1. Наука и технологии
Макророль
нефтегазовых
нанотехнологий
Нефтегазовые нанотехнологии позволяют повысить эффективность добычи нефти, обеспечить рациональное
природопользование, повысить безопасность при добыче угля за счет снижения аварийности на угольных шахтах путем эффективной утилизации метана, обеспечить
энергосбережение, улучшить транспортную логистику
природного газа [1-5].
Хавкин А.Я.,
№4(11) июль'2011
главный научный сотрудник ИПНГ РАН, профессор
УдГУ и РГУНГ им. И.М.Губкина, член ЦП НОР, Лау­
реат Медали ЮНЕСКО «За вклад в развитие нано­
науки и нанотехнологий», д.т.н.
100
Принципиально важно, что эффек­
тивность нефтевытеснения опреде­
ляется наноразмерами: поверхность
пор имеет нанометровую шерохова­
тость, а смачивающие свойства пород
определяются как раз шероховатос­
тью. Другими словами, регулирова­
ние свойств нефтегазовых пластов
на уровне электрических взаимодей­
ствий, смачивания, изменения струк­
туры минералов (размеры которых
20-40 нанометров) решаются с при­
менением технологий управления на­
ноявлениями (нанотехнологий).
Проведенными исследованиями
[1-3] показана возможность сущест­
венно большего нефтеизвлечения
из уже открытых месторождений при
применении нанотехнологий (иннова­
ций) в нефтегазовых пластах, чем это
имеет место сегодня. Развитие этих
работ может стать серьезным вкла­
дом в энергетическую безопасность
страны, которую, на наш взгляд, не­
возможно реализовать без контро­
ля коэффициента извлечения нефти
(КИН) и таких индикаторов энергоэф­
фективности добычи нефти, как водо­
нефтяной фактор и температура про­
цесса водонефтеподготовки.
Вложения в нанотехнологии до­
бычи нефти и газа дадут самую быст­
рую и максимальную финансовую от­
дачу из всех направлений вложений
средств. Поэтому стратегической це­
лью нефтяного сектора Энергетиче­
ской стратегии России-2030 должно
быть массовое применение нанотех­
нологий в различных сферах нефте­
газового комплекса для повышения
его энергоэффективности и созда­
ния рентабельных технологий разра­
ботки уже открытых месторождений
на территории России с ориентира­
ми по КИН: хотя бы 0,35 к 2013 г., 0,4
к 2020 г., 0,5 к 2030 г. Научный же по­
тенциал КИН в России следующий:
0,4 к 2013 г., 0,45 к 2020 г., 0,6-0,65
к 2030 г. При этом для активных за­
пасов КИН может быть увеличен на
0,15-20 до 0,6-0,7, а для ТИЗН – на
0,25-0,35 до 0,40-0,55 [1-3].
Наноразмерными явлениями опре­
деляется эффективность извлечения
метана угольных пластов, поскольку
значительная часть пор в углях име­
ет наноразмер [2]. Перевод метана
в газогидратную форму из воздуш­
ной среды угольных шахт с помощью
нанотехнологий позволит снизить
взрывоопасность при шахтной выра­
ботке угля [4, 5]. Также перевод мета­
на в газогидратную форму позволит
транспортировать газ в газогидратной
форме и обеспечит безтрубную гази­
фикацию России.
Нанотехнологии позволяют повы­
сить прочностные свойства бетонов
при строительстве сооружений, в том
числе в зонах с резким изменением
Наноразмерные свойства неф­
тяных пластов – это современ­
ное направление нефтяной
геологии, в том числе и наноми­
нералогии.

2. температур, и цементов при строи­
тельстве скважин. Нанотехнологии
улучшают экологию нефтегазового
комплекса и увеличивают глубину пе­
реработки нефти. Создание биотоп­
лива – это тоже нанотехнология.
Наноразмерные свойства нефтя­
ных пластов – это современное на­
правление нефтяной геологии, в том
числе и наноминералогии. Учет нано­
размерных явлений в нефтегазовых
пластах – это современное направле­
ние моделирования разработки и соз­
дания новых нанотехнологий увеличе­
ния нефтегазоотдачи.
На встрече 7 июля 2011 г. с Пре­
зидентом РАН Ю.С. Осиповым Пре­
зидент РФ Д.А. Медведев сообщил
о подписании Указа, в котором опре­
деляются приоритетные направления
развития науки, технологий и техники
в России и перечень из двадцати семи
так называемых критических техноло­
гий. В качестве приоритетных направ­
лений отмечены:
1. Безопасность и противодействие
терроризму.
2. Индустрия наносистем.
3. Информационно-телекоммуника­
ционные системы.
4. Науки о жизни.
5. Перспективные виды вооружения,
военной и специальной техники.
6. Рациональное природопользо­
вание.
