Газовая промышленность № 12 2021

АКТУАЛЬНОСТЬ

В настоящее время на отечественных предприятиях при производстве сварных изделий из сталей семейства 8-12X18H10 (аналог AISI 304) внедряются сложные наукоемкие технологии сварки, чаще всего используется оборудование зарубежных фирм-производителей (ESAB, Fronius, Kemppi, Polisoude и др.), которые при освоении и отработке технологии могут потребовать значительных материальных затрат: вместе со сварочным оборудованием поставляются отработанные технологии сварки, однако в ряде случаев они неприменимы в поле действия нормативных актов РФ, регламентирующих требования к качеству трубных соединений. Таким образом, возникает ситуация, когда необходимо применение существующих достижений в области математического моделирования сварочных процессов в инженерной практике для проектирования технологии сварки труб. В настоящий момент достаточно проработаны основные положения распространения тепла при сварке, механизм формирования сварочной ванны и шва. Однако моделей и программного обеспечения для моделирования производства сварных труб не существует.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Сталь марки 08X18H10 (AISI 304) относится к хромоникелевому классу низкоуглеродистых высоколегированных сталей. Высокое содержание хрома и никеля определяет превосходные прочностные и антикоррозионные свойства, востребованные повсеместно – их характеризуют как универсальные. Именно поэтому данный сплав входит число наиболее применяемых.

Целью настоящей работы является исследование обеспечения качества сварных труб за счет оптимизации параметров процесса индукционной сварки методом компьютерного моделирования, изучения и учета механических свойств сталей отечественных металлургов. Оптимизация параметров технологического процесса – это многовариантный процесс, требующий многомерного моделирования, решения электрических, тепловых задач, а также рационального выбора основных и сопутствующих процессов.

Как показано ранее [1, 2], добиться требуемой структуры, обеспечивающей необходимые технологические свойства, можно, используя разные способы термической обработки, такие как сочетание типов термообработки (отжиг, нормализация, отпуск и т. д.), скоростной нагрев и охлаждение, термоциклирование в сочетании с непрерывной последовательностью технологических процессов. В этом случае задача во многом определяется наличием технологического оборудования, его составом, вариативностью использования.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

На механические и технологические характеристики сварных соединений сильное влияние оказывают процессы фазовых и структурных превращений в применяемых сталях. При сварке в результате градиентного распределения температурных полей по сечению в сварных соединениях возникают деформации, приводящие к образованию остаточных напряжений.

После холодной деформации, связанной с формообразованием, прочностные и пластические характеристики стали претерпевают существенные изменения. Поэтому для их восстановления до соответствующего уровня требуется проведение термической обработки.

Исследование структуры стали 08X18H10 в местах обработки давлением показало, что в исходном деформированном состоянии структура металла представляет собой зерна аустенита, вытянутые в направлении прокатки. В случаях, когда металл поставляется в горячекатаном состоянии, в результате распада аустенита в процессе охлаждения листов на воздухе по границам аустенита происходит выделение ферритных и карбидных мелкодисперсных частиц, что вызывает дополнительное упрочнение. В дальнейшем в целях снижения прочностных свойств стали, претерпевшей холодную деформацию, образцы нагревали в камерной печи со следующим режимом: нагрев до температур 300–1050 °С, выдержка при заданной температуре 30 мин с последующим охлаждением в воде, на воздухе или в печи до 350 °С, а затем на воздухе. После термической обработки образцы испытывали на разрыв и ударную вязкость.

Пребывание металла в напряженно-деформированном состоянии увеличивает риск хрупкого разрушения сварных конструкций, поэтому немаловажной проблемой остается разработка технологий отжига сварных швов. Для изучения фазовых, структурных превращений и изменения свойств стали 08X18H10 в процессе сварки были проведены исследования по определению оптимальных режимов термической обработки сварных заготовок. Образцы для исследований вырезали в месте сварного шва в направлении поперек прокатки. Механические свойства образцов со сварными соединениями в исходном состоянии находились на уровне нижних значений соответствующих свойств основного металла по стандарту для данной марки стали: σ_в = 763 МПа; σ₀₂ = 622 МПа; δ = 20,3 %; KCU²⁰ = 85 Дж / см²; KCU^–40 = 76 Дж/см².

