Gazprom-Preis im Bereich Wissenschaft und Technik

Unternehmensinternes Managementsystem der PAO Gazprom im Bereich Energieeffizienz und Treibhausgasemissionen

Infolge dieser Studie entstand ein Unternehmenssystem, das die Informationsunterstützung von Managemententscheidungen gewährleistet, die auf die Erzielung von Leistungskennzahlen auf dem Gebiet der Energie- und Ressourceneinsparung bei der PAO Gazprom ausgerichtet sind. Dieses System bietet eine komplexe Lösung für die Reduzierung des Energieverbrauchs für den technologischen Eigenbedarf bzw. für die Minderung von Treibhausgasemissionen.

Während der Arbeit an der Studie wurde Folgendes bewerkstelligt:

• es wurden Untersuchungen zur Begründung der Rolle und Position von Erdgas auf dem Energiemarkt unter Berücksichtigung ökologischer Vorteile, die der blaue Brennstoff aufweist, vorgenommen. Es entstanden auch Methoden zur Bewertung der Kohlenstoffspur im Lebenszyklus von russischem Gas – von der Förderung bis hin zum Absatz an Verbraucher;
• es wurden nationale Faktoren für Treibhausgasemissionen für die russische Öl- und Gasbranche auf internationaler und föderaler Ebene entwickelt und umgesetzt;
• es wurde experimentell nachgewiesen, dass die Festlegung der Grenzkonzentration von Methan – des schädlichen Treibhausgases, für das individuelle Emissionsgrenzwerte gelten – in der Luft von Siedlungen unzweckmäßig ist;
• es wurde ein Register der besten verfügbaren Techniken erstellt, die die Energie-, Wirtschafts- und Umwelteffizienz gewährleisten und an Objekten der PAO Gazprom einzusetzen sind;
• es wurden Untersuchungen zur Bewertung des Lebenszyklus von Benzin, Diesel und Erdgas als Kraftstoff vorgenommen. Diverse Treibstoffe aus Erdöl und Gas wurden mit Rücksicht auf deren Lebenszyklus – angefangen von der Förderung von Rohstoffen bis hin zur Verbrennung in Fahrzeugmotoren – als Kraftstoffe eingestuft, die spezifische Schadstoffemissionen verursachen und einen CO2-Fußabdruck bzw. sogenannten toxischen Fußabdruck (dieser Begriff wurde von den Autoren der Studie erstmalig eingeführt) hinterlassen;
• es wurde ein heimisches Modell zur Bewertung von Treibhausgasemissionen entlang des gesamten Lebenszyklus von Kohlenwasserstoffen (Erdgas, Öl, Kondensat usw.) erarbeitet, nämlich von deren Förderung aus dem Bohrloch bis hin zum Absatz an Verbraucher. Dieses Modell ermöglicht eine genaue Bewertung des Lebenszyklus des exportierten russischen Erdgases und bestätigt dessen hohe Umweltfreundlichkeit auf dem Weg von der Bohrung zu Verbrauchern. Dies entspricht dem weltweiten Trend, besonderes Augenmerk darauf zu legen, inwieweit Prozesse und Produkte umweltschonend sind;

• es wurde von Experten nachgewiesen, dass die Kohlenstoffspur des russischen Gases, das nach Mitteleuropa geliefert wird, um 48 Prozent geringer ist als die Kennzahl, die in der im Auftrag der Europäischen Kommission vorgenommenen EXERGIA-Studie für das Jahr 2012 veröffentlicht wurde. Verglichen mit Daten für das Jahr 2015 betrug die Emissionsreduzierung gut 61 Prozent, was der jährlich ausgetragenen Modernisierung und den erhöhten Exporten durch die Pipeline Nord Stream zu verdanken ist;

