Премия ПАО «Газпром» в области науки и техники

«Разработка и внедрение инновационного программно-аналитического инструментария для оценки, формирования и эффективного управления проектами и портфелями проектов геологоразведочных работ на лицензионных участках Группы „Газпром“».

Выдвинувшая организация — ООО «НИИгазэкономика» (Н. А. Кисленко).

В ходе выполнения работы авторами:

1. Усовершенствована методика оценки экономической эффективности отдельных проектов геологоразведочных работ (ГРР) компаний Группы Газпром путем учета неопределенности объема запасов и ресурсов, геологического риска.
2. Проведена адаптация методологии «освоенного объема» к решению задачи прогнозирования затрат на ГРР.
3. Формализована и решена новая задача статической (краткосрочной) и динамической (средне- и долгосрочной) оптимизации портфеля ГРР, позволяющая выбрать лучший (по экономическим и ряду других критериев) вариант проведения ГРР с учетом заданных ограничений (затраты, приросты, перенос лицензионных обязательств и др.).
4. Формализована и решена новая задача многокритериальной оптимизации портфелей проектов ГРР.
5. Создана новая единая концепция оценки, формирования и эффективного управления проектами и портфелями проектов ГРР на лицензионных участках Группы Газпром, позволившая впервые разработать:
   • методические рекомендации по оценке экономической эффективности Программы развития минерально-сырьевой базы ПАО «Газпром»;
   • программный продукт «Система управления проектами и портфелем проектов ГРР».
6. Создан импортозамещающий продукт, использующий отечественные программные средства для математической обработки, визуализации результатов и имитационного моделирования.

В ходе выполнения работы были получены 3 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Экономический эффект разработки проявляется в снижении бюджета затрат, используемого для достижения установленных ПАО «Газпром» показателей по обеспечению приростов, выполнению лицензионных обязательств и экономических эффектов. Разработка обладает также управленческим эффектом, проявляющимся в росте производительности при выработке и анализе решений, а также повышении обоснованности и эффективности управленческих решений при формировании Программы развития минерально-сырьевой базы ПАО «Газпром».

«Технико-технологические решения для эффективной и долговременной эксплуатации скважин в осложненных горно-геологических условиях подземных хранилищ газа ПАО „Газпром“ за рубежом»".

Выдвинувшая организация — ООО «Газпром ПХГ» (И. А. Сафонов).

В ходе выполнения работы авторами:

1. Выполнены теоретические разработки формирования высоконадежного эксплуатационного забоя газовой скважины в слабосцементированных коллекторах.
2. Теоретически обоснован выбор конструкции эксплуатационного забоя газовой скважины, обеспечивающей ее эксплуатацию без выноса песка с учетом состояния пласта-коллектора.
3. Разработана математическая модель рационального распределения фракций гравийной обсыпки в скважине ПХГ.
4. Определены гранулометрические свойства гравийной обсыпки, используемой для оборудования призабойного пласта, с учетом состояния пласта-коллектора и выносимого песка.
5. Обосновано применение гравийной обсыпки полифракционного состава с целью предотвращения пескопроявления в скважине ПХГ и кольматации щелей бескаркасного фильтра.
6. Произведен выбор типа конструкции фильтра в скважинах ПХГ, обосновано применение и внедрение бескаркасного фильтра.
7. Разработаны технологии формирования высоконадежного эксплуатационного забоя скважин ПХГ, в том числе в осложненных горно-геологических условиях, эксплуатирующих слабосцементированные мелкозернистые и неоднородные коллекторы, и закрепления кровли пласта-коллектора.
8. Разработана технология повышения производительности скважин ПХГ за счет совершенствования характера вскрытия пласта. Разработаны мероприятия и предложен инструмент, позволяющий вырезать эксплуатационную колонну напротив продуктивного пласта и удалить старый цементный камень с закольматированной областью призабойного пласта.

Схожесть горно-геологических условий эксплуатации скважин ПХГ в России и за рубежом позволило провести работу с первоочередной апробацией отдельных результатов на ПХГ России и последующей комплексной реализацией на ПХГ ПАО «Газпром» за рубежом. Разработанные технико-технологические решения реализованы на «PSG Banatski Dvor d.o.o. Novi Sad» (Республика Сербия), характеризующемся осложненными горно-геологическими условиями.

По теме работы получено 3 патента на изобретения.

Экономический эффект от использования результатов работы обусловлен получением дополнительной прибыли (за счет повышения производительности скважин) и снижением эксплуатационных расходов скважин ПХГ.

«Комплекс научно-технических решений при выполнении предпусковых операций на магистральном газопроводе „Сила Сибири“».

Выдвинувшая организация — ООО «Газпром трансгаз Томск» (В. И. Бородин).

Новизна работы обусловлена тем, что впервые:

• в отечественной и зарубежной практике реализована концепция комплексного подхода к нормативному управлению всем циклом работ предпусковых операций на магистральном газопроводе (МГ), включая испытания на прочность, очистку, осушку полости трубопроводов и их заполнение природным газом, применение внутритрубных устройств;
• разработаны расчетные модели термодинамических и тепло-массообменных процессов, происходящих в трубопроводах в ходе проведения очистки полости трубопровода, испытаний его на прочность пневматическим способом, осушки и заполнения азотом и природным газом;
• применен высокоэффективный способ очистки полости трубопроводов сложной пространственной конфигурации и переменного диаметра, которые не представляется возможным очистить при помощи внутритрубных устройств и которые ранее являлись источником загрязнений, способных привести к поломке трубопроводной арматуры.

В ходе выполнения работы авторами разработаны:

1. Требования к проведению пневматических испытаний магистральных газопроводов (МГ) на прочность.
2. Технологии очистки полости трубопроводов при помощи динамической продувки.
3. Технические требования и порядок применения внутритрубных устройств при выполнении предпусковых операций.
4. Технологии осушки трубопроводов, учитывающие природно-климатические условия региона и сезонность проведения строительных работ.
5. Технологии безопасного заполнения природным газом МГ.

Представленные в работе инновационные подходы были реализованы в ходе строительства МГ «Сила Сибири» (протяженностью 2167 км) в 2017–2019 годах.

По результатам работы разработано 3 документа Системы стандартизации ПАО «Газпром», получено 4 патента на изобретения и 2 патента на полезную модель.

Эффективность внедрения комплекса научно-технических решений при выполнении предпусковых операций на МГ «Сила Сибири» обусловлена совокупностью эффектообразующих факторов, снижающих издержки ПАО «Газпром» на каждом из этапов выполнения работ.

«Разработка технологии и мероприятий по внедрению в производство нефтяного игольчатого кокса».

Выдвинувшая организация — ПАО «Газпром нефть» (А. В. Дюков).

Впервые в России организовано промышленное производство высококачественного игольчатого кокса, что позволит снизить зависимость отечественной электродной и сталелитейной промышленности от импорта.

В ходе выполнения работы авторами:

1. Разработана технология и рецептуры смешения сырьевых компонентов для выпуска игольчатого нефтяного кокса с заданными характеристиками. Оптимизирован компонентный состав для достижения улучшенной структурной организации, прочностных характеристик, фракционного состава игольчатого кокса. Определены нормируемые показатели для сырьевых компонентов при производстве игольчатого кокса.
2. Проведены исследования по изучению физико-химических свойств тяжелых газойлей каталитического крекинга с целью выяснения возможности их использования в качестве сырья при промышленном получении игольчатого кокса.
3. Оптимизирован технологический процесс производства игольчатого кокса. Проведенные на пилотных установках эксперименты в динамических условиях позволили установить ряд закономерностей, позволяющих получать требуемые качественные характеристики игольчатого кокса в зависимости от исходного сырья и требований к конечному продукту.
4. Рассмотрены и предложены для промышленной реализации технологические приемы направленного воздействия на карбонизируемую массу с целью возможного улучшения степени структурирования и повышения однородности получаемого в промышленных условиях игольчатого кокса.
5. Рассмотрены методы оценки структурной организации игольчатых коксов и обоснование нормативных требований к их качеству для изготовления графитированных электродов.
6. Разработаны научно обоснованные требования к характеристикам оборудования (поверочные расчеты) и объемам модернизации существующего производства. Созданы комплексные технологические решения, направленные на постановку игольчатого кокса на производство.
7. Разработаны исходные данные для проектирования реконструкции установки замедленного коксования с возможностью организации крупномасштабного производства высококачественного игольчатого кокса качества Супер Премиум и востребованных сортов на расширенной сырьевой базе.

Технология производства игольчатого кокса апробирована и внедрена в промышленном масштабе. По итогам работы получено 3 патента на изобретение.

«Разработка и внедрение аэрокосмических технологий при воздушном патрулировании магистральных газопроводов».

Выдвинувшая организация — АО «Газпром космические системы» (Д. Н. Севастьянов).

В ходе выполнения работы авторами:

• разработаны технологии мониторинга магистральных газопроводов (МГ) с использованием материалов авиационной беспилотной и космической съемки и обосновано их применение для воздушного патрулирования (ВП) МГ;
• разработаны нормативные документы, регламентирующие применение аэрокосмических технологий для ВП МГ;
• разработано и внедрено специализированное программное обеспечение для автоматизации обработки материалов авиационной беспилотной и космической съемки, а также формирования итоговых материалов ВП;
• обосновано использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для мониторинга объектов транспортировки газа, сформированы требования к БПЛА и разработаны варианты их применения;
• обоснованы требования к целевому оборудованию, устанавливаемому на малоразмерных БПЛА, для мониторинга объектов транспортировки газа;
• обоснованы методы обработки целевой информации и создания с ее использованием высокодетальных ортофотопланов;
• разработаны технология применения материалов космической съемки для решения задач мониторинга охранных зон и минимальных расстояний, а также формы представления результатов мониторинга;
• отработано применение материалов авиационной беспилотной и космической съемки для решения задач кадастрового учета, территориального планирования и формирования базы данных пространственной информации для СУТСЦ МГ;
• разработана технология применения БПЛА и космической съемки для решения задач ВП с целью сокращения использования пилотируемых вертолетов;
• разработан порядок планирования и проведения полетов БПЛА с учетом требований действующего законодательства по использованию воздушного пространства Российской Федерации и обороту пространственных данных для решения производственных задач ПАО «Газпром»;
• организовано внедрение результатов работы в производственную деятельность дочерних газотранспортных обществ при ВП МГ.

По теме работы получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ и патент на промышленный образец.

Результаты работы позволили сократить применение для ВП дорогостоящих пилотируемых вертолетов и получить пространственные данные, необходимые для решения актуальных производственных задач эксплуатации МГ.

«Совершенствование газодинамических характеристик газотурбинных установок ПАО „Газпром“ с использованием современных методов численного моделирования».

Выдвинувшая организация — ООО «Газпром трансгаз Югорск» (П. М. Созонов).

В ходе выполнения работы впервые в России удалось применить современные расчетные методы вычислительной газовой динамики для решения прикладных проблем в области эксплуатации газоперекачивающих агрегатов (ГПА), а также провести всесторонние экспериментальные исследования, позволившие подтвердить достоверность используемых расчетных методик.

После замены регенеративных теплообменников, исчерпавших свой ресурс, на ГПА ГТК-10-4 возникла проблема, связанная с большим числом аварийных остановов агрегатов по причине помпажа осевых компрессоров (ОК), в том числе с разрушением лопаточного аппарата.

С целью предотвращения неустойчивых режимов ОК ГТК-10-4 проведено расчетное и экспериментальное исследование по определению причин неустойчивой работы компрессора в условиях эксплуатации, а также поиск путей доводки ОК для предотвращения аварийных ситуаций в дальнейшем. Для оценки эффективности и надежности работы ОК ГТК-10-4, а также поиска способов повышения этих параметров, проведен газодинамический расчет ОК.

Отработка современных методов численного моделирования и экспериментальных исследований на базе ОК ГТК-10-4 позволили применить и внедрить решения по замене направляющего аппарата 4-й ступени его компрессора.

Теплотехнические и газодинамические испытания проводились в условиях эксплуатации ГПА ГТК-10-4. Полученные результаты позволили снять введенные ранее эксплуатационные ограничения для агрегатов с модернизированным направляющим аппаратом 4-й ступени компрессора и, как следствие, получить экономический эффект, связанный с ростом располагаемой мощности ГПА ГТК-10-4 на 8%.

В рамках работы по повышению газодинамической устойчивости ОК проведена модернизация свыше 100 ГПА ГТК-10-4.

«Разработка и внедрение технологии оптимизации систем геодинамического мониторинга на месторождениях ПАО „Газпром“».

Выдвинувшая организация — ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (М. Ю. Недзвецкий).

Авторами разработана технология оптимизации систем геодинамического мониторинга на месторождениях ПАО «Газпром», состоящая из двух частей — научно-методической и управленческой.

Научно-методическая часть технологии заключается в разработке и внедрении в производственную практику дочерних обществ единого методологического подхода, состоящего из:

• комплексного применения методов спутниковой радарной интерферометрии и оптических космических снимков при создании горногеологического обоснования для выявления и определения активности разрывных нарушений;
• разработанной в ходе создания технологии модификации методики расчета теоретической мульды сдвижения, описанной в СТО Газпром 2-3.1-467-2010;
• использовании сведений об извлечении углеводородов и текущем состоянии пластового давления для определения генезиса смещений (природные или техногенные) и оценки теоретической модели смещений;
• использовании данных спутниковой радарной интерферометрии, позволяющей получать фактические данные на всю территорию лицензионного участка и его окрестностей вне зависимости от наличия и состояния наземных наблюдательных пунктов, разделять техногенные и природные смещения, учитывать внешние неблагоприятные факторы;
• определении границ возможного проявления опасных геомеханических и геодинамических процессов по результатам радарной интерферометрии с использованием критериев, приведенных в своде правил СП 21.13330.2012;
• применения радарной дифференциальной интерферометрии как основного метода наблюдений на всей площади месторождения.

Управленческая часть технологии заключается в:

• разработке и внедрении единой информационной среды, включающей в себя регулярный информационный обмен между службами главных маркшейдеров и научно-техническими подразделениями, работающими в области маркшейдерии;
• организации системы управления геодинамическим мониторингом, обеспечивающим комплексный анализ результатов всех наблюдений, выполненных в рамках геодинамического мониторинга дочерними обществами ПАО «Газпром», формировании единой отчетности и консолидированном представлении ее в Ростехнадзор.

По результатам работы разработано 3 документа Системы стандартизации ПАО «Газпром», получено 2 патента на изобретения, опубликовано 43 печатных работы, включая 2 монографии.

Основным фактором экономической эффективности технологии оптимизации систем геодинамического мониторинга на месторождениях ПАО «Газпром» является экономия затрат на реализацию геодинамических полигонов.

«Реализация инновационных подходов в энергосбережении газотранспортных предприятий через совершенствование методов диагностирования и ремонтно-технического обслуживания запорно-регулирующей арматуры».

Выдвинувшая организация — ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» (А. В. Завгороднев).

Разработан передвижной лабораторный комплекс проверки клапанов (ПЛКПК), являющийся полевой лабораторией по выполнению комплекса регламентных работ по обслуживанию, ревизии, настройке и ремонту сбросных пружинных предохранительных клапанов (СППК). ПЛКПК состоит из двух бронированных отсеков (рабочего и испытательного), объединенных в фургон на базе шасси автомобиля «КАМАЗ».

Испытательный отсек фургона включает стенды для проведения испытаний клапанов Ду 50–200 мм, компрессор высокого давления с накопительными сосудами, трубопроводы высокого давления с разводкой по отсеку, подъемное устройство для СППК. Рабочий отсек оснащен воздухораспределительным пультом, клапаном подачи испытательного давления, компьютерной системой регистрации результатов испытаний, системой видеонаблюдения испытательного отсека.

Лаборатория позволяет выполнять весь спектр работ с СППК, включая демонтаж, разборку, испытание, восстановление герметичности, настройку, обратный монтаж в полевых условиях без использования газа на технологические нужды (в качестве рабочего тела используется атмосферный воздух).

Использование ПЛКПК позволяет уменьшить:

• расход газа на технологические нужды на стравливание при настройке СППК;
• потери газа из-за негерметичности СППК;
• негативное воздействие на окружающую среду путем снижения выбросов природного газа в атмосферный воздух;
• транспортные затраты при обслуживании СППК.

ПЛКПК может быть использован во всех дочерних обществах и организациях ПАО «Газпром», эксплуатирующих СППК на отдаленных объектах.

По результатам работы получены два патента на полезную модель.

«Разработка и внедрение инновационных мероприятий, направленных на повышение надежности и эффективности работы двигателя АЛ-31СТ в составе газоперекачивающего агрегата ГПА-16Р „Уфа“».

Выдвинувшая организация — ООО «Газпром трансгаз Уфа» (Ш. Г. Шарипов).

В ходе работ авторами разработаны и реализованы следующие инновационные мероприятия, повышающие надежность и эффективность работы газотурбинного двигателя (ГТД) АЛ-31СТ в составе ГПА-16Р «Уфа»:

1. Для повышения надежности рабочих лопаток турбины высокого давления (ТВД) было разработано два технических решения. Первое — замена сплава ЦНК-8МП без изменения конструкции. Второе — рабочая лопатка новой конструкции из жаропрочного серийного сплава ЖС-32 с петлевой матрицей охлаждения.
2. Для предотвращения разрушения опоры ТВД увеличена жесткость опоры и устранены колебания ротора высокого давления путем исключения термокомпенсационных пружин и установки промежуточного кольца.
3. Для устранения дефекта, связанного с возникновением трещин на заднем корпусе ГТД, был разработан корпус с увеличенной (до 5 мм) толщиной стенки.
4. Для предотвращения возникновения помпажных явлений, расширения диапазона устойчивой работы двигателя на этапе запуска и на переходных режимах, а также повышения КПД компрессора введен регулируемый входной направляющий аппарат.
5. Для устранения причин коксования масла задней опоры силовой турбины выполнены мероприятия по теплоизоляции внутреннего конуса газоотвода, установке дополнительных компенсаторов линейных перемещений и доработке опор крепления газохода выходного тракта и «улитки».
6. С целью организации более равномерного обдува и теплосъема с поверхности ГТД и исключения локального переохлаждения и коробления корпуса внедрены поворотные жалюзи в системе охлаждения.
7. Проведена доработка диффузора в газоотводе ГПА-16Р «Уфа».
8. Разработана система электроснабжения, включающая в себя электрогенератор мощностью 120 кВт с приводом от ротора компрессора высокого давления.
9. Разработан и изготовлен новый блок топливных клапанов, включающий клапан-регулятор подачи топливного газ и стопорный клапан.
10. Проведена оптимизация работы системы маслообеспечения с целью обеспечения необходимого давления масла при пуске ГТД.
11. Разработан усовершенствованный промежуточный вал, исключающий необходимость выполнения разборки полумуфты при монтаже/демонтаже ГТД.
12. Впервые в отрасли была разработана и введена в эксплуатацию система удаленного трендового контроля рабочих параметров двигателя АЛ-31СТ на базе средств АСУТП и диспетчерского управления ООО «Газпром трансгаз Уфа». На основе эксплуатационных данных, получаемых в режиме реального времени, система позволяет производить анализ технического состояния двигателя, определять его мощностные параметры и контролировать вибрационное состояние с применением спектральных характеристик.

По итогам проделанной работы принято решение о снятии всех ограничений на применение двигателя АЛ-31СТ в составе ГПА как на объектах реконструкции, так и в проектах строительства.

По результатам работы получены 10 патентов на изобретения и 3 патента на полезные модели.

«Комплексное решение повышения надежности газотранспортной системы Московского промышленного узла ООО „Газпром трансгаз Москва“ в особых условиях эксплуатации, с применением системы коррозионного мониторинга».

Выдвинувшая организация — ООО «Газпром трансгаз Москва» (А. В. Бабаков).

В результате проведенной работы установлено оборудование подсистем дистанционного коррозионного мониторинга (ПДКМ), позволяющее контролировать необходимые параметры системы электрохимической защиты (ЭХЗ) и коррозионного мониторинга с целью повышения:

• надежности и безопасности эксплуатации объектов;
• эффективности системы защиты от коррозии;
• ресурса элементов системы защиты от коррозии;
• квалификации специалистов противокоррозионной защиты (ПКЗ).

Внедрение ПДКМ на действующих объектах привело к оптимизации режимов работы установок катодной защиты, сокращению потребляемой электроэнергии, увеличению срока эксплуатации анодных заземлений и защитных покрытий, сокращению расходов на их капитальный ремонт.

Внедрены алгоритмы оптимального управления системой ЭХЗ от коррозии с учетом внешних влияющих факторов.

Разработан комплекс, который предназначен для специалистов защиты от коррозии эксплуатирующих организаций ПАО «Газпром» как инструмент поддержки принятия управленческого решения в работе системы ПКЗ, формирования планов технического обслуживания и ремонта защищаемого объекта и оборудования ПКЗ, а также планов диагностических обследований защищаемого объекта.

Разработанная система коррозионного мониторинга введена в эксплуатацию в декабре 2016 года, в том числе на 28 станциях катодной защиты Московского ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Москва».

В ходе выполнения работы было получено 4 патента на изобретения и одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.