Vladimir S. LITVINENKO
Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russia
This article describes the impact of the global digital economy on the technological development of the mineral sector in the world. Due to the different specifics of the legislative bases of the investigated regions, such as the USA, China, EU, and Africa, the development of digital transformation is presented on the example of the Russian Federation in the context of world trends. The article presents an analysis of the possibilities of using straightthrough digital technology in prospecting, design, development, and use of mineral resources. It describes a structure promoting the development of applied digital technology through research–education centers and international competence centers. This structure would allow forming the new competencies for personnel working in the digital economy. The underfunding of the information and computing infrastructure could be a significant challenge to the digital transformation of the economy. Creating the conditions for a reliable and secure process of generating, storing, and using data is the basis for protection from the cybersecurity hazard that could act as a brake on technology advancement. This article discusses the organizational and technological priorities of the development of the mineral resource sector on the example of the Russian Federation. The challenges for the mineral resource complex resulting from global changes can be taken on through technological changes of the industry. The article gives a thorough description of issues related to technological developments in the raw materials sector, oil refining industry, development of integrated and advanced mineral processing systems, and the use of household and industrial wastes. The research presents basic technology contributing to sustainable development, starting from exploration and production forecasting and up to sustainable planning and distribution of material and energy resources based on real-time data. It also pays special attention to the possibilities of creating digital platforms for the mineral sector. Digital integration, combining research areas, personnel, processes, users, and data will create conditions for scientific and technological achievements and breakthroughs, providing scientific and economic developments in related industries and, above all, in the global mineral and raw materials market.
В.С. ЛИТВИНЕНКО
Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия
В статье описывается влияние глобальной цифровой экономики на технологическое развитие минерально-сырьевого сектора в мире. В связи с различной спецификой законодательных баз исследуемых регионов, таких как США, Китай, ЕС и Африка, развитие цифровой трансформации представлено на примере Российской Федерации в контексте мировых тенденций. В статье представлен анализ возможностей использования прямых цифровых технологий при поиске, проектировании, разработке и использовании минеральных ресурсов. Описана структура, способствующая развитию прикладных цифровых технологий через научно-образовательные центры и международные центры компетенций. Такая структура позволит сформировать новые компетенции для персонала, работающего в цифровой экономике. Недостаточное финансирование информационно-вычислительной инфраструктуры может стать серьезным вызовом для цифровой трансформации экономики. Создание условий для надежного и безопасного процесса генерации, хранения и использования данных – основа защиты от угроз кибербезопасности, которые могут стать тормозом для развития технологий. В данной статье рассматриваются организационные и технологические приоритеты развития минерально-сырьевого комплекса на примере Российской Федерации. Вызовы для минерально-сырьевого комплекса, обусловленные глобальными изменениями, могут быть приняты через технологические преобразования отрасли. В статье подробно рассмотрены вопросы, связанные с технологическими разработками в сырьевом секторе, нефтеперерабатывающей промышленности, созданием комплексных и перспективных систем переработки минерального сырья, использованием бытовых и промышленных отходов. В исследовании представлены базовые технологии, способствующие устойчивому развитию, начиная с прогнозирования разведки и добычи и заканчивая устойчивым планированием и распределением материальных и энергетических ресурсов на основе данных, получаемых в режиме реального времени. Особое внимание уделяется возможностям создания цифровых платформ для минерально-сырьевого сектора. Цифровая интеграция, объединяющая направления исследований, кадры, процессы, пользователей и данные, создаст условия для научно-технических достижений и прорывов, обеспечивая научное и экономическое развитие смежных отраслей и, прежде всего, мирового минерально-сырьевого рынка.
Vladimir S. LITVINENKO
Presently, there is a paradoxical situation in the global energy market related to a gap between the image of hydrocarbon resources (HCR) and their real value for the economy. On the one hand, we face an increase in expected HCR production and consumption volumes, both in the short and long term. On the other hand, we see the formation of the image of HCR and associated technologies as an unacceptable option, without enough attention to the differences in fuels and the ways of their usage. Due to this, it seems necessary to take a step back to review the vitality of such a political line. This article highlights an alternative point of view with regard to energy development prospects. The purpose of this article is to analyse the consistency of criticism towards HCR based on exploration of scientific literature, analytical documents of international corporations and energy companies as well as critical assessment of technologies offered for the HCR substitution. The analysis showed that: (1) it is impossible to substitute the majority of HCR with alternative power resources in the near term, (2) it is essential that the criticism of energy companies with regard to their responsibility for climate change should lead not to destruction of the industry but to the search of sustainable means for its development, (3) the strategic benchmarks of oil and coal industries should shift towards chemical production, but their significance should not be downgraded for the energy sector, (4) liquified natural gas (LNG) is an independent industry with the highest expansion potential in global markets in the coming years as compared to alternative energy options, and (5) Russia possesses a huge potential for the development of the gas industry, and particularly LNG, that will be unlocked if timely measures on higher effciency of the state regulation system are implemented.
