CC BY
126
УДК 502.35
ЭКОНОМИКО-СОЦИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ЗАХВАТА И ЗАХОРОНЕНИЯ СО2 В НЕФТЕГАЗОВОМ КОМПЛЕКСЕ РОССИИ
А.Е.ЧЕРЕПОВИЦЫН, д-р экон. наук, профессор, [email protected] Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург, Россия
Определено место природоохранных технологий в современной парадигме устойчивого развития нефтегазового комплекса (НГК). Обозначена роль технологий захвата и захоронения углекислого газа (ЗЗУ) как механизма снижения эмиссии СО2. Разработана концепция возможностей технологий повышения нефтеотдачи с закачкой углекислого газа (ПНО-СО2) в контексте устойчивого развития НГК. Предложена типология экономических стимулов развития и внедрения технологий ЗЗУ. Определены стратегические задачи в области научных исследований по развитию технологий ЗЗУ.
Ключевые слова: устойчивое развитие, технологии захвата и захоронения, нефтегазовый комплекс, закачка углекислого газа для повышения нефтеотдачи, экономические стимулы, углеродный рынок.
Ключевые вызовы глобальной энергетики: ухудшение качества запасов, увеличение роли энерго- и ресурсосберегающих технологий, экологические ограничения, освоение нетрадиционных источников углеводородного сырья, экономические и технологические санкции - заставляют задуматься о новой концепции устойчивого развития нефтегазового комплекса (НГК). Современная модель развития НГК должна отражать смену приоритетов и переход к инновационно-ресурсной концепции, где основой освоения ресурсной базы должно стать рациональное недропользование, оптимизация энергетических затрат и более полное извлечение углеводородов.
Современная парадигма устойчивого развития НГК России должна основываться на инновационной составляющей, которая формирует высокотехнологичную, рациональную, экологосбалансированную систему функционирования предприятий нефтегазодобычи, транспортировки и переработки углеводородного сырья [3].
Принципы функционирования российского НГК в современных экономических реалиях могут и должны предусматривать использование комплекса организационно-технических и экономических решений по внедрению природоохранных технологий, позволяющих использовать опции снижения парниковых газов, имеющих распространение в западных странах и обеспечивающих энергоэффективное развитие и рациональное недропользование.
Развитие технологий секвестрации углекислого газа путем захвата и закачки его в подземные резервуары является перспективным механизмом снижения концентрации СО2. По оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), вклад этой технологии в общемировое снижение эмиссии к 2050 г. может достигнуть 1,5 млрд т СО2 в год [1]. Доля технологий захвата и захоронения углекислого газа (ЗЗУ) в сокращении глобальной эмиссии прогнозируется от 20 до 28 %, что свидетельствует о перспективах развития и масштабного внедрения таких технологий [1].
Технологии секвестрации (технологии ЗЗУ) включают следующие технологические процессы: улавливание, транспортировку, геологическое захоронение.
Геологическое захоронение связано с возможностью закачки СО2 в соленосные формации (водоносные слои), нефтегазовые месторождения, угольные пласты.
_ 125
Санкт-Петербург. 2015
При закачке СО2 в соленосные формации или нефтегазовые месторождения на глубину более 800 м необходимо оценивать горно-геологические свойства пород. Резервуары должны иметь высокую пористость, чтобы накапливать большое количество углекислого газа. Породы внутри водоносных пластов, как правило, проницаемые, что позволяет CO2 проникать в подземные резервуары. В то же время резервуары для хранения должны быть покрыты непроницаемыми вышележащими породами, чтобы избежать утечек на поверхность.
Хранение в угольном пласте может осуществляться на малых глубинах. Оно основано на адсорбции СО2 в угле, техническая осуществимость такой технологии в значительной степени зависит от проницаемости угольного пласта.
Хранение СО2 в нефтегазовых месторождениях, находящихся на завершающем этапе добычи, может использоваться для повышения нефтеотдачи (ПНО-СО2). Данная технология позволяет повысить нефтеотдачу и увеличить добычу нефти посредством нефтяного вытягивания и снижения вязкости нефти [2].
Повышение нефтеотдачи методом ПНО-СО2 сопровождается добавленной ценностью посредством использования техногенного CO2, улавливаемого на электростанциях и промышленных предприятиях. Работы, выполненные американскими экспертами, показали, что мировой потенциал ПН0-C02 составляет 340 млрд баррелей технически извлекаемых нефтяных ресурсов, а емкостной потенциал захоронения CO2 достигает 120000 млн т. Огромные объемы возможного захоронения углекислого газа в нефтяных пластах подчеркивают интерес к технологиям ПНО-СО2 [5].