• es wurden unternehmensinterne Programme zur Energieeinsparung und Steigerung der Energieeffizienz entwickelt. Im Rahmen dieser Programme wurden Maßnahmen zur Einsparung von Brenngas bzw. zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen in die Atmosphäre an Gazprom-Objekten getroffen. Die Gesamtersparnis an Brennstoff- und Energieressourcen in den Jahren 2011–2016 belief sich auf 15,3 Millionen Tonnen Einheitsbrennstoff. Die Reduzierung von Treibhausgasemissionen im Jahr 2016 verglichen zu 2011 betrug 32,2 Millionen Tonnen CO2-Äquivalent;
• es wurden über 30 Richtlinien von zwischenstaatlicher, föderaler und unternehmensinterner Bedeutung erstellt.

Durch die Implementierung des beschriebenen Systems wird Folgendes erzielt:

• Reduzierung von Zahlungen für klimaschädliche Emissionen in die Atmosphäre (einschließlich Methan);
• Verringerung des Energieverbrauchs (vor allem von Erdgas) für den technologischen Eigenbedarf.

A. Ishkov (Teamleiter, Gazprom), G. Akopova, G. Khvorov, E. Kosolapova, N. Pystina (Gazprom VNIIGAZ), E. Fomichev, A. Melkov, K. Romanov (Gazprom), E. Varfolomeev (NIIgazeconomika).

Präsentierendes Unternehmen: Gazprom VNIIGAZ.

Technologie zum Erhalt hochauflösender Daten bei der technischen Diagnostik von Förderbohrungen

Erstmals in der heimischen Praxis wurde die Defektoskopie von Metallerzeugnissen in einem Ultraschallverfahren vorgenommen, um die für unterirdische Arbeiten bestimmten Anlagen und Ausrüstungen von Förderbohrungen, zu untersuchen. Es liegt daran, dass solche Aggregate ganz spezifische Merkmale im Hinblick auf die Möglichkeit zur Durchführung einer Defektoskopie haben und sich dadurch von Anlagen und Ausrüstungen für oberirdische Arbeiten unterscheiden;

die Entwicklung optimaler komplexer und für geophysikalische Arbeiten bestimmter Apparate, die aus heimischer Produktion stammen und die Nutzung von Technologien voraussetzen, die hochauflösende Daten bei der technischen Diagnostik von Förderbohrungen sichern, wurde begründet. Solche Diagnostik umfasst unter anderem akustische Verfahren sowie Bohrlochmessung mithilfe von Mehrfinger-Kalibersonden;

es wurden theoretische und experimentelle Untersuchungen im Hinblick auf physikalische Grundlagen von Ultraschallverfahren zur Sondierung mehrschichtiger Bodenstrukturen vorgenommen und Gesetzmäßigkeiten der Ausbreitung von akustischen Signalen je nach dem physikalischen Prinzip, auf dem sie beruhen, festgestellt;

es wurden Korrosionsmechanismen, Mechanismen der Verschleißbildung an Innen- und Außenflächen von Futterrohren sowie mögliche Defekte nach Auflösungsparametern klassifiziert, um es zu ermöglichen, die Nutzungsdauer für Rohrtouren unter Normal- und Sonderbedingungen zu berechnen;

es wurden Vorgehensweisen bei der quantitativen Verarbeitung und Auslegung der mithilfe von hochauflösenden Technologien erhobenen Daten erarbeitet, um den technischen Zustand von Rohrtouren bewerten zu können, Schäden an Rohren festzustellen bzw. zu identifizieren sowie geometrische Dimensionen von Schäden an Innen- und Außenflächen von Rohrtouren zu ermitteln;

es wurde eine Vergleichsanalyse technischer Eigenschaften von ausländischen und heimischen Geräten, die bei geophysikalischen Arbeiten zum Einsatz kommen und die Nutzung hochauflösender Technologien bei der technischen Diagnostik von Bohrungen ermöglichen, durchgeführt;

es wurden Kalibriervorrichtungen entwickelt, gefertigt und in der Produktion eingesetzt, um hochauflösende Ausrüstungen messtechnischer Überprüfung zu unterziehen und zutreffende Informationen über den technischen Zustand von Bohrungen zu gewinnen;