В.C. ЛИТВИНЕНКО
В настоящее время на мировом энергетическом рынке сложилась парадоксальная ситуация, связанная с разрывом между имиджем углеводородных ресурсов (УВР) и их реальной ценностью для экономики. С одной стороны, мы сталкиваемся с ростом ожидаемых объемов добычи и потребления УВР как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. С другой стороны, наблюдаем формирование образа УВР и связанных с ними технологий как неприемлемого варианта, без достаточного внимания к различиям в видах топлива и способах его использования. В связи с этим представляется необходимым сделать шаг назад и пересмотреть жизнеспособность такой политической линии. Данная статья освещает альтернативную точку зрения на перспективы развития энергетики. Цель статьи – проанализировать последовательность критики в адрес УВР на основе изучения научной литературы, аналитических документов международных корпораций и энергетических компаний, а также критической оценки технологий, предлагаемых для замещения УВР. Анализ показал, что: (1) в ближайшей перспективе невозможно заместить большую часть УВР альтернативными энергоресурсами, (2) критика энергетических компаний в отношении их ответственности за изменение климата должна вести не к разрушению отрасли, а к поиску устойчивых путей ее развития, (3) стратегические ориентиры нефтяной и угольной промышленности должны сместиться в сторону химического производства, (4) сжиженный природный газ (СПГ) является самостоятельной отраслью, имеющей в ближайшие годы наибольший потенциал расширения на мировых рынках по сравнению с альтернативными видами энергии, и (5) Россия обладает огромным потенциалом для развития газовой промышленности, и в частности СПГ, который будет раскрыт при условии своевременной реализации мер по повышению эффективности системы государственного регулирования.
Radel R. SULTANBEKOV, Ilia I. BELOGLAZOV, Shamil R. ISLAMOV and Muk CHEN ONG
Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russia
Providing quality fuel to ships with reduced SOx content is a priority task. Marine residual fuels are one of the main sources of atmospheric pollution during the operation of ships and sea tankers. Hence, the International Maritime Organization (IMO) has established strict regulations for the sulfur content of marine fuels. One of the possible technological solutions allowing for adherence to the sulfur content limits is use of mixed fuels. However, it carries with it risks of ingredient incompatibilities. This article explores a new approach to the study of active sedimentation of residual and mixed fuels. An assessment of the sedimentation process during mixing, storage, and transportation of marine fuels is made based on estimation three-dimensional diagrams developed by the authors. In an effort to find the optimal solution, studies have been carried out to determine the influence of marine residual fuel compositions on sediment formation via machine learning algorithms. Thus, a model which can be used to predict incompatibilities in fuel compositions as well as sedimentation processes is proposed. The model can be used to determine the sediment content of mixed marine residual fuels with the desired sulfur concentration.
Р.Р. СУЛТАНБЕКОВ, И.И. БЕЛОГЛАЗОВ, Ш.Р. ИСЛАМОВ, Мак ЧЕНГ
Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия
Обеспечение судов качественным топливом с пониженным содержанием SOx является приоритетной задачей. Морские остатки топлива являются одним из основных источников загрязнения атмосферы при эксплуатации судов и морских танкеров. Поэтому Международная морская организация (ММО) установила жесткие нормативы по содержанию серы в судовом топливе. Одним из возможных технологических решений, позволяющих соблюсти ограничения по содержанию серы, является использование смесевых типов топлива. Однако оно сопряжено с риском несовместимости ингредиентов. В данной статье рассматривается новый подход к изучению активного осаждения остаточных и смесевых типов топлив. Оценка процесса седиментации при смешивании, хранении и транспортировке судовых типов топлива производится на основе разработанных авторами оценочных трехмерных схем. В попытке найти оптимальное решение были проведены исследования по определению влияния состава судового остаточного топлива на образование осадка с помощью алгоритмов машинного обучения. Таким образом, предложена модель, которая может быть использована для прогнозирования несовместимости топливных композиций, а также процессов осадкообразования. Модель может быть использована для определения содержания осадка в смешанных морских остаточных топливах с требуемой концентрацией серы.
Ivan M. PERSHIN1, 2, Elena G. PAPUSH2, Tatyana V. KUKHAROVA3 and Vladimir A. UTKIN4
1 Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI”, Saint Petersburg, Russia
2 Pyatigorsk Institute (Branch), North Caucasus Federal University, Pyatigorsk, Russia
3 Saint-Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russia
4 Pyatigorsk State Research Institute of Balneology by the Federal Medical and Biological Agency, Pyatigorsk, Russia
The article is devoted to solving the problem of designing a distributed control system for a network of production wells on the example of mineral water deposits in the Caucasus Mineral Waters region, Russia. The purpose was to determine the set of parameters of the control system to ensure technologically effective and safe operating modes of mineral water deposits. A mathematical model of the deposit was developed taking into account the given configuration and production rate of the network of the wells. The detailed algorithm is presented for designing the control system under consideration based on the frequency concept of analysis and synthesis for distributed control systems. The experimental tests and model validation were performed at the production wells facility of “Narzan”, Kislovodsk, Russia. The results of modeling and field experiments confirmed the adequacy of the mathematical model and the effectiveness of the proposed algorithm. The authors came to the conclusion that the adapted mathematical model can be used to create a regional automated field cluster management system for monitoring, operational management and forecasting the nature of real hydrogeological processes and ensuring their stability.
