1 июня 2023

К 75-летию основания головного научного центра ООО «ГАЗПРОМ ВНИИГАЗ»: три четверти века инноваций в сфере научных исследований и научно-методического обеспечения проектов ПАО «ГАЗПРОМ» по добыче, транспортировке, подземному хранению, переработке и использованию газа

В ООО «Газпром ВНИИГАЗ» проводится широкий спектр научных исследований по различным направлениям, включая не только формирование ресурсной базы газовой промышленности (в т.ч., рекомендации по наиболее перспективным площадкам для разведки (открытия) новых месторождений углеводородов), разработку газовых и газоконденсатных месторождений (важный факт: инновационные и инвестиционные проекты разработки всех крупных газовых и газоконденсатных месторождений нашей страны разработаны в ООО «Газпром ВНИИГАЗ»!), промысловый сбор и подготовку добываемой продукции к магистральному транспорту, но и разработку рекомендаций по режимам эксплуатации технологического оборудования (компрессоры, сепараторы, теплообменники) с учётом компонентного состава газоконденсатной смеси и рекомендаций по типоразмерным параметрам компрессорного оборудования дожимных компрессорных станций (ДКС) с учётом изменяющихся во времени параметров газа (расход, давление, температура) на входе в ДКС, а также формирование научно-методических основ развития технологии и технических средств транспорта и подземного хранения газа и создания на их основе единой газотранспортной системы страны, не имеющей аналогов в мире по масштабу, показателям надёжности и экономичности, а также разработку прогнозов реализации на внутреннем и внешних рынках газа, проведение исследований ценообразования на них с обоснованием потенциальных уровней поставок дополнительных объёмов газа по ЕСГ России с учётом возможности реконструкции отдельных участков магистральных газопроводов (МГ), входящих в ЕСГ. В настоящее время ООО «Газпром ВНИИГАЗ» объединяет два десятка научными центрами (НЦ), собственную опытно-экспериментальную базу, на которой успешно функционируют свыше 60 установок и стендов. В результате проведения цикла фундаментальных и прикладных научных исследований получено свыше трехсот (!) патентов на технологические процессы, новые материалы и инновационное оборудование для газовой отрасли. В ООО реализован широкий спектр образовательных программ по различным специальностям (дисциплинам), функционируют курсы повышения квалификации сотрудников ПАО «Газпром» и его дочерних обществ, формируется и издается уникальный, не имеющий аналогов научно-технический сборник «Вести газовой науки», регулярно организуются и проводятся международные научные конференции по актуальной проблематике развития газовой отрасли. Также в ООО «Газпром ВНИИГАЗ» ведутся работы по формированию и поддержке Фонда отчетов о НИОКР ПАО «Газпром» по всем основным профильным направлениям.

В период Великой Отечественной войны проблема бесперебойного энергообеспечения военных и гражданских объектов, как и контроля добычи нефтегазовых ресурсов для нашей страны была чрезвычайно актуальна, поэтому неудивительно, что в первые послевоенные годы вопросы освоения газовых месторождений сформировали условия для создания специализированной научной организации. Приказом ГлавГазТопПрома при Совете Министров СССР № 260 от 02.06.1948 «для решения научно-технических задач эксплуатации МГ „Саратов — Москва“, поиска, разведки и разработки газовых месторождений и переработки природного газа» был создан Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (ВНИИГАЗ), который в 1999 году был преобразован в ООО «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий — ВНИИГАЗ». Спустя 4 года, в 2003 году решением учредителя (ОАО «Газпром») ООО «Газпром ВНИИГАЗ» получил статус головного научного центра в сфере технологий, но важно отметить, что ВНИИГАЗ изначально создавался как многопрофильная организация, призванная решать весь комплекс научно-технических задач, связанных с разведкой месторождений, добычей, транспортировкой, подземным хранением и переработкой природного газа.

