Битва при Ангиари

По сравнению с темой глобального потепления или даже весьма гипотетической угрозы столкновения Земли с астероидом Апофис пик добычи нефти (peak oil, «пик-ойл») в России обсуждается не часто. Почивая на лаврах великой энергетической державы, мы куда реже жителей Запада задумываемся о том, что исчерпаемые ресурсы на то и исчерпаемые, чтобы когда-нибудь иссякнуть.

А вместе с тем «пик-ойл» стоит в ряду самых главных «страшилок» современности, и наши российские реалии не дают никаких особых оснований для оптимизма. Собственно, дискуссии вокруг пика добычи нефти сводятся не к тому, наступит он когда-нибудь или нет. Вопрос в другом — «пик-ойл» уже случился, случится вот-вот или у нас есть в запасе пара-тройка десятилетий.

Мрачные видения

Все, кто читал роман «Выжжено» немецкого писателя Андреаса Эшбаха — признанного мастера европейского технотриллера, помнят драматическую завязку этой книги. В Саудовской Аравии происходит грандиозный террористический акт. Уничтожены нефтяные терминалы в порту, через который идет основной поток саудовской нефти на Запад.

Саудовская Аравия — крупнейший в мире поставщик нефти, и даже небольшая задержка немедленно сказалась на мировой нефтяной конъюнктуре. Резервуары в порту полны, но загрузка танкеров невозможна. Цены на нефть ползут вверх. Опасаясь продолжительной политической нестабильности, которая приведет к дальнейшей задержке с отгрузкой аравийского сырья, правительство США посылает в Саудовскую Аравию войска, чтобы взять ситуацию под контроль.

Американские танки с боями пробираются к порту, и тут военных, а заодно и весь мир ждет неприятный сюрприз. Резервуары пусты, а теракт оказался спектаклем. Просто самое крупное саудовское месторождение Ар-Равар иссякло и танкеры заполнять нечем.

Следствием шокирующей новости стал уже не рост цен на нефть, а полный коллапс современной цивилизации с ее дешевой энергией, интернетом и сотовыми телефонами, трансатлантическими перелетами и массовым индивидуальным автотранспортом. Людям пришлось учиться гнать в каждом дворе самогон из ботвы (не для питейных радостей, а на горючее) и поднимать в воздух пассажирские дирижабли.

Морские гиганты

Буровые платформы — самые внушительные сооружения во всей нефтяной индустрии. Они применяются в основном для добычи нефти на шельфе, и именно на шельфовых месторождениях работает большая часть этих конструкций. Однако рост цен на нефть и возможное падение мировой добычи заставляют разрабатывать платформы, которые могут забирать нефть из-под морского дна с больших глубин.

Среди буровых платформ есть настоящие гиганты, носящие титул самых больших из рукотворных подвижных сооружений. Существует несколько типов платформ (см. схему внизу). Среди них — стационарные (то есть опирающиеся на дно), вольно закрепленные полупогруженные буровые платформы, мобильные платформы с выдвижными опорами.

Рекорд по глубине морского дна, над которым работает установка, принадлежит сегодня плавучей полупогруженной платформе Independence Hub (Мексиканский залив). Под ней простирается толща воды в 2414 м. Полная высота платформы Petronius (Мексиканский залив) — 609 м. Еще недавно это сооружение было самым высоким строением в мире.

Можно спорить, насколько верно Эшбах описал несветлое будущее человечества, но в том, что интрига отнюдь не надуманна, сомневаться не приходится. Вопрос о том, что будет с индустриально развитыми странами, когда электричество и бензин нельзя будет достать столь же легко, как деньги из пресловутой тумбочки, давно будоражат умы.

В жизни всегда есть место оптимизму, и, разумеется, все мы надеемся, что активные научные поиски в области альтернативных источников энергии со временем позволят мало-помалу заместить убывающие запасы углеводородов. Вот только есть ли у человечества это время?