Изучение макроструктуры сварного шва показало, что он не имеет дефектов в виде раковин, непроваров. Нагрев образцов со сварным швом до температуры 800 °C и охлаждение с печью показали, что механические свойства стали достигают следующих значений: s_в = 652 МПа; s₀₂ = 440 МПа; d = 27 %.

Повышение температуры нагрева до 900 °С приводит к дальнейшему снижению прочностных свойств до s_в = 650–630 МПа; s₀₂ = 380–350 МПа, а относительное удлинение возрастает до 37 % при охлаждении на воздухе или в воде и до 41 % при охлаждении с печью. В процессе нагрева в интервале температур 800–900 °С в структуре сварного шва происходит распад аустенита с выделением карбидной фазы по границам зерен. Дальнейшее повышение температуры до 1050 °С позволяет получить наиболее благоприятные механические свойства образцов со сварными швами (s_в = 615–620 МПа; s₀₂ = 320–330 МПа; d = 44–45 %), причем режим охлаждения (вода или воздух) не оказывает влияния на механические свойства стали. В структуре сварного шва формируется требуемая аустенитная структура с выделениями карбидов.

ВЫВОДЫ

Таким образом, отжиг из стали 08X18H10 изделий, имеющих сварные швы, рекомендуется производить в печи по следующему режиму: нагрев до температуры 1000–1050 °С и охлаждение с печью или на воздухе. Кроме того, весьма перспективным методом отжига может быть местный нагрев сварного соединения и околошовной зоны с применением индукционного нагрева или нагрева токами высокой частоты до температуры 1000–1050 °С с последующим охлаждением на воздухе. При этом металл в зоне сварного соединения приобретет необходимые свойства. Точное прогнозирование механических свойств готовой трубы дает возможность использования электросварных труб производства ОАО «Уралтрубпром» в тех сферах, где ранее использовались только горячекатаные трубы по ГОСТ 8732–78.

Предприятие непрерывно повышает энергоэффективность и экологичность технологий и оборудования, применяемых при транспортировке природного газа. В Обществе продолжается разработка технологий цифровизации производства. Сегодня получены практические результаты предиктивного мониторинга технического состояния газоперекачивающих агрегатов на основе современных математических методов.

НАБИРАЯ ВЫСОТУ

«В 2021 г. мы подвели итог 10‑летней совместной работы с «Ростехом» над программой повышения надежности двигателя АЛ-31СТ и перешагнули следующий рубеж, приступив к созданию новой линейки машин АЛ-41СТ-25. Сложно оценить значимость этого события: если 16‑мегаваттные приводы сегодня обеспечивают транспорт газа по стране и экспортные поставки по системе магистральных газопроводов с давлением до 75 кгс / см2, то 25‑мегаваттные особенно востребованы в компании для реализации новых глобальных проектов и открывают совершенно новые возможности для транспорта природного газа по магистральным газопроводам с давлением 100 кгс / см2», – отмечает генеральный директор ООО «Газпром трансгаз Уфа» Ш.Г. Шарипов.

Сегодня двигатели серии АЛ, производимые в Уфе в интересах газовой промышленности, – бренд качества и надежности.

На X Петербургском международном газовом форуме было подписано соглашение между АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» (входит в Госкорпорацию «Ростех») и Республикой Башкортостан о намерениях по строительству в республике комплекса для сборки и испытаний индустриальных двигателей в интересах ПАО «Газпром».

Соглашение скрепили подписями глава Республики Баш-кортостан Р.Ф. Хабиров, заместитель Председателя Правле-ния – начальник Департамента ПАО «Газпром» О.Е. Аксютин и заместитель генерального директора Госкорпорации «Ростех» Д.Ю. Леликов.

Производственно-технологи-ческий комплекс в Уфе рассчитан на сборку, испытания и ремонт до 50 современных эффективных двигателей ежегодно, что позволит обеспечить растущие потребности «Газпрома» в индустриальных силовых установках серии АЛ. В том числе речь идет и о создаваемой модификации AЛ-41CT мощностью 25 МВт. Первые два опытных образца изделия планируют собрать в 2022 г. Испытания и начало эксплуатации намечены на 2023 г. Кроме того, на базе единого газогенератора будут разрабатывать версии номинальной мощностью 32 и 42 МВт.