И.М. ПЕРШИН1, 2, Е.Г. ПАПУШ2, Т.В. КУХАРОВА3, В.А. УТКИН4
1 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия
2 Пятигорский институт (филиал), Северо-Кавказский федеральный университет, Пятигорск, Россия
3 Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия
4 Пятигорский научно-исследовательский институт курортологии ФФГБУ СКФНКЦ ФМБА, Пятигорск, Россия
Статья посвящена решению задачи проектирования распределенной системы управления сетью добывающих скважин на примере месторождений минеральных вод в регионе Кавказских Минеральных Вод, Россия. Целью работы являлось определение набора параметров системы управления для обеспечения технологически эффективных и безопасных режимов эксплуатации месторождений минеральных вод. Разработана математическая модель месторождения с учетом заданной конфигурации и дебита сети скважин. Представлен подробный алгоритм проектирования рассматриваемой системы управления, основанный на частотной концепции анализа и синтеза для распределенных систем управления. Экспериментальные испытания и валидация модели проводились на объекте эксплуатационных скважин «Нарзан», г. Кисловодск, Россия. Результаты моделирования и натурных экспериментов подтвердили адекватность математической модели и эффективность предложенного алгоритма. Авторы пришли к выводу, что адаптированная математическая модель может быть использована для создания региональной автоматизированной системы управления кустом месторождений для мониторинга, оперативного управления и прогнозирования характера реальных гидрогеологических процессов и обеспечения их устойчивости.
Irina E. KONONOVA1, Vyacheslav A. MOSHNIKOV1 and Pavel V. KONONOV2
1 Saint-Petersburg Electrotechnical University “LETI”, Saint-Petersburg, Russia
2 Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia
Porous nanocomposites using two (tin dioxide–silica dioxide) and three (tin dioxide–indium oxide-silica dioxide)-component systems for gas sensors were created with the sol–gel method. To understand some of the physical–chemical processes that occurred during the adsorption of gas molecules on the surface of the produced nanostructures, two models—the Langmuir model and the Brunauer–Emmett–Teller theory—were used to carry out calculations. The results of the phase analysis concerning the interaction between the components during the formation of the nanostructures were obtained through the use of X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, the Brunauer–Emmett–Teller technique (to determine the surface areas), the method of partial pressure diagrams in a wide range of temperatures and pressures and the results of the measurement of the nanocomposites’ sensitivity. The analysis allowed us to find the optimal temperature for annealing nanocomposites. The introduction of a semiconductor additive into a two-component system based on tin and silica dioxides significantly increased the sensitivity of the nanostructured layers to reductional reagent gases.
И.Е. КОНОНОВА1, В.А. МОШНИКОВ1, П.В. КОНОНОВ2
1 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия
2 Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия
Методом золь‑гель были созданы пористые нанокомпозиты на основе двух‑ (диоксид олова – диоксид кремния) и трех‑ (диоксид олова – оксид индия – диоксид кремния) компонентных систем для газовых сенсоров. Для понимания некоторых физико‑химических процессов, происходящих при адсорбции молекул газа на поверхности полученных наноструктур, были проведены расчеты с использованием двух моделей – модели Ленгмюра и теории Брунауэра‑Эммета‑Теллера (БЭТ). Результаты фазового анализа взаимодействия компонентов при формировании наноструктур получены с использованием рентгеновской дифракции, термогравиметрического анализа, метода Брунауэра‑Эмметта‑Теллера (для определения площадей поверхности), метода парциальных диаграмм давления в широком диапазоне температур и давлений и результатов измерения чувствительности нанокомпозитов. Проведенный анализ позволил найти оптимальную температуру отжига нанокомпозитов. Введение полупроводниковой добавки в двухкомпонентную систему на основе диоксидов олова и кремния существенно повысило чувствительность наноструктурированных слоев к восстановительным реагентным газам
Lijuan ZHANG and Tatyana V. PONOMARENKO
Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russia
China’s energy structure is dominated by fossil fuels, especially coal consumption, which accounts for a relatively high share. In January 2020, the COVID-19 outbreak affected the global coal market, and many countries experienced negative economic growth. Economic development requires energy consumption. In 2021, China set a target of peaking carbon emissions by 2030 in order to phase out the dependence of carbon emissions on economic development. Therefore, the aim of this article is to develop directions for the sustainable development of China’s coal industry. Based on the macroenvironment and situation analysis, the article concludes that, under the influence of geopolitics, China’s shortage of imported coal resources and China’s continuous rise in coal demand, the share of coal in China’s energy structure will not decrease significantly in the long-term. The main directions for the sustainable development of China’s coal industry are to ensure the safety of coal energy storage and improve the level of safety supervision; coordinate the development of regional energy; increase the clean, efficient, and low-carbon utilization of coal; and strengthen international coal strategic cooperation.
