Agrarian University.
АНАЛИЗ СЛАНЦЕВОЙ РЕВОЛЮЦИИ С ПОМОЩЬЮ ЭКОНОМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ANALYSIS OF THE SHALE REVOLUTION USING ECONOMETRIC METHODS
Аннотация. В статье рассматривается сущность сланцевых углеводородов и технология их добычи, а также предлагаются две точки зрения, которые отвечают на насущный вопрос о том, что ждет сланцевую отрасль в будущем. Используя дифференциальное уравнение и путем построения симметричной колоколообразной кривой, был учтен ряд допущений для описания теоретической модели добычи нефти и производительности буровых установок, в которой эти расчеты показали положительные результаты на ближайшее будущее. Эти данные будут достигнуты за счет развития технологии добычи нефти.
Abstract. The article examines the essence of shale hydrocarbons and the technology of their extraction, and also offers two points of view that answer the pressing question of what awaits the shale industry in the future. Using a differential equation and by constructing a symmetrical bell curve, a number of assumptions were taken into account to describe the theoretical model of oil production and drilling rig performance, in which these calculations showed positive results for the near future. These data will be achieved through the development of oil production technology.
Ключевые слова: сланец, технология, углеводороды, добыча, нефть.
Keywords: shale, technology, hydrocarbons, production, oil.
Прежде чем перейти к детальному изучению выбранной темы, определим сущность сланцевых углеводородов и технологий их добычи, поскольку понимание феномена сланцевой революции важно для развития сланцевой промышленности в долгосрочной перспективе.
Как известно, сланец представляет собой трудноизвлекаемую горную породу, характеризующуюся параллельным (слоистым) расположением низкотемпературных минералов, входящих в ее состав. Сланцевая нефть представляет собой мелкозернистую осадочную породу с высоким содержанием керогена (кремнезема, глины) [9].
В последние годы впечатляющее увеличение мощностей по добыче природного газа из нетрадиционных ресурсов резко изменило энергетическую среду в нефтедобывающих странах. Это развитие часто называют «сланцевой революцией», и оно стало возможным благодаря технологии гидроразрыва пласта. В результате сланцевой революции цены на газ значительно упали, что дало отрасли конкурентоспособность. Внушительный рост добычи сланцевой нефти только усиливает этот рост.
Существует мнение, что «сланцевая революция» - добыча газа и нефти из ранее недоступных месторождений - радикально меняет правила игры в энергетическом секторе. Это компенсирует снижение традиционной добычи нефти и газа, а сланцевый газ в данном случае провозглашается как топливо для будущего перехода на углеродные технологии. В этом случае мощности страны по добыче сланцевой нефти станут крупнейшими в мире, что устранит необходимость в иностранном импорте.
Технология добычи таких углеводородов сегодня базируется на сочетании двух методов добычи: горизонтального бурения и гидроразрыва пласта.
Современные исследователи утверждают, что настоящая сланцевая революция началась только в 2008 году [7]. В связи с этим возникает резонный вопрос: почему, собственно, этот год фактически стал началом жизни технологии, разработанной еще в XX веке? Чтобы на него ответить, обратимся к динамике цен на нефть за 2010-2015гг. (рисунок 1).
Рисунок 1 - Среднегодовые цены на нефть в период с 2002 по 2015 гг., долл./баррель
(Источник: OPEC Basket Price)
Очевидно, что пиковое состояние цен на нефть в середине 2008 года сделало добычу сланцевых нефтяных пород рентабельной. Это сразу привело к «революции», благодаря которой инвестиции в нефтегазовую отрасль значительно возросли, что привело к перераспределению затрат на нее, а также дало толчок развитию технологий.
Сегодня вопрос о будущем сланцевой промышленности стал особенно актуальным. Среди ученых есть две точки зрения:
1) по цене ниже $ 80/бар производители сланца отработают уже оборудованные «легкие» месторождения и загнутся;
2) технологии будут усовершенствованы, и сланцевая промышленность будет возрождена.