Утилизированный в подземных резервуарах СО2 может считаться сокращенным выбросом парниковых газов и при наличии действующего углеродного рынка позволяет получать дополнительные доходы от утилизации углекислоты.
Необходимо отметить, что Энергетическая стратегия-2030 формирует ряд целевых ориентиров технологического развития нефтедобычи, среди которых увеличение масштабов промышленного внедрения инновационных технологий повышения нефтеотдачи пластов и интенсификации добычи нефти. В качестве приоритетных методов повышения нефтеотдачи выделены газовые, водогазовые, термогазовые, реогазохимические и тепловые [4]. Эксперты оценивают газовое стимулирование пласта, включающее закачку в пласт двуокиси углерода, попутного нефтяного газа (ПНГ), углеводородных и дымовых газов, как одно из наиболее эффективных и рациональных технологических процессов с точки зрения энерго- и ресурсосбережения и повышения коэффициента извлечения нефти.
Концепция устойчивого развития НГК в рамках стратегического видения возможного масштабного использования технологий ЗЗУ представлена на рис.1. Для НГК технологии ЗЗУ связаны прежде всего с закачкой техногенного СО2 в пласт.
Основной проблемой использования ПНО-СО2 является высокая стоимость техногенного СО2. Технологии ЗЗУ, как уже отмечалось, представляют собой комбинацию трех процессов: захват CO2, транспортировка, захоронение. Эти процессы (этапы) существенно отличаются друг от друга в плане технико-технологической осуществимости и опыта использования. В настоящее время большинство проектов носит демонстрационный характер, а потому однозначной оценки стоимостных параметров технологии ЗЗУ нет.
Стоимость внедрения технологий ЗЗУ будет зависеть от конкретного проекта, от технологических особенностей захвата на промышленном предприятии, горно-геологических параметров месторождения, дальности транспортировки и др. По оценкам экспертов стоимость технологий ЗЗУ находится в пределах 1440-2136 руб./т CO2, при этом стоимость технологий улавливания 1087-1392 руб./т CO2, транспортировки 179-266 руб./т СО2, стоимость захоронения в нефтегазовых резервуарах 174-478 руб./т СО2. Таким образом, стоимость захоронения на месторождениях суши составляет примерно12 %, а на море около 22 % от общей стоимости технологий ЗЗУ[6].
126 _
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т. 211
Повышение эффективности геологоразведочных работ Доработка традиционных запасов (газовое стимулирование: ИНГ, ПНО-СОг) Шельф и нетрадиционные запасы (сланцевая нефть и газ, метан угольных пластов, газогидраты) / Интенсификация и стимулирование мероприятий по повышению нефте-и газоотдачи Комплексное извлечение сырья Полезное использование попутного нефтяного газа (ПНГ) Технологии секвестрации (технологии ЗЗУ, ПНО-СО2)
Рац недр щональное ^ч пользование
/ С^ Развитие сырьевой базы
Инновационность
Современные технологии
Использование инновационных методов поиска и разведки
Инновационные технологии повышения нефтеотдачи (газовые методы)
Проекты интеллектуальных месторождений (¡зтаййеЫз)
Новые транспортные схемы и решения Повышение глубины переработки углеводородов
Устойчивое развитие НГК
Ресурсоэффективность
Экологосбалансированность
Государственное регулирование в НГК
Снижение выбросов загрязняющих веществ, утечек и разливов нефти Снижение эмиссии СО2 Снижение утечек СН4 при транспортировке природного газа
Стимулирование недропользователей для применения инновационных технологий разведки, добычи, переработки Инициативы по формированию углеродных рынков
Рис.1. Концептуальное представление возможностей технологий ПНО-СО2 в контексте устойчивого развития НГК
Эффективность использования технологи ПНО-СО2 будет также зависеть от цены С02 на углеродном рынке.
Необходимо отметить, что затраты на секвестрацию С02 различны на разных стадиях развития технологии. Так, на демонстрационной стадии проекты незначительны по объему и имеют целью привлечь внимание всех заинтересованных сторон к данным технологиям и доказать их эффективность и безопасность. На этом этапе стоимость таких проектов будет достаточно высокой, особенно на этапе захвата С02.
В дальнейшем, когда ЗЗУ войдет в раннюю коммерческую стадию за счет эффектов масштаба и обучения затраты на внедрение технологии сократятся более чем на 35 %. К наступлению стадии коммерческой зрелости затраты на ЗЗУ могут еще снизиться на 10-12 %.