Лицюань ЧЖАН, Т.В. ПОНОМАРЕНКО
Санкт‑Петербургский горный университет, Санкт‑Петербург, Россия
В структуре энергетики Китая преобладает ископаемое топливо, особенно уголь, доля которого относительно высока. В январе 2020 года вспышка COVID‑19 повлияла на мировой рынок угля, и во многих странах наблюдался отрицательный экономический рост. Экономическое развитие требует потребления энергии. В 2021 году Китай поставил задачу достичь пика выбросов углерода к 2030 году, чтобы постепенно избавиться от зависимости экономического развития от выбросов углерода. Поэтому целью данной статьи является разработка направлений устойчивого развития угольной промышленности Китая. На основе анализа макросреды и существующей ситуации в статье делается вывод о том, что под влиянием геополитики, дефицита импортных угольных ресурсов и постоянного роста спроса на уголь в Китае доля угля в энергетической структуре страны в долгосрочной перспективе существенно не снизится. Основными направлениями устойчивого развития угольной промышленности Китая являются обеспечение безопасности хранения угольной энергии и повышение уровня надзора за безопасностью; координация развития региональной энергетики; повышение чистоты, эффективности и низкоуглеродной утилизации угля; укрепление международного стратегического сотрудничества в угольной сфере.
Elena G. KATYSHEVA
Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russia
This article describes the hydrocarbon reserves in the oil and gas provinces of Russia’s Arctic territory, as well as specific features of the region’s raw hydrocarbon potential. It has been noted that the implementation of Arctic hydrocarbon-associated projects requires that a unified transport and logistics system be created, with the Northern Sea Route being the basis. The factors affecting the volume of cargo transportation along the Arctic routes are presented. It has been established that the hydrocarbon extraction and liquefied natural gas production in the Russian Arctic zone is the most important factor in the formation of cargo flows along the Northern Sea Route. The most significant oil and gas projects that comprise the bulk of freight traffic flow along the Arctic transportation corridors have been reviewed. The ports, as the main element of the Arctic transport system, are described in terms of their state and infrastructure. It has been indicated that the construction, modernization, and operation of the Arctic ports are closely related to the creation of long-distance railway corridors, and the construction of new railway lines leading to the Arctic Basin ports can serve as a reliable basis for the growth of the Northern Sea Route’s cargo potential. A conclusion has been drawn about the special significance of the Murmansk region for the formation of the Arctic transport system.
Е.Г. КАТЫШЕВА
Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия
В данной статье описываются запасы углеводородов в нефтегазоносных провинциях арктической территории России, а также особенности сырьевого углеводородного потенциала региона. Отмечается, что для реализации арктических проектов, связанных с добычей углеводородов, необходимо создание единой транспортно-логистической системы, основой которой является Северный морской путь. Представлены факторы, влияющие на объем грузоперевозок по арктическим маршрутам. Установлено, что добыча углеводородов и производство сжиженного природного газа в Арктической зоне России является важнейшим фактором формирования грузопотоков по Северному морскому пути. Рассмотрены наиболее значимые нефтегазовые проекты, на которые приходится основная часть грузопотоков по арктическим транспортным коридорам. Порты, как основной элемент арктической транспортной системы, описаны с точки зрения их состояния и инфраструктуры. Указано, что строительство, модернизация и эксплуатация арктических портов тесно связаны с созданием дальних железнодорожных коридоров, а строительство новых железнодорожных линий, ведущих к портам Арктического бассейна, может стать надежной основой для роста грузового потенциала Северного морского пути. Сделан вывод об особом значении Мурманской области для формирования арктической транспортной системы.
Yuriy L. ZHUKOVSKIY, Anastasia A. KOSHENKOVA, Valeriya A. VOROBEVA, Daniil L. RASPUTIN and Roman S. POZDNYAKOV
Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russia
The beginning of the 21st century for the fuel and energy complexes of most countries is characterized as a period of active restructuring and a fundamental shift in developmental priorities. The basis of these changes is technological development. Industry 4.0 technologies have particular importance in achieving maximum optimization of production processes. In the same way, they are applicable in establishing effective interaction between the energy sector and other sectors of the economy. The authors outline an approach to assessing the country’s fuel and energy balance state through the selected properties: sustainability, accessibility, efficiency, adaptability and reliability. Hence, a model of the fuel and energy complex was created on the example of the Russian Federation, considering the country’s territorial and functional division. The methodology is based on scenario modeling of the influence level of external challenges in conjunction with the accompanying technological development. The mathematical model allowed forecasting changes in the properties of the energy system. The scientific significance of the work lies in the application of a consistent hybrid modeling approach to forecast the state of the fuel and energy balance. The results of the study are useful in compiling scenarios for the regional and entire development of the fuel and energy complex. Further model improvements should include an expansion of the number of counted industries and their relations.