Глава Башкортостана Р.Ф. Хабиров, подводя итоги участия делегации республики в форуме, предложил выдвинуть создателей двигателя АЛ-41СТ на соискание премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники.

ОБУЧАЕМ ВМЕСТЕ

На газовом форуме по инициативе ООО «Газпром трансгаз Уфа» также была подписана дорожная карта по разработке и реализации программ совместного обучения специалистов ПАО «Газпром» и ПАО «ОДК-УМПО» по направлению «Конструкция, эксплуатация и техническое обслуживание газотурбинных двигателей серии АЛ».

В церемонии приняли участие руководители «ОДК Инжиниринг», ПАО «ОДК-УМПО», ООО «Газпром трансгаз Уфа», ООО «Газпром трансгаз Томск», ректоры опорных вузов «Газпрома» – Уфимского государственного нефтяного технического университета, Национального исследовательского Томского политехнического университета.

Ключевая задача, которая стоит перед участниками проекта, – повышение уровня профессиональных компетенций специалистов ПАО «Газпром» на объектах, эксплуатирующих газотурбинные двигатели марки АЛ в составе газоперекачивающих агрегатов и энергетических установок.

Реализации целей документа послужит созданная в уфимском университете выпускающая кафедра «Цифровые технологии в газовой промышленности». Ее задача – подготовка специалистов в области предиктивной диагностики, способных на основе данных мониторинга технического состояния – трендового контроля и анализа рабочих параметров оборудования – заблаговременно спрогнозировать развитие нежелательных событий, исключив или смягчив их последствия.

Организация полевых складов горючего на базе эластичных резервуаров – технологическая инновация, международный тренд, который уже доказал свою эффективность. За счет оптимизации времени на монтаж и ввод в эксплуатацию удается в кратчайшие сроки организовать парк емкостей и обеспечить надежное и бесперебойное функционирование техники и инфраструктуры на автономных объектах.

ООО НПФ «Политехника» более 30 лет является разработчиком и крупнейшим мировым производителем инновационного оборудования, эластичных резервуаров, полевых складов горючего, поставщиком услуг и комплексных технологических решений по автономному хранению горюче-смазочных материалов (ГСМ), нефти и любых жидкостей для ведущих нефтегазовых предприятий, участником проектов национального масштаба.

В основе полевого склада горючего (ПСГ) – полимерные эластичные резервуары (ПЭР), собственная разработка компании. Резервуары производятся из TPU – 100%-го по-лиуретана специального топливного качества, что напрямую влияет на их морозостойкость и устойчивость к нефтепродуктам. Они не подвержены коррозии и воздействию окружающей среды, мобильны и компактны. Прочность их приближается к разрывным нагрузкам грузовых строп и лент.

Для монтажа ПСГ на базе ПЭР достаточно нескольких часов, так как под них не требуется бетонного основания. Команда из 6–8 человек способна развернуть склад объемом 3000 м³ в течение 1 ч.

По сравнению со стальными конструкциями эффективность складов на базе эластичных резервуаров поражает: общие расходы и сроки монтажа на обустройство нефтебазы сокращаются в 8–10 раз, а экономия составляет 70 % от суммы, необходимой для установки железного хранилища.

Полевые склады ГСМ и нефти в составе мобильных модульных баз обеспечения успешно эксплуатируются на объектах ПАО «Газпром нефть», АО «ННК», ПАО «НК «Роснефть», ООО ТД «Полиметалл», ПАО «ГМК «Норильский никель» и других компаний.

С 2018 г. компания «Политехника» оказывает услугу по приему, хранению, выдаче топлива с получением лицензии, регистрации опасных производственных объектов на п-ове Гыдан.

В 2020 г. компания приняла участие в ликвидации последствий разлива в Норильске. На объекте применены резервуары и рукавные трубопроводы, что позволило в кратчайшие сроки устранить последствия аварии.

С 2021 г. НПФ «Политехника» принимает участие в обеспечении инфраструктуры арктических портов.

– В каких модификациях завод «АГУНА» предлагает теплоснабжающее оборудование?