Давайте рассмотрим их по порядку и приведем соответствующие аргументы.
Таким образом, ни для кого не секрет, что эти технологии добычи сланцевого углерода стоят дороже, чем те, которые используются в традиционной добыче нефти и газа, и при низких ценах на углеводороды нерентабельны. В связи с этим скептики утверждают, что сланцевым компаниям нужна цена не менее 80 долларов за баррель, а лучше 120-150 долларов. В противном случае - отрасль обречена.
Тогда возникает вопрос - почему именно эта цена ($80/баррель) называется максимально допустимой для сланцевиков? Ответ на него и есть обоснование данной точки зрения.
Следует сразу отметить, что однозначного ответа на вопрос о том, сколько стоит добыча нефти из сланцевых камней, просто нет. В каждом конкретном случае себестоимость производства и рентабельность проектов обусловлены большим количеством факторов - хорошей производительностью, производственными площадями, арендной платой и т.д. Данный вывод следует из исследования North American Resource Value канадской консалтинговой фирмы Rodgers Oil&Gas Consulting. Однако нас особенно заинтересовало это исследование в рамках текущего анализа [1].
Основным фактором, определяющим техническую стоимость добычи сланцевой нефти, является оценка возможного объема добычи нефти из скважины в течение всего срока ее службы. Авторы исследования сократили диапазон этого показателя в различных сланцевых пластах до семи типов скважин, а конечный объем возможной добычи нефти - с 50 тысяч до 1 миллиона баррелей. Их ожидаемая продолжительность жизни также варьируется - от 15 лет для наименее продуктивных до 35 лет для скважин-миллионеров (таблица 1).
Таблица 1 - Экономические показатели типовых скважин сланцевой нефти без учета налоговой нагрузки в США (Источник: Rodgers Oil&Gas Consulting)
Тип скважины 1 2 3 4 5 6 7
Конечный объем отдачи скважины, тыс. барр 50 100 200 300 500 750 1000
Добыча в перый год эксплуатации скважины, % 20 20 19 19 18 18 8
Продолжительность жизни скважины, лет 15 20 25 25 30 35 35
Операционные расходы, $/барр 20 14,2 11,2 9 7,2 5,8 4,3
Капзатраты, $/барр 27 22,5 18,8 16,7 14 12,3 12
Норма прибыли, % 22,99 34,67 44,92 55,12 67,24 80,43 85,04
Анализируя таблицу 1, заметим, что капитальные затраты на один баррель нефти в зависимости от типа скважины могут составлять $12-27/барр.
В свою очередь, операционные расходы варьируются от $ 4 до $ 20 за баррель. Таким образом, «техническая стоимость» сланцевой нефти без учета налогов и прочих выплат, в зависимости от типа скважин, составляет $ 16-47/барр, а норма прибыли при таких расчетах колеблется в диапазоне 23-85 %.
Затем авторы исследования анализируют средние экономические показатели по скважинам в США и Канаде и приходят к выводу, что при средних капитальных затратах $ 22,6/барр и операционных расходах $ 7,5/барр, добыча сланцевой нефти в США без налогов обходится в среднем в $ 30/барр, а в Канаде - $ 35/барр.
Безусловно, как и всякие средние, эти величины имеет только ориентировочное значение. Цену безубыточности по конкретным плеям в Канаде и США приведем в таблице 2.
Таблица 2 - Цена безубыточности сланцевой нефти по основным плеям в Канаде и США (Источник: Rodgers Oil&Gas Consulting)
Плей Провинция/штат Цена безубыточности, $/барр
Канада
Cardium Альберта 48
Bakken Саскачеван 50
Exshaw/B akken Альберта 55
Montney Альберта 60
Beaverhill Lake Group Альберта 70
Viking Альберта 49
Viking Саскачеван 53
Lower Amaranth Манитоба 59
Lower Shaunavon Саскачеван 67
США
Monterey Калифорния 36
Granite Wash Оклахома 57
Eagie Ford Техас 49
Granite Wash Техас 64
Three Forks/Sanish Сев. Дакота 76
Bakken Сев. Дакота 50
AB-Bakken Монтана 70
Tuscaloosa Миссисипи 69
Tuscaloosa Луизиана 92
Как видим, безубыточная цена сильно отклоняется в обе стороны. В Канаде точка безубыточности для разных плеев варьируется от $48/барр до $70/барр, в США — от $36/барр до $ 92/барр.
Принимая во внимание результаты оценки стоимости North American Resource Value и значительную маржу прибыли, необходимую норму прибыли, цена $80/баррель представляется вполне приемлемой.
Влияние цен на нефть и газ на стабилизацию ситуации в стране является односторонним процессом. Но если нестабильность влияет на развитие ВВП и способность извлекать ресурсы, этот эффект усиливается.
Конечно, главным аргументом в пользу первой точки зрения является ситуация, которая разворачивается на наших глазах. После краха сделки между Россией и странами ОПЕК цены на нефть упали - к утру 12 марта баррель Brent подешевел до $33,8 [10]. Кроме того, наблюдается также снижение потребления из-за пандемии COVID-19. Результат - серьезный удар по сланцевой промышленности.
Таким образом, резкое падение цен на нефть, которые уже были ниже $ 80/баррель, привело к беспрецедентной волне банкротств сланцевиков. Это еще раз подтверждает точку зрения скептиков. Здесь, как говорится, правда лежит на поверхности. Сейчас перспективы сланцевиков неоднозначны. Позиция США на сырьевом рынке зависит от того, как производители сланца будут реагировать на имеющиеся трудности и их преодолевать.
Всем известно, что рост добычи сланцевых углеводородов уже давно обеспечивается хорошими технологическими факторами. Но за последние 10-15 лет прослеживается отсутствие прорывных изобретений. В течение этого периода совершенствуются существующие методы сочетания горизонтального бурения, гидроразрыва пласта и трехмерных сейсмических технологий.
Наконец, рассмотрим точку зрения тех ученых, которые считают, что технология будет усовершенствована и сланцевая промышленность будет возрождена.
В контексте рассматриваемой точки зрения особый интерес вызвала работа профессора РЭШ Александра Маланичева «Пределы технологической эффективности добычи сланцевой нефти в США» [5].
А. Маланичев отмечает, что в его предыдущей работе «Дифференциальное уравнение добычи сланцевой нефти» был рассмотрен набор идей, описывающих теоретическую модель добычи нефти и производительности буровых установок с использованием симметричной колоколообразной кривой, предложенной для прогнозирования нефтедобычи в США [11]. Однако эмпирические данные указывают на асимметричный характер кривой добычи. Резко увеличивается в начале эксплуатации, затем достигает максимума и медленно уменьшается. Такой асимметричный колоколообразный профиль с более пологой правой частью характерен как для традиционных, так и для нетрадиционных месторождений углеводородов.
Итак, для получения несимметричной колоколообразной кривой автор находит аналитическое решение дифференциального уравнения добычи, учитывая ряд упрощающих допущений. В случае добычи сланцевой нефти изменения включают разработку пробуренных новых скважин в текущем месяце и сокращение эксплуатации пробуренных скважин ранее, чем в рассматриваемом месяце. Этот баланс может быть описан с помощью обычного дифференциального уравнения первого порядка:
да
-1 = exN-bxq (1)
где:
q - объем добычи нефти, млн барр./сут.;
exN - добыча нефти из новых скважин, млн барр./сут.
e - производительность буровой установки, барр./сут.;
N - число активных установок, которые бурят новые скважины в данном месяце; bxq - скорость естественного сокращения объемов добычи, соответствующая экспоненциальному закону ее снижения;
b - эмпирический коэффициент скорости снижения добычи.
Для поиска аналитического решения уравнения (1) в виде несимметричной колоколообразной функции автор вводит два упрощающих допущения относительно его коэффициентов.
