Бизнес-план проекта "Интеллектуальные скважины"

     Государственные и частные компании получат всемерную  поддержку во всех начинаниях по созданию спроса на продукты инновационной деятельности…  Изобретатель, новатор, учёный, учитель, предприниматель, внедряющий новые  технологии, станут самыми уважаемыми людьми в обществе. Получат от него всё необходимое для плодотворной деятельности.

     Медведев  Д.А., Президент РФ 
 

Бизнес-план

проекта «Интеллектуальные  скважины»

(разработки интеллектуальной скважинной системы на основе эффекта памяти формы для одновременно-раздельной и поочередной добычи углеводородов) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва 

Июнь 2010 
 

Содержание

                                                                  Стр.

1. Резюме           3
2. Анализ положения дел в нефтегазовой отрасли РФ     6
1. Объем производства и ожидаемая отдача от проекта

     в. Актуальность проекта в условиях кризиса

3. Современные материалы и технологии     8
4. Конкурентная среда и конкурентные преимущества   11
5. Организационный план        13
6. Программа патентных исследований и НИОКР    15
1. Программа патентных исследований

б. План-график работ по проекту

7. План маркетинга          17
8. Анализ рисков         20
9. Заключение          21
10. Приложения          22

Резюме 

     Следствием  глобального экономического кризиса в области добычи углеводородов является резкое снижение их цены на мировом рынке в условиях роста затрат на добычу нефти в нашей стране. Условием поддержания рентабельности и конкурентоспособности этой бюджетообразующей отрасли России является уменьшения себестоимости добычи углеводородов.

     Цель  проекта. Целью проекта «Интеллектуальные скважины» (ИС) является повышение эффективности и надежности работы нефтяных скважин при одновременном снижении затрат на обслуживание и ремонт. Эти цели будут достигнуты за счет:

• увеличения дебита скважин при одновременно-раздельной эксплуатации нескольких пластов.
• применения новых технологий повышения отдачи отдельных пластов.
• изготовления рабочих элементов из никелидтитановых сплавов, обладающих эффектом памяти формы, сверхупругостью, высокой коррозионной стойкостью и демпфирующими свойствами с целью значительного увеличения срока службы технологического скважинного оборудования.
• увеличения межсервисных интервалов и снижения затрат на ремонт.

     Результат проекта. Результатом проекта будет создание (разработка, патентование, создание и испытание промышленных образцов) автоматизированных скважинных систем с обратной связью и рабочими элементами из нитинола для повышения эффективности освоения и эксплуатации месторождений в труднодоступных районах с суровыми климатическими условиями, а также для реанимации истощенных месторождений и ввод в эксплуатацию месторождений тяжелых и вязких нефтей.

     Актуальность проекта. Состояние нефтегазовой отрасли характеризуется низкой автоматизацией, применением морально устаревшего и изношенного оборудования, снижением нефтедобычи на эксплуатируемых месторождениях, все большей удаленностью осваиваемых месторождений, повышением доли тяжелой нефти с вредными примесями и т.д. В условиях повышения конкуренции со стороны зарубежных производителей модернизация нефтяного машиностроения и повышение эффективности нефтедобычи жизненно необходимы для обеспечения энергетической безопасности и стабильного экономического развития страны.

       Новизна. Главным условием снижения затрат по добыче нефти, обслуживанию и ремонту скважин является повышение производительности оборудования. Принципиально новый подход к решению технических проблем добычи углеводородов, применение не использовавшихся ранее в нефтяном машиностроении материалов и технических решений, использование научных разработок из разных отраслей знаний позволит создать не имеющую аналогов высокопроизводительную интеллектуальную скважинную систему мирового уровня.

     Отличительной особенностью этой системы является оснащение ее рабочими элементами из нитинола - сплава, который обладает  эффектом памяти формы, сверхупругостью, высокими демпфирующими свойствами, химической инертностью к действию рассолов, кислот и щелочей и рядом других свойств. Это уникальное сочетание свойств нитинола, вкупе со способностью без дополнительных датчиков давать информацию (в виде аномального изменения удельного электрического сопротивления) по изменению формы и фазового состояния с многокилометровой глубины, позволит значительно повысить надежность, упростить и сделать более компактным и удобным в работе оборудование для добычи нефти, ремонта и эксплуатации скважин на месторождениях со сложными геологическими условиями, агрессивными средами и высокими рабочими давлениями.

