Интереснейшая статья. Рекомендуется читать по ссылке целиком.
Сергей Михайлович Комаров,кандидат физико-математических наук«Химия и жизнь» №1, 2014
Британское Королевское общество продолжает исследовать перспективы современного социума, стоящего на распутье. В прошлый раз (см. «Химию и жизнь», 2013, №12) рассуждения о доступных человечеству материалах привели к выводу, что нужно кардинально менять отношение к понятию экономического роста. А в январском номере Philosophical Transaction A (2014, 372, 2006) речь шла о самом главном — снабжении общества энергией.
Термин, вынесенный в подзаголовок, обозначает последовательную и необратимую смену биоценозов в живой природе.
// Дальше — elementy.ru
...
Рост ВВП неизбежно требует увеличения расхода энергии (David J. Murphy. The implications of the declining energy return on investment of oil production, Philosophical Transaction A, 2014, 372, 20130126, DOI:10.1098/rsta.2013.0126)
Потребление нефти растет очень быстро. С 1988 по 2012 год ее добыли столько же, сколько за все предыдущее время.
В 2012 году каждый человек потребил 2,5 бочки, причем распределение по странам показывает значительную диспропорцию: в странах Организации экономического сотрудничества и развития (это 18% населения планеты и 60% глобального ВВП) на каждого жителя пришлось 14 бочек, а лидеры, американцы, сожгли по 25 бочек. Очевидно, эту диспропорцию исправить нельзя в принципе: сейчас потребление всех горючих жидкостей составляет 31,2 млрд баррелей в год и если бы каждому из 7 млрд жителей Земли выдать по 14 бочек, то потребление выросло бы почти в три раза, до 98 млрд баррелей в год, или 268 млн в день. При этом оптимисты надеются, что при благоприятных условиях мы сможем в 2030 году осилить максимум 113 млн баррелей нефти в день (сегодня ежедневное потребление составляет 91 млн баррелей всех горючих жидкостей, а на сырую нефть из них приходится примерно 85 млн). Пессимисты же упрекают их в излишней мечтательности и отмечают, что нынешний уровень — предел, а дальше будет только снижение, тем более что этот уровень стабильно держится уже восемь лет. Так мы подошли к проблеме пика нефтедобычи.
Прежде чем перейти к разговору о том, сколько же нефти осталось в земных недрах, посмотрим вместе с сотрудниками компании «Бритиш петролеум» (Recovery rates, enhanced oil recovery and technological limit, Philosophical Transaction A, 2014, 372, 20120320; DOI:10.1098/rsta.2012.0320) на судьбу нефтяного месторождения.
Очевидно, что сейчас все имеющиеся на планете гигантские поля уже найдены, если только они есть в Антарктиде или Арктике, где условия и для геологоразведки и для добычи гораздо хуже, чем в Техасе или на Аравийском полуострове. Это означает: открытия новых месторождений с годами дают все меньшую прибавку к оценкам запасов. Сами же запасы неизбежно тают, причем значительная часть переходит со временем в разряд неизвлекаемых при современном уровне цен и технологии.
После того как из разведочной скважины забил нефтяной фонтан, к нему подтягивают нефтепроводы и начинают промышленное бурение, которое дает быстрый рост добычи. Он продолжается от трех до десяти лет. Затем добыча достигает пика и может два-три года держаться на одном уровне — продолжительность зависит от скорости падения давления в пласте. Когда оно падает до критического уровня, добыча начинает снижаться, причем медленнее, чем росла, — по 10–15% в год от пиковой добычи. Такая первичная эксплуатация выбирает 10–30% запаса нефти в пласте. На следующем этапе в пласт начинают закачивать воду: создавая давление, она повышает отдачу нефти. В результате удается выкачать уже 30–50% запаса. После нового исчерпания начинается третий этап эксплуатации, когда нефтяникам приходится идти на дополнительные затраты: добавлять в воду поверхностно-активные вещества, закачивать в пласт газ или создавать его на месте с помощью бактерий, нагревать нефть. Порой удается таким способом довести извлечение до 70–80%, но пользуются этими методами редко из-за проблем с рентабельностью: сейчас такая «третичная» нефть дает 1,5% мировой добычи. Обычно же месторождение консервируют, оставив в нем 65% запасов.