Ю.Л. ЖУКОВСКИЙ, А.А. КОШЕНКОВА, В.А. ВОРОБЬЕВА, Д.Л. РАСПУТИН, Р.С. ПОЗДНЯКОВ
Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия
Начало XXI века для топливно-энергетических комплексов большинства стран мира характеризуется как период активной реструктуризации и кардинальной смены приоритетов развития. Основой этих изменений является технологическое развитие. Технологии Индустрии 4.0 имеют особое значение для достижения максимальной оптимизации производственных процессов. В то же время они применимы для налаживания эффективного взаимодействия энергетического сектора с другими отраслями экономики. Авторы излагают подход к оценке состояния топливно-энергетического баланса страны через выделенные свойства: устойчивость, доступность, эффективность, адаптивность и надежность. В результате создана модель топливно-энергетического комплекса на примере Российской Федерации с учетом территориального и функционального деления страны. Методология основана на сценарном моделировании степени влияния внешних вызовов в совокупности с сопутствующим технологическим развитием. Математическая модель позволила спрогнозировать изменения свойств энергетической системы. Научная значимость работы заключается в применении последовательного гибридного подхода к моделированию для прогнозирования состояния топливно-энергетического баланса. Результаты исследования полезны при составлении сценариев как регионального, так и общенационального развития топливно-энергетического комплекса. Дальнейшее совершенствование модели должно включать расширение числа учитываемых отраслей и их взаимосвязей.
Diana М. DMITRIEVA and Natalia V. ROMASHEVA
Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russia
Currently, the Russian oil and gas industry is characterized by significant reserves depletion and the late stage of development of most fields. At the same time, new fields that are brought into industrial development, in the majority of cases, have hard-to-recover reserves. Furthermore, most prospective oil and gas deposits are located in the Arctic and its offshore territories and their development is much more complicated due to regional peculiarities. This substantiates the necessity of a special approach to the development of the oil and gas potential of the Arctic, based on innovation. The goal of the paper is to reveal the role of innovation activity in the sustainable development of the oil and gas potential in the Arctic and its o_shore zone. The paper briefly presents the main urgent factors of Arctic development, which highlight the necessity of innovation for its sustainability. Then, it introduces the methods used for the research: the Innovation Policy Road mapping (IPRM) method in accordance with Sustainable Development Goals (SDGs) concept for clarifying how innovations will lead to sustainable development. In terms of results, this paper presents an innovation policy roadmap for the sustainable development of oil and gas resources of the Russian Arctic and its shelf zone and identifies the role of innovation within this development.
Д.М. ДМИТРИЕВА, Н.В. РОМАШЕВА
Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия
В настоящее время нефтегазовая отрасль России характеризуется значительной выработанностью запасов и поздней стадией разработки большинства месторождений. При этом новые месторождения, вводимые в промышленную разработку, в большинстве случаев имеют трудноизвлекаемые запасы. Кроме того, большинство перспективных месторождений нефти и газа расположены в Арктике и на ее шельфовых территориях, и их освоение значительно сложнее в силу региональных особенностей. Это обосновывает необходимость особого подхода к освоению нефтегазового потенциала Арктики, основанного на инновациях. Цель статьи – выявить роль инновационной деятельности в устойчивом развитии нефтегазового потенциала Арктики и ее шельфовой зоны. В статье кратко представлены основные актуальные факторы развития Арктики, которые подчеркивают необходимость инноваций для ее устойчивости. Затем представлены методы, использованные в исследовании: метод дорожной карты инновационной политики (ДКИП) в соответствии с концепцией Целей устойчивого развития (ЦУР) для выяснения того, как инновации приведут к устойчивому развитию. В качестве результатов в работе представлена дорожная карта инновационной политики для устойчивого развития нефтегазовых ресурсов российской Арктики и ее шельфовой зоны и определена роль инноваций в этом развитии.
Natalia V. ROMASHEVA and Diana M. DMITRIEVA
According to the forecasts made by IEA, BP, and Total in early 2021, the demand for hydrocarbons will continue for decades, and their share in the global energy balance will remain significant. Russia, as a key player in the energy market, is interested in maintaining and increasing hydrocarbon production, so further exploitation of the Arctic energy resources is an urgent issue. A large number of onshore oil and gas projects have been successfully implemented in the Arctic since the 1930s, while recently, special attention has been paid to the offshore energy resources and implementation of natural gas liquefaction projects. However, the implementation of oil and gas projects in the Arctic is characterized by a negative impact on the environment, which leads to a violation of the ecological balance in the Arctic, and affects the stability of its ecosystem, which is one of the most vulnerable ecosystems on the planet. The main goal of the present study is to understand how the implementation of oil and gas projects in the Arctic affects the ecosystem, to assess the significance of this process, and to find out what the state and business could do to minimize it. In the article, the authors analyze energy trends, provide brief information about important oil and gas projects being implemented in the Arctic region of Russia, and investigate the challenges of the oil and gas projects’ development and its negative impacts on the Arctic environment. The main contributions of this paper are the identification of all possible environmental risks and processes accompanying oil and gas production, and its qualitative analysis and recommendations for the state and business to reduce the negative impact of oil and gas projects on the Arctic ecosystem. The research methodology includes desk studies, risk management tools (such as risk analysis, registers, and maps), brainstorming, the expert method, systematization, comparative analysis, generalization, and grouping.
