Инновации

21 февраля 2019

Материал опубликован в № 1–2 корпоративного журнала «Газпром», беседу вел Денис Кириллов

На вопросы журнала отвечает член Правления, начальник Департамента ПАО «Газпром» Олег Аксютин

Олег Евгеньевич, расскажите об истории инновационного развития Группы «Газпром».

Термин «инновация» в российской практике появился сравнительно недавно. Под инновацией принято понимать введенный в употребление новый или значительно улучшенный продукт (товар, услугу) или процесс, метод продаж или организационный метод в деловой практике, организации рабочих мест или во внешних связях.

Если смотреть через призму этого определения, то инновации являются неотъемлемой частью деятельности «Газпрома» с момента его основания. Постоянные изменения во внешнем и внутреннем окружении порождают вызовы, которые требуют от нас ответных действий: решения возникающих научно-технических вопросов, корректировки форм взаимоотношений с контрагентами, изменения существующих организационных процессов и так далее.

Система управления

К системе управления инновационной деятельностью компании относятся процессы долгосрочного и среднесрочного планирования, процессы развития производственной деятельности, управления инвестиционной деятельностью, взаимодействия с поставщиками и производителями, управления научно-исследовательскими, опытно-конструкторскими и технологическими работами, в рамках которых ежегодно формируется Программа НИОКР.

Первым программным документом долгосрочного планирования и управления инновационной деятельностью компании стала Программа инновационного развития до 2020 года, утвержденная решением Совета директоров «Газпрома» в июне 2011 года.

Программа охватывает газовый, нефтяной и электроэнергетический бизнесы. Содержит комплекс взаимоувязанных мероприятий, направленных на разработку и внедрение новых технологий, инновационных продуктов и услуг, соответствующих и превосходящих мировой уровень, а также на создание благоприятных условий для развития инновационной деятельности как в Группе «Газпром», так и в смежных областях промышленного производства России.

Согласно требованиям федеральных органов исполнительной власти, Правительственной комиссии по высоким технологиям и инновациям, а также Совета при Президенте Российской Федерации по модернизации экономики и инновационному развитию России на постоянной основе осуществляется мониторинг и актуализация Программы инновационного развития. Так, в настоящее время в «Газпроме» действует редакция Программы, утвержденная решением Совета директоров в апреле 2018 года.

Каковы основные положения инновационной стратегии Группы «Газпром»?

Инновационная стратегия сопряжена с Долгосрочной программой развития Группы «Газпром». Напомню, что стратегической целью является сохранение позиций «Газпрома» как лидера среди глобальных энергетических корпораций посредством диверсификации рынков сбыта, обеспечения надежности поставок, роста эффективности деятельности, использования научно-технического потенциала.

Разведка

Как именно реализуется инновационная политика в каждом сегменте деятельности?

Начнем с газового бизнеса. По этому направлению в 2016–2018 годах было получено 75 результатов НИОКР. Инновации в геологоразведке связаны с реализацией проектов освоения Чаяндинского НГКМ и Ковыктинского ГКМ, месторождений полуострова Ямал и проекта «Сахалин-2», нефтегазовых ресурсов Приямальского шельфа Карского моря. А также с продолжением комплексной работы по созданию метода электромагнитного зондирования газовых и нефтяных залежей сверхкороткими импульсами большой мощности для исследования анизотропного околоскважинного пространства. С разработкой комплекса технических требований к программному обеспечению для решения задач поиска, разведки и разработки месторождений, проводимых в рамках цифровизации основных технологических процессов ПАО «Газпром». Так, благодаря технологии комплексной интерпретации данных геофизических исследований скважин в сложнопостроенных коллекторах различных нефтегазоносных комплексов на территории Ямала установлены требования к обработке геолого-геофизической информации для неоком-аптского продуктивного комплекса, обеспечивающие оценку фильтрационно-емкостных свойств данных коллекторов современными методами.