Для активного внедрения нефтегазовых нанотехнологий в отрасль
необходимо создать
кад­ ы, способные
р
и готовые к созданию
и внед­ ению нефтегар
зовых нанотехнологий.
7. Транспортные и космические систе­
мы.
8. Энергоэффективность, энергосбе­
режение, ядерная энергетика.
Вышеизложенное означает, что 5
из 8 приоритетных направлений раз­
вития науки (1, 2, 6, 7, 8), технологий
и техники в России включают нефте­
газовые нанотехнологии. Кроме того,
8 из 27 критических технологий могут
быть отнесены к нефтегазовым нано­
технологиям:
7. Компьютерное моделирование на­
номатериалов, наноустройств и нано­
технологий.
8. Нано-, био-, информационные, ког­
нитивные технологии.
15. Технологии новых и возобновляе­
мых источников энергии, включая во­
дородную энергетику.
19. Технологии мониторинга и прог­
нозирования состояния окружающей
среды, предотвращения и ликвидации
ее загрязнения.
20. Технологии поиска, разведки, раз­
работки месторождений полезных ис­
копаемых и их добычи.
21. Технологии предупреждения и лик­
видации чрезвычайных ситуаций при­
родного и техногенного характера.
26. Технологии создания энергосбе­
регающих систем транспортиров­
ки, распределения и использования
энергии.
27. Технологии энергоэффективного
производства и преобразования энер­
гии на органическом топливе.
Более того, нанотехнологии ново­
го природопользования являются то­
варным продуктом 6-го технологиче­
ского уклада. 6-й цикл Кондратьева
(6-й технологический уклад) ожидает­
ся с 2020 г., и технологический подъ­
ем экономики будет обеспечиваться
развитием робототехники, биотехно­
логий, нанотехнологий, управлением
здоровьем человека за счет новой
медицины, новым природопользова­
нием [6].
По данным академика РАН Е.Н. Каб­
лова [7], в США доля 5-го технологи­
ческого уклада составляет 60 %, 4-го –
20 % и около 5 % уже приходятся на
6-й технологический уклад. В России
же 6-й технологический уклад пока не
формируется, а доля технологий 5-го
№4(11) июль'2011
Наука и технологии
101

3. №4(11) июль'2011
Наука и технологии
102
уклада составляет примерно 10 %
(в военно-промышленном комплексе
и в авиакосмической отрасли), 4-го –
свыше 50 %, 3-го – около 30 %.
Получается, что Россия практи­
чески пропустила начало 5-го техно­
логического уклада, и чтобы не стать
технологически отсталой страной,
России надо успеть войти в 6-й техно­
логический уклад со своими техноло­
гиями, адекватными этому укладу, пе­
решагнув через 5-й технологический
уклад. Альтернативы инновацион­
ному пути развития страны нет: две
трети территории РФ – вечная мерз­
лота и суровые холода зимой. Из-за
природно-климатических условий –
весьма дорогая рабочая сила, како­
вую надо хорошо кормить, обогревать
и тепло одевать, неизбежно дорогое
жилье. Время «беспечной нефтяной
цивилизации» заканчивается, добыча
углеводородов без дополнительных
усилий начнет падать. Однако это па­
дение может не привести к росту цен
на нефть вследствие развития альтер­
нативной энергетики. В условиях гло­
бализации (свободного потока идей,
людей, капиталов, товаров и инфор­
мации) Россия без адекватного вхож­
дения в 6-й технологический уклад
потеряет экономическую самодоста­
точность [6].
В соответствие со Стратегией ин­
новационного развития РФ на пе­
риод до 2020 г. (ИР-2020), разрабо­
танной Минэкономразвития РФ [8],
Россия ставит перед собой задачу пе­
рехода на инновационную социальноориентированную модель развития.
Как отмечено в ИР-2020, переход эко­
номик стран-лидеров на 6-й техно­
логический уклад, технологическая
революция в ресурсосбережении
и альтернативной энергетике, резко
Стратегической целью
нефтяного сектора
Энергетической стратегии России-2030
должно быть массовое
применение нанотехнологий в различных
сферах нефтегазового
комплекса для повышения его энергоэффективности.
повышают неопределенность в разви­
тии России, основу специализации ко­
торой на мировых рынках составляет
экспорт традиционных энергоносите­
лей. Уменьшение потребления нефте­
газового сырья на мировом рынке мо­
жет уменьшить поступление средств
в федеральный бюджет и, тем самым,
замедлить модернизацию экономики
России, снижению значимости России
в глобальной экономике.
В ИР-2020 в качестве локомоти­
ва экономики указывается медицина,
биология, альтернативная и возобнов­
ляемая энергетика, атомная отрасль,
информационные технологии. Но
именно эти направления наиболее
пострадали в кризис 2009-2010 гг.