– Вариантов множество – от газовых водогрейных котлов типа «СТГ КЛАССИК», «СТГ ПРЕМЬЕР» – ACS 100, ACS 200, ACS 230, ACS 300, ACS 500 – до автоматизированных блочно-модульных водогрейных котельных установок «АГУНА», которые подразумевают полную автономность за счет использования оборудования для обслуживания инженерных коммуникаций. В различных модификациях мощность таких котельных составляет от 0,4 до 20 МВт, что позволяет нам обеспечивать теплоснабжение объектов практически любой сложности.

– Насколько актуальны для вас принципы импортозамещения?

– Это одна из наших сильных сторон: оборудование, производимое заводом, сегодня не имеет аналогов в стране по массогабаритным параметрам. Нашими инженерами созданы компактные котельные: объекты мощностью до 1,5 МВт имеют габаритные размеры 6 × 3 м, котельные мощностью до 3 МВт – 8,5 × 3,3 м. Такие показатели достигнуты за счет создания компактного промышленного газового котла мощностью 1,5 МВт / 1,5 м² при массе 1260 кг – подобных решений по компактности в России не существует.

– Новые модификации модульных котлов развивают это направление?

– Да, в настоящее время мы представляем новую разработку – котел ACS 500 в корпусе «СТАНДАРТ». О компактности говорят габаритные размеры – 1647 × 770 × 832 мм. Выглядит установка как три вертикально расположенных модуля общей мощностью 1,5 МВт – она занимает всего 1,3 м². Котлы оборудованы современным контроллером управления ACS 211 с жидкокристаллическим дисплеем, обеспечивающим автоматический контроль герметичности газовых клапанов перед розжигом и диагностику датчиков и систем безопасности котла. В системах автоматики котлов используются датчики, системы и оборудование ведущих мировых производителей – таких как Honeywell, ebm-papst, DUNGS.

– Расскажите подробнее о безопасности. Как ведет себя такое оборудование в нештатных ситуациях?

– Безопасность достигается в том числе благодаря блочно-модульному исполнению оборудования. Компания реализует принцип многоядерности, при котором источниками тепла являются не два котла – основной и резервный, а сразу несколько модулей. Такой принцип позволяет экономно производить тепло – столько, сколько необходимо потребителю.

Кроме того, блочность позволяет разумно использовать ресурсы, управляя загрузкой каждого котла – как правило, все модули работают только при пиковых нагрузках. Здесь мы говорим уже и об экономической выгоде – разумном использовании топлива и электроэнергии, в том числе за счет применения горелок с плавным регулированием мощности и вентилятором горелки с частотным регулированием.

– Насколько подобные инновационные решения доступны потребителям?

– Переход на отопление с применением модульных водогрейных котлов и блочно-модульных котельных установок оправдан с экономической точки зрения: новые технологии окупаются в течение 1,5–2 лет. По сути это вложение в безопасность, экономичность и надежность теплоснабжения.

С первых дней работы ООО «Газпром добыча Краснодар» в своем производстве активно внедряет и использует инновационные технологии, передовые подходы и смелые инженерные решения. В свое время именно на юге России впервые были использованы новые методы добычи и подготовки газа к транспорту, которые в дальнейшем применялись в масштабах всей страны. Сегодня газовики предприятия продолжают традиции, заложенные ветеранами отрасли, используя достижения научно-технического прогресса и собственные инновационные разработки. Ежегодно в рационализаторской деятельности принимают участие более сотни работников компании. При этом в последние годы неизменно растет число людей, которым небезразличны эффективность и экономичность производства, организация труда на предприятии.

В данном направлении особенно выделяются производственники – те, кто каждый день сталкиваются со сложным оборудованием газовых промыслов, обеспечивают эффективную и надежную работу скважин и оборудования подготовки газа. Нестандартный взгляд и творческий подход к работе, изменение конструкции и внедрение новых технологий добычи, подготовки и транспортировки газа позволяют получить наиболее ощутимый экономический эффект.