     Высокий инновационный уровень предлагаемых научных и конструкторских решений обеспечен использованием собственных авторских изобретений оформленных патентами.

     Практическое  значение. В кратчайшие сроки будет создана высокопроизводительная и экономичная в эксплуатации скважинная система для увеличения добычи нефти на новых и выработанных месторождениях. Внедрение интеллектуальной скважины (ИС) на основе эффекта памяти формы позволит сделать экономически оправданным возрождение нефтедобычи на считавшихся ранее нерентабельных месторождениях, скважины которых сейчас законсервированы по причине истощенности, заводненности, высокой вязкости нефти и коррозии внутрискважинных металлических конструкций. Проект принесет значительный экономический эффект в регионах производства продукции нефтяного машиностроения и нефтедобычи за счет импортозамещения, создания новых рабочих мест и значительного повышения налоговых отчислений в местные и федеральный бюджеты. Кроме того, проект станет примером развития инновационной деятельности в России и приведет к созданию Центра нитиноловых технологий.

     Кадровое  обеспечение. Главным фактором успеха проекта является творческий и интеллектуальный потенциал коллектива ученых и высокий профессионализм исполнителей опытно-конструкторских работ. Творческий коллектив проекта состоит из докторов и кандидатов технических наук ведущих технических ВУЗов России, на счету которых несколько десятков защищенных патентами изобретений и авторских свидетельств в области материаловедения, авиационного и нефтяного машиностроения, использования солнечной энергии и т.д. Сплав практических знаний и опыта в сфере разработки и эксплуатации нефтяных месторождений, научный задел и практические навыки решения сложных технических задач приведут к созданию не имеющего зарубежных аналогов отечественного автоматизированного комплекса для добычи углеводородов с одновременно-раздельным и поочередным отбором нефти из нескольких пластов, отличающегося высокой эффективностью, надежностью, долговечностью и низкими эксплуатационными затратами.

Конкурентные  преимущества. Основными факторами коммерческого успеха проекта являются следующие конкурентные преимущества:

• отсутствие зарубежных аналогов ИС,
• высокий научный и технический уровень предлагаемых инноваций,
• уникальные рабочие характеристики скважинных систем
• простота и надежность рабочих элементов
• возможность производства на существующих мощностях
• высокий потенциальный спрос на внутреннем и внешнем рынках
• отраслевая и макроэкономическая актуальность

Коммерческие  результаты. Основными продуктами инновационной деятельности в рамках проекта, торговля которыми обеспечит коммерческий эффект, станут защищенные в России и за рубежом патенты на изобретения и продажа лицензий на производство нитинолового оборудования и скважинных систем.

     Проект рассчитан на три года. Рентабельность проекта – от 200% до 500%. Срок возврата заемных средств – от трех до пяти лет.

     Инвестиции  в проект не превысят 350 млн. рублей, при этом в первый год – около 100 млн. руб. (в основном на закупку оборудования и материалов), во второй год – около 130 млн. руб. (в основном на НИР и НИОКР) и в третий год – около 120 млн. рублей (в основном затраты на стендовые и полевые испытания, продвижение и рекламу).

     В целом проект представляет собой  высокорентабельное предложение по применению новых технологий и материалов для решения актуальных проблем  в области нефтедобычи (повышения дебита скважин, расширения ресурсной базы). Он позволит решить ряд социальных проблем и будет иметь большой общеэкономический эффект и экспортный потенциал.

2. Анализ положения дел в нефтегазовой отрасли РФ 

    Общая характеристика потребности  и объем производства продукции в РФ.  