Для отечественного нефтегазового комплекса важно выявить экономические ограничения использования технологии СО2-ПНО в рамках потенциально возможного создания национального углеродного рынка или при интеграции в механизмы европейского рынка углеродных кредитов. Это позволит определить диапазон цен и критические ценовые параметры проектов ЗЗУ.
Закачка С02 в нефтяные резервуары - сложный процесс, и точная прогнозная величина потенциала ПНО-СО2 для российских месторождений может быть определена посредством геолого-экономического моделирования и детального исследования потенциальной емкости резервуаров. Экономический анализ схем ПНО-СО2 представляет собой исследование, сопряженное с дополнительными трудностями, связанными с необходимостью усовершенствования технико-технологических подходов, включая выбор и использование нефтедобывающего оборудования, учет специфических капитальных и эксплуатационных затрат, оценку геологических и инвестиционных рисков.
_ 127
Санкт-Петербург. 2015
Большинство нефтегазовых месторождений России (Западная Сибирь) находятся в районах, удаленных от основных источников промышленных выбросов СО2. Наиболее актуальным для использования методов ПНО-СО2 представляются старопромысловые нефтегазовые районы (Татарстан, Башкортостан), а также Северо-Западный регион (включая Калининградскую область). Оценка геолого-технического потенциала технологии ПНО-СО2 и захоронения CO2 важна прежде всего для старопромысловых нефтяных районов.
Формирование эффективной стимулирующей государственной политики для масштабного внедрения проектов ЗЗУ сдерживается высокой капиталоемкостью таких технологий, а также неопределенностью дальнейшего развития мировых углеродных рынков. Поэтому необходимы стимулы и поддержка стратегических инициатив компаний нефтегазового комплекса в ресурсосберегающей и природоохранной сферах, связанных с реализацией проектов ЗЗУ.
В исследовании разработана типология инструментов стимулирования для продвижения технологий ЗЗУ, которая основывается на принципах инновационного ресурсосберегающего и энергоэффективного развития отраслей экономики в целом и НГК в частности (рис.2). Помимо организационно-административных и экономических стимулов предлагается большое внимание уделить общественным стимулам. В виду того, что технологии ЗЗУ инновационны по своей природе и связаны с рациональным природопользованием, необходимо формировать общественное сознание в пользу компаний как социально ответственных.
Кроме того, длительное захоронение углекислого газа в геологических резервуарах предполагает создание механизмов отслеживания состояния подземной среды и оценку рисков возможного выхода СО2 на поверхность. Необходимо определить, кто будет заниматься мониторингом и контролировать процесс диффузии СО2 в подземных пластах в течение долгих десятилетий.
Интересной и важной стратегической задачей является разработка механизмов взаимодействия государства, нефтегазовых компаний, научно-исследовательских институтов и экологических организаций по популяризации технологий ЗЗУ и ПНО-СО2.
Организационно-административные _____________[_____________
Законодательство в области энергосбережения и рационального недропользования
Целевые инновационные программы в сфере повышения энергоэффективности и ресурсосбережения
Формирование законодательных и научно-методических основ национального углеродного рынка Экспертиза проектов ЗЗУ
Развитие партнерства государства и бизнеса при реализации дорогостоящих проектов ЗЗУ демонстрационной стадии
Организационное содействие компаниям при реализации проектов ЗЗУ
Экономические
_____________\_____________
Формирование системы ценообразования сокращенных выбросов
Использование опций международного углеродного рынка Кредитные и лизинговые инструменты по финансированию проектов ЗЗУ
Налоговые льготы при реализации проектов ЗЗУ демонстрационной стадии
Природоохранные налоги и платежи (налог на СО2)
Хеджирование рисков проектов ЗЗУ
Общественные
_____________I_____________
Развитие факторов социальной ответственности компаний в части интенсификации мероприятий природоохранного характера
Популяризация в обществе природоохранных технологий
Система образования на всех уровнях Формирование сознания общества, нацеленного на экономию энергоресурсов и снижение выбросов парниковых газов
Публичная ответственность за использование энергоемких, «грязных» технологий
Передача знаний по природохран-ным технологиям будущим поколениям для контроля и предотвращения возможных негативных последствий (захоронение СО2)
Рис.2. Стимулы реализации проектов ЗЗУ 128 _
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.211
Целесообразным представляется выделить ряд направлений в области научных исследований по развитию технологий ЗЗУ:
• генерация знаний для формирования научных задач и приоритетов использования технологий ЗЗУ в Российской Федерации;
• разработка методических подходов к оценке и переоценке геологических резервуаров, пригодных для консервации парниковых газов;
• создание системы геолого-экологических карт с указанием мест и потенциала захоронения СО2 в геологических структурах, источников эмиссии, необходимой инфраструктуры;
• формирование концептуальных основ национального углеродного рынка;
• моделирование предельных текущих и капитальных затрат на внедрение технологий ЗЗУ в зависимости от прогнозов развития углеродных рынков и технологического совершенствования;
• разработка механизмов взаимодействия государства и бизнеса при реализации проектов ЗЗУ;
• разработка методик оценки геологических, экологических и инвестиционных рисков проектов ЗЗУ.
