Science & technology issues associated with natural gas production transmission and processing

Full Text

ПАО "Газпром" – один из крупнейших в мире поставщиков энергоресурсов. Такого положения дел компания добилась благодаря использованию в своей деятельности достижений науки и техники, проведению научно-исследовательских, прикладных и опытно-конструкторских работ, ставших базой для создания принципиально новых технологий, повышающих эффективность производства в газовой отрасли.

ПАО "Газпром" занимает первое место по запасам и объёмам добычи природного газа. Действующий фонд его скважин составляет более 7 тыс. единиц. Компания эксплуатирует уникальную по размерам и качественным параметрам газотранспортную систему протяжённостью более 172 тыс. км, способную 4 раза опоясать Землю по экватору, и активно строит морские газопроводы. В транспортировке газа задействовано более 250 компрессорных станций, мощность которых сопоставима с суммарной мощностью восьми крупнейших в мире АЭС. С учётом ярко выраженной сезонной неравномерности спроса на голубое топливо ПАО "Газпром" развивает систему подземных хранилищ газа. Благодаря централизованному управлению, большой разветвлённости Единая система газоснабжения России обладает существенным запасом прочности и эффективно обеспечивает бесперебойную поставку газа даже при пиковых сезонных нагрузках.

Я курирую в компании инновационную программу, перспективное развитие, природоохранную и научно-исследовательскую деятельность. Реализация этих направлений немыслима без использования уникального потенциала отечественной фундаментальной науки.

Научно-техническое сотрудничество ПАО "Газпром" с Российской академией наук началось в апреле 2002 г., когда на совместном заседании правление компании и президиум академии приняли Программу фундаментальных и прикладных исследований институтов РАН по приоритетным проблемам развития добычи газа в стране, к выполнению которой были привлечены несколько десятков научных коллективов. В 2005 г. партнёрские отношения между ПАО "Газпром" и РАН укрепились благодаря подписанному соглашению о научно-техническом сотрудничестве. Для взаимодействия сторон в рамках соглашения был создан Координационный совет по научным исследованиям РАН для ПАО "Газпром", в который на паритетной основе вошли специалисты энергетической компании и Академии наук. К слову, представители академического сообщества (13 академиков, 5 членов-корреспондентов РАН) входят и в состав Научно-­технического совета ПАО "Газпром".

Для поддержания позиций глобальной энергетической компании и надёжного поставщика энергоресурсов в июне 2016 г. была утверждена Программа инновационного развития ПАО "Газпром" до 2025 г., где определены научно-технические приоритеты, охватывающие всю производственную цепочку – от поиска и разведки до добычи, транспортировки, хранения, переработки и использования газа. В рамках этой программы необходимо выделить текущие задачи, требующие научно-технических решений с целью:

• обеспечения максимального извлечения газа на месторождениях с падающей добычей;
• освоения месторождений с трудноизвлекаемым газом (метана из угольных пластов, ксенона и др.) при помощи экономически эффективных технологий;
• выявления закономерностей распространения пород-коллекторов газа в древних отложениях и создания новых технологий разработки многопластовых газовых месторождений.

Кооперация с наукой в этих вопросах может дать хороший результат, значительно усовершенствовав добычу газа, повысив её эффективность, вовлекая при этом в экономику ресурсы, которые остаются сейчас в недрах.

Как приоритетную задачу следует рассматривать изучение металлургических аспектов надёжности самой протяжённой в мире газотранспортной сис­темы. Мы занимаемся этим многие десятилетия, но нужны инновационные подходы.

Своё присутствие на мировом газовом рынке ПАО "Газпром" планирует наращивать за счёт оптимального сочетания поставок трубопроводного и сжиженного природного газа, поэтому как никогда актуальна проблема создания новых материа­лов и оборудования для производства СПГ. Пока наше отечественное производство отстаёт, но наука может дать импульс развитию данной отрасли.

В России разрабатываются крупные месторождения сероводородсодержащего газа. Следовательно, нужны энергоэффективные технологии очистки природного газа и продуктов его переработки от сераорганических соединений и кислых компонентов. Именно вопросы извлечения и использования серы являются лимитирующими для развития Астраханского и Оренбургского газоконденсатных месторождений. Кроме того, широкомасштабное внедрение таких технологий способно существенно повысить экологическую безопасность разработки подобных месторождений.

Для ПАО "Газпром" как энергетической компании важна деятельность в области энергосбережения. Наибольший энергосберегающий эффект достигается за счёт внедрения инновационных технологий, использующих вторичные энергетические ресурсы, а именно тепло отходящих газов компрессорных станций и перепад давления в трубопроводах. С учётом количества газотурбинных агрегатов, применяемых в транспортировке газа, и газораспределительных станций масштаб тиражирования подобных технологий огромен.

 

 

Особое внимание хочу обратить на проблемы глубокой переработки газа. Освоение ресурсов Восточной Сибири и строительство магистрального газопровода "Сила Сибири" дали старт созданию крупнейшего в России предприятия по переработке газа – Амурского ГПЗ. Этот завод необходим для подготовки многокомпонентного газа, который поступает с Якутского и Иркутского центров газодобычи, создаваемых ПАО "Газпром" в рамках реализации Восточной газовой программы. Товарной продукцией Амурского ГПЗ будут метан, этан, пропан, бутан, пентан-гексановая фракция и гелий. Вместе с тем в настоящее время существует очевидный разрыв между теоретической наукой и практическим использованием (внедрением). Виден явный дефицит опытно-экспериментальной базы и инфраструктуры внедрения. Есть отставание в деятельности по моделированию процессов. Именно эта сфера – одна из самых перспективных с точки зрения продвижения российских технологий, то есть импортозамещения.

Перечислю ключевые направления научно-технического развития в области глубокой переработки газа:

• создание новых технологий выделения из добываемого природного газа этана, пропана, бутана, пентан-гексановой фракции и гелия – ценных компонентов для газохимической и других отраслей промышленности;
• стимулирование инноваций в производстве традиционных и новых продуктов переработки природного газа – метанола, диметилэфира, полимеров и пластиков;
• создание отечественных экономически эффективных и экологически приемлемых технологий "газ в жидкость" (Gas to liquids – GTL), которые имеют большой потенциал на рынке.

Цифровые технологии – уже неотъемлемая часть нашего мира, и лидерство компании невозможно без внедрения автоматизированных и интеллектуальных систем контроля и управления. Сегодня к актуальным направлениям в данной сфере относятся:

• создание моделей и выполнение экспериментальных исследований процессов, протекающих в природной среде;
• разработка программного обеспечения для обработки и интерпретации геолого-геофизических и других данных.

Реализация этих задач будет содействовать созданию виртуальных обликов производственных объектов, что ускорит разработку новых образцов техники, процессы проектирования и строительства.

В среднесрочной перспективе нам необходимо решить научно-технические задачи, связанные с созданием:

• технологий получения метано-водородных смесей без выделения СО2 с помощью крекинга, пиролиза метана, плазмохимии (метано-водородное топливо – новый низкоэмиссионный продукт, применение которого позволит снизить токсичность и объём выбросов парниковых газов, эксплуатационный расход топлива и повысить экономичность промышленных процессов);
• адсорбционных технологий хранения и транспортировки газа с использованием металлоорганических структур, сорбентов на основе углей, торфа, графена и т. д., которые значительно оптимизируют процесс хранения, но требуют повышения сорбционной ёмкости хранилищ и снижения стоимости сорбента;
• цифровых моделей месторождений и подземных хранилищ газа, что в ближайшем будущем станет неотъемлемым требованием при проведении геологических работ;
• мембранных технологий подготовки жирного газа к транспортировке, что особенно актуально при разработке новых месторождений Западной и Восточной Сибири.

К перспективным поисковым работам, требую­щим участия РАН, на наш взгляд, относятся:

• создание технологий освоения месторождений Арктики, Восточной Сибири, континентального шельфа – это не просто научная, а стратегическая задача развития страны;
• создание интеллектуальной системы оперативного геолого-технологического мониторинга, перспективного планирования и управления производственной деятельностью.

Без развития искусственного интеллекта отрасль обречена на отставание, и мы будем активно содействовать внедрению интеллектуальных систем.

Научно-техническое партнёрство РАН и ПАО "Газпром" способствует успешной трансформации результатов фундаментальных исследований в разработки прикладного характера. Надеемся, что участие академической науки в решении научно-технических проблем добычи, транспортировки и переработки газа создаст синергетический эффект, ориентированный на устойчивое развитие научного комплекса и энергетического сектора России.

About the authors

O. E. Aksyutin

Author for correspondence.
Email: T.Diveeva@adm.gazprom.ru

Corresponding member of RAS, Board member, Chief Department "Gazprom" PJSC

Supplementary files