Эти вызовы диктуют необходимость
опережающего развития отдельных
специфичных направлений научных
исследований и технологических раз­
работок. Поэтому одной из ключевых
задач стратегии ИР-2020 являются
технологии добычи нефти в сложных
геологических условиях с концентра­
цией сектора фундаментальной и при­
кладной науки вокруг тех направлений,
которые имеют коммерческое приме­
нение. Как указано в ИР-2010, потен­
циально Россия может претендовать
на лидерство, в том числе, в примене­
нии нанотехнологий и отдельных на­
правлениях рационального природо­
пользования [8].
На совещании по модернизации
и технологическому развитию эконо­
мики 25 декабря 2009 г. Президент РФ
Д.А. Медведев указал, что «модерни­
зация» – это то, что уже есть у других,
а России нужны еще «инновации» –
то, чего нет пока ни у кого, и привел
такие цифры по крупнейшим нефтя­
ным компаниям: коэффициент вложе­
ний средств на добычу (доллар США
к тонне условного добытого топлива)
в «Шелл» – это 5,67; в «Эксон мобил» –
3,02; в «Газпроме» – 0,29; в «Сургут­
нефтегазе» – 0,39; в «Татнефти» – 0,72;
в «Роснефти» – 0,06.
Вице-президент РАН академик
Н.П. Лаверов подчеркивает: обнов­
ление технологий компанией Shell
(«Шелл») уменьшило затраты на до­
бычу нефти на глубоководных место­
рождениях более чем в 2,5 раза и зна­
чительно увеличило добычу, и считает
первейшей задачей создание новой
системы моделирования месторожде­
ний нефти и газа в целях интенсифи­
кации добычи и снижения себестои­
мости углеводородного сырья [10].
Структура российских запасов неф­
ти обязывает российских нефтяников
создавать рентабельные технологии
даже для трудноизвлекаемых запасов,
которых в России более 65 %. Но без
создания высокоэффективных нано­
технологий добычи нефти с себестои­
мостью на уровне Саудовской Аравии
(2,0-2,5 долларов США/баррель) неф­
тяная промышленность России будет
находиться под угрозой резкого сниже­
ния цены на нефть, что может привести
к стагнации нефтяной отрасли России.
А возможности создания таких россий­
ских нанотехнологий есть [1-3].
Заместитель председателя Комис­
сии РАН по нанотехнологиям, членкорреспондент РАН М.В. Ковальчук от­
метил [9], что «инновации могут быть
в различных областях, в том числе
и в сфере ресурсов. Разведка и добыча
нефти, любых полезных ископаемых,
очистка, обогащение и производство
химического сырья – все это и есть вы­
сокие технологии, нау­ оемкая эконо­
к
мика».

4. Наука и технологии
на разрабатываемых залежах позво­
лит в ближайшие годы заполнить тру­
бу «ВСТО» на Владивосток, а создание
газогидратной отрасли ТЭК обеспечит
многолетнюю отдачу, поскольку позво­
лит транспортировать газ в газогид­
ратной форме, утилизировать попут­
ный и низконапорный газ, даст тысячи
рабочих мест, диверсификацию пото­
ков товарного газа и безтрубную газо­
фикацию России, снизит аварийность
на угольных шахтах [1-5].
То, что нефтегазовый комплекс РФ
яв­ яется в настоящее время единст­
л
венной реальной базой для техноло­
гической модернизации экономики
страны, считает и Председатель сове­
та Союза нефтегазопромышленников
России Юрий Шафраник [12].
Для активизации внедрения нефте­
газовых нанотехнологий необходимо:
Признать задачу повышения КИН –
такой же государственной задачей,
какой раньше было создание атомно­
го оружия и полет в космос, и для ее
решения объединить усилия работ­
ников нефтегазовой отрасли и все­
го научно-технического сообщества
страны: геологов, физиков, химиков,
математиков, металловедов, конст­
рукторов.
Обязать публиковать годовой во­
донефтяной фактор при публикации
статистической отчетности по добыче
нефти различными компаниями в Рос­
сии (поскольку это один из основных
показателей энергоэффективности
нефтедобычи).
Активизировать работы по созда­
нию газогидратной отрасли ТЭК как
для транспорта газа в газогидратной
форме, так и для снижения аварий­
ности на угольных шахтах вследствие
взрывов угольно-метановой смеси.
Включить в государственную прог­
рамму работ (и в программу работ
РАН) в сфере нанотехнологий раздел
«Нанотехнологии для нефтегазового
комплекса».
Нанотехнологии для нового приро­
допользования (НТНП) – в первую оче­
редь инновационные нанотехнологии
в добыче нефти и газа, имеющие кон­
кретное и востребованное коммерче­
ское применение, – позволят, в значи­
тельной степени, выполнить стоящие
перед экономикой России задачи по
энергосбережению, рациональному
природопользованию (в том числе на
основе компьютерного моделирова­
ния нанотехнологий). При этом НТНП
позволят создать новые логистиче­
ские схемы транспорта углеводоро­
дов и перейти нефтегазовой отрасли
к 6-му технологическому укладу, что
можно считать макроролью нефтега­
зовых НТ.