Применение разработанных литолого-петрофизических моделей залежей основных перспективных структур Русановского, Ленинградского и Крузенштернского ГКМ повысит достоверность оценки и обоснования освоения нефтегазовых ресурсов Приямальского шельфа Карского моря.

Газодобыча

Начиная с 2016 года в рамках этого направления было получено более 160 результатов НИОКР. Инновационная деятельность в области разработки газовых месторождений направлена как на повышение эффективности использования действующих залежей, так и на освоение углеводородных ресурсов в новых регионах газодобычи, в том числе на континентальном шельфе Российской Федерации.

В частности, технологии эксплуатации обводняющихся газовых и газоконденсатных скважин с использованием твердых и жидких поверхностно-активных веществ и концентрических лифтовых колонн будут использоваться для освоения месторождений Надым-Пур-Тазовского региона, находящихся на завершающей стадии разработки. Создание отечественных технологических жидкостей для гидроразрыва пласта на газоконденсатных и нефтяных скважинах Уренгойского НГКМ позволяет более эффективно интенсифицировать добычу углеводородов методом ГРП.

Разработанная технология мембранного выделения гелия из природного газа будет использована при разработке ресурсов Чаяндинского НГКМ для получения гелиевого концентрата и обеспечения его долгосрочного хранения в продуктивном пласте

Разработанная технология мембранного выделения гелия из природного газа будет использована при разработке ресурсов Чаяндинского НГКМ для получения гелиевого концентрата и обеспечения его долгосрочного хранения в продуктивном пласте. В 2017 году ПАО «Газпром» уже приступило к реализации проекта по строительству установки мембранного выделения гелиевого концентрата, проектная мощность которой по переработке газа составит 32 млрд куб. м в год.

Ведутся работы по повышению эксплуатационной надежности объектов подводных добычных комплексов и стационарных платформ за счет снижения возможных неблагоприятных последствий, вызванных сейсмическими воздействиями на акватории Южно-Киринского месторождения и на месторождениях с аналогичным обустройством.

Транспортировка и хранение газа

Вместе с тем в целях обеспечения высоких показателей надежности и бесперебойности газоснабжения «Газпром» постоянно совершенствует технологии и оборудование по транспортировке и хранению газа, которые применяются при реализации новых газотранспортных проектов и поддержания надежной, бесперебойной и эффективной работы Единой системы газоснабжения России.

Продолжается отработка технологий, материалов и новых технических решений при строительстве и эксплуатации системы магистральных газопроводов Бованенково–Ухта — уникального производственного объекта, эксплуатируемого в исключительно сложных природно-климатических и грунтово-геологических условиях в режиме ограниченной сезонной доступности.

При строительстве магистрального газопровода «Сила Сибири» используются самые современные наукоемкие технологии и оборудование, а именно специально разработанные в рамках Программы НИОКР ПАО «Газпром» отечественные быстродействующие высоконадежные осевые антипомпажные и регулирующие клапаны, не уступающие импортным аналогам. Автоматизированный мобильный комплекс для радиоскопического контроля сварных соединений с разрешением по первому классу на трубы диаметром 1020?1420 мм. Цифровые радиорелейные станции для эксплуатации в суровых климатических условиях. Интеллектуальная система мониторинга катодной защиты газопровода, позволяющая оптимально управлять защитным потенциалом, а также снизить потребление электроэнергии.

Технологии капитального ремонта двигателей газоперекачивающих агрегатов (ГПА) с продлением назначенного ресурса позволят сократить капитальные вложения на замену ГПА. Использование высокопроизводительных мобильных компрессорных установок модульного типа с газотурбинным приводом производительностью 60 тыс. куб. м в час позволит предотвратить стравливание в атмосферу газа при проведении ремонтных работ на магистральных газопроводах.

Технология селективной эксплуатации объекта хранения путем разделения потоков газа в скважине ПХГ значительно повышает эффективность использования подземных хранилищ

Технология селективной эксплуатации объекта хранения путем разделения потоков газа в скважине ПХГ значительно повышает эффективность использования подземных хранилищ.

В качестве альтернативы существующим способам поставок газа в виде сжиженного или компримированного природного газа разработан способ его транспортировки и хранения (аккумулирования) в адсорбированном состоянии. Указанный способ реализуется на основе углеродных сорбционно-активных нанопористых материалов (сорбентов метана). С точки зрения производственной безопасности и энергетической эффективности такой способ транспортировки и хранения природного газа обладает рядом преимуществ: позволяет хранить и транспортировать больший объем природного газа при меньшем давлении, а также обеспечивает высокую пожаро- и взрывобезопасность, так как газ находится в пористой системе в связанном состоянии.

Одной из основных задач по развитию данного направления является проведение исследований других перспективных материалов — например, различных модифицированных маталлорганических каркасных структур, супрамолекулярных структур на основе углеродных нанотрубок, графенового материала, торфа и других для определения наиболее эффективных с экономической и технологической точек зрения адсорбентов метана.

По направлению исследований в области транспортировки и хранения газа за три года (2016–2018) было получено порядка 200 результатов НИОКР.

Переработка

В переработке углеводородов в настоящее время завершен комплекс лабораторных исследований и пилотных испытаний технологии гидроконверсии тяжелых нефтяных остатков с использованием наноразмерных катализаторов.

Для повышения эффективности транспорта газового конденсата разработан и внедрен ингибитор парафинообразования. Создан комплекс технико-технологических решений по увеличению приема ачимовского конденсата на Уренгойский ЗПКТ. В рамках реализации этого направления за три года получено 23 результата НИОКР.

Нефтяной бизнес

Приоритетом инновационного развития нефтяного бизнеса Группы «Газпром» является разработка технологий, обеспечивающих достижение стратегических целей по рентабельному увеличению добычи и повышению технологичности нефтепереработки.

Одним из ключевых направлений инновационного развития, нацеленных на рентабельное увеличение добычи, является повышение эффективности бурения — технологий горизонтального бурения (увеличение длины горизонтального участка скважины и количества стадий ГРП), а также технологий, предполагающих увеличение количества стволов в многозабойных скважинах.

Перспективный инструмент повышения эффективности бурения — интеллектуальные помощники, основанные на технологиях машинного обучения. Они позволяют вырабатывать рекомендации на основе анализа больших объемов ретроспективных данных. По этому направлению уже запущены проекты совместно с отечественными и зарубежными исполнителями — в частности, договор с компанией IBM предусматривает разработку инструментов для определения литологии на забое скважины в процессе бурения.

Успешная реализация проекта по созданию технологий разработки баженовской свиты позволит освоить новые запасы, создать до 10 тыс. рабочих мест в машиностроении и до 6 тыс. — в сегменте нефтесервисных услуг

В 2017 году реализуемый Группой «Газпром» проект по созданию технологий разработки баженовской свиты получил статус национального, что подтверждает его значимость для государства и нефтегазовой отрасли. Успешная реализация проекта по созданию технологий разработки баженовской свиты позволит освоить новые запасы, создать до 10 тыс. рабочих мест в машиностроении и до 6 тыс. — в сегменте нефтесервисных услуг, обеспечить импортозамещение технологий и оборудования, а также возобновить активную работу в традиционных регионах добычи. Использовать созданные технологические решения и полученные компетенции для разработки других трудноизвлекаемых запасов на территории России.

В сфере повышения технологичности нефтепереработки ведутся работы по созданию катализаторного производства в Омске, где планируется выпуск катализаторов каталитического крекинга, гидроочистки и гидрокрекинга.

Какие еще результаты получены в рамках инновационных разработок нефтяного бизнеса?

На Арчинском месторождении впервые применена технология бурения на депрессии. Разработанная технология позволяет в условиях трещиноватых карбонатных коллекторов вскрывать в пласте большое количество природных трещин и повышать производительность скважин. Дебит новой скважины составил 160 т нефти в сутки, что более чем вдвое превосходит средние показатели аналогичных скважин и полностью окупает затраты на привлечение сложного высокотехнологичного сервиса. По результатам испытаний на Арчинском месторождении технология будет тиражироваться на другие месторождения с трещиноватыми карбонатными коллекторами.

На Новопортовском месторождении впервые применен 20-стадийный ГРП по бесшаровой технологии. Стартовый суточный дебит скважины составил 188 т нефти. Этот метод будет задействован при освоении залежей углеводородов полуострова Ямал.

На том же месторождении впервые в России завершено строительство скважины с четырьмя горизонтальными обсаженными стволами. При ее создании было использовано оборудование российского производства, доработанное с учетом геологических условий месторождения. Многозабойные горизонтальные скважины позволяют увеличить зону дренирования и получить рост добычи без бурения дополнительных вертикальных скважин.

Управление интеллектуальной собственностью

Подавляющая часть результатов, о которых я сказал выше, запатентована на имя компаний Группы «Газпром» или находится в процессе получения патента.

«Газпром» проводит активную политику в области патентования за рубежом результатов инновационных проектов. В рамках данной работы начиная с 2015 года было получено 23 зарубежных патента. Это патенты таких стран — технологических лидеров, как Япония, КНР, Германия, Нидерланды, Франция, Великобритания.

Какие вложения планируются в реализацию Программы инноваций «Газпрома» до 2025 года?

Объем финансирования стадии НИОКР инновационных проектов запланирован на уровне 0,1–0,2% от выручки, а суммарный объем затрат в абсолютном выражении превысит 80 млрд рублей. Инвестиционная стадия реализации инновационных проектов осуществляется в рамках утверждаемой «Газпромом» на трехлетний период инвестиционной программы.

Накопленный в предыдущие годы научно-технический потенциал позволит в период до 2025 года обеспечить объем капитальных вложений на реализацию инвестиционных проектов с инновационными технологиями в газовом бизнесе в сумме свыше 2,8 трлн рублей. Помимо этого, прогнозируемый объем финансирования реализации проектов ПАО «Газпром» по созданию опытно-экспериментальных комплексов и установок за тот же период составит порядка 3,8 млрд рублей.

В то же время затраты на реализацию технологической стратегии, развитие объектов инновационной инфраструктуры, создание «цифрового» НПЗ и осуществление программ энергоэффективности в нефтяном бизнесе составят около 42 млрд рублей. Объем капитальных вложений на реализацию проектов с инновационными технологиями в электроэнергетическом бизнесе прогнозируется в размере порядка 180 млрд рублей.

Водород

Какие вы могли бы выделить перспективные направления инновационного развития Группы «Газпром»?

Таких направлений достаточно много. К ним, в частности, относится освоение и внедрение водородных технологий. В настоящее время водородная тематика становится всё более популярной. Водород и энергоресурсы на его основе обладают большим потенциалом, выступая в качестве инструмента для перехода, как сейчас принято говорить, к низкоэмиссионной экономике. Для «Газпрома» производство и применение метано-водородных смесей и водорода является перспективным направлением диверсификации и повышения эффективности использования природного газа.

Предпосылки для развития данного направления появились несколько лет назад, когда в стране началась масштабная работа по формированию новых требований к экологическим показателям оборудования и внедрению принципов наилучших доступных технологий. «Газпром» принял стратегически правильное решение, инициировав работы по повышению экологических характеристик газоперекачивающих агрегатов. Были проанализированы и апробированы различные технологические решения. Мы ставили задачу по снижению выбросов и повышению КПД газотурбинных установок.

Кроме того, вступление в силу Парижского соглашения по климату и необходимость повышения конкурентоспособности «Газпрома» на мировых рынках определили водородную тематику как одну из ключевых.

В настоящее время реализуются два инновационных проекта по получению метано-водородного топлива в качестве топливного газа газоперекачивающих агрегатов на основе адиабатической конверсии метана — в Самаре и Уфе

В настоящее время реализуются два инновационных проекта по получению метано-водородного топлива в качестве топливного газа газоперекачивающих агрегатов на основе адиабатической конверсии метана — в Самаре и Уфе. Эффект от внедрения выражается в экономии топливного газа — до 5%, снижении выбросов парникового газа СО2 — на 30% и загрязняющих веществ: NOx — в 4,5 раза, СO — в 5 раз. Технология запатентована в России, Японии, Южной Корее, Китае, США. Следующий шаг — организация блочно-комплектного исполнения оборудования по производству метано-водородного топлива (его унификация) для серийного производства, а также тиражирование технологии на объектах «Газпрома».

«Газпром» работает также над созданием полностью безуглеродных технологий производства водорода из природного газа. Перспективной, с нашей точки зрения, является инновационная технология разложения природного газа в неравновесной низкотемпературной плазме на водород и углерод. Это технология — без выбросов диоксида углерода. В ней мы видим особый потенциал. С одной стороны, возможность получения низкоуглеродного водорода для энергетики, с другой — ценный углеродный материал для нужд химической промышленности.

Аналогичные разработки (на основе крекинга метана) ведут и наши европейские коллеги из Технологического института Карлсруэ и Потсдамского института перспективных исследований. Причем подобные технологии представляются экономически более привлекательными в сравнении с электролизом воды.

Хочу отметить, что данные положения в развернутом виде легли в основу официальной позиции ПАО «Газпром» относительно Стратегии по долгосрочному снижению выбросов парниковых газов в ЕС до 2050 года и размещены на сайте Европейской комиссии.

Гелий

Гелиевые технологии также относятся к перспективным?

Если говорить об их широком применении в России, то безусловно. По итогам 2017 года мировое производство гелия не изменилось по отношению к предыдущему году и составило 160 млн куб. м. Основным потребителем гелия остаются страны АТР (в 2017-м — 44% от мирового объема). Крупнейшим импортером является Китай, который активно закупает газ в Катаре и США.

Перспективы России в гелиевой отрасли значительны, поскольку в нашей стране сосредоточено 29% мировых запасов гелия. На втором месте — Катар, далее идут США и Алжир. В ближайшие годы планируется создать российское производство товарного гелия на базе Амурского ГПЗ. Оно начнется в 2021-м и достигнет ежегодного уровня в 60 млн куб. м к 2026–2027 годам.

В базовых технологиях получения жидкого гелия осуществляется низкотемпературная конденсация при высоком давлении с последующей сепарацией выпавшей жидкости и дальнейшей адсорбционной очисткой газа от микропримесей при температуре не выше минус 1940С. Этот энергоемкий процесс требует значительных затрат жидкого азота. Кроме того, остаточное содержание азота в гелии после конденсаторов составляет около 1%, что делает необходимой последующую ступень низкотемпературной адсорбционной очистки.

Между тем головным научным институтом ПАО «Газпром» — ООО «Газпром ВНИИГАЗ» разработан ряд технических решений для оптимизации процесса очистки и получения газообразного гелия. Во-первых, вместо низкотемпературной конденсации азота предполагается использование короткоцикловой безнагревной адсорбции. В результате достигается экономия жидкого азота, снижаются эксплуатационные затраты и, следовательно, себестоимость продукции. Во-вторых, после короткоцикловой безнагревной адсорбции в блоке очистки гелиевого концентрата от азота предлагается использование мембраны. Это позволит повысить производительность и степень извлечения целевых компонентов из газовой смеси.

Перспективным направлением оптимизации процесса очистки гелиевого концентрата (стадии каталитического окисления) является разработка новых катализаторов окисления водорода и метана, позволяющая значительно снизить потери гелия. В этом направлении работают ведущие научные институты России и уже есть первые решения.

Развитие и внедрение новых отечественных технологий получения гелия позволят «Газпрому» повысить экономическую эффективность гелиевых производств.

Газогидраты

Насколько перспективным на сегодняшний день считается вовлечение в разработку газовых гидратов?

Перспективы восполнения мировых ресурсов газа в значительной степени связаны с освоением нетрадиционных источников газа. Пока производители голубого топлива в России располагают существенными запасами традиционных газовых ресурсов.