Computerprogramme wurden entwickelt, die für die digitale Verarbeitung großer Mengen geophysikalischer Daten sowie für die Erstellung bzw. Ausgabe von Informationen in diversen Formaten sorgen;

eine Technik zur Vorbereitung von Bohrungen auf die Behandlung mit hochauflösenden Technologien wurde analysiert und vervollkommnet, und technische Anforderungen an die für die Reinigung von Rohrtouren bestimmten Werkzeuge wurden erstellt.

Durch die Anwendung der Technologie für hochauflösende Daten wurde die Betriebszeit von Bohrungen zwischen Überholungen von zehn auf 15 Jahre erhöht.

Im Ergebnis dieser Arbeit entstand eine komplexe Technologie zur technischen Diagnostik von unterirdischen Anlagen und Ausrüstungen von Förderbohrungen. Die Technologie umfasst unter anderem Methoden und Apparate zur Organisation und Vornahme der Ultraschall-Defektoskopie sowie zur Entschlüsselung und Auswertung von den im Rahmen der Defektoskopie erhobenen Daten, einschließlich Bewertung des technischen Zustandes von Bohrungen.

V. Plotnikov (Teamleiter, Gazprom Georesource), V. Maslennikov, V. Shulaev (Gazprom Georesource), A. Kalinkin, I. Zinchenko (Gazprom), A. Komarov, V. Kunavin, I. Polyakov (Gazprom Dobycha Astrakhan), A. Istomin, B. Pavlovsky (Fonds „Institut für physikalische Diagnostik und Modellierung“).

Präsentierendes Unternehmen: Gazprom Georesource.

Entwicklung und Einführung aussichtsreicher Technologien für Belastungsproben, Trocknung und Inbetriebnahme von Gaspipelines der PAO Gazprom

Es wurden zusammengefasste Ergebnisse der Implementierung von Technologien, die für die Vorbereitung neu gebauter Ferngasleitungen auf die Inbetriebnahme sorgen, an Objekten der PAO Gazprom präsentiert. Diese Technologien gelten für die in der Endbauphase befindlichen und in Betrieb zu setzenden Gasleitungen und werden bei deren Belastungsproben, Trocknung und Befüllung mit Erdgas angewandt;

die entwickelten Technologien basieren auf Ergebnissen theoretischer Studien und Forschungen im Hinblick auf Verformungseigenschaften von Rohrkonstruktionen bzw. auf gasdynamische Prozesse, von denen Belastungsproben sowie Untersuchungen im Bereich Kinetik und Dynamik des Feuchtigkeits- und Wärmetransports bei der Trocknung von Gaspipelines (erfolgt nach Betriebsprüfungen) begleitet werden;

die im Rahmen dieser Studie entstandenen technologischen Lösungen sind durch neun Patente für Erfindungen geschützt, die bei der Errichtung von Gastransportobjekten der PAO Gazprom weitgehend zum Einsatz kommen;

es vorliegen Richtlinien mit dem Status der unternehmensinternen Gazprom-Normen, die die Anwendung der entwickelten Technologien regeln;

es wurde ein Lehrgang für Studenten der Russischen Staatlichen Gubkin-Universität für Erdöl und Gas entwickelt.

B. Zhitomirsky (Teamleiter, Orgenergogaz), V. Dubinsky, D. Kudryavtsev, D. Lyapichev, V. Shabanov (Orgenergogaz), V. Borodin, A. Livin, S. Prozorov (Gazprom), K. Vyskrebentsev, A. Zykin (Orgtruboprovodservice).

Präsentierendes Unternehmen: Orgenergogaz.

