Материалы портала «Научная Россия»

От нефтегаза к атому

Сотрудничество атомной и нефтегазовой областей энергетики большей частью остается скрытой от общественного внимания. Приподнять завесу тайны мы попросили представителей научного блока госкорпорации «Росатом»: академика РАН Валентина Смирнова и руководител

Нефть, газ и атом – три игрока на одном поле энергетики. С одной стороны, их можно и принято рассматривать как конкурентов, с другой - историческая ограниченность нефти и газа в конечном итоге дает возможность доминировать атомному ресурсу. Однако есть и третья сторона, которая большей частью остается скрытой от общественного внимания, – плодотворное сотрудничество атомной и нефтегазовой областей энергетики. Приподнять завесу тайны мы попросили представителей научного блока госкорпорации «Росатом»: академика РАН Валентина Пантелеймоновича Смирнова и руководителя проекта Алексея Руфатовича Мустафинова. 

Валентин Пантелеймонович Смирнов
Директор Института ядерного синтеза РНЦ «Курчатовский институт», академик РАН, член Европейской академии наук.
Один из пионеров создания современной мощной импульсной техники. Идеолог и руководитель сооружения одного из крупнейших в мире генератора наносекундных импульсов «Ангара-5». Осуществляет научное руководство работами по импульсному термоядерному синтезу на основе Z-пинчей.
Член Международного технического комитета ITER. Представитель России в Международном совете по термоядерной энергии МАГАТЭ.
Автор и соавтор более 200 научных публикаций и обладатель ряда патентов.
Лауреат государственных и правительственных премий СССР и РФ, международных премий.
Сфера научных интересов: термоядерная энергетика, электрофизика, физика плазмы.

Алексей Руфатович Мустафинов
В 1987 г. окончил Институт нефти и газа им. И.М. Губкина по специальности «Нефтепромысловая геология и разработка нефтяных и газовых месторождений». В 2000 г. получил степень EMBA (бизнес-администрирование и управление) в в школе менеджмента (UFSIA IPO) Антверпенского университета (Бельгия).
Восемь лет опыта руководства производственными компаниями, интеграции проектов по инжинирингу, бурению и капитальному ремонту, шесть лет опыта работ по управлению проектами в области разработки и геологии нефтяных и газовых месторождений, девять лет опыта работ по геологическому моделированию, интерпретации геологической информации.
Участвовал в работе межотраслевого научного коллектива под руководством академика С.А. Христиановича (Институт проблем механики АН) по проблеме техногенных деформаций земной поверхности при разработке нефтяных и газовых месторождений. Руководил проектной группой по проектированию разработки одного из крупнейших месторождений Западной Сибири – Приобского нефтяного месторождения. Совместно с группой единомышленников создал с нуля многопрофильную сервисную компанию, специализирующуюся на инжиниринге, бурении скважин, капитальном ремонте скважин. Внедрил новую технику для бурения горизонтальных скважин в проекты в республике Коми.
С 2014 г. - руководитель нефтегазовых проектов в компании ЗАО «Наука и инновации» (ГК «Росатом»), занимается маркетингом технологий ГК «Росатом» на нефтегазовом рынке.

Не атомом единым

В.С.: Совместная работа нефтегазового комплекса и комплекса атомной энергетики во всем его многообразии - явление совершенно естественное. Эта работа приобретает особое значение в связи с ограничениями, возникающими на настоящем этапе, поэтому сегодня мы готовы к тому, чтобы наладить еще более тесные взаимодействия с нефтегазовой отраслью – между «Росатомом» и соответствующими предприятиями этой области.

Основная задача ЗАО «Наука и инновации» состоит в том, чтобы интегрировать разработки в сфере новой техники, в области направлений, специфичных для «Росатома», и управлять ими. Но не менее важно и предоставление наших возможностей нефтегазовому сектору. Сейчас руководством госкорпорации «Росатом» сформулирована задача о формировании значительной части доходов атомной отрасли не только от строительства АЭС и продажи электричества, но и от продажи продуктов и технологий, которые возникли в процессе создания атомной энергетики, т.е. мы говорим о неядерном, о неэнергетическом применении технологий, разработанных в атомной промышленности и атомной науке. Наш потенциал использования существующих и создаваемых в настоящее время технологий оказывается достаточно высоким, и сегодня мы расширяем это поле деятельности. Прежде всего, это те возможности, которые мы получили при выполнении крупных проектов. Вы знаете, что атомный проект был комплексным, поэтому за те десятилетия, в течение которых существует эта отрасль, был накоплен значительный опыт в реализации масштабных проектов и в их программном обеспечении. Я думаю, что Алексей Руфатович мог бы сказать о том программном обеспечении, которое сегодня может быть использовано для нефтегазовой промышленности. 