1. Хавкин А.Я. Наноявления в нефтегазодобыче // Вестник РАН, 2009, № 6, С. 519-522.
2. Хавкин А.Я. Перспективы развития нефтегазовой наноиндустрии // НАНОтехнологии Экология Про­
изводство, август 2009, № 1, С. 98-102.
3. Хавкин А.Я. Наноявления и нанотехнологии в добыче нефти и газа / под ред. член-корр. РАН Г.К. Са­
фаралиева // М., ИИКИ, 2010, 692 с.
4. Хавкин А.Я. Российские нанотехнологии должны служить России // Интервью, ИТАР-ТАСС, 22 ноября
2010 года, Интернет, 4 с., http://www.itar-tass.com.
5. Хавкин А.Я. Технологии отбора и использования углеметана в газогидратной форме // Материалы
Международного семинара «Эффективные методы извлечения и переработки угольного метана» 13-15
июня 2011 г., Кемерово, 38 с.
6. Малинецкий Г.Г. Страна входит в критическое десятилетие // Интернет, http://www. nanonewsnet.ru/
articles/2009/georgii–malinetskii–doklad–o–perspektivakh–rf.
7. Каблов Е.Н. Курсом в 6-ой технологический уклад // Инженерная газета, 8 февраля 2010 г.
8. Инновационная Россия – 2020 (Стратегия инновационного развития Российской Федерации на пе­
риод до 2020 года), Проект / Минэкономразвития России, М., 2010 // Инновационные регионы, 2011,
вып. 2, С. 21-73.
9. Ковальчук М.В. РОСНАНО – нетривиальное изобретение // Комерсантъ, 2008, 4 декабря, № 221,С.2.
10. Лаверов Н.П. Топливно-энергетические ресурсы // Вестник РАН, 2006, т. 76, № 5, С.398-408.
11. Алферов Ж.И. От информации, информационных процессов и технологий до нанотехнологий /
А. Любимов // Представительная власть – ХХI век, 2009, № 4, С.1-5.
12. Шафраник Ю. Нефтегазовый комплекс позволит модернизировать экономику РФ // Интернет, РИА
Новости, 3 сентября 2010 г.
№4(11) июль'2011
А вот мнение Нобелевского лауреа­
та академика Ж.И. Алферова: «Нано­
технологии надо развивать в России,
и они станут базой для создания у нас
высоких технологий в целом. Основа
нанотехнологий в целом – фундамен­
тальные исследования. Чрезвычайно
важна активная финансовая и идео­
логическая поддержка научных иссле­
дований по нанотехноло­ иям в инсти­
г
тутах и лабораториях Академии наук,
научных центрах и даже в частных
компаниях, появившихся в последнее
время». Говоря о создании атомного
оружия в США и в СССР Ж.И. Алферов
,
отметил, что «сначала было неясно,
могут ли они осуществиться и каким
способом. Но оба проекта успешно
реализованы и изменили лицо плане­
ты. Это инновационные проекты ги­
гантского масштаба. Их победа свя­
зана с кадрами, трудившимися над
их выполнением». «Рождение понастоящему новых вещей возможно,
когда сущест­ ует непосредст­ енная
в
в
связь между лабораторией, которая
ведет фундаментальные исследова­
ния, и некоей группой или группами,
которые занимаются приложением
этих фундаментальных исследова­
ний. Готовая технология осваи­ ается
в
в опытном производстве, а затем
в крупном. Внед­ ение изобретений –
р
это не прос­ о передача документации,
т
готовой технологии. Новые открытия
порождают в каждой области новую
научную идеологию, начинается про­
цесс обучения этой новой идеологии
ученых, которые занимают­ я практи­
с
ческими приложениями». «Очень важ­
но в Правительстве РФ, корпорации
РОСНАНО точно определить, какие
задачи мы должны решить для того,
чтобы нанотехнологии заняли место
в производстве и принесли прибыль –
важно, чтобы результаты исследова­
ний были востребованы экономикой»
[11].
А нефтегазовые нанотехнологии
востребованы отраслью! Таким обра­
зом, для активного внедрения нефте­
газовых нанотехнологий в отрасль не­
обходимо создать кадры, способные
и готовые к созданию и внедрению
неф­ егазовых нанотехнологий.
т
По мнению автора, вложения в на­
нотехнологии добычи нефти и газа да­
дут самую быструю и максимальную
финансовую отдачу из всех направле­
ний вложений средств. Так, обработ­
ки призабойных зон скважин дают от­
дачу через полгода, повышение КИН
103