    Выработанность  балансовых запасов нефти в целом  по стране превысила 50%, дебиты по нефтяным скважинам упали в два раза, резко снизился коэффициент извлечения нефти из продуктивных пластов. Значительную часть в структуре запасов нефти составляют трудноизвлекаемые и низкокачественные запасы, добыча и переработка которых возможна лишь при высоком уровне цен на энергоносители. 

    Общая потребность отечественного рынка  в оборудовании для заканчивания скважин и комплектующих по разным оценкам составляет от 50 до 70 млрд. руб. в год. Особую актуальность проблеме развития конкурентоспособного производства нефтегазового промыслового оборудования придает тот факт, что в последнее время даже крупнейшие отечественные компании с преобладающей государственной формой собственности, например Роснефть, все чаще закупают оборудование у китайских производителей, а доля отечественного оборудования на месторождениях, разрабатываемых с участием зарубежных компаний ничтожно мала. Все это ведет к дальнейшему падению производства на отечественных предприятиях, способствуя росту безработицы и обострению социальных проблем особенно там, где подобные предприятия являются градообразующими.  

    Значимость  развития проекта «Интеллектуальные скважины» для экономического и социального развития страны и регионов традиционной концентрации подобных производств трудно переоценить. Освоение наукоемкой конкурентоспособной продукции позволит не только сохранить целый ряд предприятий находящихся в трудных, усугубленных общеэкономическим кризисом, условиях, но и выйти с конкурентной продукцией на мировой рынок, в том числе и по линии Национального нефтяного консорциума для освоения месторождений в Венесуэле.  

    В условиях отсутствия государственной  программы поддержки отечественного нефтяного машиностроения и низких таможенных тарифов на импорт этого оборудования, использование научного задела и сохранившихся высококвалифицированных кадров – сегодня единственный путь создания конкурентоспособной продукции для отечественного и зарубежных рынков. Именно это является главной целью проекта. 

    Ожидаемая отдача от проекта в РФ.

    Производственные  затраты, связанные с добычей  нефти и газа постоянно растут повсюду в мире, Себестоимость  добычи нефти и газа в мире с  начала 2000 года по 2007 увеличилась более чем на 67% по оценкам экспертов Центра энергетических исследований в Кембридже. Себестоимость добычи нефти в России значительно превышает аналогичную в странах ОПЕК. Это связано с рядом факторов. Типичное российское месторождение - это сложная геология, большие глубины и отсутствие инфраструктуры, что относит его в категорию "трудноизвлекаемых запасов", что делает снижение затрат на освоение и эксплуатацию месторождений в Сибири и на Ямале еще более актуальным.

    Отдача  от проекта в РФ будет получена по нескольким направлениям:

• рост добычи нефти на новых и выработанных месторождениях
• рост производства в отрасли нефтяного машиностроения
• снижение безработицы
• повышение социальных отчислений в местные и федеральный бюджеты
• увеличение налоговых поступлений
• рост доходов от экспорта наукоемкой продукции

    Общий экономический эффект реализации проекта  составит десятки миллиардов рублей. Помимо получения значительных экономических и социальных результатов будет создан инновационный научно-конструкторский Центр нитиноловых технологий.

    Актуальность проекта в условиях кризиса

    Особую  актуальность разработкам Проекта  придают кризисные явления в  мировой экономике и, особенно, в  нефтедобывающей отрасли России. Нефтесервисные и нефтедобывающие предприятия испытывают серьезные трудности в связи с падением цен на углеводороды.

    Основными тенденциями в развитии нефтесервисного рынка являются:

• сокращение спроса и объемов работ
• консолидация отрасли за счет слияний и поглощений
• сокращение программ модернизации производства.

    Резкое снижение затрат на модернизацию оборудования на фоне снижения рентабельности ведет к потере базовых компетенций и разорению средних и мелких компаний отрасли. Общим результатом для отрасли является снижение инвестиционной привлекательности и необходимость резкой экономии затрат на добычу нефти.

    Истощение существующих и перенос сроков освоения ряда перспективных месторождений  приведет к снижению общей добычи с одной стороны и увеличение отраслевых затрат с другой. Все  это в обозримом будущем отрицательно скажется на доходах бюджетов всех уровней, а также на рентабельности нефтедобывающих предприятий. Поэтому задача снижения затрат на добычу нефти путем широкого внедрения производительного и эффективного в эксплуатации промыслового оборудования уже сегодня является крайне актуальной.

Современные материалы и технологии

    Нитинол

Сплав никеля и титана (55% никеля, 45% титана в весовом исчислении) был создан и испытан в США в 1960-61гг. Его появление, согласно появившемуся в 1962 году сообщению авторов, было обусловлено  «необходимостью  получения материала, сочетающего высокую прочность с небольшим весом для использования в условиях высоких температур  в ракетной и космической технике». В 1963 выяснилось, что легко деформируемые в охлажденном состоянии нитиноловые образцы при нагреве самопроизвольно восстанавливают свою первоначальную форму, совершая за термодинамический цикл полезную работу и обнаруживая в себе непревзойденным по силе проявления эффект памяти формы. В связи с чем несмотря на достаточно высокую себестоимость (около 3000 руб./кг полуфабриката), никелид титана и созданные на его основе более сложные композиции на сегодня наиболее востребованы при изготовлении элементов с ЭПФ и чаще других используются в медицине и робототехнике при создании тепломеханических устройств и отработке уникальных технологий.

    Эффекты памяти формы, обратимой памяти формы и сверхупругости в нитиноле обусловлены макроскопическим отражением микро- и наноструктурных трансформаций кристаллической решетки при полиморфном аустенитно-мартенситном фазовом превращении первого рода и потому эти свойства сохраняются навечно.

    Если  приложить небольшое механическое усилие, изделию из нитинола в охлажденном мартенситном состоянии можно придать любую конфигурацию и даже растянуть на 7-8% относительной длины, словно резиновый жгут — она будет сохраняться до тех пор, пока предмет не нагреют до температуры начала аустенитного превращения  и в процессе нагрева до температуры завершения аустенитного превращения нитинол не перейдет в аустенитную фазу, полностью восстанавливая прежнюю форму и реализуя при этом эффект памяти формы.

    Если  ограничить внешнее воздействие  на специальным образом обработанный нитиноловый элемент лишь нагревом и охлаждением в температурном  интервале завершенных аустенитно-мартенситных превращений, то элемент станет самопроизвольно изгибаться, как при нагреве, так и при охлаждении, реализуя эффект обратимой памяти формы. Однако внешнее сходство с работой биметаллических элементов на том и заканчивается, поскольку в сравнении с биметаллическим, у имеющего аналогичную форму нитинолового элемента одинаковая термодеформация происходит при в десятки раз меньших изменениях температуры. При этом, как и оптимально загруженные силовые элементы любых металлических конструкций, нитиноловый элемент может иметь форму работающей на растяжение тонкой прямолинейной проволоки, которая способна практически бесконечно самопроизвольно деформироваться при нагреве и охлаждении на 2% относительной длины, генерируя при нагреве в сотни раз большие, чем биметаллические элементы той же массы усилия.

    Эффект  сверхупругости реализуется в нитиноловом  элементе, находящемся в температурной  зоне стабильного аустенитного состояния. Если при этом деформировать нитиноловый элемент, стимулируя тем самым мартенситное превращение при постоянной температуре путем принудительного силового воздействия, то после устранения этого воздействия элемент, словно пружина, полностью вернет себе исходную форму. С той лишь разницей, что в отличие от лучших пружин он будет иметь практически неисчерпаемый ресурс, и, имея форму прямолинейной струны, может быть сверхупруго деформирован на 7-8% относительной длины, запасая в десятки раз большую, чем традиционная пружина энергию.

    Эффект  памяти формы в сплавах на основе NiTi четко выражен, причем диапазон температур можно с больщой точностью регулировать от нескольких до десятков градусов, вводя в сплав различные примеси. Кроме того, нитинол удобен в обработке, устойчив к коррозии и обладает отличными физико-механическими характеристиками: например, его предел прочности (s_в=770¸1100МПа, s_т=300¸500МПа) всего в 2 раза ниже, чем у стали, а демпфирующая способность выше чем у чугуна, ему присуща высокая пластичность (d=100¸15%), и способность вспоминать форму до миллиона раз.