Летом 1946 года было завершено строительство первого дальнего МГ «Саратов — Москва» общей протяжённостью 800 км, начатого в декабре 1944 года, за полгода до окончания Великой Отечественной войны! В разработке методологии проектирования и основных технологических решений по строительству газопровода принимали участие многие известные ученые и специалисты, ставшие впоследствии сотрудниками ВНИИГАЗа. Один из них, Александров А.В., был начальником крупнейшей системы МГ «Северный Кавказ — Центр»: именно он впервые в Советском Союзе обосновал и реализовал в промышленных масштабах идею замены поршневых газоперекачивающих агрегатов (ГПА) центробежными нагнетателями с приводом от газовых турбин газовых турбин и электромоторов. Также проводился широкий спектр работ по развитию минерально-сырьевой базы газовой промышленности. Поскольку подавляющее большинство центров потребления газа было значительно удалено от сырьевой базы, возможность наращивания объёмов добычи в соответствии с перспективным спросом и планами развития экономики и промышленности требовали сооружения газотранспортных систем большой протяжённости и повышенной мощности. Также были разработаны и внедрены технологии получения технического углерода и гелия высокой чистоты из природного газа, автор — профессор Теснер П.А.: при его активном участии на заводе ВНИИГАЗа была построена и долгое время успешно функционировала экспериментальная установка по производству гелия высокой чистоты. Все эти задачи были с успехам решены отечественными учеными, и в результате при непосредственном участии ВНИИГАЗа была разработана Стратегия развития газовой отрасли, реализация которой обеспечила высокие темпы роста добычи и транспорта газа в стране для обеспечения экономики и промышленности!

Формирование газовой промышленности как самостоятельной отрасли с единым централизованным управлением позволило использовать разработки ВНИИГАЗа для ускоренного ввода в эксплуатацию месторождений с совмещением стадий их доразведки и промышленного освоения для новых газовых месторождений на Северном Кавказе (Краснодарский и Ставропольский края), Украине (Шебелинка), в Туркмении (Шатлык), Узбекистане (Газли) и Коми (Вуктыл), что обеспечило увеличение объемов добычи газа по стране всего за десятилетие (с 1955 года по 1966 год) почти в 12 раз: с 12 млрд.куб.м до 143 млрд.куб.м! Была оперативно сформирована широкая разветвлённая сеть филиалов в районах с интенсивным ростом объемов добычи газа и строительством новых МГ: Харьков и Ташкент (1959 год), Тюмень (1966 год), Ухта (1968 год), Краснодар (1969 год) и Ашхабад (1977 год).

Следующим этапом развития газовой отрасли в стране при активном участии сотрудников ВНИИГАЗа стало создание разветвленной газотранспортной системы (ГТС) на базе концепции создания ГТС большой мощности с последующим формированием Единой газотранспортной системы. Наращивание пропускной способности МГ достигалось преимущественно за счёт использования труб большого диаметра (ТБД) и повышения рабочего давления. Впервые в мировой практике благодаря научному обоснованию ученых и специалистов ВНИИГАЗа в СССР были построены газопроводы с ТБД до 1420 мм, что позволило применять новые типы ГПА большой мощности — центробежные нагнетатели с газотурбинным и электрическим приводом. Транспортировка больших объёмов газа обусловила появление отечественного газа на мировом рынке и создание сети подземных хранилищ газа (ПХГ). Необходимость регулирования и резервирования суточной и сезонной неравномерности потребления газа сформировала необходимость создания разветвлённой сети ПХГ. Во ВНИИГАЗе были созданы научные основы технологий ПХГ и разработаны первые проекты ПХГ под Москвой (Калужское и Щёлковское). Уникальное ПХГ в горизонтальном водоносном пласте создано совместно с учёными и экспертами-специалистами Российского государственного университета нефти и газа имени И.М.Губкина под Санкт-Петербургом в Гатчине. Также во ВНИИГАЗе были успешно решены задачи по разработке технологий подготовки газа к транспортировке с применением методов низкотемпературной сепарации и новых методов его переработки. Были разработаны и другие технологии, основанные на использовании турбодетандерных агрегатов, эжекции газа и иных процессов.

Важным этапом развития ВНИИГАЗа для укрепления экономики и промышленности нашей страны стало открытие месторождений Западной Сибири, Прикаспийской впадины и Средней Азии. Была получена крупнейшая в мире ресурсная база, обеспечившая устойчивое развитие газовой отрасли на многие десятилетия. Во ВНИИГАЗ были созданы научно-методические основы разработки и обустройства крупнейших газовых и газоконденсатных месторождений Крайнего Севера и Западной Сибири. Были также разработаны специальные гидро-газодинамические и математические модели, позволяющие использовать высокоэффективные методы обустройства месторождений на основе кустового размещения высокодебитных теплоизолированных скважин и установок комплексной подготовки газа высокой производительности. Во ВНИИГАЗе была разработана инновационная технология охлаждения газа до температуры грунта от «минус 2» до «минус 10» град. С перед подачей в трубопровод на основе использования смешанного холодильного агента и высокоэффективных теплообменных аппаратов витого типа — специально для головных участков МГ, сооружаемых в зоне вечной мерзлоты (ЗВМ). Эти установки (станции охлаждения газа, СОГ) являются обязательным элементом вновь проектируемых и строящихся газопроводов в ЗВМ.