Со сланцевой нефтью ситуация хуже: у нее добыча не растет, пик приходится на самое начало. Поэтому исчерпание происходит быстрее, а сам гидроразрыв существенно затрудняет доступ к оставшимся запасам, это не исчерпание давления в пласте, а его разрушение; неочевидно, что когда-нибудь такие запасы удастся извлечь. Быстрое исчерпание сланцевой нефти ведет к увеличению затрат — приходится бурить больше скважин и строить протяженные нефтепроводы, а ложатся эти затраты на меньший объем нефти.
После быстрого роста, добыча сырой нефти и газоконденсатных жидкостей в 2005 году вышла на плато (Richard G. Miller, Steven R. Sorrell. The future of oil supply, Philosophical Transaction A, 2014, 372, 20130179; DOI:10.1098/rsta.2013.0179)
Компания «Бритиш петролеум» в 2011 году оценивала глобальные извлекаемые запасы нефти в 1,26 трлн баррелей плюс 169 млрд — нефть из канадских песков и 220 млрд — сверхтяжелая венесуэльская нефть. Потенциал же увеличения запасов, по мнению аналитиков компании, составлял 2,49 трлн баррелей, что подразумевает как находку новых месторождений, так и переоценку имеющихся с учетом технологических возможностей, которые появятся в будущем. Кстати, такая переоценка стала решающим фактором увеличения нефтяных запасов: в период с 2000 по 2007 год в среднем находили по 15 млрд баррелей новой нефти и 33 млрд переоцененной в год. Рост же потребления уже в 1985 году превысил скорость открытия новых месторождений, которая как раз к 1980 году упала до нынешнего уровня.
Отнюдь не по всем нетрадиционным видам нефти специалисты согласны между собой. Например, некоторые считают, что кероген вообще никогда не удастся использовать, а это 19% запасов. Другие же отмечают, что извлечь удастся лишь шестую часть оцененных агентством запасов, или 1,2 трлн баррелей. То есть ровно столько, сколько мы извлекли за всю историю нефтедобычи. А так как половину из них, то есть 0,6 трлн, выкачали всего за четверть века — с 1988 по 2012 год, — получается, что нефти при нынешнем темпе добычи в принципе к 2060 году не останется. Впрочем, так далеко эксперты не заглядывают, сосредоточившись на периоде до 2030 года.
Памятуя о том, что предсказание будущего нефтедобычи — дело неблагодарное, все они признают, что пик когда-нибудь случится и спор между оптимистами и пессимистами идет лишь о сроках его прохождения. При этом все исходят из одних и тех же чисел. Главные среди них — соотношение между скоростью роста потребления и скоростью увеличения запасов. При прогнозе потребления в 2030 году на уровне 113 млн баррелей в день (это значение дает оптимистический сценарий выхода из мирового экономического кризиса с последующим умеренным ростом) и при нынешнем потреблении 91 млн баррелей в день получается, что ежегодный рост добычи должен составлять 1,2 млн баррелей в день, или 1,4% от нынешней добычи. В то же время, по оценкам МЭА, к 2030 году добыча сырой нефти из уже открытых традиционных источников сократится с 68,5 млн баррелей в день в 2011 году до 26 млн в 2035-м. Компенсация этого падения требует вводить каждый год новые мощности объемом 3 млн баррелей в день, а для запланированного роста потребуется 4,2 млн баррелей в день. Для сравнения: Иран обещает после снятия санкций в течение года повысить добычу с 1 до 3,5 млн баррелей в день и потом довести ее до 4 млн баррелей. Таким образом, для обеспечения роста нужно каждый год расконсервировать запасы двух Иранов или каждые три года находить одну новую Саудовскую Аравию.