Н.В. РОМАШЕВА, Д.М. ДМИТРИЕВА
Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия
Согласно прогнозам МЭА, БП и Тоталь, сделанным в начале 2021 года, спрос на углеводороды сохранится в течение десятилетий, а их доля в мировом энергетическом балансе останется значительной. Россия, как ключевой игрок на энергетическом рынке, заинтересована в сохранении и увеличении добычи углеводородов, поэтому дальнейшая эксплуатация арктических энергоресурсов является актуальной задачей. Начиная с 1930-х годов в Арктике было успешно реализовано большое количество наземных нефтегазовых проектов, а в последнее время особое внимание уделяется морским энергоресурсам и реализации проектов по сжижению природного газа. Однако реализация нефтегазовых проектов в Арктике характеризуется негативным воздействием на окружающую среду, что приводит к нарушению экологического баланса в Арктике и влияет на стабильность ее экосистемы, которая является одной из наиболее уязвимых экосистем на планете. Основная цель данного исследования – понять, как реализация нефтегазовых проектов в Арктике влияет на экосистему, оценить значимость этого процесса и выяснить, что может сделать государство и бизнес для его минимизации. В статье авторы анализируют тенденции развития энергетики, дают краткую информацию о важных нефтегазовых проектах, реализуемых в Арктической зоне России, а также исследуют проблемы развития нефтегазовых проектов и их негативное влияние на окружающую среду Арктики. Основным вкладом данной работы является выявление всех возможных экологических рисков и процессов, сопровождающих добычу нефти и газа, а также их качественный анализ и рекомендации для государства и бизнеса по снижению негативного воздействия нефтегазовых проектов на арктическую экосистему. Методология исследования включает кабинетные исследования, инструменты управления рисками (такие как анализ рисков, реестры и карты), мозговой штурм, экспертный метод, систематизацию, сравнительный анализ, обобщение и группировку.
Ekaterina I. GOLOVINA, Svetlana N. PASTERNAK, Pavel P. TSIGLIANU and Nikolay A. TSELISCHEV
Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russia
Groundwater resources at all times have provided and continue to provide a significant impact on the economic, social, and often political activities of any state, especially if the reserves of this strategic resource are limited. Coordinated groundwater resources management is one of the main conditions for the sustainable development of countries’ transboundary basins, affecting all aspects of human activity, including water supply, agriculture, industry, hydropower, water transport, environment, and the very quality of human life. Modern international trends in the field of transboundary groundwater resources management is undergoing significant changes. This article dwells upon the features of groundwater as a mineral, the structure of state groundwater management in the Russian Federation, the regulation of transboundary groundwater use, and protection at the international and domestic levels are analyzed. The system of management of the transboundary aquifers of Kazakhstan and Belarus is considered in more detail. The unitization approach used for coordinated development of oil and gas fields can, to some extent, serve as a model for managing common groundwater aquifers located on the border of neighboring states. Dogmatic and comparative legal methods consisting of analyzing the applicable legal regulations on the use and protection of groundwater were used. Several recommendations for improving the system of state sustainable management of groundwater resources at the global level are proposed
Е.И. ГОЛОВИНА, С.Н. ПАСТЕРНАК, П.П. ЦЫГЛЯНУ, Н.А. ЦЕЛИЩЕВ
Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия
Ресурсы подземных вод во все времена оказывали и продолжают оказывать существенное влияние на экономическую, социальную, а зачастую и политическую деятельность любого государства, особенно если запасы этого стратегического ресурса ограничены. Скоординированное управление ресурсами подземных вод является одним из основных условий устойчивого развития трансграничных бассейнов стран, затрагивая все аспекты жизнедеятельности человека, включая водоснабжение, сельское хозяйство, промышленность, гидроэнергетику, водный транспорт, экологию и само качество жизни людей. Современные международные тенденции в области управления ресурсами трансграничных подземных вод претерпевают значительные изменения. В данной статье рассматриваются особенности подземных вод как полезного ископаемого, анализируется структура государственного управления подземными водами в Российской Федерации, регулирование трансграничного использования подземных вод, охрана на международном и внутригосударственном уровнях. Более подробно рассматривается система управления трансграничными водоносными горизонтами Казахстана и Беларуси. Подход к унитизации, используемый для скоординированной разработки нефтегазовых месторождений, в определенной степени может служить моделью для управления общими подземными водоносными горизонтами, расположенными на границе соседних государств. Использовались догматический и сравнительно-правовой методы, заключающиеся в анализе действующих правовых норм по использованию и охране подземных вод. Предложен ряд рекомендаций по совершенствованию системы государственного устойчивого управления ресурсами подземных вод на глобальном уровне.