А.М.: Что касается программного обеспечения и комплексов в атомной промышленности: они требовались для решения разных задач, связанных с пористыми средами, с вопросами фильтрации. В какой-то момент те, кто формировал эти программные комплексы, поняли, что как в нефтяной, так и в газовой промышленности абсолютно схожие задачи и большая часть из них уже была реализована, в основном западными компаниями. Тем не менее, поскольку глубина проработки, математический аппарат, быстрота решений – все это свойственно атомной индустрии, нефтегазовые концерны заинтересовались такими комплексами, и в конце концов было принято решение о возможной коммерциализации проекта. Сегодня мы готовы формировать программные комплексы для решения технологических и расчетных задач для нефтегазового комплекса, связанных с разработкой любых видов месторождений. Конечно, еще рано говорить о том, что мы можем сразу заместить все те программные комплексы, на которых сегодня работает нефтегазовый сектор, но со временем эта задача абсолютно реальна и достижима. 

В.С.: Предположим, появляется новый продукт, который, может быть, до сих пор был не очень известен и понятен для потребителя. И здесь возникает крайне важный вопрос: как обеспечить управление знаниями, которыми располагает отрасль, как обеспечить вовлеченность сотрудников, персонала в поиск нового, в работу над внедрением новаций? Возникает целая система управления знаниями. Я когда-то с юмором относился к этому направлению нашей деятельности, но через некоторое время понял, что это исключительно серьезно. Представьте себе, что вы сидите в обществе, где всем все, так сказать, до лампочки. Можете ли вы в такой ситуации ожидать какой-то эффективности? Можете ли обеспечить соответствующие доходы, соответствующую продуктивность? Конечно, нет. Но когда вы пытаетесь активизировать персонал, внести в него творческую жизнь и заставить его работать, сделать это не так просто. Я не могу прийти к коллеге и сказать: «Слушай, ты должен прочитать эту статью и что-то извлечь из нее». На самом деле существует наука, как это делать, как использовать и административные, моральные и материальные стимулы для того, чтобы достичь определенной эффективности. Мотивации ведь могут быть самыми разными, не обязательно только кулаком или рублем. И «Росатом» богат именно разработкой такой системы. Сейчас нашу систему по управлению знаниями уже начали использовать в ряде отраслей, например, в Министерстве образования. В реализации такой системы, как показала международная конференция, которая у нас проходила менее года назад, мы находимся на очень хорошем уровне. 

Нефтегазовые новации

Теперь о тех конкретных работах, которые в настоящее время научный блок «Росатома» ведет для нефтегазовой промышленности. Один из основных моментов, конечно, - это контроль и диагностика трубопроводов, и здесь у нас есть большой опыт, потому что и атомная энергетика – это сплошные трубопроводы. Зеленые будут на меня сейчас гневаться, но хочу заметить, что если в нефтяной области разорвется труба и разольется нефть, то ничего критически страшного не произойдет; однако если в аналогичной ситуации произойдет утечка радиоактивного содержимого атомных станций, то очистить территорию в зоне аварии будет намного сложнее. Поэтому у нас развиты такие системы, как, например, «Комплексная акустическая система мониторинга объектов нефтегазовой отрасли», разработанная ФГУП «ГНЦ РФ - ФЭИ», и мы работаем вместе с нефтегазовой промышленностью именно с точки зрения контроля трубопроводов. Надо сказать, что в этом контроле используются и стандартные системы, скажем, акустической диагностики, но есть и те области, которые специфичны для нас: области радиационных технологий, когда вы с помощью рентгеновских или изотопных источников можете контролировать, например, качество шва. Эта область будет развиваться и дальше.

Еще одно интересное направление, которым мы занимаемся (правда, пока в начальной стадии), - использование энергии радиоактивных или рентгеновских излучателей для конверсии веществ. Например, есть рентгеновский квант или частица, которая попадает в тяжелое вещество, и воздействие этой частицы будет приводить к тому, что разрываются молекулы, они становятся меньше. Одно из ярких применений такой возможности разрыва молекулярных связей – лечение раковых опухолей, ядерная медицина, которой мы занимаемся очень активно - и именно потому, что мы обладаем возможностью создания таких ускорителей частиц. Кроме того, «Росатом» производит различные радиоактивные изотопы. Кстати, эти изотопы используются в том числе для уровнемеров в системах хранения той же нефти или каких-то других жидкостей. Если вы воздействуете таким интенсивным излучением, например, на нефть или на тяжелую нефть, что особенно важно, или нефтяные остатки, то вы можете создать разрыв длинных молекул, и это приведет к тому, что мазут или гудрон можно превращать в бензин или дизельное топливо. Подобная радиационная технология сейчас ждет своего применения. Есть области, где такое применение может быть вполне экономически оправданным и даст новые качества. Такие работы уже выполнялись, и я персонально в них участвовал. Это очень интересно.