    Поверхность нитиноловых элементов, как и у элементов из многих титановых сплавов, покрыта диоксидом титана, что предопределяет их высочайшую коррозионную стойкость к воздействию морской воды, рассолов, большинства кислот и щелочей. Исключение составляют растворы плавиковой кислоты и нагретого едкого натрия.

    Способы обработки деталей из нитинола вписываются  в рамки широко используемых в  России технологий обработки титановых  сплавов. Производство сплавов памяти на основе никеля и титана и различных полуфабрикатов из них было освоено в России в промышленных масштабах сорок лет назад. При этом по заказу потребителей помимо основных выпускаемых сплавов марок ТН и ТМН специально изготавливались сплавы, аустенитно-мартенситные превращения которых реализовывались при любой заданной температуре (в пределах существования у никелида титана эффекта памяти формы). В настоящее время себестоимость производства нитинолового полуфабриката составляет около 3000 руб./кг.

    Применение  нитинола в добыче углеводородов

    Все это, вместе взятое, делает нитиноловые элементы идеальными для решения многих традиционных проблем нефтегазовой отрасли, таких как герметичное соединение труб высокого давления в особенности из композиционных материалов, изготовления эластичных муфт, сверхгибких валов, демпфирующих прокладок для подшипников, различного крепежа, пакеров, ИСЗС и т.д.

    При этом изготовление полностью автоматизированной – интеллектуальной - скважинной системы (надежной в экстремальных условиях перепадов давлений и температур, непревзойденной по компактности, простой в изготовлении и эксплуатации) возможно на существующих производственных мощностях предприятий и мастерских нефтегазовой отрасли, так как сводится к грамотному проектированию простых и несложных в изготовлении конструкций из нитиноловых наноструктурных устройств и пленок.

    Это простота объясняется тем, что нитиноловый полуфабрикат в виде прямолинейной проволоки диаметром менее 1 мм уже сам по себе представляет инертный к воздействию солей, кислот и щелочей монолитный твердотельный силовой наноструктурный привод, амортизатор или пружинный механический аккумулятор, а в виде пластины или фольги - инертную к коррозионному воздействию резиноподобную сверхупругую оболочку, которая выдерживает нагрузки как стали средней прочности.

    Таким образом, создание скважинного оборудования с принципиально новыми характеристиками не требует особой оснастки и сводится лишь к переподготовке кадров. Становится возможным производство на новом технологическом уровне высокопроизводительных внутрискважинных устройств типа регулирующих клапанов, инструментов селективного заканчивания скважин, пакеров, перфораторов и пломбировщиков для восстановления герметичности труб, манипуляторов для извлечения инструмента после аварии, безпоршневых объемных электротепломеханических насосов с корпусом в виде сильфона т.д., а также устройств, в которых применяются компактные, простые в изготовлении и не нуждающиеся в редукторах приводы из нитиноловых элементов в виде прямолинейных проволок с дублированным прямым и косвенным электрическим нагревом.

    Использование интеллектуальных скважин с рабочими органами из нитинола сделает рентабельным освоение новых труднодоступных месторождений со сложной геологией, возрождение нефтедобычи на считающихся ныне нерентабельными месторождениях, скважины которых сейчас законсервированы по причине истощенности, заводненности, высокой вязкости нефти и т.д. В свою очередь это приведет к снижению эксплуатационных затрат нефтяных компаний, расширению их ресурсной базы и повышению бюджетных доходов от экспорта углеводородов.

    Конкурентная  среда и конкурентные преимущества

    Потенциальные конкуренты

    Потенциальными  конкурентами проекта являются государственные  научно-исследовательские предприятия, предприятия производящие нефтегазовое оборудование, научно-исследовательские и опытно-конструкторские подразделения крупных нефтедобывающих и нефтесервисных компаний. Кроме того, существенными конкурентами проекта являются иностранные предприятия, производящие нефтегазовое оборудование, ведущие добычу и оказывающие нефтесервисные услуги на территории РФ. Они же являются основными конкурентами на международном рынке.