Pavel P. TSIGLIANU1, Natalia V. ROMASHEVA1 and Artem NENKO2
1 Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russia
2 Gazpromneft-Technological Partnerships LLC, Saint Petersburg, Russia
More than half of the global demand for energy resources is covered today by oil and natural gas, and according to various forecasts, it is expected to grow 1.5–2 times greater over the next 30–50 years. This creates serious prospects for the development of the national oil and gas sectors of various countries, including Russia. Modern industry challenges create significant restrictions for the development of Russian oil and gas resources, and considering their predominant technological nature, the key solution is the increase in internal technological potential, in particular through the implementation of engineering projects aimed at creating the necessary technological solutions. This article presents an approach to the development of a conceptual management framework that will allow for the effective implementation of oil and gas engineering projects. The methodology of the research includes desk studies, systematization, the expert method (including interviews and questionnaires), grouping, generalization, and algorithm design techniques. The results of the study showed that effective implementation of engineering projects should be based on a systematic management approach, one of which is the TRA process. This article analyzes the TRA methods, on the basis of which key project readiness indicators are identified. Based on a literature review and the expert method, the relevant readiness indicators necessary for the assessment of oil and gas engineering projects are substantiated. Given these indicators, the authors proposed a framework for a comprehensive readiness assessment of oil and gas engineering projects and developed an algorithm for management decision-making on project implementation.
П.П. ЦЫГЛЯНУ1 , Н.В. РОМАШЕВА1, А. НЕНЬКО2
1 Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия
2 ООО «Газпромнефть-Технологические партнерства», Санкт-Петербург, Россия
Более половины мирового спроса на энергоресурсы сегодня покрывается за счет нефти и природного газа, и, по различным прогнозам, в ближайшие 30-50 лет он увеличится в 1,5-2 раза. Это создает серьезные перспективы для развития национальных нефтегазовых секторов различных стран, в том числе и России. Современные отраслевые проблемы создают существенные ограничения для освоения российских нефтегазовых ресурсов, и, учитывая их преимущественно технологический характер, ключевым решением является наращивание внутреннего технологического потенциала, в частности за счет реализации инжиниринговых проектов, направленных на создание необходимых технологических решений. В данной статье представлен подход к разработке концептуальной основы управления, позволяющей эффективно реализовывать нефтегазовые инжиниринговые проекты. Методология исследования включает кабинетные исследования, систематизацию, экспертный метод (включая интервью и анкетирование), методы группировки, обобщения и конструирования алгоритмов. Результаты исследования показали, что эффективная реализация инжиниринговых проектов должна основываться на системном подходе к управлению, одним из которых является процесс ОТГ. В данной статье анализируются методы ОТГ, на основе которых определяются ключевые показатели готовности проекта. На основе обзора литературы и экспертного метода обоснованы соответствующие показатели готовности, необходимые для оценки нефтегазовых инжиниринговых проектов. С учетом этих показателей предложена структура комплексной оценки готовности нефтегазовых инжиниринговых проектов и разработан алгоритм принятия управленческих решений по реализации проектов.
Ekaterina I. GOLOVINA and Olga SHCHELKONOGOVA
Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russia
Groundwater belongs to the category of strategic minerals, along with hydrocarbon resources, so the supply of drinking water will become one of the urgent problems of modern society. The management of groundwater resources and their protection is a very complicated task, especially in border areas where neighboring states jointly exploit aquifers. The problem of transboundary water resources management, in particular groundwater, has been considered at the international level for more than 30 years. However, despite the adoption of a number of conventions, agreements and programs, both at the global and in the format of interstate relations, an understanding for the approach of a universal solution to the transboundary water issue has not yet been formed. An attempt to study the possibilities of applying the principles of unitization on the example of transboundary oil and gas fields in comparison with groundwater cross-border deposits is made in the paper for the first time. As a successful example, the unitization agreement between Norway and the UK for the development of the Frigg field was chosen. It is established that unitization agreements concluded by states in the joint development of transboundary mineral deposits, actively used in regulating the activities of transboundary oil and gas fields, can be used as one of the possible models of international agreements on the extraction of groundwater in transboundary territories.