Entwicklung, Fertigung und Implementierung von Versuchsmustern des automatischen Steuerungssystems für Vorverdichteranlagen Kvant-R, des automatisierten Steuerungssystems für technologische Prozesse in Vorverdichterhallen RIUS-R sowie des Systems der Brandschutzautomatik und Kontrolle der Gasbelastung PK VEGA-R auf der Basis russischer Software und Hardware

Die zum Einsatz kommenden Software und Hardware, die Signale sammeln und ausgeben, wurden vervollkommnet, und die Software, entwickelt für das automatische Steuerungssystem der unteren und oberen Ebene, sowie das Betriebssystem, bestimmt für das Mikroprozessormodul des Systems zur automatischen Steuerung von Vorverdichteranlagen (VVA), wurden überarbeitet;

es wurden Funktionen hinzugefügt, um Anforderungen an die Informationssicherheit gerecht zu werden;

die Erprobung der zum Einsatz kommenden Bauteile aus heimischer Produktion fand an einem Objekt, an dem sie zu implementieren sind, unter realen Bedingungen statt. Einige der Erzeugnisse haben Probeläufe nicht bestanden und wurden wegen der mangelnden Zuverlässigkeit durch Analoga ersetzt.

Die von den Autoren verwendeten einheimischen Software- und Hardwarelösungen Elbrus und Sonet haben dem entwickelten automatischen Steuerungssystem folgende Vorteile geboten:

• das System ist für alle gängigen Typen von Vorverdichteranlagen anwendbar. Dazu gehören unter anderem VVA, ausgestattet mit einem auf der Basis des Gasturbinenantriebs NK-12ST entstandenen Luftfahrtantrieb, sowie VVA, die mit dem von der Aktiengesellschaft UEC-Aviadvigatel entwickelten Flugzeugtriebwerk PS-90 angetrieben werden, und VVA-4RM, die von der Aktiengesellschaft Saturn entwickelt worden sind;
• das System ermöglicht es, den Zustand von Vorverdichteranlagen hinsichtlich deren Betriebsparameter zu prüfen;
• es besteht die Möglichkeit, den Spannungszustand von technologischen Pipelines mithilfe des Systems zu prüfen;
• das System gestattet es, Steuerungsalgorithmen für magnetische Lagervorrichtungen von VVA-Verdichtern umzusetzen;
• man kann Algorithmen zur Regelung von Kraftstoff- und Abblaseventilen bzw. Lastverteilungsalgorithmen mithilfe des automatischen Steuerungssystems implementieren, ohne dabei spezialisierte Controller zu verwenden;
• das System ist imstande, alle analogen und diskreten Parameter, einschließlich Parametern, die in schnelle Regelungsalgorithmen einbezogen sind, in Echtzeit aufzuzeichnen;
• das SCADA-System Sonata kann an einem automatisierten Arbeitsplatz, der mit dem russischen Echtzeitbetriebssystem Elbrus und russischen Prozessoren ausgestattet ist, integriert werden;
• das automatische System ermöglicht die Steuerung von Aktuatoren mit Frequenzregelung.

Die Implementierung von Systemen mit russischer Software und Hardware sowie russischen Komponenten sorgt für die Umsetzung der Politik der PAO Gazprom auf dem Gebiet der Importsubstitution, reduziert spürbar die Abhängigkeit von ausländischen Herstellern von Automatisierungsmitteln und –systemen, verkürzt die Erstellungszeiten für automatische Steuerungssysteme durch Minimierung von Risiken, die mit Lieferverzögerungen von Komponenten verbunden sind, gewährleistet die Erhaltung einer operativen technischen Unterstützung seitens Hersteller von Komponenten und Software, sichert die schrittweise Kostenreduzierung für die Entwicklung von Automatisierungsmitteln und –systemen von unterschiedlicher Komplexität und garantiert automatischen Steuerungssystemen mehr Informationssicherheit.