ЦЕНТР НОВАТОРСТВА

Одно из основных направлений современной работы коллектива Инженерно-технического центра (ИТЦ) компании – повышение эффективности использования научно-технического потенциала Общества. Именно ИТЦ традиционно является локомотивом новаторства в компании и уже на протяжении 5 лет побеждает в корпоративном конкурсе в номинации «Лучший коллектив по рационализаторской деятельности». Специалисты филиала активно участвуют в разработке новых технологий, применяемых на разрабатываемых месторождениях ООО «Газпром добыча Краснодар». Только по итогам 2020 г. при непосредственном участии исследовательского коллектива филиала предприятие получило три патента на изобретения и использовало в производстве 98 рационализаторских предложений. В 2021 г. впервые в газовой отрасли разработаны и внедрены метод и устройство фиксации образцов-свидетелей для определения скорости коррозии на разных глубинах насосно-компрессорных труб. Данная разработка подтверждена патентом на изобретение. При высокой точности получаемых показателей она не требует значительных финансовых затрат. Ранее реализовать такой процесс было невозможно без привлечения дорогостоящего оборудования. Проведены многочисленные исследования и разработки устройств и методов, которые позволят производить необходимые измерения непосредственно в скважине. На данный момент успешно завершены испытания на двух скважинах Мирненского месторождения (Ставропольский край), а в ближайшей перспективе запланированы испытания еще на шести скважинах эксплуатационного фонда. Накопленный экономический эффект составил более 7 млн руб. Другая интересная технология, реализованная научно-исследовательским коллективом ИТЦ, – применение обсадных колонн ликвидированных водяных скважин в качестве глубинных анодных заземлителей – установок катодной защиты. Внедрение этого рацпредложения позволило предприятию сократить расходы почти на 10 млн руб.

СИЛА МЫСЛИ

Вклад в совершенствование деятельности предприятия и организации труда на нем вносят сотрудники каждого филиала. И сегодня в банке идей можно найти не только технические решения, направленные на дальнейшее совершенствование технологического процесса добычи и подготовки углеводородов. За последние три года в ООО «Газпром добыча Краснодар» реализованы по‑настоящему масштабные планы в сфере научно-технической и опытно-конструкторской работы. Среди них исследование верхнедевонских отложений доманикового типа (доманикитов) в целях оценки ресурсной базы, выбора основных направлений и методики поисков залежей углеводородов на территории Предуральского краевого прогиба, концепция комплексного развития Вуктыльского геолого-экономического района. Особое внимание ученые компании уделили научной работе «Технико-экономическое обоснование добычи гидроминерального сырья на газовых месторождениях Краснодарского края». Ее цель – обоснование технико-экономической эффективности совместной добычи углеводородов и промышленных вод для организации производства йода и йодсодержащей продукции. Также необходимо отметить новейший метод интенсификации работы канализационных очистных сооружений ООО «Газпром добыча Краснодар» с применением комплексной микробной инженерии. К 2021 г. инновации позволили достичь нормализации концентрации сбрасываемых загрязняющих веществ на очистных сооружениях дожимной компрессорной станции Вуктыльского газопромыслового управления.

СТАВКА НА МОЛОДОСТЬ

На предприятии большое внимание уделяется научной работе молодых специалистов компании. Участие в научно-практических конференциях ООО «Газпром добыча Краснодар», а также в конкурсах на звание лучшего молодого рационализатора открывает широкие перспективы для нового поколения газовиков. Это универсальные площадки для обмена идеями и проектами, открытого диалога и поиска решений для развития как Общества, так и газовой отрасли в целом. Главная задача подобных мероприятий – раскрыть потенциал молодых работников, поддержать их инициативы, которые могут найти нестандартные и эффективные решения. Из года в год неизменным остается желание молодежи быть не просто частью коллектива, но его движущей силой. Поэтому одно из основных направлений деятельности Совета молодых ученых и специалистов – увеличение показателей рационализаторской деятельности, внедрение научно-технических разработок в производственный процесс.

«В XXI в. сложно представить мир без инноваций, изобретений и новаторских идей, которые так изменили нашу жизнь. За каждым большим свершением прежде всего стоят люди, которые работают с момента возникновения первоначальных замыслов, их оригинальной интерпретации вплоть до детальной проработки вопросов, возможности их реализации с технической, технологической и экономической точек зрения. В нашей компании рационализаторская работа – одно из важнейших средств улучшения производительности труда, повышения эффективности и надежности эксплуатации оборудования, продления его срока службы. Значимость технического творчества новаторов раз за разом подтверждается на практике», – отметил генеральный директор предприятия А.А. Захаров.

ООО «Газпром добыча Краснодар» в Год науки и технологий, как и прежде, продолжает идти по пути прогресса, создавая все необходимые условия для максимального раскрытия интеллектуального потенциала работников.

Фото: Дмитрий Андреев

Поскольку современные методы добычи нефти и газа (в первую очередь трудноизвлекаемых) увеличивают скорость коррозионных процессов, перед нефтегазодобывающими предприятиями стоит задача максимальной защиты от них погружного оборудования. Снизить влияние коррозионных факторов можно, используя ингибиторы коррозии и осуществляя постоянный мониторинг состояния оборудования. Также рекомендуется использование стеклопластиковых труб, насосно-компрессорных труб (НКТ) с внутренними полимерными покрытиями или с повышенным содержанием хрома.

ЛЕЙНЕР – ПРЕГРАДА ОТ КОРРОЗИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ИЗНУТРИ

Еще одна из эффективных технологий – роликовая раздача вставки из нержавеющей стали внутри НКТ. Подобные вставки используются в биметаллической защитной системе Majorpack ziPLY ST на основе интерметаллида Fe / Zn: они защищают поверхности и резьбу труб не только от коррозии (в том числе углекислотной), но и от высокого содержания H2S, а также обеспечивают устойчивость к абразивному износу и антибактериальную защиту.

Продукт компании Majorpack уже зарекомендовал себя благодаря ряду преимуществ, в первую очередь таких, как реализация прочного соединения труб без использования изоляционных материалов между лейнером и НКТ, осуществление процесса лейнирования без нагрева, а также отсутствие температурных ограничений для защитной системы при эксплуатации установки электроприводного центробежного насоса.

Производитель гарантирует степень деформации лейнера ziPLY ST до 20 %, технология допускает лейнирование НКТ с дефектами проката. Оборудование для лейнирования оснащено обратной связью по давлению, обеспечивает производство высококачественной продукции с динамически изменяющимся давлением раздачи.

ИНТЕРМЕТАЛЛИД – ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ ИЗВНЕ

Всесторонняя защита НКТ от коррозионного воздействия достигается за счет нанесения на ее внешнюю поверхность интерметаллидного слоя: он предотвращает воздействие электрохимической, подпленочной и питтинговой коррозии, обеспечивая катодную защиту поверхности и тела трубы.

Данный слой также наносится на резьбовые части труб и увеличивает таким образом ресурс операций свинчивания и развинчивания.

Испытания, которые Majorpack проводила совместно с инжиниринговой компанией «ИТ-Сервис», доказывают: железоцинковое интерметаллидное покрытие обладает свойствами ингибитора сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ), вызывающих коррозию. Так, в ходе испытаний стальные образцы с термодиффузионным цинковым покрытием были помещены на 95 сут в зараженную среду при температуре 30 °С, в результате СВБ не были обнаружены.

ПРОТЕСТИРОВАНО В ПРОМЫШЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Защитная система ziPLY ST также прошла опытно-промысловые испытания на скважинах с высокоагрессивной коррозионной средой, характеризующейся наличием СВБ, H2S, CO2, воздействие которых на незащищенное оборудование дает синергетический эффект, который способен ускорить коррозионные процессы в несколько раз. Температура эксплуатации составила 120 °С. В течение 1300 сут зафиксировано увеличение текущей наработки защитной системы ziPLY ST более чем в 8 раз – коррозионные повреждения, абразивный износ и потери основного металла НКТ не выявлены.

В пользу технологии говорит и репутация компании-производителя. На сегодняшний день продукция Majorpack используется более чем на 7000 скважин, осложненных различными видами коррозии, при этом средняя текущая наработка на скважинах коррозионного фонда увеличилась в 3,5 раза и продолжает расти. Уникальные технологии антикоррозионной защиты погружного оборудования, эксплуатируемого в агрессивной среде, востребованы крупными отечественными и зарубежными компаниями нефтегазодобывающей отрасли: применение продукции Majorpack позволяет снижать затраты при эксплуатации коррозионного фонда в 3–18 раз, не считая экономии на сокращении количества простоев и ремонтов.

Данные показатели не предел: сегодня компания продолжает научно-исследовательские и конструкторские работы в R&D Центре – резиденте «Сколково». Здесь были созданы уже зарекомендовавшие себя продукты, и здесь же непрерывно совершенствуются технологии нанесения защитных покрытий, которые помогают обеспечивать максимальную работоспособность нефтегазодобывающего оборудования.

В соответствии с этим направлением разработаны и изготовлены две блочно-модульные станции управления фонтанными арматурами для морских ледостойких стационарных платформ ООО «Лукойл-Нижневолжскнефть», установленных на нефтегазоконденсатном месторождении имени В. Филановского, расположенном в Каспийском море.

Особенностью конструкции обеих станций управления является то, что они не имеют единого шкафа для размещения оборудования.

Третий проект, который ПАО «ЛУКОЙЛ» реализует на Кас-пийском море при помощи ООО ФПК «Космос-Нефть-Газ», – разработка и поставка блоков эксплуатационного, газлифтного и водонагнетательного манифольдов для месторождения имени В. Грайфера.

Блок эксплуатационного манифольда предназначен для сбора, транспортирования и распределения продукции скважин, добываемой с нефтегазоконденсатного месторождения, расположенного на дне Каспийского моря.

Блок газлифтного манифольда предназначен для приема и распределения газлифтного газа к эксплуатационным скважинам, а также к одной газонагнетательной скважине.

Блок водонагнетательного манифольда предназначен для подачи подготовленной морской воды от блока камеры приема средств очистки и диагностики водовода к нескольким водонагнетательным скважинам.

Все блоки представляют собой изделия полной заводской готовности и эксплуатируются без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Режим работы всех блоков – непрерывный, круглогодичный. Все трубопроводы блоков теплоизолированы и оборудованы кабельным электрообогревом. Отличительной чертой созданного оборудования являются его повышенная сложность и компактность из‑за ограниченного пространства морской платформы, на которой данное оборудование размещается.

Можно с уверенностью сказать, что ООО ФПК «Космос-Нефть-Газ», продукция которого сертифицирована по российским стандартам и стандартам ASME (США), обладает необходимым научным и техническим потенциалом для создания сложного оборудования по обустройству газовых и нефтяных морских платформ, отвечающего требованиям функциональности, надежности, экономичности и по качеству не уступающего передовым зарубежным аналогам.

Толочкин Олег Юрьевич

Начальник Управления предпроектных и концептуальных исследований ООО «Морнефтегазпроект»

КОМПОНЕНТЫ ИНТЕГРИРОВАННОЙ МОДЕЛИ И ИХ ФУНКЦИОНАЛ

Интегрированная модель техпроцесса добычного актива может быть поделена на несколько ключевых компонентов:

– пласт;

– скважины;

– система сбора;

– площадные объекты подготовки пластовой продукции;

– системы поддержания пластового давления и газонагнетания / газлифта;

– логистика;

– экономика (расчет на финансово-экономической модели).

При этом не существует программного обеспечения (ПО), в котором можно было бы моделировать все компоненты. Интегрированная модель состоит из отдельных моделей, каждая из которых воспроизводит свой компонент, решает ряд локальных задач, а при объединении в единую интегрированную модель они способны определить вопросы по взаимовлиянию систем друг на друга.

Моделирование используется на всех этапах работы с активом: от концептуального проектирования до эксплуатации объекта. На предпроектной стадии используются преимущественно статические модели наземных объектов. При относительно небольшой трудоемкости данные модели позволяют подтвердить принятые технические решения, выбрать оптимальные варианты обустройства, сделать более детальную и точную оценку затрат.

На этапе проектной документации ко всем компонентам актива уже может применяться не только статическое, но и динамическое моделирование, которое дает возможность проконтролировать и воспроизвести процессы в динамике, оценить, как будет вести себя объект при пусконаладке или на переходных режимах. На этом этапе модели помогают уточнить решения проекта, провести проверку систем автоматизации и пр.