Помимо технического интереса и создания определенных возможностей возникает вопрос в том числе и образовательного плана. Как вы знаете, обществу свойственна радиофобия, боязнь излучения, хотя на самом деле самые серьезные неприятности происходят из-за загрязнения атмосферы и нашего окружения отнюдь не радиоактивным излучением, а химией. Наиболее сложным моментом представляется именно убежденность людей в том, что вся опасность исходит от радиоактивного излучения. Не могу не обратить внимания на то, что «Росатом» разрабатывает и создает системы, в которых никакого остаточного воздействия таких облученных веществ нет, – они отсутствуют, они чистые.

Другая часть связана с тем, что вы воздействуете этим излучением просто на газ. И, оказывается, здесь работают уже другие системы, другие реакции. Вы разрываете молекулы, а потом они начинают соединяться таким образом, что из малых молекул образуются более длинные. Таким образом, можно ставить вопрос о переводе газа в жидкость. Это важная проблема, особенно если мы вспомним, сколько газа мы сжигаем на нефтяных вышках. Сегодня мы проводим работы по созданию экономически приемлемых устройств для переработки попутных нефтяных газов. Не только мы одни работаем в этом направлении, работают и другие организации, но мы полагаем, что те системы, которые в настоящее время мы разрабатываем в «Росатоме», имеют определенное преимущество. Сегодня мы уже видим, что газовые компании – «Газпром», «Газпром нефть» – проявляют интерес к этим направлениям, и мы начинаем работать совместно.

Далее, с помощью воздействия излучения на смесь различных веществ вы можете получать новые образования. Например, говорят, что при преобразовании газа в жидкость можно получать такие вещества, которые практически отсутствуют в природе, но их потребительская ценность исключительно высока. Если говорить конкретно, то это вещества, которые, будучи обработаны излучением, хорошо пристают к поверхности и меняют ее свойства. Например, один из наших институтов разработал такие радиационно-модифицированные полимеры, которые можно наносить на поверхность свинчиваемых труб. Опыт показал, что тогда количество свинчиваний, которое допускает то или иное соединение, увеличивается в несколько раз. Если говорить о бытовом применении, то, например, покрытие автомобиля таким веществом не меняет его цвета, но зато грязь практически не пристает к нему, т.е. мы можем говорить о направленном синтезе веществ.

Радиационные методы у нас развиваются, и у них, безусловно, большое будущее. Мы находимся в тесном контакте с академией наук, с Институтом физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН и с другими организациями. Я сам член академии, поэтому понимаю: для того чтобы мы достигали каких-то прорывных результатов, которые давали бы новые качества и не были бы связаны с покупкой технологий, «Росатому» нужно работать в непосредственном взаимодействии с представителями фундаментальной и прикладной науки РАН и других корпораций и российских компаний. На этом пути, конечно, есть трудности по охране интеллектуальной собственности, но для нашего направления, для блока управления инновациями, для гражданской и ядерной науки «Росатома» характерно очень аккуратное соблюдение авторских прав. Свои не отдаем и чужие не крадем. И это дает крайне интересные результаты. 

Лазеры и нанотехнологии

В «Росатоме» и академии наук развивалась область лазерной физики и лазерных установок. Это интересная физика, фундаментальные задачи и множество прикладных вопросов, связанных, в частности, с обороной. Известно, что существует лазерное оружие, которое тоже нужно развивать. Это так называемое оружие направленного действия на новых физических принципах.

Из всего этого появляются интересные предложения для нефтегазовой промышленности. Известны проблемы, когда горят газовые или нефтяные скважины. В свое время на Южном Урале полгода горела нефтяная скважина. Каждые сутки сгорало $70 тыс. Подойти невозможно – температура высокая, а чтобы потушить, нужно расчистить все вокруг скважины и потом туда в устье вставить пробку – это самый эффективный метод. Но старая технология состояла в том, что подвозили танк на несколько сот метров, и он делал до тысячи выстрелов, пытаясь раскидать эти металлоконструкции, потому что подойти к ним было невозможно. Помню, в то время меня просили сделать прицел, который бы работал в темноте, – орудие танка, чтобы он бил не в молоко, а прямо по системам. Такое предложение было сделано, но оказалось, что на самом деле эффективно другое – как в книге Алексея Толстого «Гиперболоид инженера Гарина». И был сделан такой «гиперболоид» - установка МЛТК: лазер, который на расстоянии несколько десятков метров режет толстостенные металлические конструкции. Они падают, и тогда их можно растащить и подойти к скважине. Такая работа для лазерной системы по заказу «Газпрома» была сделана во ФГУП «ГНЦ РФ ТРИНИТИ». Любопытно, что когда институт успешно сдал «Газпрому» результаты своей работы по контракту, через месяц случился пожар на вышке и на скважине, и нужно было показать, что МЛТК работает. Проверили - успешно, и это уже было продемонстрировано не один раз.