Исследование выполнено в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых, проект МД-3181.2013.5
ЛИТЕРАТУРА
1. Перспективы энергетических технологий. Стратегии и сценарии до 2050 г. Международное энергетическое агентство. 2011. http://www.iea.org/
2. Череповицын А. О захоронении СО2 в геологических формациях: экономико-общественные аспекты / А. Череповицын, Н.Смирнова, А.Ильинова // РИСК: Ресурсы, Информация, Снабжение, Конкуренция. 2013. № 4.
3. Череповицын А.Е. Стратегия инновационного развития нефтегазового комплекса Северо-Запада России: Автореф. ... д-ра экон. наук. СПб, 2009.
4. Энергетическая стратегия на период до 2030 года. http://www.energystrategy.ru/
5. Beecy D. Basin strategies for linking CO2 enhanced oil recovery and storage of CO2 emissions / D.Beecy, V.Kuuskraa // 7th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies. Vancouver. Canada, 2004.
6. Naucler Т. Carbon Capture & Storage: Assessing the Economics / T.Naucler, W.Campbell, J.Ruijs // Report of McKinsey & Company. 2008. URL: http: // assets. wwf.ch / downloads / mckinsey 2008.pdf
REFERENCES
1. Perspektivy energeticheskikh tekhnologii. Strategii i stsenarii do 2050 g (Energy Technology Perspectives. Strategies and scenarios to 2050). Mezhdunarodnoe energeticheskoe agentstvo. 2011. http://www.iea.org/
2. CherepovitsynA., SmirnovaN., Il'inovaA. O zakhoronenii SO2 v geologicheskikh formatsiyakh: ekonomiko-obshchestvennye aspekty (About CO2 storage in geological formations: ecnomic and public aspects). RISK: Resursy, Infor-matsiya, Snabzhenie, Konkurentsiya. 2013. N 4.
3. Cherepovitsyn A.E. Strategiya innovatsionnogo razvitiya neftegazovogo kompleksa Severo-Zapada Rossii (The Strategy of Innovative Development of Oil and Gas Complex of North-West Russia): The autor ... PhD in Economics. St Petersburg, 2009.
4. Energeticheskaya strategiya na period do 2030 goda (Energy strategy for the period until 2030) http://www. energy strategy .ru/
5. BeecyD., Kuuskraa V. Basin strategies for linking CO2 enhanced oil recovery and storage of CO2 emissions. 7th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies. Vancouver. Canada, 2004.
6. Naucler T., Campbell W., Ruijs J. Carbon Capture & Storage: Assessing the Economics. Report of McKinsey & Company. 2008. URL: http://assets.wwf.ch/downloads/mckinsey2008.pdf
_ 129
Санкт-Петербург. 2015
ECONOMIC AND SOCIAL ASPECTS OF CO2 CAPTURE AND STORAGE TECHNOLOGIES DEVELOPMENT IN THE OIL AND GAS COMPLEX OF RUSSIA
A.E.CHEREPOVITCYN, Dr. of Economics, Professor, [email protected] National Mineral Resources University (Mining University), St Petersburg, Russia
The position of environmental technologies in the modern paradigm of sustainable development of oil and gas industry (OGI) is determined. The role of carbon dioxide capture and storage (CCS) technology as the mechanism of reducing CO2 emissions is defined. The concept of enhanced oil recovery technologies to the injection of carbon dioxide (EOR-CO2) in the context of OGI sustainable development is developed. The typology of economic incentives for the development and adoption of CCS technologies is suggested. The strategic objectives in the field of scientific research of the CCS technologies development are defined.
Key words: sustainable development, technology capture and storage, oil and gas, injection of carbon dioxide for enhanced oil recovery, economic incentives, the carbon market.
130 _
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.211