При строительстве цифровые модели позволяют верифицировать данные, закладываемые в закупочную документацию, и значительно ускорить период проведения комплексной пусконаладки, что дает прямой экономических эффект от раннего запуска производства. А при эксплуатации они упрощают прогнозирование работы актива, выполняют проверку решений по изменению режимов эксплуатации и помогают производственному персоналу при поиске и проверке оптимизационных мероприятий, выступая в качестве рабочего инструмента в центре управления активом.

ВЫБОР ПОДХОДА В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ

Специфика цифровизации в сегодняшней нефтегазовой отрасли состоит в том, что бóльшая часть активов создавалась до внедрения современных цифровых инструментов и изначально их применение в производственных процессах не предполагалось. С одной стороны, создание цифровых двойников таких объектов и разворачивание на их основе линейки доступных на сегодняшний день цифровых решений – логичный способ повысить качество управления активом, с другой – внедрение таких инструментов требует много средств и трудозатрат персонала и не для всех предлагаемых решений может быть оправдано.

Оптимальным видится подход с первоначальным созданием базовых инструментов (в том числе цифрового двойника технологического комплекса), при этом важно провести анализ задач, стоящих перед производственными службами, чтобы правильно поставить цели, выработать инструменты и, исходя из этого, составить программу.

Например, при моделировании наземных объектов подготовки пластового флюида для одного предприятия приоритетным может стать получение инструмента для технического перевооружения и расшивки узких мест производственного объекта, а для другого – оптимизация технологических процессов, таких как подача метанола, оптимизация технических режимов с целевой функцией увеличения прибыли выхода целевых продуктов, сокращения операционных затрат на потребление газа на собственные нужды или расходов на химреагенты.

Второй важнейшей задачей, влияющей на качество будущих цифровых моделей, являются определение подхода к созданию моделей и выбор исполнителей. Очень важно обеспечить участие в команде проекта не только специалистов, имеющих квалификацию в работе расчетного ПО для моделирования, но и экспертов с необходимым производственным опытом. Только в этом случае можно рассчитывать, что модели будут нацелены на решение реальных задач.

Так, в ООО «Морнефтегазпроект» накоплен уникальный опыт, сочетающий проектирование производственных объектов, надзор за строительством, техническое перевооружение действующего предприятия, сопровождение пусконаладочных процедур, надзор за эксплуатацией и моделирование технологических объектов подготовки пластового флюида. Именно такое сочетание позволяет создавать цифровой двойник, точно воспроизводящий реальные характеристики объекта и нацеленный на повышение операционной эффективности.

В конечном счете для того, чтобы цифровизация производственных активов имела положительные бизнес-эффекты, необходимы формирование цели и обсуждение решений. При таком подходе можно рассчитывать на реальные эффекты от внедрения цифровых двойников технологических процессов в производственную деятельность.

Решать данную задачу необходимо уже на стадии создания, уделяя максимум внимания обу-чению и вовлечению персонала, а также формированию бизнес-процесса, где будут детально описаны функциональные технические требования к моделям, и тому, какие расчеты могут выполнять специалисты производственных блоков.

Отдельно необходимо упомянуть, что цифровой двойник технологического комплекса является базой для целого ряда дальнейших решений по интегрированному управлению активом, таких как предиктивная диагностика, тренажеры, автоматизированные системы принятия решений и пр. То есть внедрение цифрового двойника в производственные процессы не конечное звено цифровизации актива. Это еще один шаг к интеллектуальному месторождению.

Очень важно не упустить потенциал цифровизации на новых производственных объектах. При проектировании объекта с нуля значительно проще с самого начала заложить современные цифровые решения уже на стадии предпроектной и проектной работы, формировать требования к подрядчикам исходя из необходимости применения современных технологий и с самого начала получить цифровой промысел. Такой подход позволит, кроме всего прочего, уточнить и верифицировать планы уже на стадии разработки основных технических решений и проектной документации.

Опыт цифрового моделирования технологических комплексов морских платформ и объектов на суше ООО «Морнефтегазпроект» позволяет подтвердить высокую эффективность применения цифровых двойников при обязательном применении комплексного и системного подхода при их создании. Производственные подразделения получают мощный инструмент для оптимизации технологических процессов, поиска ограничений в производственной цепочке, моделирования всех возможных аварийных сценариев с оценкой последствий и разработкой компенсирующих мероприятий, а также проверки работы промысла при плановых изменениях в системе.