Технологии поиска, разведки и добычи, используемые при разработке традиционных углеводородов, в большинстве случаев либо неприменимы, либо нерентабельны для добычи гидратного газа. Развитие этого сектора газовой отрасли в России требует создания научно-технических и технологических основ разработки газогидратных залежей и должно опираться на существующий мировой опыт. Основными проблемами, определяющими возможность разработки газогидратных залежей, являются геолого-петрографические и ресурсные характеристики залежей, а также их удаленность от потенциального потребителя и конкурентоспособность гидратного газа в том или ином районе с традиционными источниками углеводородов.

Если говорить о Группе «Газпром», отмечу, что ООО «Газпром ВНИИГАЗ» специализируется на газогидратной проблематике более 50 лет. Начиная с 1966 года ученые института проводили исследования в этой области и доказали возможность формирования газогидратных залежей в природных условиях. В 1972 году сотрудниками института были подняты и исследованы керны гидратонасыщенных пород при донном пробоотборе в глубоководной части Черного моря. В кавернах извлеченного со дна грунта визуально наблюдались вкрапления гидратов. Фактически это первое официально признанное в мире наблюдение природных газовых гидратов в породах.

В настоящее время работа активно продолжается. В результате оценены мировые и российские ресурсы гидратного газа, проведено картирование областей распространения гидратонасыщенных пород и выделены первоочередные объекты по их опытно-промышленному освоению. Организованы комплексные научно-исследовательские экспедиции по изучению природных газогидратов — на озеро Байкал и север Западной Сибири. Сотрудники «Газпрома» являются авторами ряда отраслевых программных документов по вовлечению в разработку природных газогидратных залежей. Впрочем, пока всё это касается достаточно отдаленных перспектив, когда освоение ресурсов газогидратов станет экономически целесообразным.

На повестке дня

Сегодня для нас актуально развитие целого ряда перспективных направлений. Среди них — разведка и добыча углеводородов на шельфе, методы повышения нефте- и газоотдачи, доразработка месторождений сеноманского низконапорного газа, освоение глубокозалегающих залежей углеводородов, создание цифровых моделей месторождений, подземных хранилищ газа и систем подводной добычи углеводородов, переработка сырья сложного состава, увеличение глубины переработки углеводородов, развитие газомоторных технологий, развитие СПГ-направления и, конечно же, совершенствование технологий транспортировки газа.

Особое внимание я хотел бы обратить на вопросы цифровизации производственных процессов. Цифровые технологии уже являются неотъемлемой частью нашего мира, и лидерство компании невозможно без внедрения интеллектуальных систем контроля и управления. Актуальными направлениями в данной сфере являются создание моделей и выполнение экспериментальных исследований процессов, протекающих в природной среде, разработка программного обеспечения для обработки и интерпретации геолого-геофизических данных и так далее. Эти разработки будут содействовать получению виртуальных обликов производственных объектов, которые ускорят процессы создания новых образцов техники, проектирования и строительства. Также искусственный интеллект может помочь совершить рывок в моделировании развития рынков газа.

Учитывая огромные расстояния от наших новых центров добычи до ключевых рынков сбыта, для нас крайне важно внедрение инноваций, прежде всего для повышения эффективности доставки сырья потребителям. Например, мы уделяем огромное внимание совершенствованию внутреннего покрытия труб и повышению давления в них, что способствует увеличению товарной производительности магистральных газопроводов и росту уровня энергосбережения.

Энергоэффективность и экологичность газопроводов на 70% обеспечивается за счет повышения экономичности газотурбинных установок и центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов. «Газпромом» освоен новый класс уникальных компрессорных станций — «береговых КС», сооружаемых перед морскими газопроводами. Эти станции отличаются повышенным рабочим давлением до 28 МПа, наличием установки осушки газа, системами безопасности КС, защитой по давлению и температуре газа на выходе. Все эти инновации мы успешно осваиваем и внедряем совместно с отечественными трубными и машиностроительными предприятиями.