Сейчас мы активно обсуждаем новую область, которая, может быть, станет исключительно важной, интересной, в том числе для нефтяных и газовых компаний. Это область аддитивных технологий, когда с помощью лазера и микро- и нанопорошков вы можете наращивать слой за слоем вещество и создавать практически готовые детали. Такое наращивание и использование возможности прижигания твердых металлов к поверхности очень важно также с точки зрения создания будущего бурильного оборудования. Мы помогаем производителям бурильного оборудования в упрочнении соединений конструкций, в частности бурильных долот.

Среди задач, которые тревожат наших коллег, есть одна довольно нестандартная. Дело в том, что ряд газовых месторождений в Сибири характеризуются высоким содержанием гелия. Гелий – это ценный продукт, его нельзя просто так выбрасывать, потому что он находит применение не только в шариках, которые запускают детишки, но и, например, в системах по созданию сверхпроводящих устройств. Известно, что при температуре жидкого гелия ряд веществ теряют свое сопротивление. Медицинские томографы, например, работают на жидком гелии. Сегодня мы близки к тому, чтобы заключить с «Газпромом» контракт по тем идеям, которые существуют у наших институтов: как выделять гелий из потока газа и как его хранить. Если это удастся, то экономический эффект будет колоссальным, а сомнений в том, что мы на достигнем успеха этом пути, нет, потому что там все основано на тех принципах, которые нам сегодня известны.

Обсуждая с квалифицированным персоналом нефтегазовой отрасли проблему взаимодействия и возможности нашего применения, мы, во-первых, должны быть крайне ответственны в том, что мы предлагаем, ведь совершенно понятно, что какую-то ерунду наши коллеги не примут; во-вторых, для нас это взаимодействие полезно, потому что оно формулирует те новые задачи, которые мы сами придумать не могли, но которые ясны – и здесь мы можем что-то найти. Например, вопросы, связанные с гидроразрывом пластов. Совсем недавно мы думали о том, что можно создать совершенно новую технологию, которая позволяет нам определять, где, как, на какой глубине происходит разрыв. Опыт по созданию подобных комплексов измерителей в свое время у нас был – в высокогорных условиях испытывались МГД-генераторы. Думаю, что впереди у нас есть возможность активного взаимодействия и взаимного проникновения опыта одного и другого сообщества во имя общего блага. 

А.М.: Технология гидроразрыва - это направление, связанное с повышением нефтеотдачи пластов и добычи там сланцевого газа, что очень критично. Сегодня количество гидроразрывов, применяемое в нефтегазовых компаниях, довольно значительное, и одной из ключевых проблем стал не прогноз развития трещины, а мониторинг процесса и определение постфактум, куда она зашла. Почему? Возникающая трещина может соединить те скважины, которые при прогнозе развития этих трещин не учитывалась. Поясню: чтобы из скважины пошло больше нефти, нужно сделать больше каналы, по которым идет нефть. Нефть обычно находится в пористой среде – это поровые каналы определенного диаметра, соединенные друг с другом. При гидроразрыве, при насильственном раскрытии этих каналов образуются связывающие трещины, которые идут от десятка до сотен метров от скважины, и нефть под поровым давлением поступает в скважину. Нефтяные сервисные компании уже научились делать прогноз, но проблема мониторинга постфактум по ориентации трещин пока не решена. Для нефтяных компаний важно определить поле этих каналов, которые образовались, чтобы и учесть запасы, и оценить добычные способности. «Росатом» и наши институты имеют технологии, которые были апробированы тоже в пористых средах при постановке несколько других задач, т.е. для атомной промышленности. И есть система датчиков, регистраторов, которые позволяют мониторить эти микросейсмические возмущения и определять направление таких трещин. Сегодня в рамках рабочих групп мы решаем задачу привязки традиционных, решенных задач к нуждам нефтяной и газовой промышленности – в частности, по гидроразрыву - и видим перспективы тесного сотрудничества нефтегазовой и атомной отраслей.

Подготовила Евгения Дмитриева

алексей руфатович мустафинов атомнаяя энергетика валентин пантелеймонович смирнов нефтегазовая энергетика росатом

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий