CC BY
24
К ЗАЩИТЕ ДИССЕРТАЦИИ
УДК 338.984
Возможности использования блокчейн-технологий в газовой отрасли на примере управления материально-техническими ресурсами при ремонте скважин
Д.Ю. Захаров1, К.В. Ремишевская2*
1 ООО «Газпром ПХГ», Российская Федерация, 196105, г. Санкт-Петербург, Московский пр-д, д. 139, к. 1, стр. 1
2 ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Российская Федерация, 142717, Московская обл., г.о. Ленинский, пос. Развилка, Проектируемый пр-д № 5537, зд. 15, стр. 1
* E-mail: K_Remishevskaya@vniigaz.gazprom.ru
Тезисы. Одним из главных факторов стабильной и устойчивой работы Единой системы газоснабжения является увеличение объемов и повышение эффективности подземных хранилищ газа, что не представляется возможным без организационных процессов строительства и своевременного, качественного ремонта скважин, в том числе направленного на повышение производительности.
Производственные процессы газовой отрасли должны соответствовать передовым технологическим тенденциям. Так, технологией, способной произвести революционные изменения в нефтегазовой промышленности, считается блокчейн. Вопрос применимости и масштабов внедрения блок-чейна в нефтегазовой сфере является открытым и дискуссионным. Вместе с тем ряд компаний отрасли и технологичных стартапов уже имеют опыт построения и внедрения систем блокчейна.
В статье анализируется частный производственный процесс - ремонт газовых скважин, включая такой подпроцесс, как учет необходимых материально-технических ресурсов (МТР). Выявленные в ходе анализа недостатки существующих систем управления предлагается минимизировать с помощью применения технологии блокчейн. Таким образом может быть осуществлен переход от жестко регламентируемых проектных подходов к динамическим верифицированным всеми участниками процесса сценариям.
На первый план выходят вопросы актуальности поступающей информации, своевременности принятия решений и их согласования всеми участниками процесса, исключения человеческого фактора в учете МТР, наличия достоверной базы данных об использовании и доступности конкретного ресурса на конкретной скважине или складе. Это, в свою очередь, должно стать поводом для разработки и применения кросс-функциональных технологий с использованием больших данных посредством совместных усилий технологичных производственных стартапов, научных институтов, инженерных центров и отраслевых предприятий.
Ключевые слова:
скважины,
ремонт,
учет,
материально-технические ресурсы, блокчейн.
Миссия ПАО «Газпром» заключается в надежном, эффективном и сбалансированном обеспечении потребителей природным газом, другими видами энергоресурсов и продуктами их переработки [1]. Единой системе газоснабжения свойственна сезонная неравномерность потребления, поэтому в целях исключения дефицитов и нивелирования неравномерности газоснабжения, создания резервов природного газа и снижения неравномерности поставок используются подземные хранилища газа (ПХГ). Кроме того, наличие ПХГ повышает надежность не только внутренних, но экспортных поставок газа, что коррелирует с приоритетными задачами Энергетической стратегии России до 2030 г. В перспективе максимальная суточная производительность российских ПХГ превысит 1 млрд м3 (для сравнения: аналогичный показатель для всех ПХГ в мире составляет около 7 млрд м3) [2]. Таким образом, ПХГ - один из важнейших элементов надежного функционирования
Единой системы газоснабжения Российской Федерации [3].
Особенностями ПХГ являются длительный срок службы и необходимость функционирования в условиях многофакторных неопределенностей и знакопеременной нагрузки. Поэтому такие объекты, как правило, характеризуются низким уровнем достоверного диагностирования надежности их работы и ресурса безопасной эксплуатации. Гарантия бесперебойной службы, экологической безопасности и надежности в данном случае достигается за счет предупредительных и своевременных диагностики, технического обслуживания и ремонта (ДТОиР). Соответственно, программы и инженерно-технические мероприятия, связанные с ДТОиР, должны выполняться регулярно и в срок. Тем не менее существующие системы обеспечения таких мероприятий несовершенны и часто замедляют производственные процессы, что, в свою очередь, в дальнейшем ведет к снижению показателей функционирования ПХГ.
Сегодня, в эпоху Индустрии 4.0, существуют инновационные, но еще мало где опробованные информационно-технологические решения, которые во многом способны улучшить существующие системы. Кроме того, все большую ценность в современном мире приобретают кросс-функциональные технологии, находящие применение в смежных либо вовсе не связанных между собой отраслях [4-6]. Одной из таких технологий является блокчейн, первоначально связанная с криптовалютой. Теперь блокчейн постепенно находит применение и в нефтегазовой отрасли. Поставленная задача оптимизации процесса ДТОиР также может быть решена с использованием технологии блокчейн.
Анализ
ООО «Газпром ПХГ» является дочерним обществом ПАО «Газпром», объединяющим в своей структуре практически все ПХГ, локализованные на территории России. На текущий момент компания эксплуатирует 23 хранилища, созданных на базе 28 геологических структур. Двадцать четыре филиала ООО «Газпром ПХГ», в число которых входят 18 управлений по подземному хранению газа (УПХГ), четыре управления аварийно-восстановительных работ и капитального ремонта скважин (УАВРиКРС), Управление
материально-технического снабжения и комплектации (УМТСиК) и Инженерно-технический центр (ИТЦ), размещены в основных районах потребления природного газа.
С целью проведения ДТОиР скважин составляется план капитального ремонта, на основе которого производится заказ материально-технических ресурсов (МТР). После определения контрагента способом конкурентной закупки с ним заключается договор и происходит поставка МТР, которые через УМТСиК попадают либо на склад УПХГ, где хранятся до вовлечения в ремонт, либо в УАВРиКРС, которым непосредственно используются при ремонтах скважин.
Данная схема имеет ряд особенностей, препятствующих бесперебойному и своевременному проведению ДТОиР скважин. Например, весьма неэффективна текущая система учета МТР. Использование традиционных баз данных и систем учета, в которых хранится информация о сроках поставки, стоимости и наличии МТР, не может считаться гибкой в отношении существующих производственных процессов, не полностью обеспечивает синхронизацию и актуализацию информации и, кроме того, подвержена влиянию человеческого фактора. Вследствие этого:
• снижается скорость производственных процессов;
• возрастают расходы, связанные с хранением МТР;
• затраты на МТР могут некорректно отражаться в стоимости работ;
• вероятны сложности с получением актуальной информации об МТР, хранящихся на данный момент в удаленном филиале, что замедляет скорость принятия решений;
• стоимость МТР может некорректно учитываться и отображается в отчетности;
• трудно отследить движение конкретной единицы МТР, ее вовлечение в работы.
В качестве иллюстрации означенной проблемы предлагается рассмотреть следующую гипотетическую ситуацию. Предположим, силами филиала УАВРиКРС необходимо произвести ремонт двух скважин. Для ремонта каждой скважины следует применить четыре позиции МТР. Первоначально на складе имелась в запасе как минимум одна единица каждой позиции МТР. Тем не менее основные МТР, отраженные в плане капительного ремонта для данных скважин, закупались адресно (табл. 1).
Таблица 1
Данные склада
Поступление Позиция МТР Инвентарный номер Цена*
Имелось на складе 1 Инв. 1 1
Поступило вовремя 1 Инв. 2 1,5
Имелось на складе 2 Инв. 3 0,5
Имелось на складе 3 Инв. 4 2
Поступило вовремя 3 Инв. 5 2,3
Имелось на складе 4 Инв. 6 8
Имелось на складе 4 Инв. 7 8,3
Поступило вовремя 4 Инв. 8 8,2
Имелось на складе 5 Инв. 9 4
Поступило вовремя 5 Инв. 10 4,1
Имелось на складе 6 Инв. 11 3
Имелось на складе 7 Инв. 12 2,8
Имелось на складе 8 Инв. 13 6
Поступило вовремя 8 Инв. 14 6,2
Поступило с опозданием 2 Инв. 15 0,7
Поступило с опозданием 6 Инв. 16 3,1
Поступило с опозданием 7 Инв. 17 2,9
* Здесь и далее в табл. 2-4 цены указаны в условных денежных единицах.
Тремя различными методами учета товарно-материальных ценностей, а именно методами LIFO (англ. Last In - First Out), FIFO (англ. First In - First Out) и HIFO (англ. High In -First Out), составлены три разных проекта использования МТР в процессе ремонта скважин (табл. 2-4). За основу приняли проект LIFO, однако часть закупленных МТР не поступила вовремя, и данные позиции вовлекли из начальных запасов во избежание простоя бригады. Как правило, в связи с ростом цен стоимость единиц МТР в составе начальных запасов сравнительно ниже стоимости единиц МТР, приобретенных в последующие периоды, однако по одной из позиций закупленные позже МТР оказались дешевле.