После введения в эксплуатацию месторождений «Медвежье» в 1972 году, «Уренгойское» в 1978 году и «Ямбургское» в 1986 год началось масштабное использование научных разработок института. В числе внедренных в промышленное производство инноваций следует особо отметить использование УКПГ большой единичной мощности, достижение высоких рабочих дебитов скважин (в сутки — более 1 млн.куб.м), применение эксплуатационных скважин большого диаметра и размещение скважин в кустах в центральной (наиболее продуктивной) части пласта. Практическое внедрение автоматизированных систем управления (АСУ) разработкой газовых месторождений было апробировано на месторождениях Надым-Пур-Таза: с их вводом в эксплуатацию в конце 1970-х годов добыча газа в СССР увеличилась до 436 млрд.куб.м. Результаты научных исследований в регионе применялись при освоении других месторождений — например, Заполярного.

Важным направлением научных исследований в ООО «Газпром ВНИИГАЗ» является освоение сероводородосодержащих месторождений многокомпонентного газа в составе газохимических комплексов. Наличие в газе большого числа неуглеводородных компонентов, включая сероводород и углекислоты, обусловили разработки в сфере систем фильтрации многокомпонентных систем и инновационных методов прогнозирования разработки месторождений. В ходе проведения научных исследований процессов фазовых превращений получены результаты, которые успешно используются при создании крупнейших газохимических комплексов и заводов по переработке газа в Астрахани и Оренбурге.

При создании МГ от месторождений Средней Азии, Прикаспия и Западной Сибири была сформирована Единая система газоснабжения (ЕСГ), ее оперативное управление осуществляется из единого центра. Создание крупнейшего в Евразии отечественного газотранспортного комплекса обеспечило ключевые позиции при реализации газа на внешних рынках, в частности, европейском. ВНИИГАЗ при тесном взаимовыгодном сотрудничестве с ведущими научными и экспертными организациями страны, среди которых особо следует отметить Академию наук (АН) СССР (правопреемник — РАН) приняли активное участие в формировании и развитии ЕСГ, в частности, предложив экономически обоснованные эффективные решения по транспортировке газа на большие расстояния. Современная ГТС Российской Федерации по протяженности сопоставима с ГТС США и является второй в мире, по энерговооруженности и мощности потоков газа существенно превосходя ГТС всех промышленно развитых стран. Современная протяжённость российской ГТС превышает 170 тыс.км, объединяя 26 ПХГ, свыше 4 тысяч газораспределительных станций (ГРС) и порядка 310 компрессорных станций (КС).

Важным этапом развития и приумножения интеллектуального капитала института стало изучение и освоение во ВНИИГАЗе континентального шельфа северных морей. Увеличение объемов финансирования позволило в ходе геологоразведочных работ (ГРР) на континентальном шельфе Карского и Баренцева морей открыть крупнейшие шельфовые месторождения углеводородов (Приразломное и Штокмановское), для которых были разработаны методы оценки разведанных шельфовых запасов нефти и газа, сформированы геолого-геофизические структурно-литологические модели ряда газонефтяных залежей и месторождений, что позволило еще в 1984 году впервые издать карту «Перспективы нефтегазоносности акваторий СССР и прибрежных окраин». Также в институте были проведены фундаментальные и прикладные научные исследования по извлечению выпавшего в пласте конденсата с применением современных методов математического и физического моделирования, что позволило решить задачу повышения эффективности разработки месторождений на поздней стадии эксплуатации: впервые в мире промышленная добыча ретроградных углеводородов началась на Вуктыльском газоконденсатном месторождении! Реализация инновационного проекта позволила существенно увеличить степень извлечения компонентов и обеспечить мониторинг и корректировку сезонных колебаний в газопотреблении, что позволило повысить степень взаимодействия с усилением взаимосвязанной работы месторождения и газоперерабатывающего завода.

В числе приоритетных направлений научного развития ВНИИГАЗа — изучение проблематики развития региональных систем газоснабжения с применением сжатого газа высокого давления и сжиженного природного газа (СПГ) в авиации, на автомобильном, водном и железнодорожном транспорте. Следует особо упомянуть инновационный проект по созданию летающей лаборатории Ту-155 на базе самолета Ту-154 для летных исследований двигателей с применением криогенного топлива. Данный проект на ММЗ «Опыт» разрабатывали с 1980 года: был создан уникальный авиационный криогенный комплекс (АКГ) для проведения различных видов испытаний с применением больших количеств криогенной жидкости. Первый полет был совершен 35 лет назад, в год 40-летия ВНИИГАЗа: 15.04.1988 его совершил экипаж советского и российского лётчика-испытателя, капитана авиации, Героя Российской Федерации (1993) Владимира Андреевича Севанькаева (19.07.1935–02.05.2004), а первый испытательный полет на СПГ был совершён 18.01.1989. Было выполнено более ста полетов, из них пять на жидком водороде. В период с 1989 года по 1990 год Севанькаев В.А. установил 14 мировых авиационных рекордов по высоте и грузоподъёмности (из них 3 — в качестве второго пилота) на самолёте Ту-155. На Ту-155 использовался один работающий на водороде двигатель НК-88 и два турбореактивных двухконтурных двигателя (ТРДД) НК-8-2.

Интересная конструктивная схема компоновки самолета: топливный бак с экранированной теплоизоляцией, вмещающий 17,5 куб.м СПГ вместе с системой подачи топлива и системой поддержания давления размещался в хвостовой части фюзеляжа в постоянно продуваемом воздухом (либо азотом) отсеке (из-за конструктивных сложностей размещения в крыле). Бак, трубопроводы и агрегаты топливного комплекса имели обеспечивающую заданные теплопритоки экранно-вакуумную изоляцию. Изначально в качестве топлива применялся сжиженный водород (температура до «минус 253» град. С), но в 1989 году самолет переоборудовали на СПГ с температурой «минус 162» град. С. Были дополнительно установлены: система для управления силовой установкой (гелиевая), азотная система (предупреждает об утечке криогенного топлива и замещает обычную атмосферу в отсеках самолёта) и система контроля вакуума в теплоизоляционных полостях. Самолет получил бортовой номер СССР-85035, модель Ту-155 разработал известный советский авиаконструктор Владимир Александрович Андреев. От других моделей Ту самолет отличается выступами дренажной системы на хвостовом оперении. На Ту-155 был установлен экспериментальный ТРДД НК-88, созданный в Самаре в двигателестроительном конструкторском бюро под руководством советского генерального конструктора авиационных и ракетных двигателей, академика АН СССР (1974) и РАН (1991), дважды Героя Социалистического Труда (1957, 1981), Лауреата Ленинской премии Николая Дмитриевича Кузнецова (23.06.1911–31.07.1995): за основу был взят серийный двигатель для Ту-154 НК-8-2, он устанавливался вместо правого штатного двигателя и для работы использовал водород или СПГ (два других двигателя работали на керосине). Двигатель мог использовать и СПГ, доработанный вариант двигателя НК-89 использовался в проекте Ту-156 для двухместного опытного воздушно-космического самолёта Ту-2000. В настоящее время программа прекращена, но инновационный проект имеет перспективу развития, его разработки планировалось использовать в Ту-136 (вариант Ту-134 с криогенными двигателями), Ту-156 (вариант с двигателем НК-89 с полезной нагрузкой 14 тонн, на 1997 год был запланирован первый полет) и Ту-206 (вариант Ту-204 на 210 пассажиров с криогенными двигателями). Впервые в мире в 1989 году советский самолет — «летающая лаборатория» производства КБ им.А.Н.Туполева, заправленный СПГ от экспериментальной установки ВНИИГАЗа, прилетел в Ниццу на международную конференцию по СПГ и во все дни ее работы осуществлял бесплатные демонстрационные полеты с пассажирами на борту: о роли Президента АН СССР академика Александрова А.П. в подготовке проекта автору лично рассказывал член-корреспондент РАН Гриценко А.И.! 