Понимая бесперспективность подобных мечтаний, оптимисты — американские аналитики Питер Джексон и Лета Смит из компании IHS (Information Handling Services, то есть Служба обработки информации), ведущей самую подробную базу данных о месторождениях нефти и газа (Exploring the undulating plateau: the future of global oil supply, Philosophical Transaction A, 2014, 372, 20120491. DOI:10.1098/rsta.2012.0491), уповают на новые методы разведки и добычи, которые позволят увеличить добычу на действующих месторождениях и открыть новые. В результате добыча нефти из традиционных источников не только не упадет, а даже подрастет к 2020 году. Газоконденсатные жидкости, битуминозные пески, сланцевая нефть и жидкое биотопливо обеспечат рост потребления: ежегодная прибавка от них вплоть до 2030 года составит около 1 млн баррелей в день. Остальные 2–3,5 млн баррелей в день надо, видимо, добирать из вновь разведанных или переоцененных традиционных источников.
Уверенность американских аналитиков в том, что нефтедобыча из традиционных источников вышла не на пик, а на плато, базируется скорее на идеологических соображениях:
высокие цены нефти, а по прогнозу, слегка упав в 2014 году, они снова будут выше ста долларов за баррель после 2015 года, стимулируют, во-первых, нефтеразведку, а во-вторых, применение дорогих методов извлечения дополнительной нефти из оскудевших месторождений. Эта же высокая цена позволяет разрабатывать и малорентабельные новые источники вроде глубоководного шельфа, северных территорий и всех нетрадиционных источников. Перспектив же снижения цены не видно: восстановление экономики после кризиса вызовет рост потребности в нефти, а дешевых ее источников не осталось.
...
Мы на пике?
Вообще-то уже сам факт стремительного роста затрат на поддержание нефтедобычи в статье американских аналитиков делает прогнозы менее оптимистичными. Однако британцы Ричард Миллер и Стивен Соррель из Энергетической группы Сассекского университета (Richard G. Miller, Steven R. Sorrell. The future of oil supply, Philosophical Transaction A, 2014, 372, 20130179; DOI:10.1098/rsta.2013.0179) решили детально разобраться с возможными источниками роста. По их мнению, нет никаких оснований думать, что темпы открытия новых полей или вовлечения в оборот использованных сохранятся. Ведь никуда не деться от факта, что основные месторождения уже выбраны на те 30%, которые соответствуют пику нефтедобычи. А все технические приемы позволяют лишь замедлить скорость падения, но никак не вернуть пиковую производительность.
Поэтому, по их мнению, нефтедобыча из традиционных источников в глобальном масштабе начнет снижаться раньше, чем наступит 2020 год.
Надежды на газоконденсатные жидкости и жирный сланцевый газ (которые, согласно прогнозу, составят в 2030 году 19% добычи всех горючих жидкостей) могут также оказаться излишне радужными даже не потому, что перспективы добычи переоценены. Количество энергии в бочке такой жидкости на треть меньше, чем в бочке нефти. Надежды на сланцевую нефть могут не оправдаться в принципе, поскольку ее запасы невелики, лишь 10% от запасов сырой нефти, да и месторождение истощается очень быстро. Битуминозные пески даже при благоприятном развитии ситуации дадут в 2030 году лишь 5 млн баррелей в день, то есть не более 6% от потребности в этом году. Что же касается синтетического жидкого топлива из газа и угля, а также биотоплива, то они требуют таких затрат энергии, что выгода неочевидна — эти проекты могут держаться только за счет дотаций либо в критических условиях, например эмбарго на поставку нефтепродуктов, как в нацистской Германии или в ЮАР времен апартеида.
Двукратное увеличение расходов за десять лет на извлечение нефти может быть связано с еще одним крайне неприятным для сторонников нетрадиционной добычи обстоятельством. Точнее, с индексом, называемым по-английски EROI (energy return on investment) — отношение энергии извлеченного топлива к той энергии, что нужно затратить на его извлечение и транспортировку к месту переработки. Эту проблему подробно обсуждает уже упомянутый Дэвид Мэрфи.
Рассчитывать его нелегко. Тем не менее, по имеющимся оценкам,
глобальный EROI для нефти и газа составлял 26 в 1992 году, поднялся до 36 в 1999 и упал до 18 в 2006-м. Это много: доля затрат энергии на добычу топлива пренебрежимо мала, а связь между ценой на нефть и этим показателем оказывается линейной. Не так обстоит дело, если EROI падает ниже 10, — связь перестает быть линейной, и цена начинает резко, по экспоненте, расти. Правда, свою роль играет и жадность нефтедобытчиков. Так, если они удовлетворяются рентабельностью в 10%, цена нефти при EROI 11 оказывается 20 долларов за баррель, а при 100% — уже 60. При падении ниже 4 цена на нефть оказывается между 100 и 200 долларами; EROI 1,5 уже требует 150–350 долларов (в зависимости от плановой рентабельности).
К чему нам такие расчеты? А к тому, что для добычи нефти с глубоководного шельфа EROI оказывается меньше 9. Производство же нефти из горючих сланцев (не путать со сланцевой нефтью!) имеет EROI 1,5 — становится понятным, почему, несмотря на большие запасы, проекты по ее извлечению не смогли развиваться. Для биотоплива EROI находится в пределах 1–3 — это очень дорогое удовольствие; как только прекращаются субсидии, потребление такого топлива резко падает. Меры повышения отдачи выработанных пластов также требуют все больших затрат энергии — и на закачку воды, и на синтез полимеров, не говоря уже о разогреве нефти. Поэтому переоценка традиционных запасов вследствие внедрения новой технологии, на которую надеются оптимисты, неизбежно приведет к дальнейшему падению нефтяного EROI.
Если смотреть на баланс энергии, то получается, что при EROI 5 обществу достается 80% добытой энергии — остальное тратится собственно на добычу, а при EROI 1,5 эта доля равна 50%. Отсюда видно, что чем ниже EROI источника нефти, тем больше этой нефти надо добыть, чтобы компенсировать ее недостаток из более выгодного источника. В противном случае энергетическое обеспечение общества будет сокращаться.
Обратная связь цены на нефть с EROI неизбежно приводит к его прямой связи с экономическим ростом. Экономисты, проанализировав последние 40 лет, определили тот уровень нефтяных цен, который обеспечивает рецессию: 40–60 долларов за баррель. Если цены ниже 40, то в мире наблюдается рост, если больше 60 — фиксируется четкий глобальный спад. Однако многие альтернативные методы добычи, на которые сейчас возлагают надежды, имеют низкое значение EROI и становятся рентабельными при цене выше 90 долларов за баррель. Возникает парадокс: для устойчивого роста необходимо увеличить производство нефти, но для этого требуется повышать цену на нее, что ведет к экономическому спаду и сокращению потребления. Способы преодоления этого парадокса неясны.
Будущее в высоких ценах
Итак, анализ перспектив нефтедобычи, проведенный с двух возможных точек зрения, приводит к одному выводу: эпоха дешевой нефти закончилась просто потому, что даже поддержание ее на нынешнем уровне требует вовлечения в оборот источников с высокими затратами на добычу. Спор идет о том, будет ли так продолжаться дальше или все окажется еще хуже. А что такое «хуже»? Об этом лучше всего судить экономистам-рыночникам, например, из такой авторитетной организации, как Международный валютный фонд. Статью на эту тему опубликовали Майкл Кумхоф и Дирк Мюир из исследовательского департамента МВФ (Oil and the world economy: some possible futures, Philosophical Transaction A, 2014, 372, 20120327; DOI:10.1098/rsta.2012.0327).
...