Согласно табл. 2-4 фактический результат вовлечения как в инвентарном, так и в стоимостном выражениях не соответствует ни одному из первоначальных проектов. В результате наблюдаются следующие проблемы:
1) разрыв в части стоимости МТР между планом и фактом;
2) разрыв в части стоимости остатков МТР;
3) сложности в проведении инвентаризации вследствие фактического использования на скважинах МТР с другими инвентарными номерами.
Усугубить ситуацию способно также следующее теоретически возможное обстоятельство: МТР, запланированные к использованию
на одной скважине, фактически используются на другой вследствие несогласованности поставок и порядка очередности ремонтов.
Решения на основе технологии блокчейн
С целью оптимизации управленческого учета необходимо вести нормативный учет материальных затрат. Это поможет оперативно отслеживать убыточность или прибыльность тех или иных действий по вовлечению альтернативных МТР для выполнения работ. Если убыток от вовлечения альтернативных МТР не будет превышать убытки от простоя бригады, решение можно считать целесообразным.
В бухгалтерском учете целесообразным считается применение индивидуального учета. В рассматриваемой ситуации возможность корректного и гибкого индивидуального учета можно реализовать посредством инструментария так называемой Индустрии 4.0. В частности, повысить эффективность функционирования существующей системы, более корректно вовлекать МТР в работы и оперативно предоставлять участникам процесса доступ к актуальной информации поможет технология распределенного хранения данных блокчейн.
На текущем этапе уже известны прогнозы специалистов, подтверждающие эффективность технологии блокчейн применительно к нефтегазовому сектору. Так, на Всемирном экономическом форуме отметили, что
Таблица 2
Проект учета МТР методом LIFO
Таблица 3
Скважина 1
Позиция МТР Инвентарный номер Цена
1 Инв. 1 1
2 Инв. 3 0,5
3 Инв. 4 2
4 Инв. 6 8
ИТОГО 11,5
Проект по принципу FIFO
Скважина 2
Позиция МТР Инвентарный номер Цена
5 Инв.9 4
6 Инв. 11 3
7 Инв. 12 2,8
8 Инв. 13 6
ИТОГО 15,8
Остатки на складе
Позиция МТР Инвентарный номер Цена
1 Инв. 2 1,5
3 Инв. 5 2,3
4 Инв. 7 8,3
4 Инв. 8 8,2
5 Инв. 10 4,1
8 Инв. 14 6,2
2 Инв. 15 0,7
6 Инв. 16 3,1
7 Инв. 17 2,9
ИТОГО 37,3
Таблица 4
Скважина 1
Позиция МТР Инвентарный номер Цена
1 Инв. 2 1,5
2 Инв. 15 0,7
3 Инв. 5 2,3
4 Инв. 7 8,3
ИТОГО 12,8
Проект по принципу HIFO
Скважина 2
Позиция МТР Инвентарный номер Цена
5 Инв.10 4,1
6 Инв. 16 3,1
7 Инв. 17 2,9
8 Инв. 14 6,2
ИТОГО 16,3
Остатки на складе
Позиция МТР Инвентарный номер Цена
1 Инв. 1 1
2 Инв. 3 0,5
3 Инв. 4 2
4 Инв. 6 8
4 Инв. 8 8,2
5 Инв. 9 4
6 Инв. 11 3
7 Инв. 12 2,8
8 Инв. 13 6
ИТОГО 35,5
токенизация1 отрасли способна увеличить ликвидность рынка на 1,6 трлн долл., а объем рынка - на 2,5 трлн долл.
Токенизация представляет собой процесс замены конфиденциального элемента данных на неконфиденциальный эквивалент, называемый токеном.
С целью решения описанной выше проблемы предлагается создать платформу, представляющую собой единый, безопасный и надежный источник данных для всех заинтересованных сторон, а именно:
1) в программной среде Microsoft Azure создается единая облачная платформа,
Блокчейн-технология применительно к системе управления МТР
оперативный доступ к которой будет предоставлен всем участникам процесса;
2) на МТР наносятся радиочастотные метки (ИРГО), которые будут считываться при поступлении в контрольные точки - в систему УМТС, на склады УПХГ, в УАВРиКР и т.д.;
3) данные о местоположении и стоимости МТР заносятся в блокчейн, при этом информация о стоимости - с использованием смарт-контрактов2.
Таким образом в базе данных всегда будут отображаться однозначные данные о нахождении каждой единицы МТР и датах ее поступления на склад и вовлечения в работы. Кроме того, алгоритм смарт-контракта обеспечит привязку к единице МТР достоверных данных о ее стоимости, благодаря чему можно будет учитывать однозначную стоимость в плане капитального ремонта либо ссылаться на авторитетный источник информации о стоимости при корректировке плана.
Для внесения в базу данных МТР, необходимых для ремонта скважин, предлагается использовать системы записей (каждая запись -одна позиция МТР), объединяющихся в блоки. Далее блоки добавляются к цепочке блоков распределенной базы данных. Таким образом
2 Смарт-контракт - компьютерная программа, которая самостоятельно отслеживает и обеспечивает исполнение обязательств. Стороны прописывают в смарт-контракте условия сделки и санкции за их невыполнение, ставят цифровые подписи.
каждый блок с определенным набором записей становится верифицированным и, кроме того, является уникальным, поскольку для проведения ремонта скважины необходимо использовать все записи блока (т.е. все МТР) в комплексе (рисунок).
При этом сама запись состоит как из уникальных элементов, так и из элементов, определяющих принадлежность записи к определенной группе. В качестве уникального элемента записи будет выступать сочетание стоимости, конкретного местонахождения и инвентарного номера МТР, а также даты его поступления на склад. Кроме того, для каждой позиции будет указано, к какой группе МТР она относится. Таким образом можно будет осуществлять замену элемента в одном блоке на элементы других блоков, входящих в нужную группу МТР. Данный механизм позволить производить верифицированную замену элементов уникальных блоков с автоматической корректировкой общей стоимости ремонта.
Особенностью такой базы данных станет связь каждой позиции МТР, необходимой для проведения ремонта скважины, с планом капитального ремонта. Также каждая позиция окажется привязанной к взаимозаменяемым позициям МТР. Таким образом будет достигаться гибкость системы.
Возвращаясь к рассмотренному ранее упрощенному примеру, отметим, что с применением технологии блокчейн сведения
обо всех изменениях в использовании МТР относительно плана будут доступны всем участникам реестра и, кроме того, ими подтверждены. Это значит, что появится возможность автоматически формировать верифицированный отчет на каждом этапе ремонта скважины. Основное достоинство такого метода - прозрачность, благодаря которой сократятся сроки юридического согласования отчета о выполнении ремонта, его расхождения с плановыми показателями.
Кроме того, каждую позицию МТР можно будет отследить - таким образом оптимизируются работа склада и процессы формирования планов ремонта скважин.
***
Технология блокчейн поможет решить следующие задачи учета МТР при ремонте скважин:
• сохранить и поддерживать доступность, целостность и конфиденциальность информации;
• снизить влияние человеческого фактора;
• повысить скорость принятия управленческих решений;
• обеспечить применение динамических сценариев без нанесения ущерба качеству учета;
• верифицировать решения всеми участниками производственного процесса;
• однозначно и своевременно учитывать МТР.
Производственные процессы в России, в частности в газовой отрасли, исторически характеризуются большой инерционностью. В современном мире технологии получают развитие со скоростью, часто опережающей возможности их внедрения в отрасли промышленности. Технология блокчейн тоже поступательно развивается на протяжении длительного периода, но по-прежнему ищет свою нишу в различных отраслях.
Данная статья представляет собой изложение взгляда авторов на то, как блокчейн может применяться самостоятельно либо синхронизироваться с другими технологиями и влиять на реальные производственные процессы в газовой отрасли, требующие регулярного внимания. Открытая научно-производственная дискуссия должна продолжаться параллельно с процессами разработки и внедрения специализированных продуктов Индустрии 4.0, способных повысить эффективность отрасли.
Список литературы
1. О Газпроме / ПАО «Газпром». -https://www. gazprom.ru/about/.
2. Подземное хранение газа / ПАО «Газпром». -https://www. gazprom.ru/about/production/ underground-storage/.
3. Цыбульский П.Г. Новая эра эксплуатации ПХГ / П.Г. Цыбульский // Газовая промышленность. - 2011. - № 11.- С. 8-10.
4. Whitfield S. Will blockchain become the new operational backbone in energy? / S. Whitfield // Journal of Petroleum Technology. - 2018. -
T. 70. - № 5. - С. 30-33. - D01:10.2118/0518-0030-JPT.
5. Lakhanpal V. Implementing blockchain technology in oil and gas industry: A review / V. Lakhanpal, R. Samuel // SPE Annual Technical Conference and Exhibition, September 24-26, 2018, Dallas, Texas, USA. - Ст. № SPE-191750-MS. -D0I:10.2118/191750-MS.
6. Шмелев П. Включиться в цепь. Перспективы использования технологии блокчейн
в промышленной сфере / П. Шмелев // Сибирская нефть. - 2018. - № 3 (150).-С. 46-51. - https://www.gazprom-neft.ru/press-center/sibneft-online/archive/2018-april/1533011/
Possibilities to use blockchain technologies in gas industry. A case of material and technical resources management during well repair
D.Yu. Zakharov1, K.V. Remishevskaya2*
1 Gazprom PHG LLC, Block 1, Bld. 1, Estate 139, Moskovskiy proyezd, St. Petersburg, 196105, Russian Federation
2 Gazprom VNIIGAZ LLC, Bld. 1, Estate 15, Proyektiruemyy proezd no. 5537, Razvilka village, Leninskiy urban district, Moscow Region, 142717, Russian Federation
* E-mail: K_Remishevskaya@vniigaz.gazprom.ru
Abstract. Modern challenges require the Unified gas supply system to operate sustainably and reliably. One of the main factors of stability is an increase in the volume and efficiency of underground gas storage facilities, which is not possible without organizational processes of construction and timely, high-quality repair of wells including those aimed at improving productivity.
The fourth industrial revolution, called Industry 4.0, is confidently entering all spheres of life. To meet modern challenges, the production processes of the gas industry must comply with advanced technological trends. One of the key technologies that can make revolutionary changes in the oil and gas industry is blockchain. The question of applicability and scope of blockchain implementation in the oil and gas sector is an open discussion. At the same time, a number of companies in the industry and technological startups already have experience in building and implementing blockchain systems.
In this article, the authors analyze the private production process, such as repair of gas wells including the subprocess of accounting necessary material and technical resources (MTR). They suggest application of the blockchain technology to minimize the shortcomings of existing management systems identified during the analysis. Thus, the transition from strictly regulated project approaches to dynamic scenarios verified by all participants of the process can be carried out.
The issues of relevance of incoming information, timeliness of decision-making, and adoption of decisions by all participants of the process, elimination of the human factor in the accounting of MTR, availability of reliable database about consumption and affordability of a particular resource at a particular well or warehouse come to the fore. This, in turn, should become an occasion for development and application of cross-functional technologies using big data, which require the joint efforts of technological production startups, research institutes, engineering centers and industry enterprises.
Keywords: wells, repair, accounting, material and technical resources, blockchain. References
1. About Gazprom [O Gazprome] [online]. Available from: https://www.gazprom.ru/about/. (Russ.).
2. Underground gas storage [Podzemnoye khraneniye gaza] [online]. Available from: https://www.gazprom.ru/ about/production/underground-storage/. (Russ.).
3. TSYBULSKIY, P.G. New era of UGS operation [Novaya era ekspluatatsii PKhG]. Gazovaya Promyshlennost, 2011, no. 11, pp. 8-10, ISSN 0016-5581. (Russ.).
4. WHITFIELD, S. Will blockchain become the new operational backbone in energy? Journal of Petroleum Technology, 2018, vol. 70, no. 5, pp. 30-33. ISSN 0022-3522. DOI: 10.2118/0518-0030-JPT.
5. LAKHANPAL, V., R. SAMUEL. Implementing blockchain technology in oil and gas industry: A review. In: SPE Annual Technical Conference and Exhibition, September 24-26, 2018, Dallas, Texas, USA, paper no. SPE-191750-MS. DOI: 10.2118/191750-MS.
6. SHMELEV, P. Decided to join the chain. Prospects for the use of blockchain technology in the industrial sphere [Vklyuchitsya v tsep. Perspektivy ispolzovaniya tekhnologii blockchain v promyshlennoy sfere]. Sibirskaya Neft [online], 2018, no. 3(150), pp. 46-51. Available from: https://www.gazprom-neft.ru/press-center/sibneft-online/archive/2018-april/1533011/. (Russ.).