За три четверти века инновационного развития газовой отрасли ведущим отраслевым институтом его возглавляли известные ученые: с 1948 года по 1950 год им руководил один из первооткрывателей Туймазинского нефтяного месторождения Старобине Е.Я., его сменил химик-технолог Иванов А.К. (1950–1959), а после — ученый-специалист в сфере физики пласта Требин Ф.А. (1959–1965). Следующим директором ВНИИГАЗа был ученый, специализировавшийся в сфере химической переработки газа Теснер П.А., с 1968 года по 1977 год институт возглавлял его коллега-ученый Гудков С.Ф. Почти четверть века (!), с 1977 года по 2000 год ВНИИГАЗ возглавлял член-корреспондент РАН, лауреат Государственной премии СССР Гриценко А.И., его сменил Ремизов В.В. (2000–2001), а с 2002 года по 2005 год институтом руководил д.т.н., профессор, Лауреат Премии Правительства Российской Федерации Тер-Саркисов Р.М. Д.т.н. Самсонов Р.О. возглавлял ООО «Газпром ВНИИГАЗ» с 2005 года по 2010 год; к.т.н., Лауреат Премии Правительства Российской Федерации Цыбульский П.Г. руководил институтом с 2010 года по 2015 год; а с 2015 года по 2018 год генеральным директором ООО был д.т.н. Люгай Д.В. С 2018 года генеральным директором ООО «Газпром ВНИИГАЗ» является заместитель начальника Департамента ПАО «Газпром», к.э.н. Недзвецкий М.Ю. За 75 лет ВНИИГАЗом были созданы филиалы в Азербайджане, Туркмении, Узбекистане и Украине, а также внутрироссийские филиалы в Западной Сибири, Республике Коми, Ставропольском крае, Астраханской и Оренбургской областях: со временем они получили статус самостоятельных научно-технических центров. Например, открытый в 1966 году его Тюменский филиал вместе Тюменским филиалом ЮжНИИгипрогаз стали ведущей головной организацией по научному обеспечению производственной деятельности предприятий газовой промышленности в Западной Сибири.

Выводы и рекомендации:

Три четверти века инноваций в ведущем отраслевом ООО «Газпром ВНИИГАЗ» сформировали мощную старейшую научную отраслевую школу, в которой работают 2 члена-корреспондента РАН (Гриценко А.И. и Григорьев Б.А.), свыше 50 докторов наук и несколько сот кандидатов наук. В институте работает старейшая в отрасли аспирантура и диссовет, ряд кафедр ведущих нефтегазовых вузов страны осуществляют подготовку востребованных кадров по приоритетным направлениям развития науки. Целесообразно увеличение объемов финансирования по приоритетным и ключевым проектам и программам, в частности, по СПГ (Ту-155, Ту-2000 и т.д.).

ООО «Газпром ВНИИГАЗ» принимает активнейшее участие в наиболее значимых международных проектах ПАО «Газпром», включая «Геологическое изучение и разведка Имашевского газоконденсатного месторождения», «Геологоразведочные работы на шельфе Вьетнама», «Голубой Поток», «Северный Поток», «Сила Сибири». Среди крупнейших инновационных проектов последних лет особо следует отметить «Контракт на выполнение обоснования возможности и оказания технических услуг по проекту создания ПХГ на базе нефтяной залежи Жень-11» в Китае, «Разработка Генеральной схемы развития газовой промышленности Боливарианской Республики Венесуэла», «Разработка Генеральной схемы развития газовой промышленности Республики Боливия», «Проект строительства ПХГ в водоносной структуре Суньху (Китай)», технико-экономическое обоснование проекта «Использование природного газа в качестве моторного топлива на территории Социалистической Республики Вьетнам».

ООО «Газпром ВНИИГАЗ» является автором и разработчиком технологических проектов всех ПХГ в странах СНГ и Восточной Европы и на протяжении многих лет осуществляет авторский надзор за деятельностью ПХГ на территории Германии, Латвии, Сербии, Белоруссии, Казахстана и ряда других стран. Также институт оказывает инжиниринговые услуги по изучению качества трубной продукции, оборудования и материалов иностранного производства для определения возможности их применения на объектах ПАО «Газпром» крупнейшим международным корпорациям — «Sumitomo Corporation» (Япония), «Tianjin Pipe Corporation» (КНР), «Metal One Corporation» (Япония), «Salzgitter Mannesmann Grobblech GmbH» (ФРГ).

За 75 лет успешного развития деловыми партнёрами ООО «Газпром ВНИИГАЗ» становились нефтегазовые компании более чем 100 стран мира. Институт реализует инновационные и инвестиционные проекты с такими крупными зарубежными нефтегазовыми компаниями как «Агентство природных ресурсов Японии», «Китайская национальная нефтегазовая корпорация» (КНР), «Engie» (Франция), «Korea Gas Corporation» (Республика Корея), «PetroVietnam» (Социалистическая Республика Вьетнам), «Uniper Holding GmbH» (ФРГ), «VNG — Verbundnetz Gas AG» (ФРГ), «Wintershall Holding GmbH» (ФРГ). Одним из давних и надежных партнеров ООО «Газпром ВНИИГАЗ» является старейшая отечественная Академия — РАН, отмечающая 300-летний юбилей 08.02.2024: Заместителем Председателя Правления ПАО «Газпром» является член-корреспондент РАН Аксютин О.Е.!