    Особенностью  проекта является то, что вышеуказанные  конкуренты являются в то же время основными потенциальными покупателями патентов и лицензий, произведенных в рамках проекта. В связи с этим будут предприняты все меры предосторожности для сохранения конфиденциальности сути изобретений до момента получения соответствующих патентов и подачи заявок на патентование на крупнейших зарубежных рынках (США, Китая, Евросоюза и Ближнего Востока).

    Развитие  конкурентных технологий

    На  протяжении последних лет термин «интеллектуальная скважина» получил  не только широкое распространение  в специализированных изданиях, но и стал стандартом, без соответствия которому конкуренция с зарубежными производителями оборудования для заканчивания скважин вряд ли возможна.

    Несмотря  на то, что существуют разные определения  этого актуального в профессиональной среде термина, в основе концепции  ИС лежит стремление создать автономную высокопроизводительную компьютеризированную скважинную систему с обратной связью, алгоритм работы которой предполагает максимально эффективной отбор углеводородного сырья на данном месторождении.

    Эта комплексная задача достигается  за счет использования целого ряда технологических, программно-аппаратных, материаловедческих и геофизических средств и нововведений, позволяющих обеспечить высокопроизводительную эксплуатацию месторождений при минимальном участии человека. Эта технология особенно востребована в России с её суровым климатом, необходимостью разработки все более отдаленных месторождений и сокращающейся кадровой базой квалифицированных специалистов.

Отечественными  научными коллективами и производственными  фирмами был создан определенный задел по развитию отдельных элементов и систем интеллектуальных скважин. Примером может служить защищенная патентом (Патент РФ № 2262586, 7 E21B43/12, E21B34/06, опублик. 2005.10.20. Статус: ныне действует.) СКВАЖИННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ И ПООЧЕРЕДНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕСКОЛЬКИХ ПЛАСТОВ ОДНОЙ СКВАЖИНОЙ

  Западными компаниями также запатентован ряд  новых компонентов и скважинных систем. Примером может служить защищенная патентом (Патент РФ № 2320850, E21B 34/06, E21B 43/14, опублик. 2008.03.27.По заявке США № 03/13596 от 2003.03.05. Статус: ныне действует.) ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ВНУТРИСКВАЖИННАЯ КЛАПАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЕМ ФЛЮИДОВ ИЗ НЕСКОЛЬКИХ ИНТЕРВАЛОВ СКВАЖИНЫ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКИМ ИЗВЛЕЧЕНИЕМ ФЛЮИДОВ

    Большинство западных патентов представляют собой  результаты внутрифирменных научных и конструкторских решений актуальных проблем нефтедобычи и являются собственностью крупнейших нефтесервисных компаний (Schlumberger, Baker Oil Tools и др.).

    Однако  при всей новизне технических  решений, большинству из них присущи фрагментарность и узость предлагаемых решений. При этом предлагаются решения эволюционного характера с использованием стандартных технологий и материалов.

    Конкурентные  преимущества

    Отличительной особенностью решений проблем нефтедобычи  в рамках проекта является их принципиальная изобретательская новизна и применение до сих пор остававшегося невостребованным при изготовлении нефтепромыслового оборудования сплава никеля (55%) и титана(45%) – нитинола. Этот сплав относится к крайне малочисленной группе интеллектуальных материалов, обладает высочайшей коррозионной стойкостью, демпфирующей способностью и является наиболее ярким и хорошо изученным носителем уникальных эффектов памяти формы и сверхупругости.

    Эти качества позволяют создавать рабочие  элементы с уникальными характеристиками, что позволяет в кратчайшие сроки качественно модернизировать всю линейку внутрискважинного оборудование для работы в агрессивных средах при высоких давлениях и температурах. При этом производство нового оборудования возможно в традиционных цехах и мастерских нефтегазового комплекса главным образом за счет грамотного применения свойств полуфабриката.

    Таким образом, данный проект обладает следующими долговременными конкурентными преимуществами делающими его высоко прибыльным и востребованным: