Ключевые слова и аннотации статей
Приветственное слово главного редактора журнала «Наука и техника в газовой промышленности», заместителя Председателя Правления — начальника Департамента ПАО «Газпром», д.т.н., члена-корресподента РАН О.Е. Аксютина
Уважаемые читатели!
Представляю вашему вниманию тематический номер журнала, название и содержание которого очень созвучны основной теме 2021 года — Года науки и технологий в России и в Газпром.
Этот Год подчеркивает особое внимание государства к поддержке и развитию научно-технической сферы, что весьма важно для газовой промышленности и науки. Сегодня как никогда нужен объективный, основанный на научных фактах, взгляд на тренды, определяющие развитие мировой энергетики.
Научные исследования различных явлений и процессов, свойственных использованию природного газа как энергоносителя и сырья для других отраслей, формируют точное и беспристрастное представление о выгодах и рисках тех или иных технологий. Результаты таких исследований позволяют создавать оборудование и производства, принимать решения, отвечающие самым высоким требованиям безопасности для устойчивого развития газовой отрасли.
Содержание статей этого выпуска журнала, посвященного Году науки и технологий, иллюстрирует многообразие научно-технических задач в газовой отрасли. Они охватывают диапазон от системных решений для снижения «углеродного следа» отрасли в целом до стратегии освоения конкретного месторождения, от спутникового геотехнического мониторинга до противокоррозионной защиты оборудования, от технологий подготовки проектировщиков высшей квалификации на основе цифровой трансформации до образовательных проектов экологического воспитания школьников.
Хочу пожелать читателям журнала «Наука и техника в газовой промышленности» всегда получать полезную и интересную информацию со страниц издания, а также приглашаю всех желающих поделиться собственными исследованиями и разработками в следующих выпусках журнала.
Устойчивое развитие ПАО «Газпром» в условиях низкоуглеродной трансформации мировой экономики
Аксютин О.Е., Ишков А.Г., Романов К.В., ПАО «Газпром»,
Недзвецкий М.Ю., Эдер Л.В., Пыстина Н.Б., Косолапова Е.В., ООО «Газпром ВНИИГАЗ»
УДК 658.622.279
Ключевые слова: устойчивое развитие, парниковые газы, природный газ, энергетический рынок
В статье представлены основные направления устойчивого развития ПАО «Газпром», обеспечивающие сокращение выбросов парниковых газов. Приведены основные аспекты роли природного газа в достижении целей устойчивого развития, определенных Организацией Объединенных наций (ООН).
ПАО «Газпром» ежегодно реализует проекты по повышению энергетической эффективности использования природного газа на собственные технологические нужды, диверсифицирует направления и расширяет возможности использования природного газа, в том числе за счет разработки эффективных природоподобных технологий, поиска новых ниш на российском и зарубежном энергетическом рынке.
Выбор способа энергоснабжения потребителей России с учетом возможных форм транспортировки газа
Кисленко Н.А., ПАО «Газпром»
УДК 332.1
Ключевые слова: газ природный, газ природный компримированный, газ природный сжиженный, газ углеводородный сжиженный, метанол, транспорт автомобильный, транспорт водный, транспорт железнодорожный, электроэнергия, эфир диметиловый
Доля газа в структуре топливно-энергетического баланса России остается значимой, что обусловлено большей обеспеченностью запасами энергоресурса по сравнению с нефтью, относительно низкими ценами и экологическими факторами. Для расширения присутствия ПАО «Газпром» на внутреннем и внешнем рынках, а также направлений реализации газа актуальной является проблема диверсификации поставок газа конечным потребителям с учетом возможностей его преобразования в другие формы и виды энергии. Для определения эффективных способов транспортировки газа в зависимости от объемов и дальности поставок и принятия управленческих решений разработан методический подход. В основе подхода лежит систематизированный алгоритм расчета полной стоимости транспортировки газа различными способами по всей цепочке от мест производства (добычи) до конечных потребителей с учетом промежуточных объектов преобразования и замещения газа. Среди возможных форм реализации газа потребителям с учетом его преобразования в исследовании рассмотрен сетевой природный газ, компримированный природный газ, сжиженный природный газ, сжиженный углеводородный газ, метанол, диметиловый эфир и электроэнергия. Среди возможных способов транспортировки газа с учетом его преобразования в исследовании рассмотрен трубопроводный транспорт, автомобильный транспорт, железнодорожный транспорт, водный транспорт и линии электропередачи. Результатом работы алгоритма является номограмма принятия управленческих решений. Номограмма формируется с учетом региональных особенностей энергоснабжения, включая факторы технологической возможности потребителей использовать энергоресурс в различных формах, факторы емкости рынка газа, а также факторы покупательной способности потребителей по использованию газа.
Разработка решений по освоению Крузенштернского ГКМ — амбициозная задача и вызов перед ООО «Газпром проектирование»
Вагарин В.А., Желтов А.О., Павленко В.В., Скворцов П.В., ООО «Газпром проектирование»
УДК 620.9.004
Ключевые слова: Крайний Север, Крузенштернское ГКМ, подготовка газа, морская вода, ООО «Газпром проектирование»
Крузенштернское газоконденсатное месторождение является последним крупным (по величине запасов относится к уникальным) месторождением Бованенковской группы, неосвоенным ПАО «Газпром». Его характерной особенностью является расположение 1/3 месторождения на условной суше, представленной особо неблагоприятными и неблагоприятными для строительства грунтами (с отдельными вкраплениями на границах или за границами месторождения условно благоприятных для строительства небольших по площади и изолированных друг от друга анклавов), а 2/3 месторождения в условном море – предельно мелководном заливе Шарапов Шар, где наблюдается высокая интенсивность осадконакопления, высокая скорость движения придонных отложений и отсутствует возможность движения сколь-либо крупных морских транспортных средств. И сухопутная и морская части месторождения характеризуются слабыми грунтами в верхней и средней частях геологического разреза, препятствующими применению традиционных строительных решений.
Сложные условия месторождения делают крайне затруднительным применение традиционных решений по его обустройству, в ряде случаев требуют разработки новых, ранее не применяемых в ПАО «Газпром», строительных и технологических решений и оборудования.
В статье рассмотрены вопросы выявления и преодоления сложных условий месторождения в разрабатываемой ООО «Газпром проектирование» технической документации по освоению месторождения.
Использование современных образовательных технологий для обучения и развития персонала крупной производственной компании (на примере ООО «Газпром проектирование»)
Янкина Е.И., Шмидт М.А., Репин Д.Г., Яковлев Э.А., Дудаков Н.Ю., ООО «Газпром проектирование»
УДК 378.14
Ключевые слова: высшее образование, дистанционное обучение, повышение квалификации, инновационные технологии в образовании
Процесс цифровой трансформации затрагивает все сферы деятельности ООО «Газпром проектирование» и требует подготовки высококвалифицированных кадров, обладающих не только набором профессиональных компетенций в области своей деятельности, но и навыком быстрой адаптации к изменяющимся условиям труда, способностью использовать современные информационные ресурсы и технологии. Основываясь на данных требованиях и в сложившихся условиях пандемии, ООО «Газпром проектирование» внедряет новые решения для эффективного обучения работников. Поставленные задачи с успехом решаются в результате совместной работы кафедры «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» НГТУ им. Р.Е. Алексеева, ООО «Газпром проектирование» и АО «Гипрогазцентр».
Спутниковые методы для обеспечения промышленной безопасности в части геодинамического и геотехнического мониторинга месторождений ПАО «Газпром». Состояние и перспективы
Затырко В.А., ПАО «Газпром»,
Эдер Л.В., Денисевич Е.В., Черкасова Л.Ю., Микляева Е.С., Черкасов В.А., Ткачева Е.В., ООО «Газпром ВНИИГАЗ»
УДК 553.981:622.279
Ключевые слова: геодинамический мониторинг, геотехнический мониторинг, космическая радиолокационная интерферометрия, постоянно действующая станция ГНСС, автоматизированный контроль состояния
Показана проблематика и пути решения в области геодинамического и геотехнического мониторинга нефтегазовых месторождений на примере использования спутниковых методов и технологий на объектах ПАО «Газпром». Определены перспективные технологии и возможности их внедрения для обеспечения промышленной безопасности разработки месторождений.
Возможности применения турбин противоположного вращения на магистральных газопроводах для привода нагнетателя природного газа
Фокин Г.А., ООО «Газпром трансгаз Санкт-Петербург»,
Забелин Н.А., Мекуренков И.С., Санкт-Петербургский политехнический
университет Петра Великого
УДК 621.663.3
Ключевые слова: компрессорная станция, биротативная турбина, газоперекачивающий агрегат, нагнетатель, природный газ, потери кинетической энергии
Рассматривается вопрос применения турбин противоположного вращения на компрессорных станциях для привода нагнетателя природного газа. Представлен обзор газотурбинных установок, применяемых на площадках ПАО «Газпром» для газоперекачивающих станций. Также приведены и обоснованы преимущества использования «биротативных» турбин. Полученный анализ позволяет приступить к численному сравнению турбомашин традиционного и противоположного вращения. Дальнейшие исследования могут быть направлены на моделирование потока в программном комплексе ANSYS CFX.
Исследование скорости деградации свойств антикоррозионного покрытия для подземного магистрального трубопровода на основе данных электроизмерений
Агиней Р.В., Исупова Е.В., Ухтинский государственный технический университет,
Капачинских Ж.Ю., Санкт-Петербургский горный университет
УДК 622.61/67
Ключевые слова: переходное сопротивление, катодная защита, деградация свойств, магистральный трубопровод, изоляционное покрытие, защитные свойства
В данной работе предлагается исследовать фактическую скорость деградации антикоррозионного покрытия участка магистрального трубопровода. Рассчитано сопротивление изоляционного покрытия участка магистрального газопровода на основании данных периодических электроизмерений; выполнено сравнение расчетных значений переходного сопротивления изоляции трубопровода с прогнозными значениями согласно теоретической зависимости изменения переходного сопротивления защитных покрытий во времени. Полученный результат позволяет судить о целесообразности дальнейших исследований по уточнению значений коэффициента, характеризующего скорость деградации защитных свойств изоляционных покрытий.
Методы интенсификации притока газа к скважинам подземного хранилища газа — оценка масштабов применения
Ермолаев А.И., Ефимов С.И., Харитонов И.П., РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина
УДК 661.185.1.004
Ключевые слова: активный объем газа, метод интенсификации, модель, подземное хранилище газа, формула, число скважин, этап отбора газа
Предлагаются формулы для приближенной оценки количества геолого-технических мероприятий, проводимых на эксплуатационных скважинах подземного хранилища газа. В качестве таких мероприятий рассматриваются методы интенсификации притока газа к скважинам. Расчеты по предлагаемым формулам позволяют либо определить число скважин, выделяемых для применения методов интенсификации, либо найти максимально возможный активный объем газа при заданной длительности этапа его отбора из ПХГ, либо определить минимально возможную длительность этапа отбора газа из ПХГ при заданном активном объеме при применении методов интенсификации.
Применение холодильных установок на УКПГ месторождений Крайнего Севера
Кубанов А.Н., Атаманов Г.Б., Федулов Д.М., ООО «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий Газпром ВНИИГАЗ»
УДК 621.56.59
Ключевые слова: установка комплексной подготовки газа, низкотемпературная сепарация, турбодетандерный агрегат, пропановая холодильная установка
Технология подготовки газа на практически всех действующих и проектируемых УКПГ месторождений Крайнего Севера основывается на процессе низкотемпературной сепарации (НТС) с применением турбодетандерных агрегатов (ТДА). Качество подготовки газа и его охлаждения перед подачей в магистральные газопроводы в значительной степени зависят от надежной эксплуатации этих машин. В то же время, надежность и термодинамическая эффективность ТДА определяются не только качеством проектирования и изготовления этих машин, но и зависит от работы компрессорного комплекса газового промысла, компонентного состава рабочих сред, эффективности газосепарации, температуры атмосферного воздуха, квалификации обслуживающего персонала и др. факторов. Несмотря на высокую термодинамическую и энергетическую эффективность применения турбохолодильной техники, эти обстоятельства вызывают объективные эксплуатационные проблемы.
Имеется потребность в разработке альтернативных или дополнительных технико-технологических решений, которые повысят эксплуатационную надежность УКПГ. Наиболее перспективным в этом направлении является применение парокомпрессионных холодильных установок на пропановом хладагенте. Их применение рассмотрено на примере Крузенштернского ГКМ.
Технологии СПГ. Выбор компонентов смеси, оптимальный состав смеси хладагента
Шелыгин Л.А., РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина
УДК 622.725
Ключевые слова: термодинамическая эффективность, оптимальный состав, целевая функция, сжиженный природный газ, смесь хладагентов, кристаллизация высококипящих углеводородов
Статья посвящена выбору и оптимизации состава смеси хладагента технологического процесса охлаждения и сжижения природного газа. Критерием оптимальности является минимально возможное сближение кривых охлаждения (сжижения) природного газа и хладагента по температуре. С учетом особенностей высококипящих углеводородов смеси хладагента предлагаемый метод позволяет осуществлять предварительный выбор составляющих смеси хладагента в технологическом процессе подготовки природного газа к транспортированию.
Отечественный универсальный автоматизированный комплекс для специальных исследований керна
Соколов А.Ф., Рассохин С.Г., Троицкий В.М., Мизин А.В., Ваньков В.П., Рассохин А.С., ООО «Газпром ВНИИГАЗ»
УДК 550.8.023
Ключевые слова: измерительный комплекс, фильтрационно-емкостные, петрофизические, деформационные свойства, горные породы
В настоящей статье предлагается универсальный автоматизированный комплекс для специальных исследований керна, моделирования фильтрационных процессов и методов воздействия на пористую среду в термобарических условиях залегания пласта, разработанный в ООО «Газпром ВНИИГАЗ».
Внутрикорпоративный конкурс ПАО «Газпром» «Мир, в котором я хочу жить»
Бессарабова Е.В., Сивакова М.А., Бадрызлова И.Р., Кириллова Е.А., ПАО «Газпром»
УДК 87.092
Ключевые слова: Корпоративный конкурс, экология, использование ресурсов, энергосбережение
В марте 2021 года Департамент ПАО «Газпром» объявил внутрикорпоративный конкурс «Мир, в котором я хочу жить» — в нем приняли участие дети работников компаний Группы Газпром в возрасте 15–17 лет.
Abstracts in English
Sustainable Development of Gazprom in the Context of Low-Carbon Transformation of the Global Economy
O.E. Aksyutin, A.G. Ishkov, K.V. Romanov, Gazprom PJSC;
M.Yu. Nedzvetskiy, L.V. Eder, N.B. Pystina, E.V. Kosolapova, Gazprom VNIIGAZ LLC
Keywords: sustainable development, greenhouse gases, natural gas, energy market
The paper presents the focus areas of Gazprom sustainable development, ensuring the reduction of greenhouse gas emissions. The authors outline the key aspects of the role of natural gas in achieving the sustainable development goals defined by the United Nations Organization (UN).
Every year Gazprom implements projects to improve the energy efficiency of natural gas use for own technological needs, diversifies the areas and expands the possibilities of using natural gas, including the development of efficient nature-like technologies, and the search for new openings at Russian and foreign energy markets.
Gas Transportation Mode Selection for the Purpose of Efficient Energy Distribution to Russian Consumers
N.A. Kislenko, Gazprom PJSC
Keywords: natural gas, compressed natural gas, liquefied natural gas, liquefied petroleum gas, methanol, road transportation, water transportation, railroad transportation, electric power, dimethyl ether
The natural gas share in the Russian fuel and energy balance remains significant due to the greater availability of natural gas reserves compared to oil, relatively low prices, and environmental factors. The necessity of Gazprom business expansion in the domestic and foreign markets, as well as diversification of gas sales, makes urgent the problem of diversifying gas supplies, considering the possibility of gas conversion into other forms and types of energy. The methodological approach has been developed to determine the efficient modes of gas transportation and management solutions depending on the volume and range of deliveries. The approach is based on an algorithm of the gas transportation mode total cost calculations throughout the value chain from production sites to end consumers, considering the facilities of gas conversion and substitution. Among the possible forms of gas sales to customers and subject to gas conversion the study considers piped natural gas, compressed natural gas, liquefied natural gas, liquefied petroleum gas, methanol, dimethyl ether, and electric power . Among the possible modes for gas transportation and subject to gas conversion, the study considers pipeline transport, road transport, railroad transport, water transport, and power lines. Result of the algorithm is a decision-making nomogram. The nomogram considers the regional characteristics of energy supply including the technological ability of customers to use energy resources in various forms, gas market capacity, as well as customers’ purchasing power.
Solutions for the Kruzenshternskoye Field Development – the Most Ambitious Task and Challenge for Gazprom Proyektirovaniye LLC
V.A. Vagarin, A.O. Zheltov, V.V.Pavlenko, and P.V.Skvortsov, Gazprom Proyektirovaniye LLC
Keywords: Extreme North, Kruzenshternskoye gas condensate field, gas treatment, seawater, Gazprom Proyektirovaniye LLC
Kruzenshternskoye gas condensate field is the only large (unique in terms of reserves) field in the Bovanenkovskaya Group, which is not developed by Gazprom PJSC. Its distinguishing feature is the location of 1/3 of the field area on conventional land presented by the particularly unfavourable for the construction soils (with separate inclusions of small and isolated enclaves, which are nominally favourable for the construction, over the borders or outside the boarders of the field). Thereby 2/3 of the field is the conventional sea area, the extremely shallow Sharapov Shar Bay where sedimentation is intensive, the motion velocity of subbottom sediments is high, and large marine vessels navigation is not available. Both the on-shore and off-shore areas feature loose soil in the upper and middle parts of the geological strata, preventing the traditional construction solutions.
Harsh field environment makes it extremely difficult to apply traditional development design here; in some cases, the new construction and technological solutions and equipment never previously used by Gazprom are required.
The article considers identification and overcoming the complex field conditions in the engineering paperwork prepared by Gazprom Proyektirovaniye LLC.
Application of Contemporary Educational Technologies for the Personnel Training and Development in a Large Production Company (on the example of Gazprom Proyektirovaniye LLC)
E.I. Yankina, M.A. Schmidt, D.G. Repin, E.A. Yakovlev, and N.Yu. Dudakov,
Gazprom Proyektirovaniye LLC
Keywords: higher education, distance learning, advanced training, advanced technologies in education
The digital transformation affects all areas of activities of Gazprom Proyektirovaniye LLC and requires the training of highly qualified personnel who should not only get a set of professional competencies in their field of activity, but also be able to adapt quickly to changing working conditions and deploy advanced information resources and technologies. Starting from these requirements and the current pandemic environment, Gazprom Proyektirovaniye LLC introduces new solutions for effective employee training. The tasks set are successfully solved by cooperation among Department of Design and Operation of Gas and Oil Pipelines and Gas and Oil Storage Facilities (Nizhny Novgorod State Technical University), Gazprom Proyektirovaniye and Giprogaztsentr JSC.
Satellite Methods for Ensuring Industrial Safety in regard to Geodynamic
and Geotechnical Monitoring of Gazprom Deposits. Status and Prospects
V.A. Zatyrko, Gazprom PJSC
L.V. Eder, E.V. Denisevich, L.Yu. Cherkasova, E.S. Miklyaeva, V.A. Cherkasov, E.V. Tkacheva, Gazprom VNIIGAZ LLC
Keywords: geodynamic monitoring, space radar interferometry, geotechnical monitoring, permanent Global Navigation Satellite System (GNSS) station, automated integrated monitoring of temperature and stress/strain transformation
To show the problems and solutions in geodynamic and geotechnical monitoring of oil and gas fields the example of satellite methods and technologies at Gazprom facilities was considered. The authors identified the promising technologies and opportunities for their implementation to ensure the industrial safety of field development.
Application Range of Counter Rotating Turbines at Gas Trunk Lines to Drive
a Natural Gas Supercharger
G.A. Fokin, Gazprom transgaz Saint Petersburg LLC
N.A. Zabelin and I.S. Mekurenkov, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
Keywords: compressor station, birotative turbine, gas pumping unit, supercharger, natural gas, kinetic energy losses
The paper considers the issue of using counter-rotating turbines at compressor stations to drive a natural gas supercharger. The authors present an overview of gas turbine units installed at Gazprom’s production sites for gas pumping stations. The authors also cite and justify the advantages of «birotative» turbines. The obtained analysis enables to start a numerical comparison of turbomachineries of traditional and counter rotation. Further research might be focused on to flow simulation in the ANSYS CFX software package.
Analysis of Degradation Rate of Anticorrosion Coating Properties for Underground Trunk Line Based on Electrical Measurements Data
R.V. Aginey and E.V. Isupova, Ukhta State Technical University
Zh.Yu. Kapachinskikh, Saint Petersburg Mining University
Keywords: transient resistance, cathodic protection, trunk line, insulation coating, protection properties, degradation of properties.
The paper addresses the analysis of the actual rate of anticorrosion coating degradation of a trunk line section. Based on periodic electrical measurements data the authors calculated insulation coating resistance of the section; they also compared the calculated values of the pipeline insulation transient resistance and predicted values in accordance to the theoretical dependency of the transient resistance change of protective coatings over time. The result obtained enables to to assess the viability of further studies for re-confirming the coefficient values, designating a degradation rate of insulation coating’s protection properties.
Assessment of the Methods Application Extent for Wells Stimulation
at Underground Gas Storage
A.I. Ermolaev, S.I. Efimov, and I.P. Kharitonov, Gubkin Russian State University of Oil and Gas
Keywords: working volume of gas, stimulation method, model, UGS facility, formula, number of wells, gas withdrawal phase
The authors propose formulas for the approximate estimation of the scope of geotechnical activities carried out on operating wells of UGS facility. Methods of wells stimulation are considered as such. Calculations based on the proposed formulas enable to either determine the number of wells allocated for the stimulation methods or find the largest possible working volume of gas at a given period of the gas withdrawal from UGS, or determine the minimum possible duration of the gas withdrawal from UGS at a specified working volume using stimulation methods.
Using Refrigeration Systems at Comprehensive Gas Treatment Units (CGTU)
at Deposits in the Extreme North
A.N.Kubanov, G.B.Atamanov, and D.M.Fedulov, Gazprom VNIIGAZ LLC
Keywords: comprehensive gas treatment unit, low-temperature separation, turboexpander, propane refrigeration unit
The technology of gas treatment at almost all existing and future CGTU in the Extreme North deposits is based on the low-temperature separation (LTS) with the use of turboexpander units (TEU). The quality of gas treatment and its cooling before being fed to the main gas pipelines largely depends on the reliable operation of these machines. At the same time, a reliability and thermodynamic efficiency of the TEU are determined not only by the quality of design and manufacture of the machines, but also depends on the compressor facility operation at the gas field, the blend composition of the production media, the efficiency of gas separation, ambient air temperature, service personnel competence level, and other factors. Despite the high thermodynamic and energy efficiency of turbo-cooling equipment, the said circumstances cause impartial operational problems.
LNG technologies: selection of mixture components.
Optimal composition of the refrigerant mixture
L.A. Shelygin, Gubkin Russian State University of Oil and Gas
Keywords: thermodynamic efficiency, optimal composition, target function, liquefied natural gas, crystallization of high-boiling hydrocarbons, mixture of refrigerants
The article is dedicated to selection and optimization of the refrigerant mixture composition for natural gas cooling and liquefaction technological process. The optimality criterion is the minimum possible convergence of the cooling (liquefaction) curves of natural gas and refrigerant in terms of temperature. Taking into account the characteristics of high-boiling hydrocarbons of the refrigerant mixture, the proposed method lets to fulfill a preliminary selection of the refrigerant mixture components for natural gas treatment before transportation.
Domestic Multifunctional Automated System for Special Core Analysis
A.F. Sokolov, S.G. Rassokhin, V.M. Troitsky, A.V. Mizin, V.P. Vankov, and A.S. Rassokhin, Gazprom VNIIGAZ LLC
Keywords: measuring complex, reservoir porosity&permeability, petrophysical, and deformation properties, rock
This paper presents the multifunctional automated system, developed by Gazprom VNIIGAZ LLC for special core analysis, simulation of filtration and methods of impact on porous medium in pressure-and-temperature conditions of formation occurrence.
“The World I Want to Live in” Gazprom Internal Corporate Contest
E.V. Bessarabova, M.A.Sivakova, I.R.Badryzlova, and E.A. Kirillova, Gazprom PJSC
Keywords: internal corporate contest, environment, resource use, energy saving
In March 2021, Gazprom Department announced the internal corporate contest “The World I Want to Live in”. The participants of the contest were children of Gazprom Group employees at the age of 15-17.