В зависимости от глубины морского дна в районе добычи применяются разные конструкции платформ: стационарные, плавучие, а также системы, установленные на дне.

Ещё в 2010-м году основатель Virgin Group Ричард Брэнсон — знаменитый научно-технический визионер, «хиппи-капиталист», активно инвестирующий свои деньги в транспортный хайтек, в том числе в космический туризм, — выступил с предупреждением о надвигающемся нефтяном кризисе, к которому он призвал готовиться уже сейчас, пока есть время. Послание свое он адресовал прежде всего британскому правительству.

Почему же вопрос стоит так остро? Разве в мире осталось совсем мало нефти? Чтобы понять, что беспокоит Брэнсона, достаточно снова обратиться к сюжету романа «Выжжено». По сценарию, предложенному автором, коллапс индустриальной цивилизации наступает после истощения одного-единственного, пусть и крупнейшего, месторождения в мире. В Саудовской Аравии нефть еще осталась, есть и другие нефтедобывающие страны — члены ОПЕК, Россия, США. Но… мир резко покатился по наклонной.

Руки устали

В Танзании, среди равнин Серенгети землю прорезало 48-километровое ущелье с пологими стенами. Оно носит имя Олдувай, но также известно как «колыбель человечества». Открытия, сделанные здесь в 1930-х годах британскими археологами Луисом и Мэри Лики, позволили науке заключить, что человечество происходит именно из Африки, а не из Азии, как считалось ранее.

Здесь же были найдены древнейшие орудия труда, относящиеся к каменному веку. По имени знаменитого ущелья названа и «Олдувайская теория», вот только к происхождению homo sapiens отношения она не имеет. Скорее, к его закату.

Термин «Олдувайская теория» был предложен в 1989 году американским социологом с инженерным образованием Ричардом С. Данканом. В своих работах он опирался на предшественников — в частности, на архитектора Фредерика Ли Экермана (1878−1950), рассматривавшего развитие цивилизации через призму соотношения затрачиваемой человечеством энергии к численности населения (это отношение он обозначил латинской буквой «e»).

С эпохи древних цивилизаций Египта и Междуречья и примерно до середины XVIII столетия человек создавал свое материальное богатство преимущественно работой собственных рук. Технологии развивались, население понемногу росло, но значение параметра «e» изменялось очень медленно, по весьма пологому графику.

Однако, как только в дело вступили машины, общество стало стремительно меняться, а график «e» пошел заметно вверх. На душу населения планеты человечество стало тратить все больше и больше энергии (даже если отдельные жители планеты продолжали жить натуральным хозяйством и не использовали машины).

Скоро кончится век…

Однако настоящая революция случилась в XX веке, с началом современной индустриальной цивилизации, отправную точку которой многие относят примерно к 1930 году. Тогда появились условия для резкого, экспоненциального роста графика «e». Индустриально развитые страны стали потреблять все больше топлива, сжигавшегося в двигателях внутреннего сгорания, затем в реактивных двигателях, а также в топках электростанций. И главным топливом стала нефть и продукты ее переработки.

Схема действия штангового погружного насоса. Поршень в камере совершает возвратно-поступательное движение. При движении поршня вверх давление в камере понижается. Под действием разности давлений всасывающий клапан открывается и нефть через перфорацию заполняет рабочую камеру. При движении поршня вниз давление в камере возрастает. Открывается нагнетательный клапан и жидкость из камеры вытесняется в напорный трубопровод.

Сразу после Второй мировой войны добыча нефти стремительно рванула вверх, но долго такое положение сохраняться не могло и уже к 1970 году обозначилось замедление. Энергетические кризисы 1970-х годов с резким повышением цен на нефть и рецессия начала 1980-х временами снижали ее потребление, а заодно и добычу.