Во-первых, согласно работе, коэффициент скорости снижения добычи принимается за переменную величину [6]. Используется следующая спецификация:
b = kx(Y+ 1) x (^)У (2)
где:
k и y - положительные эмпирические коэффициенты;
Q - накопленная добыча, q = ^;
EUR - начальные извлекаемые ресурсы.
Во-вторых, предполагается, что новые дебиты е x N пропорциональны объему добычи q:
exN = kxq (3)
Регрессионный анализ показывает сильную взаимосвязь между дебитами и добычей, что автор отражает на рисунке 2. Константа регрессии близка к нулю и статистически неотличима от него.
0,6
о
0,0000 1,0000 2,0000 3,0000 4,0000 5,0000 6,0000 7,0000 Добыча, млн барр./сут.
Рисунок 2 - Корреляция между новыми дебитами и добычей за период 2007-2017 гг.
Подстановка выражений (2) и (3) в уравнение (1) и его интегрирование по времени приводят к обыкновенному дифференциальному уравнению, описывающему временное изменение накопленной добычи:
9Q ( Ц Y
— = kxQx(l- I—М )
dt v y \EUrJ j
(4)
По форме это уравнение Бернулли, аналитическое решение которого представляет собой 8-образную функцию Ричардса [8].
Q(t) = ■
EUR
(с х е~кхУх + l)*
(5)
Дифференцирование этого выражения по времени дает несимметричную колоколообразную функцию:
( ) ( )
сх кхEUR
е~кхуxt х (с х е~кхтxt + l)у+
(6)
Точка перегиба логистической кривой (( ,которая соответствует пику добычи, вычисляется по формуле:
Qínf = (-^У* х EUR
(7)
Согласно допущению (3) колоколообразная функция (6) использована для аппроксимации производительности буровых установок e(t). Константы кривой с, к, и E найдены с помощью метода наименьших квадратов в ходе аппроксимации эмпирических данных производительности буровых установок, усредненных по семи сланцевым формациям в США за период 2007-2017 гг. [3].
Автор отмечает, что процедура оптимизации выполнена с использованием Excel Solver. Вычисления показали, что максимум производительности будет достигнут к 2026 г. и составит e=1200 барр./сут. (рисунок 3).
Рисунок 3 - Средняя производительность буровых установок
Таким образом, расчеты, приведенные в работе «Дифференциальное уравнение добычи сланцевой нефти», показали, что производительность буровых установок удвоится к 2026 году относительно уровня 2018 года. А. Маланичев утверждает, что такие показатели будут достигнуты за счет развития технологии добычи нефти. Конечно, эти результаты являются прямым подтверждением точки зрения о том, что сланцевая промышленность будет возрождена благодаря развитию технологий. Также эта новая производственная мощность снизила зависимость Соединенных Штатов от импорта нефти из-за рубежа и продолжает обеспечивать важный экономический импульс, поскольку страна восстанавливается после рецессии 2008 года.
Подводя итоги, хотелось бы сказать, что результаты Rodgers Oil&Gas Consulting, которые подтверждают, что снижение цен неизбежно приведет к снижению добычи сланцевой нефти и, как следствие, банкротству предприятий, кажутся нам наиболее убедительными. Наблюдается рост необеспеченных долгов предприятий, так называемая, «перезаложенность» скважин и прямые заявления крупнейших нефтяных компании США об отказе от покупки обанкротившейся сланцевой нефти. Ситуация усугубляется несвоевременным заключением соглашения в рамках ОПЕК+ и «коронакри-зисом», которые привели к быстрому и значительному снижению спроса на бензин, авиационное и дизельное топливо. Таким образом, при резком падении цен на нефть, которые и без того были ниже $ 80/баррель, перспективы сланцевиков туманны.