Е.И. ГОЛОВИНА, О.С. ЩЕЛКОНОГОВА
Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия
Подземные воды относятся к категории стратегических полезных ископаемых, наряду с углеводородными ресурсами, поэтому обеспечение питьевой водой станет одной из актуальных проблем современного общества. Управление ресурсами подземных вод и их охрана – очень сложная задача, особенно в приграничных районах, где соседние государства совместно эксплуатируют водоносные горизонты. Проблема управления трансграничными водными ресурсами, в частности подземными водами, рассматривается на международном уровне уже более 30 лет. Однако, несмотря на принятие ряда конвенций, соглашений и программ, как на глобальном уровне, так и в формате межгосударственных отношений, понимание подхода к универсальному решению проблемы трансграничных вод до сих пор не сформировано. В статье впервые предпринята попытка исследовать возможности применения принципов юнитизации на примере трансграничных нефтегазовых месторождений в сравнении с трансграничными месторождениями подземных вод. В качестве успешного примера выбрано юнитизационное соглашение между Норвегией и Великобританией при разработке месторождения Фригг. Установлено, что юнитизационные соглашения, заключаемые государствами при совместной разработке трансграничных месторождений полезных ископаемых, активно применяемые в регулировании деятельности трансграничных нефтегазовых месторождений, могут быть использованы в качестве одной из возможных моделей международных соглашений по добыче подземных вод на трансграничных территориях.
I.I. BELOGLAZOV, P.A. PETROV, V.Yu. BAZHIN
Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia
According to the top-priority trends and challenges in the mineral sector, and as per the mining science strategy, it is highly critical to arrange enhanced control, prediction and safety of production objects and their functioning for the preservation of automation sustainability. Improved control of databases, regulatory bonds, management, logistics and principles of sustainable development in mining makes it possible to reduce technological deviations and accidents at large mining and processing plants. Most procedural violations and accidents in surface and underground mines occur because of the unskilled actions of process flow operators. Damage in this case can be considerable, especially as compared with the expenses connected with qualitative training and persistent development of personnel engaged with supervisory control and data acquisition for the efficient operation of SCADA-systems within the automation framework of mining and processing plants. Definition of digital systems and their interrelation with multilevel automated control can be incorrect. The review of new principles can awaken interest in the conceptual assessment of digitalization processes using such notions as: numerical models, simulator, and artificial intelligence. Often applied formulations and principles of a digital model are substituted without justification of functional connections. On the other hand, a digital system today can be assumed as robotic lines and other numerical models and smart technologies, for instance, machining stations with numerical program control. It is necessary to define the practical significance of conceptual modifications and digital transformation regarding objects of the mineral sector, using Big Data; to understand how a digital twin can influence a changeable process situation; to provide prompt prediction; to eliminate an accident; and to preserve the physical balance in the whole production system. Such intelligent and flexible productions particularly need computerbased simulators and digital twins based on technologies of Industry 4.0–extended and virtual reality on the basis of digital twins. Digital twins allow maximal simulation of real-life activity of process flow operators. The skills acquired by personnel after such simulation training enable operators to master the optimized procedure for functioning in emergency situations in mineral mining and processing. This paper exemplifies the remote training and control of process flows, which is of concern in the current international situation.
И.И. БЕЛОГЛАЗОВ, П.А. ПЕТРОВ, В.Ю. БАЖИН
Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия
В соответствии с приоритетными тенденциями и вызовами в минерально-сырьевом секторе и стратегией горной науки для сохранения устойчивости автоматизации крайне важно организовать усиленный контроль, прогнозирование и обеспечение безопасности производственных объектов и их функционирования. Совершенствование контроля баз данных, нормативных связей, управления, логистики и принципов устойчивого развития в горном деле позволяет снизить технологические отклонения и аварийность на крупных горно-обогатительных комбинатах. Большинство технологических нарушений и аварий на открытых и подземных рудниках происходит из-за неквалифицированных действий операторов технологических процессов. Ущерб в этом случае может быть значительным, особенно по сравнению с затратами, связанными с качественным обучением и постоянным развитием персонала, занятого диспетчерским управлением и сбором данных для эффективной работы SCADA-систем в рамках автоматизации горно-обогатительных комбинатов. Определение цифровых систем и их взаимосвязи с многоуровневым автоматизированным управлением может быть некорректным. Обзор новых принципов может пробудить интерес к концептуализации процессов цифровизации с использованием таких понятий, как: численные модели, симулятор, искусственный интеллект. Часто применяемые формулировки и принципы цифровой модели подменяются без обоснования функциональных связей. С другой стороны, под цифровой системой сегодня можно понимать роботизированные линии и другие числовые модели и интеллектуальные технологии, например, обрабатывающие станции с числовым программным управлением. Необходимо определить практическую значимость концептуализации и цифровой трансформации объектов минерально-сырьевого сектора с использованием Big Data, понять, как цифровой двойник может повлиять на изменчивую технологическую ситуацию, обеспечить оперативное прогнозирование, устранить аварию, сохранить физический баланс во всей производственной системе. Для таких интеллектуальных и гибких производств особенно необходимы компьютерные симуляторы и цифровые двойники, основанные на технологиях Индустрии 4.0-расширенной и виртуальной реальности на базе цифровых двойников. Цифровые двойники позволяют максимально имитировать реальную деятельность операторов технологических процессов. Навыки, полученные персоналом после такого симуляционного обучения, позволяют операторам освоить оптимизированный порядок действий в аварийных ситуациях при добыче и переработке полезных ископаемых. В данной работе приводится пример дистанционного обучения и управления технологическими потоками, что актуально в современной международной ситуации.