S. Marchenko (Teamleiter, Gazprom Transgaz Moscow), A. Lyashenko, A. Mazur, A. Semenov, M. Zhelnov (Gazprom Transgaz Moscow), P. Semenov (Gazprom), D. Egortsev, A. Naumets, V. Usenko, A. Vodennikov (Vega-GAZ).

Präsentierendes Unternehmen: Gazprom Transgaz Moscow.

Entwicklung und Einsatz von Anlagen und Ausrüstungen aus heimischer Produktion an Objekten der Gaskondensatlagerstätte Astrachanskoje

Als Ergebnis dieser Studie erweist sich die Implementierung von Erzeugnissen der heimischen Maschinenbauindustrie an Objekten der Gazprom Dobycha Astrakhan anstelle von importierten Anlagen und Bauteilen. Es ist zu betonen, dass Erzeugnisse aus russischer Produktion erhöhten Anforderungen entsprechen und eine hohe Beständigkeit gegen korrosiv wirkende Komponenten von geförderten bzw. verarbeiteten Rohstoffen aufweisen.

Die entwickelte Ausrüstung bietet mehrere Vorteile im Vergleich zu Importprodukten. Hier zu nennen sind:

• erhöhte Zuverlässigkeit, erzielt durch die Vervollkommnung der konstruktiven und materiellen Ausführung, insbesondere durch das Auftragschweißen von Sonderlegierungen und Stählen an Innenflächen von Bauteilen;
• verlängerte Lebensdauer;
• niedrigere Produktkosten gegenüber importierten Alternativen.

Als Objekte, an denen die oben genannten Maßnahmen einzuführen sind, gelten Verbindungsrohre an Bohrlochmündern, Rohrleitungen in Anlagen zur primären Erdgasaufbereitung sowie Prozessanlagen des Gasverarbeitungswerkes von Gazprom Dobycha Astrakhan.

A. Melnichenko (Teamleiter, Gazprom Dobycha Astrakhan), G. Afanasov, A. Ekotov, A. Korenyakin, N. Nizamov, N. Rylov (Gazprom Dobycha Astrakhan), V. Artemenkov, A. Filippov, V. Vavilov (Gazprom), B. Erekhinsky (trat in den Ruhestand).

Präsentierendes Unternehmen: Gazprom Dobycha Astrakhan.

Planung und Errichtung eines Anlagenkomplexes zur kontaktlosen Diagnostik von Feldrohrleitungen zwecks deren vordringliche Instandsetzung

Dank dieser Studie entstand ein Anlagenkomplex zur kontaktlosen Diagnostik. Er besteht aus einem System von dreikomponentigen Magnetometern/ Magnetfeldgradientenmessern, ausgestattet mit einer Ferrosonde, und Magnetometern zur Messung des magnetischen Wechselfeldes. Die komplexe Anlage ist für die Inspektion von Rohrleitungen bestimmt, die auf Lagerstätten betrieben werden, und besteht aus:

• einer Anlagengruppe zur kontaktlosen Diagnostik, deren Bestandteile die mit einer Ferrosonde ausgestatteten dreikomponentigen Magnetometer/ Magnetfeldgradientenmesser sowie Magnetometer zur Messung des magnetischen Wechselfeldes sind, die erstmals in der weltweiten Praxis ermöglichten, die vollständige Gradientenmatrix des konstanten Magnetfeldes in Rohrleitungen zu messen, um Defekte unterschiedlicher Art zu identifizieren, zu klassifizieren und einzuordnen;
• einem Antennensystem von Induktionswandlern, das die Verwendung verbaler Empfehlungen zur Trassierung von Rohrleitungen und zur Bestimmung deren Verlegungstiefe vorsieht;
• einer Software, die eine automatische Suche, Ermittlung und Bewertung von Rohrleitungsschäden ermöglicht.

Die wissenschaftliche Novität der technischen Lösungen ist kaum zu bestreiten, wovon die Erteilung von sechs Erfindungspatenten der Russischen Föderation zeugt.

Die wirtschaftliche Effizienz, die durch Einsatz des Anlagenkomplexes zur kontaktlosen Diagnostik erzielt wird, liegt im Folgenden:

• Reduzierung von Ausfällen und Senkung der damit verbundenen Umweltbelastungen;
• Reduzierung von Instandsetzungsarbeiten zum Austausch beschädigter Rohrleitungen dank punktueller Schadensbeseitigung.

G. Maximov, F. Nosov, A. Shushakov (Gazprom Neft), A. Eliseev, A. Fogel, V. Semenov (Diagnosticheskiye Sistemy).

Präsentierendes Unternehmen: Gazprom Neft.

Methodik und Software zur Berechnung des Kostenlimits von Vorstudien für Investitionen

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Instrumente zur Ermittlung von Kostenrahmen für Vorinvestitionsstudien entwickelt. Es geht nämlich um eine Methodik und entsprechende Software, die es gestatten, Grenzkosten für die Durchführung von Vorinvestitionsstudien, bestimmt für Gazprom-Bedürfnisse, unter Verwendung von Standardansätzen und unter Berücksichtigung von Anforderungen im Forschungsauftrag schnell und mit geringem Arbeitsaufwand zu berechnen.

Die Autoren haben ein völlig neues Konzept zur Grenzkostenermittlung für Vorinvestitionsstudien erstellt, das sowohl makroökonomische Eckdaten als auch branchenspezifische Besonderheiten in Rechnung stellt. Darüber hinaus wurden erstmalig eine Liste mit Abschnitten von Vorinvestitionsstudien, eine Methodik zur Bewertung von Durchschnittskosten für diese Abschnitte, etliche Faktoren zur Vereinfachung der Abschnitte von Vorinvestitionsstudien bzw. Faktoren, die die Komplexität der Abschnitte bedingen, sowie Einflussgrenzen für jeden festgestellten Faktor ermittelt und formuliert.

Die durchgeführten statistischen, mathematischen Forschungen und rechnerischen Experimente demonstrierten eine signifikante Überlegenheit der entwickelten Methodik und Software in Aspekten wie Begründetheit, Schnelligkeit und Arbeitsintensität bei der Berechnung des Kostenlimits für Vorinvestitionsstudien gegenüber Ansätzen und Methoden, auf die derzeit in der weltweiten Praxis zurückgegriffen wird, sowie gegenüber dem Ansatz zur Schätzung des Arbeitsaufwands, der vor der Implementierung der beschriebenen Erfindung angewandt wurde und auf Expertenmeinungen und Untersuchungen von Analoga basiert.

Es ist sinnvoll, die beschriebene Erfindung bei Ausschreibungen zum Einsatz zu bringen, da sie die Qualität getroffener Entscheidungen erheblich verbessert und den Einfluss subjektiver Faktoren bei der Preisbestimmung für Vorinvestitionsstudien minimiert.

Die entwickelte Software erhielt ein Zertifikat über die staatliche Registrierung von einem Computerprogramm.

Die Effizienz der präsentierten Erfindung liegt in der Kostenreduzierung bei der Durchführung von Vorinvestitionsstudien (dies wird durch eine begründete Verringerung anfänglicher Arbeitskosten bei Ausschreibungen zur Auswahl eines Auftragnehmers erzielt) sowie in einer stärkeren Begründetheit und höheren Effektivität von Managemententscheidungen bei der Preisbildung für Vorinvestitionsstudien, die für den Gazprom-Bedarf vorgenommen werden.

A. Skrepnyuk (Teamleiter, Gazprom), O. Kirichenko, A. Komzolov, I. Kuznetsov, O. Nasikovskaya (NIIgazeconomika), N. Chaika, V. Savchenko, I. Shabalov (Gazprom), A. Nikanorova, S. Vaulina (traten in den Ruhestand).

Präsentierendes Unternehmen: NIIgazeconomika.