Несмотря на все факторы, отрасль по-прежнему стремительно развивается. Открытия Баккена и других центров нефтедобычи в Соединенных Штатах превратили их в эквивалент Силиконовой долины: инновационный центр, где инженеры сотрудничают и конкурируют, чтобы расширить границы технологий. Идеи, которые будут развиты здесь, однажды могут быть использованы в любой точке мира, потому что такие страны, как Аргентина и Китай, имеют собственные запасы сланца и намерены последовать американскому примеру.
Следует отметить, что невозможно делать прогнозы по среднесрочной добыче сланца со 100 % вероятностью, поскольку исходные параметры подвержены непрерывным изменениям - условия работы отрасли зависят от многих факторов и, прежде всего, от технологического совершенствования. В то же время существует объективная реальность - американская сланцевая промышленность постепенно теряет инвестиции. А в связи с тем, что энергетическая независимость Америки служила одним из приоритетов экономической политики Трампа, Белый дом объявил о намерении поддержать нефтяные компании. Конкретные детали программы пока неизвестны, но не исключено, что нефтяная компания возникнет при поддержке слиянии, которое будет поддержано правительством. Время покажет.
Источники:
1. Виноградова О. «Нефтегазовая Вертикаль» // Сколько стоит сланцевая нефть - URL: http://www.ngv.ru.
2. Gundersen C. Global oil supply. London: HSBC Global Research // Gundersen C., Fustier K., Hilboldt T., Gray G., 2016.
3. Energy Information Administration (EIA) - URL:https://www.eia.gov.
4. Маланичев А.Г. Прогноз добычи нефти на залежи Permian на основе разностного уравнения // Проблемы экономики и управления нефтегазовым комплексом. 2017, № 12. С. 41-45.
5. Маланичев А. Пределы эффективности добычи сланцевой нефти в США // Форсайт. 2018. №4. URL: https://cyberleninka.ru.
6. Saussay A. Can the US shale revolution be duplicated in continental Europe? Energy Economics - № 69. P. 295-306.
7. Сорокин С.Н. «Сланцевая революция» в США - Сорокин С.Н., Мельникова С.И. // Экономический журнал ВШЭ.
8. Richards F.J. Journal of Experimental Botany // A Flexible Growth Function for Empirical Use. № 10 (29). P. 290-300.
9. Техническая библиотека - Neftegaz.RU - URL: https://neftegaz.ru.
10. Фадеева А. РБК//Бизнес - Ценовая война - URL: https://www.rbc.ru.
11. Hubbert M.K. Nuclear Energy and the Fossil Fuels Drilling and Production Practice // San Antonio, TX: Shell Development Company. P. 22-27.
References:
1. Vinogradova O. "Oil and gas Vertical" // How much does shale oil cost - URL: http://www.ngv.ru.
2. Gundersen S. World oil supplies. London: HSBC Global Research // Gundersen K., Fustier K., Hilboldt T., Gray G., 2016.
3. Energy Information Administration (EIA) - URL:https://www.eia.gov.
4. Malanichev A.G. Forecast of oil production for Permian deposits based on the difference equation // Problems of economics and management of the oil and gas complex. 2017, No. 12. pp. 41-45.
5. Malanichev A. Limits of the efficiency of shale oil production in the USA // Foresight. 2018. №4. URL: https://cyberleninka.ru.
6. Sossey A. Can the shale revolution in the USA be repeated in continental Europe? Economics of Energy - No. 69. pp. 295-306.
7. Sorokin S.N. "The Shale Revolution" in the USA - Sorokin S.N., Melnikova S.I. // HSE Economic Journal.
8. Richards F.J. Journal of Experimental Botany // Flexible growth function for empirical use. No. 10 (29). pp. 290-300.
9. Technical Library - Neftegaz.RU - URL: https://neftegaz.ru.
10. Fadeeva A. RBC//Business Price War - URL: https://www.rbc.ru.
11. Hubbert M.K. Nuclear energy and the practice of drilling and extraction of fossil fuels // San Antonio, Texas: Shell Development Company. pp. 22-27.