С учетом стремительного роста населения в этот же период кривая графика «e» выглядела примерно так: с 1945 по 1979 год — экспоненциальный рост с небольшим замедлением в последнее десятилетие, затем период «плато» (с небольшими колебаниями график двинулся параллельно горизонтальной оси).

Суть «Олдувайской теории» заключается в том, что нахождение графика в режиме «плато», когда значение «e» остается более-менее постоянным, не может длиться бесконечно. Население Земли продолжает быстро расти, при этом все бóльшая его часть перемещается из аграрного общества в индустриальное.

Чем больше людей обитает в городах, пользуется личными автомобилями, домашней бытовой техникой, общественным транспортом, тем больше требуется энергии на обеспечение их личных нужд. В один совсем не прекрасный момент значение параметра «е» неизбежно начнет падение, причем очень резко.

Согласно расчетам Ричарда С. Данкана, история современной индустриальной цивилизации будет в конечном итоге описана графиком в форме холма с почти одинаковыми склонами, между которыми располагается «плато». Период стремительного роста затрат энергии на душу населения (1930−1979) сменится столь же, а может быть, даже более быстрым падением.

Ориентировочно к 2030 году значение «e» сравняется со значением этого же параметра столетней давности, что будет обозначать конец индустриального общества. Таким образом (если расчеты верны), уже при жизни нынешних поколений человечество совершит исторический регресс и отправится в своем историческом развитии назад, к каменному веку. Вот при чем здесь Олдувайское ущелье.

Согласно биологической теории происхождения нефти, исходным материалом для нее был отмирающий планктон. Со временем органические осадки накапливались, превращались в углеводородную массу, ее покрывали все новые и новые слои донных отложений. Под действием тектонических сил образовывались складки и полости из покрывающей породы. В этих полостях скапливались образовавшиеся нефть и газ.

Мир ест нефть

Сторонники теории энергетического самоубийства нынешней цивилизации лишь гадают, когда же пресловутый график сорвется с «плато». Сучетом того, что энергетическая отрасль Земли по‑прежнему в значительной степени зависит от сжигания нефти, все взоры устремлены на показатели мировой нефтедобычи.

Достижение пика нефтедобычи, после которого последует безвозвратный спад, возможно, станет началом скатывания цивилизации если не к каменному веку, то к жизни без многих доступных удовольствий, которыми пользуются жители наиболее развитых стран или территорий. Ведь зависимость буквально всех аспектов жизни современного человека от огромного количества пока еще относительно дешевого ископаемого топлива с трудом поддается воображению.

Например, на изготовление современного автомобиля (включая энергию и полученные из нефти синтетические материалы) требуется использовать количество нефти, вдвое превышающее по массе сам автомобиль. Микрочипы — мозг современного мира, его машин и коммуникаций — миниатюрны и почти невесомы.

Но на производство одного грамма интегральной микросхемы надо затратить 630 г нефти. Интернет, столь энергетически необременительный для отдельно взятого пользователя, «сжирает» в глобальном масштабе количество энергии, составляющее 10% электричества, потребляемого в США. А это снова в значительной степени расход нефти. Овощ или фрукт, выращенный в натуральном хозяйстве африканского или индийского крестьянина, — малоэнергоемкий продукт, чего не скажешь о промышленных агротехнологиях.

Подсчитано, что одна калория продукта, съеденного американским потребителем, получена ценой сжигания или переработки ископаемого топлива, содержавшего 10 калорий. Даже производство оборудования для альтернативной энергетики, например солнечных батарей, требует большого расхода энергии, возместить который за счет «зеленых» источников генерации пока не получается.

Энергия, синтетические материалы, удобрения, фармакология — везде виден след нефти, этого уникального по энергетической плотности и универсальности применения вида ископаемого сырья.

Один из главных символов нефтяной индустрии — станок-качалка. Он используется для механического привода к нефтяным скважинным штанговым (плунжерным) насосам. По конструкции — это простейшее приспособление, преобразующее возвратно-поступательные движения в поток воздуха.

Сам штанговый насос находится на дне скважины, а энергия к нему передается через штанги, которые имеют сборную конструкцию. Электрический двигатель вращает механизмы станка-качалки так, что балансир станка начинает двигаться как качели и подвеска устьевого штока получает возвратно-поступательные движения.

Именно поэтому есть опасения, что дефицит нефти возымеет мультиплицирующий эффект и станет причиной быстрой и глобальной деградации современной цивилизации. Достаточно лишь одного чувствительного толчка — например, известия о серьезном падении добычи нефти в той же Саудовской Аравии. Попросту говоря, не нужно ждать, чтобы нефть в мире кончилась, — хватит и вестей о том, что отныне ее будет все меньше, и меньше, и меньше…

В ожидании пика

Термин peak oil вошел в употребление благодаря американскому геофизику Кингу Хабберту, который создал математическую модель жизненного цикла нефтяного месторождения.

Выражением этой модели стал график, получивший название «кривая Хабберта». График имеет вид колокола, что подразумевает экспоненциальный рост добычи на первоначальном этапе, затем кратковременную стабилизацию и, наконец, столь же резкое снижение добычи вплоть до момента, когда на получение барреля нефти приходится затратить энергию, эквивалентную тому же баррелю.

То есть до той точки, когда дальнейшая эксплуатация месторождения не имеет коммерческого смысла. Хабберт попытался применить свой метод для анализа явлений более крупного масштаба- например, жизненного цикла добычи в целых нефтепроизводящих странах. В результате Хабберту удалось предсказать наступление пика нефтедобычи в США в 1971 году.

Теперь сторонники теории скорого наступления «пик-ойла» во всем мире оперируют «кривой Хабберта» в попытках предсказать судьбу мировой добычи. Сам ученый, ныне покойный, считал, что «пик-ойл» придется на 2000 год, однако этого не случилось.

Грязные альтернативы

В виду возможного падения добычи нефти в мире разрабатываются как технологии более полного извлечения нефти из уже освоенных месторождений, так и методы добычи нефти из нетрадиционных источников. Одним из таких источников могут стать битуминозные песчаники. Они представляют собой смесь песка, глины, воды и нефтебитума. Основные разведанные запасы нефтебитума находятся сегодня в США, Канаде и Венесуэле.

Пока промышленное извлечение нефти из битуминозных песчаников ведется только в Канаде, однако согласно некоторым пргнозам уже в 2015 г мировая добыча превысит 2,7 млн. баррелей в день. Из трех тонн битуминозного песка, можно получить 2 барреля жидких углеводородов, однако при существующих ценах на нефть такое производство нерентабельно. В качестве другого важнейшего источника нетрадиционной нефти называют горючие сланцы.

Горючие сланцы внешне похожи на уголь, но имеют более высокую воспламеняемость из-за содержания битуминозного вещества кероген. Основные ресурсы горючих сланцев — до 70% — сосредоточены в США, около 9% приходится на долю России. Из тонны сланцев получают от 0,5 до 2 баррелей нефти, при этом остается свыше 700 кг пустой породы. Как и в случае с получением жидкого топлива из угля, производство нефти из сланцев очень энергоемко и крайне неэкологично.

Вместе с тем в мире существует достаточно авторитетная организация, называющая себя «Ассоциацией по исследованию пиков нефти и газа» (ASPO). Ее представители считают своей задачей как прогнозирование пиков, так и распространение информации о возможных угрозах, которые принесет с собой необратимое падение производства самых востребованных в мире горючих ископаемых.

Карты спутывает отчасти то, что данные по запасам и добыче нефти и газа в разных странах мира имеют зачастую оценочный характер, так что «пик-ойл» нетрудно и проглядеть. Например, по некоторым оценкам, «пиковым» мог быть уже оставшийся далеко позади 2005 год.

Гадания на кофейной гуще, которыми занимается ASPO («может быть, «пик-ойл» уже был, а может быть, будет в наступающем году…»), порой создают соблазн причислить эту организацию к милленаристским сектам, которые ничтоже сумняшеся регулярно переносят сроки наступления конца света еще на чуть-чуть.

Но есть два соображения, которые удерживают от этого соблазна. Во‑первых, и увеличивающийся спрос на нефть, и растущее население, и уменьшение разведанных запасов — это объективные реалии нашего мира. А во-вторых, коль скоро нефть — это серьезнейший фактор существования цивилизации, то любые технократические прогнозы обязательно подкорректирует «человеческий фактор», ну, или проще, — политика.

Хабберта политика не интересовала — он оперировал исключительно геофизическими и промышленными данными. Однако снижение потребления нефти в 1970-х и 1980-х годах было вызвано не исчерпанием ресурсов, а действиями нефтяного картеля и экономической рецессией.

Именно поэтому многие считают, что хаббертовский пик-2000 сдвинулся по времени, но не сильно, лет на десять. С другой стороны, мощный промышленный рывок Китая и Индии в начале XXI века заставил нефтяные цены взлететь до кажущихся сегодня невероятными полутора сотен долларов за баррель. После уронившего цены финансового кризиса нефть снова принялась дорожать.

Россия на финише

В конечном итоге глобальный «пик-ойл» сложится из пиков добычи, пройденных крупнейшими нефтепроизводящими странами. И похоже, о пике добычи в России уже можно говорить как о реальности. Во всяком случае еще в 2018 году об этом заявил вице-президент компании «Лукойл» Леонид Федун, сообщив, что, по его мнению, добыча нефти в ближайшие годы стабилизируется на уровне 460−470 млн тонн в год, а в дальнейшем «в лучшем случае будет медленное падение, в худшем — довольно существенное».

В том же духе высказывалось и руководство «Газпрома». Как пояснил в интервью «ПМ» заведующий отделом оценки перспектив нефтегазоносности и лицензирования Европейской части РФ ВНИГНИ Борис Соловьев, основная проблема, с которой сталкивается сегодня нефтяная отрасль, — это постепенное снижение производительности гигантских месторождений нефти, освоенных еще в советское время, при том что вновь вводимые месторождения не сопоставимы по масштабам с тем же Самотлором.

Если Самотлорское месторождение имеет 2,7 млрд тонн разведанных и извлекаемых запасов, то одно из наиболее перспективных на сегодня Ванкорское месторождение (Красноярский край) обладает такими запасами в объеме 260 млн тонн. Разведка новых месторождений находится сегодня в руках крупных нефтяных компаний и ведется недостаточно интенсивно, так как, по всей видимости, это не является приоритетом их бизнес-интересов.

С другой стороны, ряд потенциально интересных с точки зрения разведки нефти районов, таких как шельф северных морей, при нынешних ценах на нефть не смогут быть рентабельными в силу сложных природных условий.

«Пик-ойл» и его враги

У теории быстрого спада производства нефти после достижения пика добычи есть немало критиков. Они считают, что неизбежное падение потребления нефти можно компенсировать другими источниками сырья и энергии, плавно снижая нынешний мировой спрос на нефть с 80−90 мегабаррелей в день до 40.

В конце концов, альтернативы нефти есть, но… все они, как правило, дороже. Эпоха дешевых углеводородов, если она действительно подходит к концу, сделает более конкурентоспособными проекты в области альтернативной энергетики. В последнее время много говорится о добыче нефти из нетрадиционных источников- например, из нефтеносных сланцев (при том что такая добыча весьма энергоемка).

Ясно одно — даже если человечество не совершит трагического поворота к каменному веку, фраза Дмитрия Ивановича Менделеева о том, что жечь нефть — это все равно что топить печь ассигнациями, станет для всех для нас более близкой и понятной.